Methoden und Konzepte zur Automatisierung orbitaler Systeme und deren Übertragbarkeit auf die terrestrische Automation

Weltweit besteht ein starkes Interesse der raumfahrtbetreibenden Nationen mittel- und langfristig Weltraumflüge durchzuführen. Die Erforschung und Nutzung des Weltraums erfordert die Durchführung vieler unterschiedlicher Experimente. Hierbei ist derzeit die Anwesenheit des Menschen im orbitalen Bereich zwingend erforderlich. Im Rahmen dieser Arbeit wird eine Entwicklungsmethodik für ein allgemeingültiges und flexibles Steuerungssystem der orbitalen Laborautomation erarbeitet. Dieses umfaßt die Planung, Programmierung, Ausführung und Überwachung von Prozessen in unbemannten und zeitweise bemannten Weltraummissionen. Der effiziente Einsatz von Automatisierungskomponenten erfordert eine automatisierungsgerechte Labor- und Experimentgestaltung, die geeignete Aufgabenverteilung zwischen Mensch und Automatisierungsgerät sowie eine geeignete Auswahl der Komponenten und deren Einsatzbereiche. Hierfür werden Planungsaspekte, Randbedingungen und resultierende Forderungen für einen entsprechenden Gesamtsystementwurf abgeleitet. Auf Grundlage bekannter Referenzmodelle für die strukturierte Planung und Konzeption von Weltraummissionen wird eine Methode zur Entwicklung eines gesamtsystemorientierten Steuerungskonzepts für Automatisierungssysteme im allgemeinen und für Robotersysteme im speziellen abgeleitet. Besonderes Gewicht wird der Frage der Nutzbarkeit bereits existierender Automatisierungslösungen beigemessen. Das hier erarbeitete Funktionsanalyse-Synthese-Verfahren zeigt am Beispiel von elementaren Roboteraktionen den Zusammenhang zwischen den funktionalen Anforderungen und den Realisierungsaspekten für eine notwendig interdisziplinäre Zusammenarbeit von Experiment- und Automatisierungsexperten. Ziel ist es, verfügbare und erprobte Automatisierungsteillösungen zu klassifizieren und anhand der funktionalen Anforderungsbeschreibung auf diese in der Planung zurückzugreifen. Somit ist die Ähnlichkeit zu Strukturen aus der industriellen Automatisierungstechnik nicht zufällig un