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PORTALE DELLA DIDATTICA

Gestione dei rischi, costi e supporto logistico integrato dei sistemi aerospaziali

01SRFMT

A.A. 2021/22

Lingua dell'insegnamento

Italiano

Corsi di studio

Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Aerospaziale - Torino

Organizzazione dell'insegnamento
Didattica Ore
Docenti
Docente Qualifica Settore h.Lez h.Es h.Lab h.Tut Anni incarico
Collaboratori
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Didattica
SSD CFU Attivita' formative Ambiti disciplinari
ING-IND/05 6 B - Caratterizzanti Ingegneria aerospaziale ed astronautica
2020/21
L’obiettivo dell’insegnamento è quello di contribuire alla formazione dell’ingegnere moderno, capace di approfondire le tradizionali discipline tecniche e integrarle in una visione di Sistema chiamato a svolgere importanti funzioni nella società. I Sistemi Aerospaziali moderni sono caratterizzati da un grado di complessità elevato, principalmente imputabile alle molteplici interrelazioni fra gli elementi costituenti il sistema e alla sua collocazione nel quadro dei sistemi ingegneristici globali oltreché alla complessità tecnica dei singoli elementi. Il corso si propone nello specifico di fornire agli allievi i concetti e gli strumenti necessari per l’analisi e la gestione del rischio e del costo associati ai sistemi aerospaziali, incluso il ruolo del sistema di supporto logistico integrato e della problematica della certificazione del prodotto/processo, necessari alla loro operatività. Il corso si propone dunque di sviluppare nell’allievo una mentalità multidisciplinare e critica, e le capacità di formulazione e risoluzione dei problemi connessi alla progettazione e alle operazioni dei sistemi aerospaziali. Le competenze acquisite sono funzionali a supportare e favorire l’inserimento dell’allievo in un contesto professionale di alto profilo, sia nell’industria e nei centri di ricerca sia in contesti operativi, in ambito aerospaziale e nei settori affini.
The main goal of this course is to foster the education of the new aerospace engineer, able to go into the details of traditional technical disciplines and to integrate this knowledge into a global vision of the System required to deliver important functions in our society. Modern Aerospace Systems feature a high degree of complexity, mainly due to the multiple interactions among its constituent elements and with the external world, and to the complexity of the elements as single parts of the global systems. The course offers an education path aimed at acquiring new knowledge and skills about the concepts and tools needed for the analysis and management of the risks and of the costs associated to the relevant systems, including the fundamental role of the integrated logistic support and certification of product/process for operations. The course aims at shaping a multidisciplinary and critical attitude in the student, by building the ability to formulate and solve problems related to the development and operations of aerospace systems. The skills acquired in the course are preparatory to a high-profile professional career in the context of industry, research centres and operations companies, in the aerospace domain and relevant fields.
Il corso ha l’obiettivo di sviluppare nell’allievo una mentalità multidisciplinare e critica, attraverso un percorso di apprendimento mediante il quale l’allievo matura le conoscenze di base (tecniche e trasversali) sui rischi e i costi e sul supporto logistico integrato dei sistemi aerospaziali, e sviluppa le capacità di formulazione e risoluzione dei problemi connessi alla loro realizzazione e operatività in un contesto globale. Ci si attende che l’allievo acquisisca le conoscenze relative a: • metodi di analisi dei rischi e dei costi; • approcci per la gestione e il controllo dei rischi; • soluzioni per il supporto logistico dei sistemi aerospaziali; • metodi di certificazione di prodotto e processi. Le competenze acquisite costituiscono la base per lo studio di applicazioni di interesse pratico, attraverso le quali l’allievo sviluppa le capacità di: • impostazione del problema ingegneristico; • ricerca, sviluppo e analisi delle soluzioni; • valutazione e scelta della soluzione ottimale nel quadro del contesto globale. Al termine del corso, è importante che l’allievo abbia costruito un solido bagaglio culturale che comprende: • conoscenza delle metodologie per l’analisi del rischio nelle diverse fasi del ciclo di vita del prodotto aerospaziale; • conoscenza delle metodologie per l’analisi del costo nelle diverse fasi del ciclo di vita del prodotto aerospaziale; • conoscenza degli elementi del supporto logistico e integrazione degli stessi nel contesto della missione da svolgere; • capacità di valutazione dell’impatto dei fattori di rischio e di costo sui sistemi aerospaziali; • la conoscenza di regolamenti e standard per la certificazione della sicurezza di sistemi aerospaziali; • conoscenza dei metodi di valutazione e scelta di soluzioni progettuali diverse; • applicazione delle conoscenze a casi di interesse pratico di progettazione di sistemi e sottosistemi aeronautici e spaziali; • estensione delle conoscenze a casi innovativi e soluzioni avanzate, nell’ottica di sviluppo futuro del settore aerospaziale. Le abilità sviluppate nel corso sono funzionali all’inserimento dell’allievo nel contesto professionale, in particolare per supportare alcune delle attività dell’ingegnere sistemista aerospaziale: • valutazione del rischio associato alle diverse fasi di sviluppo del sistema aerospaziale, e del rischio associate alla fase operativa; • valutazione del costo del programma di sviluppo e dei costi operativi associati al prodotto aerospaziale e al suo supporto logistico durante tutta la vita operativa; • valutazione delle attività necessarie per la certificazione della sicurezza; • impostazione e sviluppo di studi di trade-off di soluzioni progettuali per i diversi aspetti che concorrono alla operatività del sistema aerospaziale; • definizione delle logiche decisionali nel contesto applicativo di riferimento. Ai fini dell'autonomia di giudizio e delle abilità comunicative, si stimolerà l'allievo chiamandolo a: • svolgere semplici applicazioni progettuali sui temi in oggetto; • stimare rapidamente gli ordini di grandezza dei valori numerici che ragionevolmente l'ingegnere si deve attendere nei principali casi di riferimento; • curare la proprietà di linguaggio e conoscere la terminologia tecnica internazionale, in particolare quella inglese.
The course aims at developing the student’s multidisciplinary and critical attitude, that is a “systems engineering view”, through an educational path in which the student acquires the basic knowledge on risks, costs, and integrated logistic support of Aerospace Systems, and develops the ability to set up and solve problems related to the development and operations of those systems in the global framework of Systems of Systems. The student acquires knowledge about: • Methods for risks and costs analysis and assessment; • Approaches for management and control of risks: • Solutions for the integrated logistic support of aerospace systems; • Methods for product and process certification. The competences built so far, make the basis for the study of applications of interest, through which the student develops his/her skills in terms of: • formulation of engineering problems; • solutions search and analysis; • assessment and optimisation of the baseline design. At the end of the course, it is expected that the student has a solid background on: • methodologies for risk assessment in all phases of the product life-cycle; • methodologies for cost assessment in all phases of the product life-cycle; • elements of the logistic support and integration of these elements in the context of the operational mission; • methods for assessing the impact of risks and costs on the aerospace system; • knowledge of regulations and standards for the aerospace system safety certification; • relationships between the elements of the integrated aerospace systems; • assessment and trade-off tools in support to the decision-making process; • development of practical case studies; • innovative applications and novel technologies on the horizon in the aerospace field. The skills that the student acquires through this course are of paramount importance in the typical activity carried out by a Systems Engineer in the aerospace domain: • Risk assessment throughout the product life-cycle; • Cost assessment at programme and product level, including operations and logistic support costs; • Evaluation of the activities necessary for safety certification; • Trade off studies development; • Definition of decision-making logics. In order to enhance the capability of autonomous judgement and the communications skill, the students will be encouraged to: • carry out simple design applications; • estimate the order of magnitude of numerical values, that can be reasonably expected in some reference case-studies; • improve the correct use of language and learn the relevant international vocabulary, with reference to the English technical terminology.
È necessario che gli allievi che accederanno a questo corso abbiano una buona conoscenza dei sistemi aerospaziali e delle discipline di base dell’ingegneria. Per quanto riguarda gli aspetti matematici si richiede di aver acquisito i concetti dell’analisi e della statistica.
It is necessary that the students, that will take this course, have a good knowledge of aerospace systems and equipment, and solid background on fundamental engineering disciplines. As far as the mathematical aspects are concerned, the basic concepts of analysis and statistics are assumed well known.
Introduzione al concetto di Sistema Aerospaziale come integrazione di più sistemi ed elementi. L’Ingegneria Sistemistica come approccio e metodo di progetto e gestione. L’analisi del rischio include: la gestione del rischio a livello di programma di sviluppo, la valutazione dei fattori di rischio a livello sistema e missione, l’integrazione delle analisi di affidabilità e sicurezza nella progettazione del sistema e della missione. Si fornisce la base teorica per la trattazione delle problematiche dell’affidabilità e della sicurezza, con richiami di statistica e la definizione delle suddette caratteristiche. Si presentano i metodi in uso nel settore aerospaziale per l’integrazione dei requisiti di affidabilità e sicurezza nel progetto aerospaziale (concetti di ridondanza, tolleranza ai guasti, riduzione dei rischi, distribuzione delle funzioni, etc.) e le tecniche per la valutazione dell’affidabilità e della sicurezza, fra cui HFA, FMECA, HSIA, e FTA. Si tratta, inoltre, il tema della dimostrazione e della gestione di affidabilità e sicurezza in accordo con le normative vigenti (AC 25.1309, SAE ARP 4754, SAE ARP 4761) con specifico riferimento allo sviluppo del sistema avionico e del relativo software (RTCA DO 178C e DO 254). Infine, vengono dati cenni sulla gestione della sicurezza nel processo di sviluppo di sistemi aerospaziali (Safety Management System) e sulla Qualità (AS9100, SixSigma). L’analisi dei costi include: la definizione delle diverse voci di costo che costituiscono l’onere dell’intero ciclo di vita del prodotto aerospaziale, dai suoi costi di sviluppo e produzione fino a quelli operativi e di dismissione, per i diversi segmenti di prodotto. Vengono presentate le metodologie di stima del costo più idonee nelle diverse fasi di sviluppo del prodotto aerospaziale (per analogia, parametrica e bottom-up), e i metodi di stima parametrica utilizzate per la valutazione del costo del ciclo vita durante le fasi iniziali del progetto. Vengono fornite le tecniche per lo sviluppo delle equazioni di stima del costo (CERs) in accordo con le linee guida degli enti internazionali di riferimento (GAO, DoD e NASA Cost Estimating Handbook). Le analisi di rischio e costo sono messe in relazione ai concetti di disponibilità, manutenibilità, e supporto logistico integrato al sistema. In particolare, il supporto logistico integrato prevede la progettazione e pianificazione di attività e mezzi di supporto in grado di garantire la disponibilità e la corretta operatività del sistema.
Introduction to Aerospace Systems as complex integrated sets of different elements and interactions. The Systems Engineering approach and methods for the design and management of Aerospace Systems, Missions and Programmes. Risk analysis includes: risk assessment and management at programme level, system level and mission level, and the integration of reliability and safety aspects into the system and mission design. Theory on reliability and safety: summary of fundamental statistics, definition of reliability and safety parameters and models. Risk assessment: approaches for the integration of reliability and safety requirements into the aerospace design (redundancy, fault tolerance, risk reduction, etc.); techniques/tools for reliability and safety assessment, including HFA, FMECA, HSIA, e FTA. It is also described the problem of demonstrating and managing reliability and safety in accordance with current regulations (AC 25.1309, SAE ARP 4754, SAE ARP 4761), with specific reference to the development of the avionic system and the relative software (RTCA DO 178C). Finally, some notes are given on safety management in the development process of aerospace systems (Safety Management System) and on Quality (AS9100, SixSigma). Cost assessment includes: definition of cost items for the whole life-cycle of the aerospace product, from research & development activities up to production and operations, including disposal; methods for cost estimations (analogy, parametric, bottom-up) for different phases of the life-cycle, Cost Estimation Relationships (CERs) according to guidelines of the relevant international organisations (GAO, DoD e NASA Cost estimating handbook). Risk and cost assessment are put in relation with the concepts of availability and integrated logistic support, which are key factors for operations of the aerospace systems.
Il corso si sviluppa attraverso una serie di lezioni ed esercitazioni. Le lezioni sono volte a fornire agli allievi le conoscenze relative ai metodi e agli strumenti di analisi e gestione dei fattori di rischio, costo, e logistica. Le esercitazioni hanno l’obiettivo di supportare la comprensione degli argomenti trattati a lezione, estendendo e applicando le conoscenze acquisite a casi di interesse, definiti nell’ambito dei sistemi sia aeronautici sia spaziali. Di norma per le esercitazioni in aula, gli allievi devono prevedere, nell'ambito dei crediti assegnati, un lavoro personale a casa per completamenti.
The course is developed through lectures and class-works. The lectures aim at providing: knowledge on methods and tools for the analysis and management of risks, costs, and logistic factors. The class-works have the objective of enhancing the student’s comprehension and autonomy in conducting his/her assignments. Study cases are proposed in the area of aeronautical and space systems. The student is requested to apply the theory learnt during the lectures, under the supervision of the teaching staff and through home-work.
Poiché questo modulo di insegnamento è una particolare sintesi di molti aspetti della sistemistica aerospaziale, è stato sviluppato del materiale didattico apposito che non coincide con un unico testo disponibile sul mercato. Le fonti vengono richiamate laddove applicabile, e vengono consigliati testi per eventuali approfondimenti. La maggior parte del materiale è fornito in lingua inglese. Lezioni: le copie delle diapositive utilizzate a lezione, vengono messe a disposizione agli studenti iscritti all'insegnamento sul portale della didattica. Esercitazioni: i testi dei temi proposti e quanto utile per la soluzione degli stessi vengono messi a disposizione degli studenti sul portale della didattica. Le dispense del corso, a cura dei docenti, sono caricate in forma draft sul portale della didattica prima dell’inizio della lezione di riferimento. Se necessario, i docenti si riservano di aggiornare e sostituire il file caricato, segnalando opportunamente la sostituzione del file sul portale. Le dispense sono fornite in lingua inglese. Riferimenti bibliografici: • NASA Systems Engineering Handbook, NASA SP/2007-6105 Rev 1 • Project planning and implementation, ECSS-M-ST-10C_Rev.1 • O’Connor P.D.T., Practical Reliability Engineering, Wiley & Sons • Chiesa S., Affidabilità, Sicurezza e manutenzione nel progetto dei sistemi, Clut • Wertz J.R., Larson, W.J., Reducing Space Mission Cost, Space Technology Library, Microcosm Press • Kritzinger D., Aircraft System Safety Assessments for Initial Airworthiness Certification, Woodhead Publishing, 2016.
As the course is a unique synthesis of many aspects of aerospace systems, specific training aids have been developed and do not correspond to any single text book available on the market. These text books are however cited in the references of the training aids, that are provided during the course, for more in depth analyses. Lectures: the student are provided with the slides showed during the lectures through the website of the course. Class-works: the students are provided with the texts of the proposed assignments and their solutions through the website of the course. The draft version of the viewgraphs prepared by the teaching staff are uploaded on the website before the related lectures. The professors might update and reload the final revision after the lectures, should it be necessary. Most part of the reference material is provided in English. References: • NASA Systems Engineering Handbook, NASA SP/2007-6105 Rev 1 • Project planning and implementation, ECSS-M-ST-10C_Rev.1 • O’Connor P.D.T., Practical Reliability Engineering, Wiley & Sons • Chiesa S., Affidabilità, Sicurezza e manutenzione nel progetto dei sistemi, Clut • Wertz J.R., Larson, W.J., Reducing Space Mission Cost, Space Technology Library, Microcosm Press • Kritzinger D., Aircraft System Safety Assessments for Initial Airworthiness Certification, Woodhead Publishing, 2016.
Modalità di esame: Prova orale obbligatoria;
Il livello di preparazione del candidato sarà valutato sulla base del raggiungimento degli obiettivi, coerentemente con i risultati di apprendimento attesi, in termini di conoscenza acquisita sul contesto applicativo e sui sistemi oggetto del corso, e di capacità critica e autonoma di elaborazione e applicazione delle conoscenze. L’esame consiste in una prova orale della durata indicativa di 20 minuti in cui l’allievo sarà chiamato a rispondere ad alcune domande sul programma svolto a lezione ed esercitazione.
Exam: Compulsory oral exam;
The examination aims at assessing the expected learning achievements, in terms of knowledge about the Aerospace Systems and ability in dealing with relevant applications of these systems. During the oral examination, the student is required to discuss specific topics presented during the course (lectures and class works). The exam will last approximately 20 minutes.
Modalità di esame: Prova orale obbligatoria;
Il livello di preparazione del candidato sarà valutato sulla base del raggiungimento degli obiettivi, coerentemente con i risultati di apprendimento attesi, in termini di conoscenza acquisita sul contesto applicativo e sui sistemi oggetto del corso, e di capacità critica e autonoma di elaborazione e applicazione delle conoscenze. L’esame consiste in una prova orale della durata indicativa di 20 minuti in cui l’allievo sarà chiamato a rispondere ad alcune domande sul programma svolto a lezione ed esercitazione.
Exam: Compulsory oral exam;
The examination aims at assessing the expected learning achievements, in terms of knowledge about the Aerospace Systems and ability in dealing with relevant applications of these systems. During the oral examination, the student is required to discuss specific topics presented during the course (lectures and class works). The exam will last approximately 20 minutes.


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