Flugsicherung Sicher durch die Lüfte lenken

Qualität ist bei allen Produkt- und Service-Entscheidungen ein Aspekt, der ganz oben auf der Wunschliste bei Kunden steht. Dies gilt umso mehr für Lösungen, bei denen es um Menschenleben geht. Dann wird aus dem Qualitätsanspruch eine Qualitätsanforderung. Das ist auch bei der Deutschen Flugsicherung (DFS) der Fall: „Sicherheit, Pünktlichkeit und Wirtschaftlichkeit sind für unser Unternehmen das Pflichtprogramm“, so der Vorsitzende der DFS-Geschäftsführung Klaus-Dieter Scheurle.

Dieser Verpflichtung müssen sich alle Mitarbeiter, Systeme, Prozesse und Lieferanten unterordnen. Entsprechend hoch waren die Anforderungen an die Entwicklung der nächsten Generation des Position Logging Systems (PoLo), das an allen Fluglotsen-Arbeitsplätzen der DFS eingesetzt wird und ohne das kein anderes System genutzt werden kann. Aufgabe von PoLo ist es, die Mitarbeiter an ihren Arbeitsplätzen an- und abzumelden, deren Tätigkeiten zu erfassen sowie die strengen Regeln für Arbeitszeiten und Zuständigkeiten zu überwachen beziehungsweise für deren Einhaltung zu sorgen. Einfach gesagt: Bei PoLo handelt es sich um ein frei konfigurierbares System zum elektronischen Arbeitsplatznachweis für Fluglotsen, bei dem sich die Mitarbeiter einfach mit dem Firmenausweis ein- und ausloggen können. Im Hintergrund werden automatisch die Berechtigungen kontrolliert und sämtliche Tätigkeiten aufgezeichnet. Ein Supervisor kann alle Informationen in Echtzeit und auf einen Blick einsehen. Dadurch trägt das Position-Logging-System in besonders hohem Maße zur Sicherheit im Flugverkehr bei und ist integraler Bestandteil einer modernen und effizienten Flugverkehrskontrolle, bei der intelligente Systeme die Arbeitslast der Lotsen minimieren und für einen reibungslosen Ablauf der komplexen Arbeitsprozesse sorgen.

Für die Neuentwicklung mit Prototyping und anschließender Produktion von PoLo-Erfassungsgeräten durch die DFS wurde das Projekt europaweit ausgeschrieben, wobei für die Entwicklung der neuen PoLo-Generation bis zur Auslieferung der Geräte gerade einmal sechs Monate vorgesehen waren. Ein kurzer Zeitraum, wenn man die geforderten hohen Anforderungen an Sicherheit, Verfügbarkeit und Wirtschaftlichkeit mit einbezieht. Ebenso wie die technischen Anforderungen, die im Fokus der Ausschreibung standen. Alleine die Liste der benötigten Hardwarekomponenten und Abmessungen, in Verbindung mit den Software-Anforderungen, stellte eine Herausforderung dar. Dieser stellte sich das Unternehmen ies – und setzte sich bei der Ausschreibung dann auch gegen zahlreiche Wettbewerber durch. Martin Steger, Geschäftsführer von ies, schildert, warum: „Wir verfügen in allen Arbeitsschritten, von der Planung über die Entwicklung bis hin zur Produktion und dem Support, über die notwendige Expertise, um die Ansprüche hinsichtlich Sicherheit, Verfügbarkeit und Wirtschaftlichkeit zu erfüllen.“

Qseven-Computer-Modul im Einsatz

Was hinter dem Erfolg des Projektes steckt? Auf der Hardwareseite zunächst einmal die Zusammenarbeit mit einem zuverlässigen Partner, der ebenfalls großen Wert auf Qualität legt. So haben die ies-Entwickler auf ein standardisiertes Qseven-Embedded-Computer-Modul von Congatec gesetzt, um höchstmögliche Leistung bei kompakter Bauweise realisieren zu können. Hierfür entwickelte ies ein auf die Anforderungen des Gesamtgeräts zugeschnittenes Basisboard sowie eine weitere, orthogonal ausgerichtete Schnittstellenplatine, auf der alle Funktionen ohne den Einsatz fehleranfälliger Kabelkonfektionen aus dem Gerät herausgeführt sind. Dieser technisch erprobte Ansatz verkürzt die im Projekt benötigten Entwicklungszeiten gegenüber einer komplett kundenspezifischen Entwicklung und minimiert darüber hinaus die im Projekt liegenden Entwicklungsrisiken erheblich. Bei einem sicherheitskritischen Projekt wie dem hier beschriebenen kommt es bei der Auswahl der Partner besonders auf deren Erfahrung und technisches Know-how an. Die Zusammenarbeit zwischen ies und Congatec hat sich in diesen Punkten in zahlreichen Projekten bewährt, wie Martin Steger von ies bestätigt: „Dass der iesy-Ansatz erfolgreich ist, haben wir in mehr als 80 kundenspezifischen Entwicklungsprojekten im Embedded-Computing-Bereich bewiesen. Aus Qualitätsgründen war dabei Congatec der Partner der Wahl, zu dem wir die Bindung mit einer Vertriebspartnerschaft intensiviert haben." Gesteuert wird die gesamte Hardware inklusive Touchscreen von einem angepassten Embedded Linux für Freescale i.MX6. Speziell adaptiert hat man die Treiber für den Touch Controller und den RFID-Kartenleser.

Besonderes Augenmerk wurde auf Seiten der Softwareentwicklung darauf gelegt, dass die vom Kunden gewünschten Softwarekomponenten und -bibliotheken bestmöglich unterstützt werden und eine maximale Leistung des Gesamtsystems bei gleichzeitig reduziertem Stromverbrauch erreicht wird. Bereits in der Prototypen-Phase standen alle Funktionen zur Verfügung und konnten ausgiebig getestet werden. Die finale Implementierung aller Komponenten sowie ein ausgiebiges Testing im Zuge des Total-QM-Ansatzes, der dem iesy-Projektmanagement zugrunde liegt, runden das Projekt ab.

Projektmanagement – aber richtig!

Neben der Auswahl der passenden Komponenten spielte das iesy-Projektmanagement eine große Rolle für den Erfolg des Projekts. Es steht für hohe Qualität bei kurzen Projektlaufzeiten. Das beginnt schon in der Angebotsphase, wo sämtliche Anforderungen, die aus dem Lastenheft erwachsen, verdichtet und konkretisiert werden. Als Ergebnis der Angebotsphase entsteht somit nicht nur ein reines Zahlenwerk, sondern eine konkrete Umsetzungsidee, inklusive erster 3D-Renderings der elektronischen Baugruppen beziehungsweise der später fertigen Lösung. Das gilt auch für technische Detaillösungen, wie den optischen Sensor zur Aktivierung des RFID-Kartenlesers, der sich optimal in die Gehäusegestaltung integriert. Durch die hohe Detailtiefe in der Angebotsphase können bereits konkrete Lösungsansätze verfolgt und erste Stücklisten errechnet werden, auch wenn sich diese im Projektverlauf noch ändern. Dies bietet mit Hinblick auf das fertige Produkt eine deutlich höhere Planungssicherheit, zumal bereits die Einhaltung von Normen zu EMV und Produktsicherheit mit einbezogen werden können und es auch hinsichtlich der Produktionskosten bereits eine weitgehend gesicherte Abschätzung gibt. Bereits zum Zeitpunkt der Beauftragung konnte somit eine dezidierte Zeit- und Aufgabenplanung für Hard- und Softwareentwicklung abgeleitet werden.

Insbesondere der RFID-Kartenleser von PoLo stellte eine besondere Herausforderung dar. Um die anderen, hoch sensiblen Geräte, die im direkten Umfeld von PoLo installiert sind, nicht zu stören, wird der RFID-Kartenleser nur dann kurzzeitig aktiviert, wenn der Bewegungssensor eine Aktivität im Nahbereich registriert. Hierbei war eine besondere Feinjustierung notwendig, die den Sensor nur dann auslösen lässt, wenn eine Karte auf die dafür vorgesehen Fläche gelegt wird und nicht etwa, wenn eine Person sich vor dem Gerät bewegt oder ein anderes Bedienelement im Umfeld benutzt wird. Ein positiver Nebeneffekt ist der dadurch reduzierte Stromverbrauch, der sich bei der Anzahl der verbauten Elemente und dem Dauerbetrieb von PoLo im Hintergrund aller Prozesse deutlich bemerkbar macht. Bedenkt man die kompakten Abmessungen sowie die Anforderungen an Langzeitverfügbarkeit und Leistungsfähigkeit, so musste in der Hard- und Softwareentwicklung jedes Detail passen – auch wegen der kurzen Projektlaufzeit bis zur Auslieferung.

Durch den konsequenten Einsatz von Standardkomponenten sowie deren individueller Anpassung auf Kundenbedürfnisse wurde der Grundstein für eine termingerechte Auslieferung der neuen PoLo-Generation gelegt.

Sicherheits- und Qualitätsansprüche erfüllen

Ein Erfolg wurde das Projekt vor allem dadurch, dass von Anfang bis Ende sämtliche Prozesse einem stringenten Qualitätsmanagement unterworfen wurden, um sowohl die Sicherheitswünsche als auch die Qualitätsansprüche beim Kunden zu erfüllen. Mit der Auslieferung der gefertigten Produkte endet jedoch keineswegs der TQM-Ansatz hinter dem iesy-Projektmanagement. Vielmehr werden die im Support generierten Informationen dazu verwendet, für zukünftige Gerätegenerationen neue Erkenntnisse zu sammeln und diese auch für andere Projekte zur Verfügung zu stellen. Auf diese Weise werden gleich mehrere Ziele erreicht, die für Kunden wichtig sind und in Zukunft an Bedeutung gewinnen: Reduzierung der Durchlaufzeiten (schnelleres Time-to-Market), Senkung der Kosten (Wirtschaftlichkeit) und Sicherung der Qualität.