توسعة طراحی سیستمی یک ماهوارة مکعبی با استفاده از روش ماتریس ساختار طراحی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 عضو هیات علمی / دانشکدة علوم و فنون نوین، دانشگاه تهران

2 کارشناس ارشد / دانشکدة علوم و فنون نوین، دانشگاه تهران

چکیده

هدف این مقاله توسعة فرایند طراحی سیستمی ماهواره است. برای این منظور از روش ماتریس ساختار طراحی به‌عنوان ابزاری کارآمد برای طراحی و تحلیل سیستم‌های پیچیده استفاده شده است. با توجه به ویژگی‌های روش ماتریس ساختار طراحی در مواجهه با سیستمی پیچیده با پارامترهای متنوع، از این روش برای نمایش وابستگی‌‌های بین پارامترهای طراحی ماهواره و ارائة فرایند طراحی در سطح سیستمی استفاده شده است. بر اساس این روش، ماهواره به زیرسیستم‌ها و اجزای کوچک‌تری تجزیه و پارامترهای اثرگذار در طراحی، با انتخاب هر جزء در سطوح مختلف الزامات، مشخصات مأموریت، سیستم و زیرسیستم استخراج و ارتباط بین این پارامترها شناسایی شده است. نهایتاً این ارتباطات به‌صورت کیفی بیان و فرایند طراحی به‌سازی می‌شود. این روش در خصوص طراحی مفهومی یک ماهوارة مکعبی که نوع جدیدی از پیکوماهواره‌هاست انجام شده است. در این رهگذر 135 پارامتر طراحی شناسایی و تأثیر هر یک از آنها بر هم و بر فرایند طراحی در قالب ماتریس پی‌ریزی شده، شناسایی شده است. با مقایسة کیفی نتایج این روش با دیگر روش‌ها، مزایایی چون سادگی، فشردگی، اختصار، قابلیت تجزیه و تحلیل و کمی‌سازی روابط مشخص می‌شود.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Development of a systematic design approach for a cubic Satellite using design structure Matrix method

نویسندگان [English]

  • Amir reza Kosari 1
  • Mehdi Fakoor 1
  • Shidvash Vakilipour 1
  • Vahid Bohlouri 2
چکیده [English]

In this paper, we introduce a new system design process for a cube satellite system which in turn, the design structure matrix method as a powerful design tool is employed for the system analysis. The cube satellite is a type of Pico satellites and the proposed systematic design process is applied to a typical version of these satellites type by illustrating, optimizing the dependency of design parameters driving the satellite conceptual design phase. Based on the systematic decision making logic including in the DSM approach, system design framework could be decomposed into smaller components and parts in design matrix which could show the dependency inherently defined between the actual satellite designs parameters. This fact is demonstrated, based on the supporting theory and considered case study, which the design parameters should influence the selection of each component at multiple levels of design requirements, mission, system and subsystem specified. Finally, the design matrix is developed and should be analyzed for a basic student cube satellite and then design structure matrix could support the enhancing the design formation parameters. In this case, 135 systematic driving and design parameters of cube satellite are identified based on a conceptual design phase activity and then these parameters passing through mathematical clustering procedures to form design process partitions and also design recursive loops.

کلیدواژه‌ها [English]

  • design structure matrix
  • system design
  • cube satellite
  • design parameters

[1] Aas, C., et al. "SCALES; A System Level Tool for Conceptual Design of Nano-and Microsatellites", Proceedings of the 7th IAA Symposium on Small Satellites for Earth Observation, Berlin, Germany, 2009.

[2] Ridolfi, G., E. Mooij, S. Corpino, "A system engineering tool for the design of satellite subsystems", Proceedings of the AIAA MST Conference, 2009.

[3] Wilke, M., O. Quirmbach, M. Schiffner, E. Igenbergs, "MuSSat; A Tool for Satellite Design in Concept Design Centers", In Systems engineering-a key to competitive advantage for all industries: proceedings of the 2nd European Systems Engineering Conference.

[4] Sage, A. P., W. B. Rouse, Handbook of systems engineering and management, John Wiley & Sons, 2009.

[5] بهلوری، وحید. "طراحی سیستمی یک ماهوارة مکعبی با استفاده از روش ماتریس ساختار طراحی"، پایان‌نامة کارشناسی ارشد، دانشگاه تهران، ۱۳92.

[6] Arney, D. C., A. W. Wilhite. "Modeling Space System Architectures with Graph Theory." Journal of Spacecraft and Rockets, 51(5), 2014, pp. 1413-1429.

[7] Dorador, J. M., R. I. Young. "Application of IDEF0, IDEF3 and UML methodologies in the creation of information models." International Journal of Computer Integrated Manufacturing, 13(5), 2000, pp. 430-445.

[8] Browning, T. R. "Applying the design structure matrix to system decomposition and integration problems: a review and new directions." Engineering Management, IEEE Transactions on, 48(3), 2001, pp. 292-306.

[9] Whitcomb, C. A., J. J. Szatkowski. "Concept level naval surface combatant design in the axiomatic approach to design framework", In Proceedings of ICAD.

[10] Yassine, A. "An introduction to modeling and analyzing complex product development processes using the design structure matrix (DSM) method." Urbana, 2004.

[11] Eppinger, S. D., T. R. Browning. Design structure matrix methods and applications, MIT press, 2012.

[12] Spear, A. T. J. "Mars Pathfinder's lessons learned from the Mars Pathfinder Project Manager's perspective and the future road." Acta astronautica, 1999.

[13] Krishnan, V., S. D. Eppinger, D. E. Whitney. "A model-based framework to overlap product development activities." Management science 43(4), 1997, pp. 437-451.

[14] Danilovic, M., T. R. Browning. "Managing complex product development projects with design structure matrices and domain mapping matrices." International Journal of Project Management 25(3), 2007, pp. 300-314.

[15] Kusiak, A. "Interface structure matrix for analysis of products and processes", 15th CIRP International Conference on Life Cycle Engineering, Sydney, 2008.

[16] Puig-Suari, J., C. Turner, W. Ahlgren. "Development of the standard CubeSat deployer and a CubeSat class PicoSatellite." Aerospace Conference, IEEE Proceedings, 2001.

[17] The CubeSat Program,California Polytechnic State University. Cubesat design specification rev. 12. Munakata, R., 2009.

[18] Ley, W., K. Wittmann, W. Hallmann. Handbook of space technology, John Wiley & Sons, 2009.

[19] Toorian, A., K. Diaz, S. Lee. "The cubesat approach to space access", Aerospace Conference, IEEE, 2008, pp. 1-14.

[20] Gill, E., P. Sundaramoorthy, J. Bouwmeester, B. Sanders. "Formation Flying to Enhance the QB50 Space Network." Proceedings of the 4 Symposium, Funchal, Portugal, 2010.

[21] Larson, W. J., J. R. Wertz, Space mission analysis and design, Microcosm, Inc., Torrance, CA (US), 1992.

[22] Uma Maheswari, J., K. Varghese, T. Sridharan. "Application of dependency structure matrix for activity sequencing in concurrent engineering projects." Journal of construction engineering and management, 132(5), 2006, pp. 482-490.