Pour des données numériques durables

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1 RETOUR D EXPÉRIENCE CNES/Emmanuel GRIMAULT Pour des données numériques durables Comme les systèmes d exploitation évoluent rapidement, la conservation des données s avère difficile. The fact that operating systems evolve rapidly makes it difficult to preserve data so that they remain available. Trop poussiéreux, synonyme de travail de fourmi, l archivage n a jamais enthousiasmé les foules. Pourtant, à l échelle des activités spatiales, la pérennité des données numériques, patiemment accumulées au cours de missions à la fois uniques et coûteuses, est un enjeu de plus en plus sensible, compte tenu de l évolution rapide des systèmes de stockage et d exploitation des données. Retour d expérience du CNES qui, par nécessité, a très tôt fait le pari de la conservation. Comment illustrer l enjeu de la pérennité des données numériques? «Il y a 6 ou 7 ans, explique Claude Huc, spécialiste de cette question au CNES, j avais été contacté par un laboratoire ayant besoin, pour une mission future, d avoir accès aux données de la mission Eole* datant du début des années 70. J ai eu la chance de retrouver ces données dans un centre de données américain, alors qu en France, plus aucune trace!». Très tôt, les Etats-Unis ont pris conscience de la valeur des données. En effet, comme les expériences spatiales sont financées par le contribuable américain, il faut lui rendre des comptes, ce qui suppose de stocker soigneusement les informations. Mais, dans la mesure où les systèmes d exploitation de données changent de plus en plus souvent, conserver le caractère exploitable des données génère d importantes difficultés, comme le souligne Claude Huc : «Dès 1995, il est devenu impossible de relire en Microsoft Word 95 des documents enregistrés en 1990 avec Microsoft Word 2. Il a fallu ressaisir les informations. Autre exemple : il y a deux ans, nous avons ressaisi en partie toute une série d équations mathématiques saisies en Word 95.» Même sur une période de dix ans, l information devient extrêmement vulnérable, car il ne suffit pas de la stocker, encore faut-il pouvoir l exploiter. Ce préambule donne un peu la mesure d une préoccupation qui dépasse largement le champ du CNES. Préserver et valoriser les données issues de l expérience spatiale Pour nourrir le débat, le CNES a associé d autres organismes à sa réflexion. Il y a cinq ans, un groupe de travail, le PIN (pour «Pérennisation des Informations Numériques»), a été créé pour rassembler des organismes confrontés à ce problème. Le CNES y joue un rôle naturel de pilote et d expert, du fait de ses 35 ans d expériences en matière d enregistrement de données numériques. Des réunions plénières réunissent régulièrement entre 25 et 30 participants et, en parallèle, un certain nombre d actions ont été lancées. Par exemple, un module de formation de 4/5 jours autour de la pérennisation de l information -qui n existait nulle part ailleurs- a été conçu, rassemblant des participants aux profils variés : ingénieurs en science de l information, enseignants, experts juristes, experts de l archivage, gestionnaires d archive, etc. D autres types de travaux sont également mis en commun, concernant par exemple le problème des formats (des données enregistrées sous Word sont-elles pérennes?). Cet enjeu du format est essentiel, car c est lui qui permet de convertir des trains de bits en informations intelligibles. Le groupe de travail a donc établi un certain nombre de critères d évaluation des formats pour identifier la marche à suivre : les formats présentant des dangers, les méthodologies à suivre pour le choix du format, etc. Afin de partager avec elle les enseignements de son retour d expérience, le CNES a reçu un certain nombre de délégations : Commisariat à l énergie atomique, Bibliothèque nationale de France, Centre informatique national de l enseignement supérieur et Service des archives historiques du ministère de la Défense, etc. Pourquoi faut-il conserver les données au CNES? Concernant les données d observation de la Terre, tout ce qui touche à l environnement terrestre nécessite, pour en comprendre l évolution, que l on dispose d observations relevées sur des dizaines d années. Et cette logique est valable pour d autres domaines scientifiques tels que l étude des plasmas naturels et plus généralement les sciences de l Univers. Par ailleurs, des observations de très bonne qualité ont pu être réalisées à une époque où les ordinateurs n étaient pas assez puissants pour exploiter les volumineux * Eole, satellite de localisation et de collecte de données, a été réalisé sous la responsabilité du Centre Spatial de Toulouse, et lancé le 16 août 1971 par la NASA. Conçu pour l'étude des vents dans la haute troposphère de l'hémisphère sud, il fut l un des éléments d'un système, également constitué d une flottille de ballons dérivants. 48 > q u a l i t é e s p a c e n 4 3 Mars/March 2006

2 EXPERIENCE FEEDBACK For sustainable exploitation of digital data Long seen as boring and repetitive work, archiving has never been a great crowd-pleaser. Nevertheless, for space activities, the durability of digital data, which has been patiently accumulated from costly one-off missions, is an increasingly critical issue, especially with the rapid evolution of data storage and exploitation systems. Early on, CNES was obliged to invest in data preservation. Here are the lessons it has learned. How do you demonstrate the importance of sustainable exploitation of digital data? "Around six or seven years ago," explained Claude Huc, a CNES specialist on the subject, "I was contacted by a laboratory which needed (for a future mission) to access data from the Eole* mission, dating from the early 1970s. Fortunately, I was able to find them in an American data centre, because in France there was no longer any sign of them! " The Americans realised the value of data early on: this is because their space activities are financed by American taxpayers, who expect accountability which in turn implies careful information storage. However, insofar as data exploitation systems change with increasing frequency, maintaining useable data becomes more difficult. Claude Huc emphasised this with the following example: "Since 1995 it has become impossible to read documents in Microsoft Word 95 that were saved with Microsoft Word 2 in The information has had to be re-entered. Here is another example: two years ago we had to partially re-enter a whole series of mathematical equations which had been produced in Word 95." Even in just ten years information can become extremely vulnerable: storing it is not enough, it must also remain useable. This introduction gives an idea of a complex issue that extends far beyond CNES's area of expertise. Preserving data from space experiments and adding value to it To encourage the debate, CNES began working with other organisations. Five years ago, the PIN working group (the acronym stands for Pérennisation des Informations Numériques, or Sustainable Exploitation of Digital Information) was created to bring together organisations faced with the same problem. CNES was naturally able to play both a management and an expert role, due to its 35 years experience of recording digital data. Plenary meetings of between 25 and 30 participants are held regularly and a number of concurrrent activities have been initiated. For example, a four-to five-day training module was developed around the issue of the sustainable exploitation of information. This innovative training activity brought together a wide range of participants: information science engineers, teachers, legal experts, archiving experts, archive managers, etc. Other research was also shared, for example relating to the problem of data formats (how durable is information saved in Microsoft Word? etc). The choice of format is essential, as this is how bit streams are converted into intelligible information. The working group therefore determined several format evaluation criteria in order to identify the steps to be taken: formats with inherent risks, methodologies to be followed in choosing a format, etc. CNES furthermore invited a number of delegations from French institutions to share the information it had acquired: CEA (Commissariat à l'energie Atomique), BNF (Bibliothèque Nationale de France), CINES (Centre Informatique National de l Enseignement Supérieur), the Defence Ministry's historic archives department, etc. Why does CNES need to preserve data for long-term exploitation? Regarding Earth observation data, any study of our planet's environment requires observations that have been made over several decades, in order to understand the changes over time. This is also true for other scientific fields such as the study of natural plasmas and Universe sciences in general. Moreover, observations of a very high quality may have been made at a time when * Eole, a tracking and data collection satellite was developed by the Toulouse Space Centre and launched on 16 August 1971 by NASA. It was designed to study winds in the southern hemisphere's upper troposphere and was part of a system which also included a flotilla of free-floating balloons. 49 >

3 RETOUR D EXPÉRIENCE Pour des données numériques durables Bandothèque du CNES. Dès 1994 le CNES a créé un service de transfert et archivage de fichiers. CNES Bandothèque. In 1994 CNES created a file transfer and archiving department. gisements de données recueillies dans ces observations. D où l intérêt de retravailler 10 ou 20 ans plus tard sur ces mêmes données pour en extraire enfin les fruits attendus. Parmi les autres motifs de conservation des données, celui du patrimoine d informations techniques du CNES n est pas le moindre. Il est en effet essentiel pour le CNES de pouvoir, dans un domaine donné, disposer des acquis et des études techniques réalisées au cours des 10 ou 20 dernières années, voire sur une durée supérieure, notamment pour l élaboration des missions présentes et futures. Les difficultés rencontrées sont multiples. A l origine, chaque fois qu une mission spatiale démarrait, un système de gestion et d accès aux données lui était associé, pour mettre celles-ci à la disposition des laboratoires utilisateurs. Cependant, compte tenu de l évolution de l informatique, le CNES fut rapidement dans l incapacité de maintenir durablement le nombre croissant de ces systèmes, tous différents. D autant plus que, si l évolution de l informatique est en général progressive, elle se fait parfois aussi par palier majeur. Dès lors, de simples opérations de maintenance ne suffisent plus et une réécriture complète du logiciel s impose. Toutes ces raisons ont conduit le CNES à réfléchir au moyen de rendre les données disponibles de manière générique. Le stockage sur bande magnétique devient obsolète Dans les années 90, chaque projet du CNES stockait ses propres données en utilisant des moyens communs, mais en restant propriétaire de ses bandes magnétiques. Or, les équipes-projets ne sont pas des structures pérennes : elles se constituent, déroulent les étapes du projet et se défont une fois le projet terminé. «Dès lors les données du projet devenaient orphelines et les équipes-projets ne détenaient pas forcément les compétences pour les conserver convenablement pendant la durée du projet, ne serait-ce que de dérouler tous les deux ou trois ans les bandes magnétiques pour qu elles restent lisibles», explique Claude Huc. D où la mise en place au CNES, en 1994, d un service de stockage commun : le STAF (service de transfert et d archivage des fichiers). Sa responsabilité est de garantir dans le temps l intégrité des trains de bits emmagasinés par les projets, quelles que soient les évolutions technologiques. C est un rouage essentiel dans le processus de préservation de l information, mais cela ne suffit pas. En effet, dès la création du STAF, une vaste opération de migration de l information, concernant CNES/C. BARDOU plusieurs dizaines de milliers de bandes magnétiques, a été effectuée vers ce service, en migrant une par une les collections de bandes associées à tel ou tel projet. Cependant, cette migration n avait de sens que si le CNES détenait les clés pour décoder ces données. Or, quelques collections, heureusement marginales, ont été perdues parce que certaines bandes n étaient plus lisibles, n avaient pas de copie, ou encore parce que la copie elle-même n était plus lisible... En revanche, d autres collections de données n étaient décrites que partiellement ou de manière erronée, ce qui explique que, dans certains cas, le CNES n ait pas été en mesure de retrouver la description des données. Sachant que les données scientifiques sont constituées d une succession de nombres de longueur variable, avec pour chaque nombre, une signification scientifique particulière, il apparaît que si le système de traduction est absent, les données sont inexploitables. «Par exemple, toutes les données du satellite D2B, mission CNES des années 70 dédiée à la fois à l astronomie et à la physique solaire, qui intéressaient encore des laboratoires dans les années 90, ont pu être migrées vers le STAF. Mais hélas, plus aucune trace du système de traduction! Ces données ne pouvant plus être exploitées, elles sont définitivement perdues», regrette Claude Huc. Pérenniser les bits pour pérenniser l information Au-delà du problème de conservation des données issues des instruments scientifiques spatiaux, il est donc essentiel de pérenniser aussi l information permettant de convertir ces bits en information intelligible : la description des données, qui comporte des aspects syntaxiques et sémantiques. Cette prise de conscience a d ailleurs suscité de multiples réflexions. Au plan normatif d abord, il n y avait pas de norme ni de standard traitant globalement de l archivage des données spatiales. En 1995, les instances de l ISO ont demandé au Comité Consultatif pour les Systèmes de Données Spatiales (CCSDS) de se 50 > q u a l i t é e s p a c e n 4 3 Mars/March 2006

4 EXPERIENCE FEEDBACK For sustainable exploitation of digital data computers were not yet powerful enough to exploit the enormous amounts of data these observations yielded. This is why it is worth returning to the same data ten or twenty years later, when the anticipated results can at last be extracted. Another significant reason for conserving data is CNES's technical information heritage. CNES has to be able to access the knowledge and technical research data acquired over the last ten or twenty years or more, in any given field, particularly when developing present and future missions. However, this led to many difficulties. Firstly, every time a new space mission was undertaken, a data access and management system was associated with it, so the data could be made available to users in the laboratories involved. However, due to computing developments, it soon became impossible for CNES to maintain the growing number of different systems over the longer term. This was especially true because, although computing development is generally regular, it sometimes moves forward in major leaps. When this happens simple maintenance operations are no longer enough and the software has to be completely rewritten. All these factors led CNES to consider the best generic way of ensuring that its data would remain usable in the future. Storage on magnetic tape becomes obsolete In the 1990s, each CNES project stored its data using shared facilities, while retaining ownership of its own magnetic tapes. The problem with this system was that project teams are not permanent structures: they are formed, they work on the different stages of the project and are then disbanded once it has been completed. "Consequently, the project data would become 'orphaned' and the project teams would not always be capable of maintaining them properly throughout the project's duration, even if this only meant unwinding the tapes every two or three years in order to keep them readable," explained Claude Huc. As a result of this, in 1994 CNES set up a shared storage facility: the STAF 2 - Reliability, availability, maintainability, safety (Service de Transfert et d Archivage des Fichiers or file transfer and archival department), in order to ensure the long term integrity of the bit streams accumulated by the projects, regardless of technological developments. This archiving is an essential step in the information preservation process, although not enough in itself. Since STAF's creation, a huge information migration operation involving tens of thousands of magnetic tapes has been transferring data to this department: migrating the collections of tapes associated with a project one by one. However, this migration will only work if CNES is able to decode the data. Already, several collections fortunately minor ones have been lost because certain tapes were unreadable, had not been copied or even because the copies were themselves unreadable. Moreover, other data collections had been only partially or erroneously indexed, which meant that CNES was sometimes unable to find the data description. As scientific data consists of a series of numbers of varying length, each with a specific scientific meaning, if the translation system is missing, the data can simply not be used. "For example, all the data from the D2B satellite (a CNES mission for studying astronomy and solar physics from the 1970s), which was still of interest to laboratories in the 1990s, were migrated to the STAF. Unfortunately, there was no sign of the translation system! This made the data unreadable, so they were therefore lost for good", said Claude Huc with regret. Preserving the bits so that the information is available for later use Apart from the problem of keeping the scientific data from satellite instruments, it is also essential to maintain the information needed to convert the bits into intelligible information: the data description, containing the syntactic and semantic elements. Once this had been understood it was clear that more groundwork was needed. First, from a standards perspective, there were no guidelines for the overall archiving of space data. In 1995 the ISO authorities asked the CCSDS (Comité Consultatif pour les Systèmes de Données Spatiales) to look at the issue and to examine the possibility of developing a standard for the long-term archiving of space data. The working group that was formed, in which Claude Huc participated, began by issuing two statements: 1- this issue is not unique to the space industry, because any organisation wishing to maintain digital data 2003 Take Stock, Inc. 51 >

5 RETOUR D EXPÉRIENCE pencher sur le problème et d étudier la possibilité d élaborer une norme en matière d archivage longue durée des données spatiales. Le groupe de travail constitué pour l occasion, et auquel Claude Huc a participé, a préalablement émis deux remarques. 1- cette question n est pas spécifique au domaine spatial, dans la mesure où tout organisme ayant des données numériques à conserver est confronté à ce problème. C est pourquoi il a été décidé d associer des représentants des Archives nationales américaines ou de grandes bibliothèques à ce groupe de trav. 2- il était nécessaire de définir un modèle de référence permettant d appréhender le problème dans toutes ses dimensions. L Open Archival Information System (OAIS) a ainsi été normalisé tant par le CCSDS que par l ISO (1). Une traduction française a d ailleurs été effectuée par le CNES et la BNF. Cette norme de référence n apporte pas de solution sur la méthode d archivage sur le long terme des données, mais elle permet déjà d avoir une compréhension commune et complète du problème : par exemple, comment être sûr que l information récupérée est bien celle qui a été archivée il y a 10 ans, comment identifier un objet numérique archivé de manière unique, etc.? Les problématiques d archivage de publications «papier» sont similaires, avec le même souci d identifier clairement les objets par un n ISBN (International Serial Bibliographic Number). Le CNES a également assuré la responsabilité rédactionnelle d une autre norme qui, en lien avec la première, traite des relations entre l archiviste et le producteur d information. Depuis plus d un an, le CNES traite de ces questions au niveau de son référentiel normatif, afin de disposer de l organisation appropriée pour les résoudre de façon globale. Car aujourd hui, le problème n est que partiellement résolu. Compétences informatiques et scientifiques Dans les années 90, il est ressorti des réflexions menées par les groupes de travail CNESlaboratoires que des compétences informatiques et scientifiques étaient nécessaires afin de préserver des données scientifiques provenant d instruments scientifiques complexes. L archivage Pour des données numériques durables Les membres du groupe de travail PIN* > Commissariat à l Energie Atomique, Centre National de la Recherche Scientifique, Institut National de la Recherche en Informatique et en Automatique, Institut Géographique National > Bibliothèque Nationale de France > Institut National de l Audiovisuel > Direction des Archives de France et Archives de Paris, qui ont un mandat de préservation intrinsèque. > Organismes du secteur de la santé, privés (laboratoires pharmaceutiques) ou publics (Institut Pasteur, organisme en charge de la mise sur le marché des médicaments) > Représentants des ministères : Agriculture, Equipement, Défense, Justice (la gestion des dossiers judiciaires peut parfois durer 30 ans) > EADS et Airbus (la documentation d un avion est volumineuse et complexe et il faut la conserver pendant 50 ans) > EDF, France Télécom > Caisses de retraite, etc. (*PIN : Pérennisation de l Information Numérique - a en effet pour but de conserver les données sous une forme étalonnée, mais également tout les outils nécessaires à la communauté d utilisateurs pour récupérer et comprendre l information archivée aujourd hui comme dans dix ou vingt ans. D où la nécessité de mettre en place un process de normalisation. Le Centre de Données de la Physique des Plasmas (CDPP) a ainsi été créé afin d assurer la pérennisation des données de toutes les expériences sol ou spatiales dans le domaine de la physique des plasmas, de rendre ces données accessibles à la communauté scientifique et, enfin, de veiller à ce que leur utilisation génère une plus-value scientifique. - Mais le caractère sectoriel du CDPP montre que la pérennisation des données a encore du chemin à faire, dans la mesure où les missions du CNES ne répondent pas encore toutes aux préconisations de pérennité de l information. A l époque de la création de ce centre, le CNES n avait pas de politique établie en matière de gestion à long terme des données. Depuis, les choses ont été clarifiées. Le CNES, dans le cadre des missions spatiales dont il a la charge, est responsable de la réception, de la production et de l archivage à long terme de ce qu on appelle les données de niveau 1, celles qui émanent des instruments. Il faut les transformer en valeurs physiques, car elles sortent des instruments en valeurs brutes et non calibrées. Or, le maintien des compétences sur les instruments est quelque chose d extrêmement difficile. Par conséquent, les communautés appelées à utiliser des données sans avoir participé à l expérience initiale et sans connaître les instruments éprouvent de nombreuses difficultés à travailler à partir de données brutes non calibrées. Actuellement, le CNES ne dispose pas de service dédié à cet objectif. Or, pour qu une action de pérennisation de longue durée soit menée de manière systématique, il faut en amont préciser aux équipes-projets ce qu on attend d elles. D où la nécessité, à terme, d intégrer les recommandations dans le référentiel normatif du CNES pour que, sur cet enjeu, les consignes soient claires. A partir du moment où ce qui relève de la responsabilité du projet y sera tracé, des actions organisationnelles pourront être menées pour l archivage adéquat. A terme, l objectif serait d instaurer, au sein du CNES, un point d entrée ayant une vision d ensemble sur tous les aspects de l archivage : la nature des données disponibles et leur localisation, la localisation de leur description, les documents associés, etc. (1) CCSDS B-1. Reference Model for an Open Archival Information System (OAIS), January 2002, ISO > q u a l i t é e s p a c e n 4 3 Mars/March 2006

6 EXPERIENCE FEEDBACK For sustainable exploitation of digital data is faced with the same problem. This is why the decision was made to include representatives from the American national archives and major libraries in the working group. 2- A reference model needed defining which would enable all aspects of the problem to be understood. The Open Archival Information System (OAIS) was therefore standardised by both the CCSDS and the ISO (1). Moreover, a French language version was produced by CNES and the BNF (French National Library). This reference standard does not offer a solution to the method of longterm data archiving, but it does provide us with a full and common understanding of the problem: for example, how can we be sure that information retrieved is the same as that which was archived ten years ago, or how can we identify a digital object which has been archived in a particular way, etc. The problems associated with archiving 'paper' publications are similar, with the same concern for clearly identifying objects, as demonstrated by the use of the ISBN (International Serial Bibliographic Number) system. CNES also took on editorial responsibility for another standard which, together with the first one, deals with the relationships between the archivist and the person producing the information. For more than a year, CNES has been addressing these questions at the standardisation documents level, in order to devise an appropriate organisational procedure to resolve them globally. Currently, they have only been partially resolved. Scientific and computing skills In the 1990s, the discussions led by the joint CNES/Laboratories working groups concluded that both computing and scientific expertise were needed to preserve the scientific data from complex scientific instruments. The aim of archiving was to maintain data in a calibrated form and also to maintain all the tools required by the user community for retrieving and interpreting the archived information, both today and in ten or twenty years time. Whence the need to establish a The members of the PIN* working group > French atomic energy agency (CEA), the French Centre for Scientific Research (CNRS), the French Institue for research into Computing and Automation (INRIA), the French geographic institute (IGN). > The French National Library (BNF). > The French audiovisual institute. (INA) > The management of the Archives de France and the Archives de Paris, who have an intrinsic mandate to preserve data. > Organisations in the health industry, both private (pharmaceutical laboratories) and public (Institut Pasteur, the organisation in charge of approving drugs for market). > Representatives of government ministries: Agriculture, Infrastructure, Defence, Justice (management of legal briefs may sometimes last for thirty years) > EADS and Airbus (aircraft documentation is bulky and complex and must be kept for fifty years) > The French Electricity Board (EDF), France Télécom > Pension funds, etc. (*PIN: Pérennisation de l Information Numérique or Sustainable Exploitation of Digital Information - standardisation process. The CDPP (Centre de Données de la Physique des Plasmas) was thus created to ensure that data from all ground or Space experiments in the field of plasma physics were preserved, to make these data accessible to the scientific community and lastly to ensure that their use generated added scientific value. However, the sectoral nature of the CDPP demonstrates that long-term data preservation still has a long way to go in that CNES missions are not yet all following the recommendations on preserving information. When the CDPP was created, CNES had not yet formulated its policy on long-term data management. Since then, the situation has become clearer. For the space missions under its control, CNES is in charge of receiving, producing and archiving over the long term what are known as level 1 data, i.e. those yielded by the instruments. They then have to be converted into physical values, as they come from the instruments in a raw and uncalibrated form. However, maintaining the skills required for handling the instruments is extremely difficult. Consequently, research teams wanting to use the data, if they did not participate in the original experiment and do not fully understand the instruments, will encounter many difficulties when working with the uncalibrated raw data. CNES does not yet have a department devoted to this issue. However, if a long-term preservation initiative is to be systematically implemented, the project teams have to be told beforehand what they are expected to do. This is why the recommendations will eventually need to be integrated into CNES's standardisation documents, so that the instructions on this issue are clear. When a project s archiving responsibilities are clearly laid out, in the standardisation documents, organisational initiatives for adequate archiving can be implemented. The ultimate objective will be to establish within CNES a department with an overall view of every aspect of archiving: the kind of data available and their location, where their description can be found, related documents, etc. Data archiving requires many skills relating to storage systems, networks, formats, content, etc. One person alone cannot provide all the answers, so CNES decided to divide this activity (1) CCSDS B-1. Reference Model for an Open Archival Information System (OAIS), January 2002, ISO >

7 RETOUR D EXPÉRIENCE Pour des données numériques durables L organisation de l archivage à long terme Au CNES, l archivage long terme est organisé en trois services qui assurent respectivement les fonctions suivantes : > les entrées En interface avec les projets producteurs. Ce service doit s assurer que l information à archiver est complète et intelligible, que les formats utilisés sont bons (sinon, il en assure le transcodage pour les stocker dans des formats pérennes). Ce service doit garantir une description des données suffisamment complète pour ensuite les retrouver. Ceci nécessite des compétences informatiques et des compétences d archiviste, qui marquent l émergence de métiers nouveaux de gestionnaire de données. En raison de la complexité, de la multiplicité et de la diversité des relations avec les projets ou laboratoires, cette fonction est certainement la plus complexe, ou du moins la plus gourmande en ressources humaines ; > le stockage Ce service est assuré au CNES par le STAF (Service de Transfert et d Archivage des Fichiers). Il garantit la préservation de n importe quel train de bits, quelle que soit l évolution de la technologie. Il veille également à protéger l accès aux données (gestion des habilitations). Il propose une interface d accès stable utilisée par les différentes entités ou projets ayant une responsabilité d archivage. La mise en commun de moyens centraux s est vite révélée payante en matière de compétences. En effet, grâce à la puissance croissante des équipements et à l expertise de plus en plus poussée de l équipe, le nombre de «clients» du STAF a été au moins multiplié par 10 et le volume de données archivées par 100 au cours de ces dix dernières années et ceci à effectif constant (4 personnes). > la mise à disposition Celle-ci suppose la mise en œuvre d un mécanisme intelligent de recherche de l information. Lorsqu un scientifique souhaite accéder à une information ou à une représentation graphique qui lui permette de juger rapidement de l intérêt des données, il est demandeur de services à valeur ajoutée : qu on lui transmette par exemple les données dans le format qu il a l habitude d utiliser (parfois différent du format d archivage). Les compétences associées à ce service de distribution de données sont basées sur les technologies d Internet, de gestion de bases de données, d interfaces permettant d accéder aux bases de données, etc. Grâce à ce troisième service, le CNES a également réussi à mettre en place un système générique, le Système d Information de Préservation et d Accès aux Données (SIPAD), capable de mettre des données à la disposition de la communauté Mercator, ou encore de celle des plasmas. L archivage de données met en jeu de nombreuses compétences, qu il s agisse des systèmes de stockage, des réseaux, des formats, des contenus Or, une seule personne ne peut pas apporter toutes les réponses. C est pourquoi le CNES a pris le parti de structurer cette activité en trois services dotés chacun de budget, d équipes, de fonctions et de responsabilités clairement identifiés (cf. encadré ci-dessus). «Malgré ce dispositif tricéphale, l organisation du CNES pour garantir cette préservation des données est perfectible. Il faudra encore plusieurs années pour que cette valorisation des données archivées soit parfaitement au point», reconnaît cependant Claude Huc. Une prise de conscience nécessaire Les équipes-projet CNES sont-elles conscientes du caractère stratégique de la préservation des données? Cette prise de conscience a beaucoup progressé ces derniers temps. Le fait de se conformer à un processus organisé, plutôt que de laisser les données «en jachère» dans un projet, demande davantage d efforts et de ressources mais moins que prévu si le problème est pris à la source. Car s il faut pérenniser un ensemble de données existantes, tout est à refaire. Si à l inverse, un système est mis en place dès le lancement du projet, afin que le sous-ensemble de données ayant vocation à être pérennisé soit d emblée soumis à des règles adéquates, l effort sera moindre. «La problématique des données doit donc être analysée le plus en amont possible du projets : pour qui les données sont-elles produites, que va-t-il falloir pérenniser? Ces questions doivent être posées avant de démarrer la production des données et avant même que les systèmes qui exploitent ces données soient mis sur pied», commente Claude Huc. L équipeprojet est non seulement responsable de la validité des données qu elle produit, mais elle doit également s assurer que ces données seront disponibles, convenablement décrites et documentées. Parmi les fruits issus des compétences développées par le CNES dans le domaine de la pérennisation des données, la mise en place d un domaine de référence normatif traitant de cette question constitue le challenge des années à venir. Il faut maintenant mettre ce référentiel en application sur l ensemble des projets, en s appuyant sur les retours d expérience obtenus sur des domaines précis. Par ailleurs, au niveau international, des catalogues - encore appelés bases de métadonnées - décrivant les données existantes, sont disponibles. «A la fin des années 90, si les données américaines étaient convenablement et systématiquement décrites et référencées dans ces bases, c est parce que le gouvernement américain investissait déjà sur cet objectif. Or, à la même époque, si la description des données issues des missions du CNES restait peu visible, c est par manque d organisation et/ou de politique volontariste. Aujourd hui, malgré les progrès effectués, beaucoup reste à entreprendre dans ce domaine», résume Claude Huc. Et pour que ces progrès aient lieu, encore faut-il que tout le monde soit conscient de cet enjeu. Car, pour paraphraser La Fontaine, rien ne sert d accumuler, il faut conserver à point. Propos recueillis par Hervé de la Giclais auprès de Claude Huc, spécialiste de la préservation des données numériques au CNES. 54 > q u a l i t é e s p a c e n 4 3 Mars/March 2006

8 EXPERIENCE FEEDBACK For sustainable exploitation of digital data Organisation of long-term archiving At CNES, long-term archiving is divided into three departments which carry out the following respective functions: > Input This involves interfacing with the projects generating the data. This department has to ensure that the information to be archived is complete and intelligible and that the correct formats are used (otherwise it converts the code to store the data in durable formats). It has to guarantee a sufficiently complete data description, so that it can be retrieved later. This requires both computing and archiving skills, marking the appearance of new data management professions. Because of the intricacy, quantity and variety of relationships with different projects or laboratories, this function is certainly the most complex and requires the most human resources. > Storage At CNES this service is provided by the STAF (Service de Transfert et d Archivage des Fichiers or file transfer and archival department). It ensures the preservation of any bit stream, regardless of technology developments. It also manages data access (security clearance management). It offers a stable access interface for the various organisations or projects responsible for archiving. The benefits in terms of efficiency from sharing centralised facilities soon became apparent. Because of the growing power of computing equipment and the team's increasing expertise, the number of STAF 'customers' has been multiplied by at least ten and the volume of archived data by one hundred over the last ten years, while the number of employees (4 people) remained unchanged. > Data distribution This implies the implementation of an intelligent information retrieval system. When a scientist wishes to access an item of information or a graphical representation enabling him to assess the value of some data rapidly, he is requesting value-added services: for example he may want to receive the data in the format he normally uses (which is sometimes different to the archive format). The skills associated with this data distribution service are based on Internet technologies, database management, management of interfaces for accessing databases, etc. With this third department, CNES also succeeded in setting up a generic system, the SIPAD (Système d Information de Préservation et d Accès aux Données or System for Data and Information Preservation and Access), which is able to make data available to the Mercator and plasma physics communities. between three different departments, each with its own budget, teams and clearly identified functions and responsibilities (see box below). "Despite this three-pronged approach, CNES's organisation for guaranteeing data preservation can still be improved. We need a few more years to perfect techniques for maximising the value of the archived data", acknowledged Claude Huc. A necessary awareness Are the CNES project teams aware of the strategic value of data preservation? This awareness has increased a lot lately. Conforming to an organised process, rather than leaving data to 'lie fallow' within a project requires more effort and resources, although this is lessened if the problem is dealt with at its source. For instance, if a set of existing data is to be preserved, it must all be regenerated. Conversely, if a system is set up at the start of a project, the subset of data to be preserved can immediately be subjected to appropriate measures which will take less effort. "The data issue should therefore be analysed as early as possible before the projects begin: Who are the data being produced for? What data needs preserving? etc. These questions must be asked before any data is produced and even before the systems using the data become operational" commented Claude Huc. The project team is not only responsible for the validity of any data it produces, it must also ensure that it will be available, suitably described and documented. The recent creation of a set of standards to address the issue of data preservation is just one result of the skills CNES has acquired in this area and represents a challenge for the years to come. These standards must now be applied to every project, with the help of feedback obtained for specific fields. Moreover, on an international level, catalogues also called meta-databases describing existing data, are available. "At the end of the 1990s, American data were suitably and systematically described and indexed in these databases, because the American government was already investing towards this objective. At the time, the description of data from CNES missions was not very visible, due to a lack of organisation and/or policy. Today, in spite of the progress made, a lot remains to be done in this field," continued Claude Huc. To consolidate the work, everyone must be aware of the stakes involved. To paraphrase La Fontaine: there is no point in just accumulating things, you have to preserve them for a purpose. from an interview of Claude Huc, CNES expert in the long-term preservation of data, conducted by Hervé de la Giclais 55 >

9 RETOUR D EXPÉRIENCE Composant optique. Optical component. CNES/D.Sarraute, 2005 Quand l industrie spatiale adhère au collage Au carrefour des équipes bureau d études, intégration et assurance qualité, le département Qualité Technologies et Matériaux (QTM) d EADS-Astrium basé à Toulouse regroupe un noyau d experts sur des domaines aussi variés que le câblage filaire, la métallurgie et les composites, le traitement de surface, le collage, et l environnement spatial. Bien que le collage soit utilisé de longue date dans l industrie spatiale, des résultats prometteurs obtenus dans le domaine du vieillissement des assemblages collés ont incité EADS- Astrium à entreprendre, depuis trois ans, une véritable démarche d amélioration continue dans la connaissance et la pratique des procédés de collage. Deux types d assemblage sont aujourd hui couramment utilisés dans l industrie. L assemblage mécanique par rivets, boulons ou écrous, représente l assemblage classique en vigueur dans le domaine aéronautique et spatial. L assemblage par collage est de plus en plus développé et maîtrisé dans le domaine aérospatial, aussi bien pour des pièces métalliques que pour des pièces en composite ou en céramique. Les assemblages par collage présentent de nombreux atouts. Ils offrent une grande souplesse d utilisation et peuvent parfois se prévaloir parfois de performances meilleures que les assemblages purement mécaniques, comme l explique Christian Puig, responsable du département Qualité Technologies & Matériaux chez EADS-Astrium : «Les pièces assemblées par collage n ont nul besoin d être percées ou taraudées : elles sont assemblées par un joint de colle dont l épaisseur varie entre 100 et quelques centaines de microns. Il n y a plus le stress mécanique qui existe quand on utilise un assemblage riveté ou boulonné. Dans certains cas, en utilisant des colles souples, il est possible de bénéficier de meilleures aptitudes en thermo-élasticité, car les phénomènes de dilatation à froid ou à chaud sont parfois mieux compensés qu avec des assemblages mécaniques. En revanche, un collage nécessite une préparation de surface extrêmement méticuleuse, une formation adaptée des opérateurs et un choix judicieux du couple colle/matériaux à assembler en fonction des contraintes d environnement.» Colles qualifiées Dans la plupart des cas, EADS utilise des colles de grands fournisseurs tels que 3M ou Hysol., notamment pour des assemblages structurels de satellite appelés à supporter de fortes sollicitations en terme d effort. Mais les produits sont également utilisés pour des assemblages collés ayant une vocation thermique : l on vient rapporter par collage des réchauffeurs ou des sondes de températures destinés au contrôle thermique du satellite. En amont de toutes ces opérations, il convient de qualifier la colle en terme de tenue mécanique et thermique : «Pour information, la qualification thermique la plus importante que nous ayons menée, a consisté à tester un collage sur une amplitude thermique de 192 C à +185 C», précise Christian Puig. En effet, lorsqu un satellite entre en éclipse (Soleil occulté par la Terre), l absence de convection due au vide occasionne des montées et descentes en températures extrêmement brutales. Il faut donc qualifier la tenue thermique et mécanique au moment où le collage est réalisé, puis pendant toute la durée de vie du satellite (15 ans pour un satellite télécom, 5 ans pour un satellite d observation, etc.). Quant au stockage au sol, il peut représenter une part non négligeable de la vie de certains satellites. En effet, certains opérateurs ou agences commandent fréquemment un ou deux satellites supplémentaires qui serviront à assurer une continuité du service de télécommunications ou d observation de la Terre en cas d anomalie en orbite. Dans le cas ou tous les satellites en orbite se comportent nominalement, les satellites restant au sol peuvent être stockés plusieurs années. Dans ce cas, outre les campagnes de tests réguliers et les changements de certains matériaux, des tests accélérés de chaleur humide doivent être systématiquement réalisés sur les collages pour simuler ce vieillissement au sol. 56 > q u a l i t é e s p a c e n 4 3 Mars/March 2006

10 EXPERIENCE FEEDBACK When the Space industry adheres to bonding Somewhere in between engineering, integration and quality assurance teams, the EADS-Astrium Technologies and Materials Quality (QTM) department, based in Toulouse, is made up of a group of specialists in fields as varied as wiring, metallurgy and composites, surface treatments, bonding and the Space environment. Although bonding has long been used in the Space industry, promising results from studies of the ageing of bonded assemblies has led EADS- Astrium to undertake a comprehensive research and development programme over the past three years, to improve its understanding of bonding processes for Space applications. Two kinds of assembly or fastening techniques are most commonly used in industry today. Mechanical assembly, fastened with rivets, bolts or nuts, is the most conventional one in the aeronautical and Space industries, while bonded assembly has become more sophisticated and widespread for aerospace purposes, for composite and ceramic parts as well as those made of metal. There are many advantages to bonded joints. They are very adaptable and can sometimes even outperform wholly mechanical assemblies. This is explained by Christian Puig, Technologies and Materials Quality department manager at EADS-Astrium: "Parts joined with adhesive do not need piercing or tapping: they are assembled with an adhesive joint of between one hundred and several hundred microns thick. They do not suffer from the 'mechanical stress' that you get with a riveted or bolted joint and in some cases, flexible adhesives have greater thermoelastic properties, as thermal expansion or contraction phenomena due to heat or cold are sometimes compensated for better than with mechanical joints. On the other hand, bonding requires extremely meticulous surface preparation, specialised operator training and a careful choice of the combination of adhesive and materials to be assembled, according to the environmental constraints". Qualified adhesives In most cases, EADS-Astrium uses adhesives from major suppliers such as 3M or Hysol, particularly in satellite structural assemblies likely to support great loads when stressed. However, these products are also employed for bonded assemblies with a thermal function: for example, where adhesive is used to fasten heaters or temperature probes for controlling the satellite's temperature. Prior to carrying out these operations, the adhesive must be qualified in terms of its mechanical and thermal resistance: "For information, the most noteworthy thermal qualification we carried out involved testing a bonding for a thermal amplitude ranging from to +185 pointed out Christian Puig. In fact, when a satellite enters or leaves an eclipse (during which the Sun is hidden by the Earth), the lack of convection due to the Space vacuum causes extremely sharp rises and falls in temperature. The thermal and mechanical resistance of the bonding must therefore be qualified not only when it is first made, but also for the satellite's entire lifetime (fifteen years for a telecommunications satellite, five years for an observation satellite, etc). Moreover, some satellites may spend a significant part of their lifetime in storage on the ground, as there are operators or agencies which often order one or two additional satellites to ensure that their service telecommunications or Earth observation is maintained in the event of an anomaly occurring in orbit. If all the orbiting satellites perform nominally, the unused satellites may be stored on the ground for several years. In this case, apart from regular testing campaigns and replacement of certain materials, the bondings should systematically be subjected to accelerated humid heat tests in order to simulate ageing on the ground. 57 >

11 RETOUR D EXPÉRIENCE Quand l industrie spatiale adhère au collage Un mode d assemblage de plus en plus répandu Explorer des voies nouvelles en s attachant les meilleures compétences du moment. Depuis trois ans, EADS-Astrium développe des collabo- D une manière générale, l assemblage par col- rations avec des stagiaires longue durée (par lage se développe dans l industrie classique exemple, des élèves-ingénieurs d Ecoles des Exemple d embasage de câblage collé. Example of bonded wiring connector. Eprouvettes de cisaillement : rupture dite «cohésive» de l interface de colle. Shearing samples: cohesive rupture of the adhesive interface. EADS-Astrium EADS-Astrium (automobile, chaînes d assemblage d Airbus, etc.). Dans le domaine des céramiques ou des composites, Dominique Rostaing, spécialiste des matériaux composites au sein du département QTM, précise qu il est possible d obtenir d excellentes tenues mécanique (plusieurs dizaines de méga pascal) avec les assemblages collés. Il n en demeure pas moins vrai que la modélisation d un joint de colle s avère très complexe du point de vue chimique (chaînes polymères, composés organiques, etc.) ou de la modélisation thermique. Les colles sont constituées d un composé double : une base ou résine par exemple en silicone ou en époxy est alliée à un durcisseur. C est le mélange des deux qui permettra à des chaînes organiques de s assembler, de former des mailles dans les trois dimensions également à l interface des deux substrats qu ils soient céramique, composite ou métallique. Une fois ces chaînes réticulées ou polymérisées c est le terme consacré l interface de colle s avère extrêmement résistant en terme de tenue mécanique, soit en traction soit en cisaillement selon la sollicitation demandée. Claire Tonon et Nathalie Beth, respectivement responsables de la R&D et des qualifications collage au sein du département QTM, insistent sur la nécessité de qualifier conjointement les vieillissements sol et vol : «Au-delà de la résistance aux variations extrê- Mines) dont les apports sont aussi importants en matière de recherche théorique qu en matière de réalisation de campagnes d essais qu EADS-Astrium n a pas, en tant que systémier, la vocation première de mener. Chasse aux délais Ces stagiaires sont encadrés et rémunérés et l objectif poursuivi est toujours que leurs travaux débouchent sur une application qui permette de dégager, à terme, un retour sur investissement. En l occurrence, le stage réalisé en 2005 a généré des résultats «gagnant/gagnant», selon Christian Puig : «Le stagiaire a suffisamment de matière pour présenter une thèse et EADS- Astrium bénéficie d un retour sur investissement quasi immédiat». Issu de l Ecole des Mines d Albi, Mathieu Chevalier, stagiaire de l année 2005, a eu pour mission de reprendre le travail réalisé par ses prédécesseurs en 2003 et 2004 sur un produit de collage précis issu de chez 3M, pour démontrer qu il pouvait avoir une tenue mécanique quasi-équivalente en réduisant de 7 jours à 24 heures le temps de polymérisation. Pendant les 7 jours qui suivent l opération de collage, le fabricant recommande de ne pas du tout solliciter la partie collée : ne pas y placer le moindre câblage, etc. Or, la chasse aux délais est impérative pour fabriquer un mes de température, il faut aussi veiller à ce satellite de télécom en moins de 2 ans. que le collage ne se dégrade pas pendant le stockage, puis pendant les 15 ans dans des Campagnes d essais environnements extrêmes de vide, de radiations, de particules chargées telles que des L enjeu? Démontrer qu au bout de 24 heures il électrons et des protons, etc.» C est toute cette était déjà possible d obtenir une tenue méca- problématique qu EADS-Astrium s efforce d étu- nique amplement suffisante. Le stage a donc dier, afin de dépasser les limites et les risques été consacré à une étude bibliographique sur ce du stade empirique qui prévalait encore il y a produit de collage précis, suivie d un certain quelques années seulement. nombre d essais menés aussi bien en milieu 58 > q u a l i t é e s p a c e n 4 3 Mars/March 2006

12 EXPERIENCE FEEDBACK When the Space industry adheres to bonding Exemple d embasage de cablage collées. Example of bonded wiring connector. Techniques de l'ingénieur Faciès de ruptures : 1 - Ruptures de cohésion (CF) 2 - Ruptures de cohésion spéciale (SCF) 3 - Ruptures adhésives (AF) 4 - Rupture de cohésion avec pelage (ACFP) Break facets : 1 - Breaks in cohesion. 2 - Breaks in specific cohesion. 3 - Breaks in adhesion (AF). 4 - Breaks in cohesion with peeling (ACFP). EADS-Astrium An increasingly widespread bonding method Generally speaking, the use of bonded joints is growing in traditional sectors such as the automotive industry, Airbus assembly lines, etc. As for ceramics and composites, Dominique Rostaing, a specialist in composite materials in the QTM department, explains that it is possible to achieve excellent mechanical resistance with bonded joints (a few tens of megapascals). It is equally true, however, that it is very difficult to model a bonded joint from a chemical (polymer chains, organic compounds, etc) or thermal perspective. An adhesive consists of a dual compound: a base or 'resin' (silicone or epoxy, for instance) combined with a hardener. The mixture of the two causes organic chains to form, in a three-dimensional lattice, including at the interface of the two substrates, whether they be ceramic, composite or metal. Once these chains have become reticulated or 'polymerised' the correct term the adhesive's interface proves to be extremely resistant in mechanical terms, to either traction or shearing according to the type of stress applied. Claire Tonon and Nathalie Beth, responsible for R&D and Bonding Qualification respectively in the QTM department, both emphasise the need for combined ageing qualification tests for both ground storage and flight: "Apart from resistance to extreme temperature variations, we must also ensure that the bonding will not deteriorate during storage and after that during fifteen years in an extreme environment, where it will be subjected to vacuum, radiation, charged particles such as electrons and protons, etc". This is the nature of the problem that EADS-Astrium is attempting to study, in order to overcome the limits and risks of empirical use which were the rule only a few years ago. The policy at EADS-Astrium is to explore new opportunities while taking advantage of the best skills currently available. Over the last three years, it has been developing partnerships with long-term trainees (for example, engineering students from the French Écoles des Mines). These trainees have contributed as much to theoretical research as they have to testing campaigns, which, being a main system manufacturer, is not EADS- Astrium's principal activity. Chasing lead times These trainees are paid and supervised; the objective is always for their studies to lead to applications which eventually provide a return on investment. In particular, according to Christian Puig the 2005 placement resulted in a real 'win/win' situation: "The student obtained enough material to be able to submit his thesis, while EADS-Astrium benefited from an almost immediate return on investment". Mathieu Chevalier from the École des Mines in Albi, a trainee for the 2005 academic year, was asked to continue the work undertaken in 2003 and 2004 by his predecessors on a 3M precisionbonding product, in order to demonstrate that an almost identical degree of mechanical resistance could be achieved in spite of reducing the polymerisation time from seven days to 24 hours. The manu-facturer's recommendations stated that for a period of seven days after bonding, the glued part should not be stressed in any way: wiring should not be fixed onto the part, etc. The problem with this is that chasing lead times is crucial when attempting to manufacture a telecommunications satellite in less than two years. Testing campaigns The issue here was to demonstrate that after only 24 hours, a largely-adequate degree of mechanical resistance could be 59 >

13 RETOUR D EXPÉRIENCE Quand l industrie spatiale adhère au collage industriel - laboratoire matériaux d EADS - qu en milieu universitaire - laboratoire de physique des polymères de l Université Paul Sabatier (Toulouse). Tous ces travaux ont été menés en étroite liaison avec les experts du CNES en matière de collage (les équipes de Christian Durin). Les résultats obtenus par ce stagiaire ont été suffisamment probants pour les présenter, en septembre dernier à l issue de son stage, aux équipes d intégration d EADS-Astrium : «Notre stagiaire a réussi à démontrer que, au bout de 24h, 85% de la tenue mécanique en cisaillement de la colle étaient déjà atteints (soit environ 20 méga pascal)», commente Christian Puig. Certes, cette démonstration a été limitée dans le temps à l étape de collage. Mais les travaux se poursuivent actuellement pour démontrer qu un joint de colle sur lequel des sollicitations mécaniques ont été portées 24h seulement après le collage, ne subira aucune altération au bout de 15 ans. Vis-à-vis des clients, et notamment de certains ceux du secteur des télécommunications extrêmement exigeants, ou des agences CNES et ESA, il faut démontrer, justifier et apporter la preuve que c est «100% qualifié». Il ne faut rien laisser au hasard, afficher une démarche technique sans faille, avec notamment des essais sur plusieurs dizaines d échantillons, de véritables campagnes d essais, etc. Quant au chiffrage du retour sur investissement issu de cette étude, la réduction du temps passé par les opérateurs à attendre que le collage ait atteint le taux de tenue souhaité, représente sur la plate-forme d un seul satellite un gain de plusieurs milliers d euros et de plusieurs heures de travail. C est donc loin d être négligeable, même si cela semble une goutte d eau dans le coût global de fabrication d un satellite de télécoms de plusieurs dizaines de millions d euros. Vers un référentiel des normes de collage Avec une telle stratégie, EADS-Astrium poursuit un objectif de recherche appliquée à son métier de fabricant de satellite. D ici fin , les équipes QTM d EADS-Astrium souhaitent enrichir les travaux actuels par des abaques de vieillissement au sol, en orbite géostationnaire, en orbite basse ou en orbite intermédiaire qui seront utilisés par la constellation Galiléo. EADS- Astrium souhaite également aller plus loin, en disposant à terme d un référentiel des procédés de collage certifié par le CNES, résultat d ailleurs déjà atteint dans d autres domaines, comme le souligne Jean-Pierre Bonzom, responsable de l équipe câblage filaire au sein du département QTM : «Une étape similaire a déjà été franchie en 2003 dans le domaine du câblage, ce qui a débouché sur un référentiel méthodes-qualité d environ 50 documents audités par le CNES pendant plus de deux jours». Ce référentiel a ainsi reçu un agrément de savoir-faire renouvelable tous les deux ans par audit, ce qui permet de démontrer qu EADS-Astrium possède sur le site de Toulouse et chez ses principaux soustraitants câblage un réel savoir-faire dans le domaine du câblage filaire. Transposer cette démarche au domaine du collage constitue une entreprise de grande envergure, dans la mesure où l objectif est de disposer de cet agrément de savoir-faire pour L audit est très poussé, car il s attache aussi bien à la documentation associée qu aux pratiques mises en œuvre sur le terrain : une colle dont la date de péremption serait dépassée, ou un opérateur dont l habilitation aurait récemment expiré, entraînerait un refus pur et simple de l agrément délivré par le CNES. Choisir le bon procédé Epoxy ou silicone Les colles les plus utilisées dans l industrie spatiale sont des colles époxy et silicone. A titre d exemple, les colles silicone sont comparables dans leur texture au joint de salle de bain, sauf qu elles peuvent résister à des températures de 150 C! Trois modèles de colles et deux modèles de ruban adhésif couvrent 80 % des applications EADS-Astrium Toulouse. Certaines colles sont plus spécifiques, notamment dans le domaine optique où elles doivent être parfaitement transparentes. L agrément CNES étant également reconnu par l ESA, cela permettra à EADS-Astrium de le valoriser vis-à-vis de ses clients. Un audit interne «à blanc» a déjà permis à EADS de bien avancer dans le domaine de l assurance-qualité collage. Le processus est aujourd hui globalement maîtrisé, même si d importants points d amélioration subsistent, que ce soit dans le domaine de l approvisionnement des colles (contrôle d entrée, gestion des stocks, vérification des dates de péremption, conditions de prolongation de la durée d une colle, etc.) ou dans celui des opérateurs (procédures à jour et sans faille, formation et tutorats parfaitement adaptés). Comment par exemple être infaillible en matière de nettoyage des surfaces avant collage? «Il est fondamental de s assurer que les procédures de nettoyage sont réellement bien expliquées dans des documents à jour, mais aussi lues et comprises par les opérateurs et, enfin, parfaitement appliquées», répète Christian Puig, en toute connaissance de cause : «la maîtrise de la configuration des documents et l habilitation des opérateurs sont des pré-requis à toute opération visant à améliorer ses procédés industriels. C est le B-A-BA de la production.» Autre exemple de domaine nécessitant des procédures extrêmement rigoureuses : le choix du bon procédé de collage en fonction des substrats, la vérification que ladite colle est qualifiée dans les plages de température adéquates, etc. A ce titre, EADS-Astrium est parfois obligé de requalifier des colles pourtant «labellisées spatial», lorsque l environnement du satellite est inédit, à l instar de la sonde Vénus-Express dont l environnement thermique et radiatif 60 > q u a l i t é e s p a c e n 4 3 Mars/March 2006

14 EXPERIENCE FEEDBACK When the Space industry adheres to bonding achieved. The placement was therefore initially devoted to studying literature on this precision-bonding product, then to conducting a number of tests, in both an industrial situation: in EADS' materials laboratory and a university context: in the Laboratory of Polymer Physics at the Paul Sabatier University in Toulouse, while working closely with CNES bonding specialists (Christian Durin's group). This student's results were sufficiently convincing to warrant presentation to the EADS-Astrium integration teams in September 2005, at the end of the student's placement: "Our trainee succeeded in demonstrating that after 24 hours, 85% of the adhesive's mechanical resistance to shearing had already been attained (around 20 megapascal)." commented Christian Puig. Obviously, the duration of this demonstration was limited to the bonding stage, but work is now continuing in order to demonstrate that a bonded joint, which has been subjected to mechanical stresses only 24 hours after bonding, will not deteriorate, even after 15 years. Regarding customers, particularly some extremely demanding ones in the telecommunications industry, as well as CNES and ESA, we have to demonstrate, justify and prove to them that this product has been '100% qualified'. Nothing can be left to chance; we must demonstrate that our approach is technically faultless, specifically by conducting tests on dozens of samples, undertaking real testing campaigns, etc. As for calculating this study's return on investment, the decrease in the time spent by operators waiting for the bonded joint to reach the required level of resistance results in a saving of several thousand euros for a single satellite platform and several hours of work. This is far from insignificant, even if it only seems like a drop in the ocean given that the total manufacturing cost of a satellite is several tens of million euros. Towards recognised bonding standards In terms of this strategy, EADS-Astrium does applied research to further its satellite manufacturing business. By the end of , the company's QTM teams plan to supplement the present studies with materialageing charts giving characterised values for the bonded joints on the ground, in geostationary orbit, low Earth orbit or intermediate orbit (to be used by the Galileo constellation). Moreover, EADS-Astrium intends to go even further, eventually producing CNES-certified bonding process standards, something which has already been achieved in other areas, emphasises Jean-Pierre Bonzon, manager of the wiring team in the QTM department: "A similar milestone was passed in 2003 in wiring, which resulted in the drawing-up of quality methods standards consisting of around 50 documents, which took CNES more than two days to audit". This set of standards was awarded knowledge certification, renewable every two years by audit, which enables EADS- Astrium to demonstrate that it has the requisite wiring know-how, both at its site in Toulouse and through its main wiring sub-contractors. Extending this approach to bonding is a largescale undertaking, insofar as the objective is to obtain this knowledge certification by The auditing process is extremely thorough, in that it examines the related documentation as well as the practices implemented in the field: an adhesive whose expiry date had passed, or an operator whose certification had recently lapsed, would quite simply lead to CNES's certification being refused. Selecting the right process As CNES's certification was recently acknowledged by ESA, EADS-Astrium can use this to its advantage with its customers. A Epoxy or silicone The most widely used adhesives in the Space industry have epoxy or silicone bases. To give an example, the texture of silicone adhesives can be compared to that of bathroom sealant, except that they can withstand temperatures as low as -150 C! Three types of adhesive and two types of adhesive tape are used for 80% of the applications at EADS-Astrium in Toulouse. Some are more specialised than others, particularly those used in optics which must be completely transparent. preliminary internal audit has already enabled EADS-Astrium to make good progress in quality assurance for bonding. Today the process is generally well managed, although certain points which need to be improved have been identified, concerning either supply of the adhesive (delivery inspections, stock management, checking expiry dates, conditions for extending nominal adhesive lifetime, etc) or its users (faultless, up-to-date procedures, fullytailored training and tutoring). For example, how do we ensure that surface cleaning prior to bonding is infallible? "It is vital to ensure that the cleaning procedures are really well explained in up-to-date documents, but also that they have been read and understood by the operators and lastly, that they are being correctly applied." repeated Christian Puig, who knows what he's talking about. "Document configuration management and operator certification are essential prerequisites for any organisation aiming to improve its industrial processes. It's the ABC of production." Other areas where extremely thorough procedures are required include choosing the correct bonding process according to the type of substrate, verifying that the adhesive is qualified for the relevant 61 >

15 RETOUR D EXPÉRIENCE Quand l industrie spatiale adhère au collage était particulièrement contraignant. D où des extensions de qualification et des choix de matériaux et de procédés de collage parfois inhabituels. Même s il est utilisé depuis longtemps, l assemblage par collage est plus que jamais considéré comme une solution d avenir. Il n en demeure pas moins vrai que ce procédé critique peut, s il n est pas bien maîtrisé, conduire à de graves anomalies. Le domaine spatial a un rôle moteur à jouer sur cet enjeu de la maîtrise du collage. Mais comment s en donner les moyens? «En utilisant le tissu universitaire pour allier recherche fondamentale et recherche appliquée directement dans les procédés de tous les jours. Or, le tissu universitaire de Toulouse est extrêmement compétent et reconnu dans ce domaine, ceci au niveau mondial», répondent sans hésiter Christian Puig et Claire Tonon. Et cela suppose aussi de prendre conscience des délais nécessaires pour acquérir des informations techniquement exploitables et pour les déployer à l échelle d un groupe industriel européen. Pour aller plus vite dans ce domaine de la maîtrise du collage, pourquoi ne pas développer des synergies avec des industriels également très concernés par l enjeu croissant du collage, comme Eurocopter ou Airbus? Propos recueillis par Hervé de la Giclais auprès de Christian Puig, responsable du département Qualité Technologies et Matériaux chez EADS-Astrium Harmoniser les pratiques nationales Implanté dans plusieurs pays en Europe (Angleterre, Allemagne, France et Espagne), EADS s efforce d harmoniser ses processus de collage afin de réduire le nombre de colles utilisées et, par conséquent, le nombre de qualifications à mener. Chaque pays a en effet ses propres habitudes de travail qui peuvent être différentes. En terme environnemental, Angleterre et Allemagne appliquent plus de restrictions d utilisation : certains produits sont interdits depuis plusieurs années en Angleterre ou en Allemagne, alors que l interdiction est encore balbutiante en France comme tout pays latin même si la très prochaine certification ISO tendra à unifier les pratiques. Ces nuances culturelles sont fortement ancrées mais les efforts pour harmoniser les pratiques conduiront à des synergies «européennes» fortes qui dépasseront très largement ces problèmes culturels. Seule une implication sans faille du management «transnational» permettra de réussir cette convergence indispensable à la simplicité et la compétitivité des modes de fonctionnement sur la scène internationale. C est un travail de longue haleine, de terrain, avec déjà des résultats encourageants à la clé. Ainsi, depuis plus d un an, une commission Technologies et Matériaux réunit tous les deux mois tous les responsables matériaux et procédés des quatre pays afin d avancer ensemble vers cette harmonisation. 62 > q u a l i t é e s p a c e n 4 3 Mars/March 2006

16 EXPERIENCE FEEDBACK When the Space industry adheres to bonding temperature range, etc. As such, EADS- Astrium sometimes has to requalify adhesives, even Space-rated ones, when a spacecraft is to be used in an entirely new environment, such as with Venus Express, whose thermal and radiative environment was particularly harsh. Hence the need for extended qualification tests and occasionally, unusual bonding materials and processes. Even though it has been in use for a long time, the bonded assembly is now seen more than ever as a promising solution. It is nevertheless true that this critical process can lead to serious anomalies. The Space industry has a key role to play with respect to the bonding process. But how can this be achieved? "By using the university structure to combine fundamental and applied research directly to establish routine processes. The University Vient de paraître researchers in Toulouse are renowned for their skills in this area." reply Christian Puig and Claire Tonon promptly. However the lead times required for acquiring technically useable information and then for using it in a pan-european industrial group need to be taken into account. To speed up the learning process needed for mastering bonding processes might it not be possible to develop synergism with other manufacturers, such as Eurocopter or Airbus, who also have an interest in the increasing potential of bonding? Interview with Christian Puig, Quality Technologies & Materials manager at EADS-Astrium, conducted by Hervé de la Giclais L analyse et la gestion des risques de A à Z Un ouvrage fort utile que ce Dictionnaire de l analyse et de la gestion des risques édité chez Hermes/Lavoisier. Vous y trouverez les principaux termes utilisés dans ce domaine, que ce soit dans le secteur de l industrie ou des services. Chaque définition présente l usage le plus courant et précise également les différences avec les terminologies existantes (essentiellement des normes). Lorsqu il est important de préciser le contexte d utilisation, la définition est complétée par des exemples pratiques d application. Les auteurs - Alain Desroches, Alain Leroy, Jean- François Quaranta et Frédérique Vallée sans tous trois spécialistes de l analyse des risques dans divers domaines. Expert en sûreté de fonctionnement et gestion des risques au CNES, Alain Desroches enseigne à l Ecole Centrale de Paris. Il préside la Commission scientifique «risques accidentels» et fait partie du bureau du conseil scientifique de l'institut national de l'environnement industriel et des risques (INERIS). Diplômé de l Ecole nationale supérieure des techniques avancées (ENSTA), Alain Leroy est expert en management des risques technologiques. Médecin et professeur à l université de Nice Sophia-Antipolis, Jean-François Quaranta coordonne les Vigilances sanitaires et la gestion des risques au CHU de Nice. Enfin, Frédérique Vallée est expert en sûreté de fonctionnement des systèmes programmés et présidente du chapitre français de la société Reliability de l IEEE. Elle est aussi expert auprès de la Commission européenne pour les projets de génie logiciel et de sûreté de fonctionnement. Harmonising national practices EADS-Astrium has sites in several European countries (England, Germany, France and Spain) and is attempting to standardise its bonding processes in order to reduce the variety of adhesives used and, consequently, the number of qualification tests conducted. Each country has its own working practices, which can vary a great deal. In environmental terms, for example, England and Germany apply more restrictions on use: some products have been banned for many years in England and Germany, whereas their prohibition in France and other 'Latin' countries, is still in the early stages (although the imminent ISO certification will tend to have a unifying effect). These cultural nuances are well established, but the efforts being made to harmonise practices will lead to considerable 'European' synergism which will easily overcome these cultural issues. Only the committed involvement of 'transnational' management will enable this convergence to succeed, but it is vital in order to ensure simple and globally competitive operational procedures. This will require longterm commitment in the field, although encouraging results are already emerging. For over a year now, a Technologies and Materials board, involving all the materials and processes managers from the four different countries, has been meeting every two months to further standardisation progress. Collection management et informatique. Préfaces de Yannick d'escatha, Jacques Repussard, Alain Coulomb. Avant-propos de Hervé Biausser. 480 p >

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