Implementation of agile methodologies and model-based systems engineering for the management, design and development of a low earth orbit cubesat mission

Abstract

ABSTRACT : This work presents a case study on the integration of Agile Systems Engineering methodologies in the preliminary design phase of satellite systems, focusing on the 3ColStar satellite mission. Through Model Based Systems Engineering (MBSE), technical consistency was rigorously managed across various architectural models, ensuring coherency, and minimizing errors. Furthermore, with the implementation of the Arcadia Method, supported by the Capella modelling tool, the preliminary design was developed, and the use of digital engineering tools such as GMAT, Maltab/Simulink and python for validation and verification allowed the digitalization of the system represented in models that contain requirements, architecture, and the interfaces between the parts of the system. At the same time, the preliminary design process was streamlined and completed within an accelerated timeframe of 4 months, with weekly sprints driving progress based on the scrum methodology. This case study highlights the effectiveness of Agile Systems Engineering principles in enhancing the accuracy, communication, and efficiency of satellite systems preliminary design, providing valuable insights for future missions.Moreover, an adapted scrum framework is designed and proposed for the management of the following phases of the project.

RESUMEN : Este trabajo presenta un estudio de caso sobre la integración de metodologías de ingeniería de sistemas ágiles en la fase de diseño preliminar de sistemas de satélite, centrándose en la misión del satélite 3ColStar. A través de la Ingeniería de Sistemas Basada en Modelos (MBSE), se gestionó rigurosamente la consistencia técnica a través de varios modelos arquitectónicos, asegurando la coherencia y minimizando los errores. Además, con la aplicación del método Arcadia, apoyado en la herramienta de modelado Capella, se desarrolló el diseño preliminar, y el uso de herramientas de ingeniería digital como GMAT, Maltab/Simulink y python para la validación y verificación permitió la digitalización del sistema representado en modelos que contienen los requisitos, la arquitectura y las interfaces entre las partes del sistema. Al mismo tiempo, el proceso de diseño preliminar se agilizó y completó en un plazo acelerado de 4 meses, con sprints semanales que impulsaban el progreso basado en la metodología scrum. Este estudio de caso pone de relieve la eficacia de los principios de la ingeniería de sistemas ágil para mejorar la precisión, la comunicación y la eficiencia del diseño preliminar de sistemas de satélites, lo que proporciona información valiosa para futuras misiones. Además, se diseña y propone un framework scrum adaptado para la gestión de las siguientes fases del proyecto.