AS-0.3200 Automaatio- ja systeemitekniikan projektityöt 17.10.2014 Väliraportti Työn suorittaja: Niklas Paganus Työn ohjaaja: Leena Salo Hybridivalvomon tilatiedon hallinnan kehittäminen Väliraporttiin tehdyt lisäykset ja muutokset merkitty punaisella värillä. Sisällysluettelo Lyhenneluettelo... 2 1 Johdanto... 3 2 Projektin tavoitteet... 3 3 Projektityön rakenne... 4 3.1. Tutustuminen ja selvitykset... 4 3.2. Suunnitelma... 4 3.3. Määrittely... 4 3.4. Konfiguraationhallinnan työkalun suunnittelu ja toteutus... 5 3.5. Väliraportti... 5 3.6. DNA-toiminnon toteutus... 5 3.7. Muiden työkalujen kehittäminen... 5 3.8. Testaus... 5 3.9. Dokumentointi ja luovutus... 5 3.10. Loppuraportti... 6 4 Aikataulu... 6 5 Riskien hallinta... 8 6. Viitteet... 9
Lyhenneluettelo Metso DNA OM690 PMS PTK QDS Prosessiautomaatiojärjestelmä, jota valvomossa käytetään prosessin monitorointiin ja ohjaukseen. Siemens SPPA-T2000 järjestelmän valvomojärjestelmä prosessin monitorointiin ja ohjaukseen. Process monitoring system, eli prosessin monitorointijärjestelmä. Katso PTK. Loviisan prosessitietokonejärjestelmä. Valvomossa järjestelmää käytetään prosessin monitorointiin. Qualified Display System. Turva-automaation turvaluokiteltu käyttöliittymä prosessien monitorointiin ja ohjaukseen. 2
1 Johdanto Työ liittyy Loviisan voimalaitoksen automaatiouudistukseen, jonka puitteissa suoritetaan voimalaitoksen valvomoiden osittainen modernisointi. Voimalaitoksen valvomot ovat jo tällä hetkellä niin sanottuja hybridivalvomoita, eli ne koostuu useista eri käyttöliittymistä. Käyttöliittymiä on sekä analogisia että digitaalisia. Käyttöliittymien määrä tulee kasvamaan entisestään automaatiouudistuksen myötä. Tämä asettaa valvomoiden konfiguraationhallinnalle haasteita, joihin tämän projektin tuotokset vastaavat. Työ suoritetaan Fortumin valvomosuunnitteluryhmälle Espoon Keilaniemessä. Ryhmän suunnittelualueet ovat karkeasti katsoen valvomon tilasuunnittelu, paneelikäyttöliittymien suunnittelu ja monitoripohjaisten käyttöliittymien suunnittelu. Ryhmä tarvitsee suunnittelussaan luotettavaa ja ajan tasalla olevaa tietoa valvomon konfiguraatiosta. Tämän tiedon ylläpitoon on jo kehitetty työkaluja, mutta uusia järjestelmiä varten on kehitettävä omat työkalut tai toiminnot, koska esimerkiksi järjestelmien tukemat tiedostomuodot ovat erilaisia eri järjestelmissä. Lisäksi nykyisiä työkaluja on kehitettävä jotta ne täyttävät konfiguraationhallinnan vaatimukset. Tässä projektityössä tietoa yhtenäistetään ja kaikki toiminnot toteutetaan tietokantaan, joka käsittää koko valvomon informaation. Työssä tuotetaan konfiguraationhallinnan työkalu, joka käytännössä on tietokanta. Työssä kehitetään tietokantaa yhdessä Fortumin organisaation kanssa ja tietokannan osia itsenäisesti. Itsenäisesti kehitettävät osat ovat tilatietojen päivitystoiminnot sekä niiden integrointi tietokantaan. Lisäksi projektille on rajattu peruskäyttöliittymän toteutus. 2 Projektin tavoitteet Projektityössä on tarkoitus määrittää, suunnitella, toteuttaa ja dokumentoida hybridivalvomon konfiguraationhallinnan osaprosessi tilatiedon hallinta (engl. status accounting) [1]. Konkreettisesti työssä toteutetaan ja dokumentoidaan yksi uusi toiminto Metso DNA-käyttöliittymän tilatiedon hallintaan ja olemassa olevia tilatiedon päivitystyökaluja ja -toimintoja kehitetään. Lisäksi työssä suunnitellaan ja toteutetaan merkittävä osa varsinaisesta konfiguraationhallinnan työkalusta, eli tietokannasta. Kaikki toiminnot dokumentoidaan erillisellä dokumentaatiolla käyttävän organisaation käyttöön ja projektin tulokset raportoidaan loppuraportissa. Arvioitu työmäärä on yhdeksän opintopistettä, eli 240 tuntia. Projektissa toteutettavilla työkaluilla ja -toiminnoilla on rajapintoja useaan muuhun työkaluun. Lisäksi konfiguraationhallinnan toteuttamiseen osallistuu myös muita henkilöitä, jotka toteuttavat tähän projektiin kuulumattomat osat konfiguraationhallinnasta ja sen työkaluista. Kuva 1 selventää asiaa: "Niklas"- merkityllä värillä merkityt osat kuuluvat tämän projektin piiriin. Projektin pääasialliset tavoitteet ovat: Konfiguraationhallinnan työkalun (tietokannan) suunnittelu ja toteutus Tietokannan peruskäyttöliittymän ja siihen liittyvän ohjelmakoodin toteutus DNA-käyttöliittymän tilatiedon päivitystoiminnon toteutus Olemassa olevien tilatiedon päivitystoimintojen kehittäminen ja integrointi tietokantaan, lähinnä PTK-käyttöliittymän signaalitiedon osalta 3
Kuva 1. Visualisointi konfiguraationhallinnan työkalusta. 3 Projektityön rakenne Tässä kappaleessa projektityön vaiheet on lueteltu ja kuvattu. Arvioitu työmäärä selviää kohdasta 4 'Aikataulu'. 3.1. Tutustuminen ja selvitykset Tämä vaihe sisältää tutustumisen työssä käsiteltäviin järjestelmiin ja aikaisemmin kehitettyihin työkaluihin, joita valvomosuunnitteluryhmässä jo käytetään. Vaiheeseen sisältyy lisäksi tutustuminen konfiguraationhallintaa käsitteleviin standardeihin ja aihetta käsittelevään diplomityöhön. Tässä vaiheessa selvitetään myös mahdolliset rajoitteet työlle, esimerkiksi käytettävissä olevien ohjelmistojen osalta. 3.2. Suunnitelma Suunnitelma tarkoittaa tätä projektisuunnitelmaa, luennolla esiteltäviä esityskalvoja ja itse suunnitelman esitteleminen. 3.3. Määrittely Tässä vaiheessa määritellään yksityiskohtaisesti konfiguraationhallinnan eri osien vaadittavat ominaisuudet selvittämällä valvomoryhmältä suunnittelussa tarvittavia ominaisuuksia ja näiden pohjalta suoritetaan vaatimusmäärittely. Vaatimusmäärittelyn on nähtävissä taulukossa 1. 4
Taulukko 1. Projektin vaatimusmäärittely. Vaatimuksen numero Vaatimuksen kuvaus 1 Konfiguraationhallinnan työkalun pitää tukea tiedon tuomista kaikista lähdejärjestelmistä: PTK, OM690, QDS ja DNA. 2 Tietokannan käyttöliittymän tulee olla helppokäyttöinen. Vaatimuksen täyttyminen todetaan valvomoryhmän suorittamilla käyttötapaustesteillä. 3 Tietokannan yleistoiminta tulee olla viiveetöntä ja sujuvaa. Tämä ei koske päivitystyökaluja. Vaatimuksen täyttyminen todetaan valvomoryhmän suorittamilla käyttötapaustesteillä. 4 Päivitystyökalujen toiminta-aika tulee olla ennustettava kymmenen minuutin tarkkuudella ja yksittäisen kokonaisuuden päivittämisen maksimiaika on 30 minuuttia. 5 Tilatiedon päivitystyökalujen tulee tukea toteutukseltaan ja dokumentoinniltaan jatkokehitysmahdollisuuksia. 3.4. Konfiguraationhallinnan työkalun suunnittelu ja toteutus Tässä vaiheessa suunnitellaan ja toteutetaan konfiguraationhallinnan työkalu. Tämä sisältää muun muassa työkalun osien hahmottelun ja toimintavaatimusten asettaminen. Myös käytettävä ohjelmisto valitaan. Jo suunnitteluvaiheessa on selvää että kaikki toiminnot pyritään toteuttamaan Microsoft Officeohjelmistopakettiin kuuluvilla työkaluilla. Toteutusvaiheessa työkalu toteutetaan suunnitellulla laajuudella ja valitulla ohjelmistolla. Toteutus sisältää myös työkalun peruskäyttöliittymän toteutuksen työkaluun. 3.5. Väliraportti Väliraportissa tarkastellaan projektityön etenemistä projektisuunnitelmaa vasten ja päätetään mahdollisista muutoksista laajuuteen, jotta suunniteltu työmäärä saavutetaan. Väliraportti käyttää tätä suunnitelmaa pohjana ja lisäksi tuotetaan luennolla esiteltävät esityskalvot. 3.6. DNA-toiminnon toteutus Tässä vaiheessa toteutetaan Metso DNA-näyttökuvien tilatiedon päivitystoiminto asetettujen vaatimusten mukaisesti. Järjestelmästä saatava tuloste on XML-muotoinen. 3.7. Muiden työkalujen kehittäminen Tässä vaiheessa varmistetaan että jo käytössä olevat tilatietojen päivitystyökalut täyttävät kehitettävän tilatiedon hallinnan prosessin vaatimukset ja tarvittaessa näihin toteutetaan parannuksia ja lisäyksiä. Tiedossa on jo suunnitteluvaiheessa että joitain ominaisuuksia on lisättävä ja tästä syystä tälle vaiheelle on varattu työaikaa. Kehitys kohdistuu lähinnä PTK-signaalien tilatiedon päivitystoimintoon. 3.8. Testaus Testausta suoritetaan koko ajan projektin eri osa-alueiden toteuttamisen yhteydessä. Tämä vaihe on varattu valmiin työkalun yhteistestaukselle, jossa konfiguraationhallinnan työkalun eri toimintojen yhteistoiminta testataan. Lisäksi testataan että toteutettu työkalu on yhteensopiva liittyviin työkaluihin, jotka eivät kuulu tämän projektin laajuuteen. Testaus paljastaa mahdollisesti ongelmia joiden korjaamiseen on varattu aikaa. 3.9. Dokumentointi ja luovutus Tässä vaiheessa dokumentoidaan kaikki toteutetut toiminnot ja lopuksi luovutetaan konfiguraationhallinnan työkalun toteutetut toiminnot valvomosuunnitteluryhmän käyttöön. Luovutuksen tehostamiseksi järjestetään esittelytilaisuuksia valvomosuunnitteluryhmän henkilöstölle. Lisäksi tuloksia esitellään kurssin luennolla, mitä varten tuotetaan esityskalvot. 5
3.10. Loppuraportti Projektin loppuraportin kirjoittamiseen on varattu aikaa projektin loppuvaiheessa. Raportissa tarkastellaan miten hyvin projektin tavoitteet saavutettiin aikataulun mukaisesti ja todetaan riskien mahdolliset toteutumiset. Lisäksi tarkastellaan miten konfiguraationhallinnan työkalu vastaa asetettuihin vaatimuksiin. 4 Aikataulu Päivitetty aikataulu löytyy kuvasta 2. Aikatauluun on tullut pieniä muutoksia johtuen lähinnä valvomoryhmän henkilöstön toiveesta toteuttaa DNA-toiminto ennen varsinaista konfiguraationhallinnan työkalua. Tämä on lähinnä muuttanut työvaiheiden järjestystä. DNA-toiminnon vaatima työmäärä on osoittautunut oletettua suuremmaksi, joten muiden työkalujen kehitys on siirretty aikataulussa myöhemmäksi. Kokonaisaikataulun kannalta ja projektin valmistumisen kannalta muutokset eivät aiheuta poikkeamia. Aikatauluun on merkitty punaisella värillä ne viikot, jolloin kurssilla on palautus ja/tai esitystilaisuus. Lisäksi projektin välietapit on merkitty paksuin viivoin ja numeroitu. Aikataulu Viikko Tuntiseuranta Työvaihe Suunniteltu työmäärä (h) 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 Tutustuminen ja selvitykset 20 x x x x 18 Suunnitelma 10 x x x 10 Määrittely 20 x x 20 Konfiguraationhallinnan työkalun x x x x x x suunnittelu ja toteutus 30 23 Väliraportti 5 x x 3 DNA toiminnon toteutus 30 x x x x x x 30 Muiden työkalujen kehittäminen 20 x x x Testaus 20 x x x Dokumentointi ja luovutus 50 x x x x x 3 Raportointi 35 x x x x x x Summa 240 107 Välietapit 1 2,3 4 5 6 7 Kuva 2. Projektin aikataulu. Tilanne 17.10.2014. Välietappien suunnitellut ja väliraportissa arvioidut tai valmistuneeksi todetut päivämäärät näkyvät taulukossa 2. Taulukko 2. Välietappien suunnitellut ja arvioidut valmistumispäivämäärät. Välietappi Suunniteltu valmistumispäivämäärä Arvioitu/toteutunut valmistumispäivämäärä 1 24.9.2014 1.10.2014 2 10.10.2014 24.10.2014 3 24.10.2014 22.10.2014 4 7.11.2014 7.11.2014 5 14.11.2014 14.11.2014 6 25.11.2014 25.11.2014 7 19.12.2014 19.12.2014 Toteutunut työmäärä on melko tarkasti ollut suunnitelman mukainen, mikä näkyy kuvassa 3. 6
Työmäärän seuranta 300 250 200 Tuntia 150 100 Suunniteltu Toteutunut 50 0 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 Viikko Kuva 3. Suunniteltu ja toteutunut työmäärä. Tilanne 17.10.2014. Projektin välietappeja on suunniteltu toteutettavan seuraavasti, numerointi seuraa aikatauluun merkittyjä välietappeja: 1. Konfiguraationhallinnan työkalun perustoiminnallisuus valmis: Rakenne ja taulut: 24.9.2014 24.9.2014: Tarvittavat taulut ja lomakkeet on määritelty, mutta tarvittavat kentät puuttuvat DNAtaulujen osalta, koska tarvittavien kenttien selvitystyö on edelleen käynnissä. Välietappi on siis DNA-toiminnon tauluja lukuun ottamatta saavutettu. 1.10.2014: DNA-taulujen kentät on nyt määritelty ja toteutettu. Välietappi on siis valmis. 2. Konfiguraationhallinnan työkalu valmis, pois lukien tilatiedon päivitystoimintojen integrointi: 10.10.2014 10.10.2014: Valvomoryhmän henkilöstön toiveesta on priorisoitu DNA-toiminnon toteutusta. Tästä syystä konfiguraationhallinnan työkalu ei ole vielä valmis. 16.10.2014: Konfiguraationhallinnan työkalu, pois lukien tilatiedon päivitystoimintojen integrointi, on lähes valmis (arvio 70 %) ja on arvioitu valmistuvan 24.10.2014 mennessä. Jäljellä on peruskäyttöliittymän ja sitä tukevan ohjelmakoodin toteuttaminen. Valvomoryhmä on tehnyt käyttöliittymän perussuunnittelun, joten tähän projektiin kuuluva toteutus on suoraviivaista. 3. DNA-toiminto valmis ja integroitu konfiguraationhallinnan työkaluun: 24.10.2014 DNA-toimintoa on toteutettu ennen konfiguraationhallinnan työkalua, joten työtunteja on käytetty tähän työvaiheeseen enemmän ja aikaisemmin kuin oli suunniteltu. Toimintoon liittyvä selvitystyö vaati suunniteltua enemmän aikaa, joten suunniteltu työmäärä ei riitä koko toiminnon 7
toteuttamiseen. Toiminto on tällä hetkellä melkein valmis (arvio 90 %) ja valmistunee ennen määräaikaa. 4. Muut työkalut valmiit ja integroitu konfiguraationhallinnan työkaluun: 7.11.2014 16.10.2014: Muiden työkalujen kehitystä ei ole vielä aloitettu, mutta tällä hetkellä ennuste on että tämä välietappi saavutetaan ajallaan. Tähän liittyy kuitenkin epävarmuus vaaditusta työmäärästä, joka saattaa poiketa suunnitellusta 20 tunnista ja saattaa siten aiheuttaa koko projektin työmäärän ylittymisen. Tarpeen mukaan rajataan työmäärää projektin laajuuteen sopivaksi. 5. Konfiguraationhallinnan työkalun testaus valmis: 14.11.2014 6. Dokumentointi ja luovutus valmis: 25.11.2014 7. Loppuraportti valmis: 19.12.2014 Yhteenvetona voidaan väliraportin osalta todeta että projekti etenee aikataulussaan. Jotkut työvaiheet myöhästyvät suunnitellusta, koska työmäärä on, etenkin DNA-toiminnon osalta, ollut oletettua suurempi. Toisaalta DNA-toiminto valmistunee etuajassa. Myös konfiguraationhallinnan työkalun toteutus on edennyt hyvin ja sen jäljellä olevat vaiheet ovat melko suoraviivaiset, joten riskit sen aikataulun venymiseen ja projektin aikataulun venymiseen ovat vähäiset. Työmäärän osalta konfiguraationhallinnan työkalun toteutuksessa on olemassa riski työmäärän ylittymiselle. Sama riski on myös edelleen olemassa muiden päivitystoimintojen osalta. Kokonaisuudessaan projektin ennustetaan valmistuvan ajallaan, mutta kokonaistyömäärä saattaa ylittyä vähäisesti. Työmäärän merkittävän ylittymisen riski on kuitenkin pieni joten tässä vaiheessa ei ole tarpeen pienentää projektityön laajuutta. 5 Riskien hallinta Projektin riskejä on arvioitu todennäköisyydellä ja vaikutuksella. Asteikko kummassakin on pienikohtalainen-suuri. Jokaiselle riskille on lisäksi määritelty riskin pienentämisen menetelmät. Aikataulun venyminen Todennäköisyys: Pieni. Vaikutus: Kohtalainen. Riskinhallinta: Projektin laajuuden arviointia suoritetaan projektin aikana. Laajuutta rajataan tarvittaessa väliraportin aikana, jolloin riskin vaikutuksia voi pienentää. Aikataulussa on pelivaraa niin että yhden osa-alueen myöhästyminen ei välttämättä aiheuta koko projektin myöhästymistä. Tekijällä on hieman aiempaa kokemusta vastaavien osakokonaisuuksien toteutuksesta, mikä helpottaa työmäärän arviointia. Loviisan voimalaitoksen valvomosuunnittelu ja käytettävät suunnittelutyökalut ovat myös ennestään tuttuja, joten aiheeseen tutustuminen sujuu nopeasti. DNA-järjestelmän lähtötiedot myöhästyvät Todennäköisyys: Pieni. Vaikutus: Kohtalainen. Riskinhallinta: Jos DNA-järjestelmää koskeva lähtötieto ei ole saatavilla riittävän ajoissa voi toiminnon silti toteuttaa rajatuilla ominaisuuksilla. Nykyisten työkalujen kehityksen työmäärä suurempi kuin oletettu Todennäköisyys: Kohtalainen. Vaikutus: Suuri. Riskinhallinta: Selvitetään projektin alussa olemassa olevien työkalujen kehitystarpeet ja toteutetaan muutama kriittinen ominaisuus, jonka perusteella työmäärää on helpompi arvioida väliraportissa. Jos riski kuitenkin toteutuu ja työmäärä on suurempi kuin oletettu pitää arvioida toteutettavaa laajuutta yhdessä valvomosuunnitteluryhmän kanssa. Ratkaisu voi olla joko jonkin osa-alueen pois jättäminen projektin laajuudesta tai toteutus rajoitetuilla toiminnoilla. 8
Riippuvuus muista tekijöistä aiheuttaa projektin myöhästymisen Todennäköisyys: Pieni. Vaikutus: Pieni. Riskinhallinta: Ylläpidetään aktiivinen vuoropuhelu muiden tekijöiden ja ohjaajan kanssa. Lisäksi varataan erikseen tilaisuuksia joissa projektin tilannetta tarkastellaan ja selvitetään mahdollisia epäselviä asioita. Jos riski kuitenkin toteutuu voi projektin viedä loppuun myös suunnitteluhetken tiedoilla. Tiedon katoaminen Todennäköisyys: Pieni. Vaikutus: Suuri. Riskinhallinta: Projektin materiaalia säilytetään sähköisesti Fortumin verkkolevyllä paikallisten työasemalla sijaitsevien kopioiden lisäksi. Näin varmistetaan ettei tietoa katoa. Lisäksi projektityöntekijä säilyttää raportointiin liittyvää materiaalia sähköpostissa ja pilvipalvelussa. 6. Viitteet 1. IEEE Std 828-2012. IEEE standard for configuration management in systems and software engineering. New York, NY, USA: IEEE standards association. 2012. 71 s. 9