AS Automaatio- ja systeemitekniikan projektityöt A13 12 Online-mittausten kunnonvalvonta vedenpuhdistusprosessissa (6 op)

Transkriptio

1 AS Automaatio- ja systeemitekniikan A13 12 Online-mittausten kunnonvalvonta vedenpuhdistusprosessissa (6 op) LOPPURAPORTTI Tekijä: Tomi Lukkarinen Ohjaaja: Mika Kuikka (HSY)

2 AS Automaatio- ja systeemitekniikan Loppuraportti 2 (14) Sisältö 1. Projektin tavoitteet Projektin työvaiheet Tutustuminen järjestelmien ja tietokantojen rakenteisiin Integraatiotavan määrittely ja sovellussuunnittelu Siirtosovelluksen ohjelmointi Siirtosovelluksen testaaminen Metson DNAreportDesigner-ohjelmaan tutustuminen Kunnonvalvontaraporttien suunnittelu Kunnonvalvontaraporttien toteutus IA-tietokantamäärittelyt Koulutus ja ohjeiden luominen vesilaitoksille Aikataulu Projektityöskentely Dokumentointi Riskienhallinta Projektin tulokset... 8 LIITTEET... 9 Liite 1. Määritelmät, Termit, Akronyymit, Lyhenteet Liite 2. Tiedonsiirron periaatekuva Liite 3. Vanhankaupungin kunnonvalvontaraportti Liite 4. Pitkäkosken kunnonvalvontaraportti Liite 5. Yksittäisen online-mittauksen vertailuraportti... 14

3 AS Automaatio- ja systeemitekniikan Loppuraportti 3 (14) Versiohistoria Versio Päivämäärä Tekijä Kommentit/tehdyt muutokset (kuka muuttanut) Tomi Lukkarinen Ensimmäinen versio

4 AS Automaatio- ja systeemitekniikan Loppuraportti 4 (14) 1. Projektin tavoitteet Projektityö tehtiin HSY:n kahdelle vedenpuhdistuslaitokselle, jotka sijaitsevat Helsingissä (Vanhakaupunki ja Pitkäkoski). Projektin ensisijaisena tavoitteena oli toteuttaa online-mittausten automaattinen kunnonvalvonta vedenpuhdistuslaitosten Metso IA järjestelmään, jonka avulla huoltohenkilöstö voi helpommin seurata online-mittauksien kuntoa. Kunnonvalvonta oli tarkoitus toteuttaa automaattisesti päivittyvillä kunnonvalvontaraporteilla, jossa verrataan online-mittausten ja laboratorioanalyysien välisiä tuloksia. Projektin lähtötiedoissa oli yhteensä 55 kpl mittaparia, joita tuli verrata keskenään. Koska online-mittadata ja laboratoriodata sijaitsivat eri järjestelmissä, jouduttiin ensin tekemään järjestelmien (Laboratorio Metso) välinen integraatio. Projektin toissijaisena tavoitteena oli toteuttaa mahdollisimman geneerinen integraatiotapa, jotta sitä voidaan hyödyntää jatkossa vastaavissa integraatiotarpeissa (esim. jätevedenpuhdistuksessa). 2. Projektin työvaiheet Projekti jakaantui useampaan työvaiheeseen: 2.1 Tutustuminen järjestelmien ja tietokantojen rakenteisiin. Projektin alussa oli tärkeää tutustua molempien järjestelmien tietokantoihin, jotta tietokantojen välinen integraatio olisi mahdollista toteuttaa. Metson IA järjestelmästä löytyi hyvät dokumentit ja koulutusmateriaalit, joiden avulla tietokannan toiminta ja käyttö oli helppo oppia. LIMSjärjestelmän tietokannasta ei ollut dokumentaatiota saatavilla, joten tutustuminen LIMSjärjestelmään hoidettiin vierailulla järjestelmätoimittajan luona Tapiolassa. 2.2 Integraatiotavan määrittely ja sovellussuunnittelu Integraatiovaihtoehtoja oli kaksi: Tiedostonsiirto (XML), jossa LIMS-järjestelmä muodostaisi XML-tiedoston siirrettävistä tiedoista ja jonka siirtosovellus lukisi ja tallentaisi IA-tietokantaan. Tämä vaihtoehto olisi edellyttänyt LIMS-järjestelmän toimittajalta lisätyötä (XML-tiedoston muodostaminen), sekä FTP-tiedonsiirtoa järjestelmien välille. Tietokantojen välinen integraatio, jossa siirtosovellus lukee suoraan LIMS-järjestelmän tietokantaa ja tallentaa siirrettävät tiedot IA-tietokantaan. Tämä vaihtoehto ei edellyttäisi LIMS-järjestelmässä muutoksia ja tällä integraatiotavalla säästyttäisi turhilta FTPtiedonsiirroilta eri järjestelmien (tietoverkkojen) välillä. Integraatiotavaksi valittiin tietokantojen välinen integraatio, joka oli toteutettavissa ilman tietoverkkojen välisiä tiedostonsiirtoja ja josta oli aiemmin hyviä kokemuksia.

5 AS Automaatio- ja systeemitekniikan Loppuraportti 5 (14) Sovellussuunnittelu oli mahdollista aloittaa kun integraatiotapa oli valittu. Sovellussuunnitteluvaiheessa suunniteltiin siirtosovelluksen toimintalogiikka, ohjelmakokonaisuudet (aliohjelmat) ja tarvittava asetustiedosto, joka mahdollistaa sovelluksen käytön muissa vastaavissa integraatioprojekteissa. 2.3 Siirtosovelluksen ohjelmointi. Siirtosovellus ohjelmoitiin C#-kielellä Visual Studio 2012 ohjelmistolla. Ohjelmointi suoritettiin vaiheittain, ja joka vaihe testattiin ennen siirtymistä seuraavaan vaiheeseen. Siirtosovellus koostuu pääpiirteittäin seuraavista aliohjelmista: Asetustiedoston lukeminen Tietokantayhteyksien avaus (LIMS, IA) LIMS-tietokannasta luku IA-tietokantaan tallentaminen Tietokantayhteyksien sulkeminen (LIMS,IA) Lokitus (siirrot ja virheloki) 2.4 Siirtosovelluksen testaaminen. Aliohjelmia testattiin jatkuvasti ohjelmoinnin yhteydessä ja valmis ohjelma laitettiin testikäyttöön LIMS-palvelimelle. Laboratoriohenkilökunta syötti LIMS-järjestelmän testikantaan analyysituloksia, jotka siirtosovellus siirsi Metson tietokannan testipositioihin. 2.5 Metson DNAreportDesigner-ohjelmaan tutustuminen Kun siirtosovellus oli saatu testikäyttöön, oli aika tutustua Metson DNAreportDesignerohjelmistoon. Tässä vaiheessa olin myös yhteydessä Metson asiantuntijoihin raportointisovelluksen käytöstä ja tietokantamäärittelyistä. Kävi ilmi, että vertailuraportteihin tarvittavia keskiarvolaskentoja ei voida toteuttaa raportointisovelluksella, joten keskiarvolaskenta joudutiin tekemään siirtosovelluksessa. Tämä aiheutti muutoksia siirtosovellukseen ja tietokantalisenssien määrä kaksinkertaistui. 2.6 Kunnonvalvontaraporttien suunnittelu. Kunnonvalvontaraporttien suunnittelun pohjana käytettiin vanhoja LIMS-raportteja. Kunnonvalvontaraportoinnista pidettiin suunnittelupalaveri ohjaajan kanssa Viikinmäen jätevedenpuhdistamolla. 2.7 Kunnonvalvontaraporttien toteutus Suunnittelupalaverin jälkeen ( ) tein muutaman testiraportin, joita päivitin jatkuvasti kommenttien (laboratorio- ja huoltohenkilöstö) perusteella. Seuraavassa suunnittelupalaverissa

6 AS Automaatio- ja systeemitekniikan Loppuraportti 6 (14) Pitkäkosken vedenpuhdistuslaitoksella käsiteltiin jälleen kunnonvalvontaraportteja, jonka jälkeen toteutin lopulliset raportit. Viimeiset lisäykset tehtiin raportteihin IA-tietokantamäärittelyt IA-järjestelmän tietokantamäärittelyt aloitettiin jo kunnonvalvontaraporttien suunnitteluvaiheessa. Aluksi tehtiin mallipiiri (template), jota käytettiin myöhemmin noin 120 piirin generoimiseen Metson suunnitteluasemilla (EAS). 2.9 Koulutus ja ohjeiden luominen vesilaitoksille Kunnonvalvontaraporttien valmistuttua, aloin tekemään yksityiskohtaisia ohjeita uuden mittauksen lisäämisestä kunnonvalvonnan piiriin. Yksityiskohtaisten ohjeiden tekeminen osoittautui haastavaksi, koska uuden mittauksen lisääminen vaatii muutoksia/lisäyksiä kolmeen eri järjestelmään (LIMS, Metso DCS, Metso DNAreportDesigner). Ohjeissa oletetaan, että käyttäjällä on perustietämys kaikista kolmesta järjestelmästä. Käytännössä uuden mittauksen lisääminen edellyttää käyttäjän sekä laboratoriosta että automaatiopuolelta. Projektin päätyttyä, järjestetään raportin käyttäjille koulutustilaisuus vedenpuhdistuslaitoksella (Pitkäkoski/Vanhakaupunki). 3. Aikataulu Projektin yksittäiset työvaiheet valmistuivat aikataulussa ja projektin laajuus pysyi arvion (4-6 op) rajoissa. Projekti saavutti sille esitetyt tavoitteet ja valmistui aikataulussa. Projektiin kului kokonaisuudessaan 160 tuntia, jotka jakaantuivat seuraavasti: Kuvaaja 1. Työtuntien jakautuminen. Työtunteja kertyi tasaisesti koko projektin läpi, lukuunottamatta viimeistä viikkoa, johon loppudokumentaation (loppuraportti, tekninen raportti ja ohjeet käyttäjille) kirjoittaminen ajoittiu. Loppudokumentaation kirjoittamisen olisi voinut aloittaa aiemmin, jolloin viimeiselle viikolle olisi jäänyt hieman pienempi työmäärä.

7 AS Automaatio- ja systeemitekniikan Loppuraportti 7 (14) Kuvaaja 2. Kumulatiiviset työtunnit. 4. Projektityöskentely Projektin käynnistyessä kävin useita puhelin- ja sähköpostikeskusteluja HSY:n yhteyshenkilöiden kanssa. Lokakuun alussa kävin Software pointilla Tapiolassa keskustelemassa integraation yksityiskohdista. Viikkoina 43 ja 44 olin yhteydessä Metson asiantuntijoihin raportointisovelluksen käytöstä sekä raporttien teknisestä toteutuksesta. Projektin aikana pidettiin palavereja seuraavasti: Viikinmäen jätevedenpuhdistamolla (Raporttien suunnittelua) Pitkäkosken vedenpuhdistuslaitoksella (LIMS päivitys ja tiedonsiirto) Pitkäkosken vedenpuhdistuslaitoksella (Raporttien tarkempaa suunnittelua) Vanhankaupungin vedenpuhdistuslaitoksella (LIMS päivityksen yksityiskohdat) 5. Dokumentointi Projektin käynnistyessä tuotettiin projektisuunnitelma, jossa määritellään tarkasti projektin eri vaiheet ja toimintatavat. Projektisuunnitelma ladattiin wikiin Projektin edetessä tuotettiin väliraportti, jossa selvisi projektin sen hetkinen tilanne. Väliraportti ladattiin wikiin Projektin päättyessä tuotettiin loppuraportti (tämä dokumentti), johon raportoitiin projektin onnistuminen sekä tekninen raportti ja yksityiskohtaiset käyttöohjeet uusien mittauksien lisäämiseen. Loppuraportti on luovutettu asiakkaalle (Mika Kuikka) ja ladattu wikiin Tekninen raportti ja käyttöohjeet on luovutettu asiakkaalle (Mika Kuikka)

8 AS Automaatio- ja systeemitekniikan Loppuraportti 8 (14) 6. Riskienhallinta Projektisuunnitelmassa oli määritelty kolme mahdollista riskitekijää ja niiden hallintakeinot. Osa riskitekijöistä toteutui osittain, mutta aktiivisella riskienhallinnalla ja joustavalla aikataululla projekti saatiin toteutettua projektisuunnitelman tavoitteiden mukaisesti. Projektisuunnitelmassa oli määritelty yhdeksi mahdolliseksi riskitekijäksi LIMS-järjestelmän päivityksen viivästyminen. Järjestelmäpäivitys tehdään alkuperäisen suunnitelman mukaisesti, mutta aivan viime hetkellä (päivä loppudemon jälkeen), joka aiheuttaa sen, että loppudemo joudutaan esittämään testidatalla. Toiseksi riskitekijäksi katsottiin puutteelliset lähtötiedot, jotka estäisivät täydellisten (kaikkia mittauksia kattavien) kunnonvalvontaraporttien toteuttamisen. Lähtötiedot vahvistettiin täydellisiksi jo väliraportointivaiheessa, mutta vielä viimeisellä viikolla löytyi muutama mittapari lisää, jotka haluttiin kunnonvalvonnan piiriin. Kolmantena riskitekijänä oli esitetty DNAReportDesigner-työkalun vähäinen kokemus, joka voisi johtaa siihen että raportit toteutettaisiin vaihtoehtoisella työkalulla (excel). Tämä riskitekijä, eli raportointityökalun vähäinen kokemus, vaikutti projektiin niin, että jouduttiin tekemään jälkikäteen muutoksia siirtosovellukseen ja kaksinkertaistamaan tietokantalisenssien määrää. 7. Projektin tulokset Projektissa saatiin toteutettua projektisuunnitelmassa määritetyt tavoitteet sekä pysyttiin aikataulussa ja laajuuden rajoissa. Projektissa toteutettiin Helsingin kahdelle vedenpuhdistuslaitokselle online-mittausten automaattiset kunnonvalvontaraportit. Projektisuunnitelmasta poiketen, kunnonvalvontaraportteihin tuli lopulta 63 kpl online-vertailua, jossa verrataan online-mittausta ja laboratorioanalyysiä keskenään. Alkuperäisissä lähtötiedoissa oli määritelty 55 kpl online-vertailua. Lisäksi kunnonvalvontaraporttiin tehtiin kolmelle laboratorioanalyysille oma näkymä, jossa näytetään ainoastaan aiemmat analyysitulokset (ei verrattavaa online-mittausta). Kunnonvalvontaraporttien ensimmäiset sivut löytyvät liitteestä 3-5 (kaikissa raporteissa on käytetty testidataa).

9 AS Automaatio- ja systeemitekniikan Loppuraportti 9 (14) LIITTEET Liite 1 Määritelmät, termit, akronyymit, lyhenteet Liite 2 Tiedonsiirron periaatekuva Liite 3 Vanhankaupungin kunnonvalvontaraportti Liite 4 Pitkäkosken kunnonvalvontaraportti Liite 5 Yksittäisen online-mittauksen vertailuraportti

10 AS Automaatio- ja systeemitekniikan Loppuraportti 10 (14) Liite 1. Määritelmät, Termit, Akronyymit, Lyhenteet. IA-järjestelmä- MetsoDNA-automaatiojärjestelmän lisäosa, joka mahdollistaa datakeruun automaatiopositioista. IA-palvelimelle määritellään minkä positioiden dataa kerätään talteen, tallennussykli, arvojen määrä sekä muita parametreja. IA-palvelimen tietokannasta voidaan jälkikäteen tulostaa kuvaajia, tehdä raportteja ja analysoida prosessin eri osa-alueita. LIMS - Laboratory Information Management System. HSY:n vedenpuhdistuslaitoksilla on käytössä Softwarepointin toimittama LimsBOSS-järjestelmä, johon tallennetaan laboratorioanalyysien tuloksia.

11 AS Automaatio- ja systeemitekniikan Loppuraportti 11 (14) Liite 2. Tiedonsiirron periaatekuva HSY network DCS network LIMS MSSQL Metso IA database SELECT, INSERT, DELETE SELECT, INSERT/UPDATE Software/ Service

12 AS Automaatio- ja systeemitekniikan Loppuraportti 12 (14) Liite 3. Vanhankaupungin kunnonvalvontaraportti

13 AS Automaatio- ja systeemitekniikan Loppuraportti 13 (14) Liite 4. Pitkäkosken kunnonvalvontaraportti

14 AS Automaatio- ja systeemitekniikan Loppuraportti 14 (14) Liite 5. Yksittäisen online-mittauksen vertailuraportti