TelemArk - Henkilöliikenteen telematiikan kansallinen järjestelmäarkkitehtuuri Pekka Leviäkangas, VR-Yhtymä Oy Jukka Lähesmaa, VTT Yhdyskuntatekniikka Pasi Mäkinen, CapGemini Oy Jari Oinas, Traficon Oy Johdanto Liikenteen telematiikalla tarkoitetaan tietojenkäsittelytekniikkaa ja tietoliikennetekniikkaa kulkuvälineissä ja infrastruktuurissa hyödyntäviä menetelmiä, joiden tukemat tai suorittamat toiminnot pyrkivät parantamaan liikenteen turvallisuutta, sujuvuutta, mukavuutta sekä vähentämään liikenteen ympäristöhaittoja (PTL 1997). Liikenteen telematiikkaa on Suomessa kehitetty lähinnä toimijakohtaisesti yksittäisissä ja useimmiten suljetuissa järjestelmissä. Liikennesektorin toimijat ovat enenevässä määrin todenneet tarpeen tehdä yhteistyötä ja siitä saatavat hyödyt. Telematiikka toimii erinomaisena apuna, kun lisätään järjestelmien yhteentoimivuutta ja yhteiskäyttöä mm. tiedonvaihdon, tiedonsiirron ja tietojen säilytyksen osalta. Suotuisan kehityksen varmistamiseksi, turhien virheiden välttämiseksi, järjestelmien yhteentoimivuuden lisäämiseksi sekä Suomen vauhdittamiseksi tietoyhteiskuntaan liikenneministeriö käynnisti vuonna 1998 henkilöliikenteen telematiikan kansallisen järjestelmäarkkitehtuurin (TelemArk) kehittämisen. Työ tehtiin liikenteen telematiikan rakenteiden tutkimus- ja kehittämisohjelma TETRAn osahankkeena 8. TelemArk järjestelmäarkkitehtuuri on kuvaus henkilöliikenteen toiminnoista ja palveluista, niitä tuottavista, välittävistä ja käyttävistä toimijoista, toimijoiden tietojärjestelmistä sekä toimijoiden ja järjestelmien välisistä suhteista. TelemArk-arkkitehtuurissa kuvatun tavoitetilan aikajänne on 10 vuotta. TelemArk on avoin mahdollistaen järjestelmien yhteentoimivuuden mutta se ei sido toimijoita ennalta määrättyihin teknologioihin. TelemArk määrittää toimintaympäristön ja puitteet, jonka pohjalta toimija voi kehittää omaa järjestelmäarkkitehtuuriaan. Nykyjärjestelmä Toimintoprosessikuvaus ja Looginen arkkitehtuuri Kuva 1. TelemArkin sisältö Kehittämissuunnitelma Tavoitejärjestelmä 2005-10 Arkkitehtuurikuvauksen lisäksi laadittiin kehittämissuunnitelma edistämään arkkitehtuurin käyttöönottoa. Kehittämissuunnitelmassa on kuvattu, miten alan eri toimijat ja organisaatiot voivat käyttää järjestelmäarkkitehtuuria. Lisäksi siinä on osoitettu liikennetelematiikan toimintoprosessien nykyiset puutteet, kehitystarpeet ja toimenpide-ehdotukset. Arkkitehtuurikuvauksesta ja kehittämissuunnitelmasta järjestettiin lausuntokierros, jonka tulosten perusteella työn ohjausryhmä on laatinut ehdotuksen jatkotoimenpiteistä, joiden avulla pyritään varmistamaan arkkitehtuurin käyttöönotto ja. Raportit ja lausuntokierroksen yhteenveto ovat saatavissa sähköisessä muodossa TETRAohjelman internet-sivuilla (http://www.vtt.fi/yki/tetra/).
Telemark-arkkitehtuurin tavoitteet ja hyödyt TelemArk kuvaa Suomen henkilöliikenteen telematiikan palvelut kattaen tie-, juna-, lento- ja vesiliikenteen. TelemArk keskittyy liikennesektorin toimijoiden välisten yhteisten palveluiden kehittämiseen. Työn alussa liikenteen telematiikan ja liikenteen hallinnan toimintoluettelosta (Liikenneministeriö 1997) rajattiin TelemArkin toimintolista, jonka toiminnolla palvelut voidaan toteuttaa. Toimintolistan pääluokat ovat liikenteen tiedotus, kysynnän ohjaus, liikenteen ohjaus, kaluston ja kuljetusten hallinta, häiriönhallinta sekä liikenteen valvonta. Toimijoiden sisäiset järjestelmät rajattiin arkkitehtuurin ulkopuolelle. Järjestelmäarkkitehtuurin merkittävin hyöty on järjestelmien suurempi yhteensopivuus, mistä seuraa kustannussäästöjä ja parempia palveluja. Arkkitehtuuri tarjoaa yhteisen alustan, mikä auttaa organisaatioita tehostamaan omaa toimintaansa, nopeuttamaan järjestelmien toteuttamista, synnyttämään eri liikennemuodot kattavia palveluita, lisäämään järjestelmien yhteiskäyttöisyyttä, tukemaan organisaatioiden strategista suunnittelua sekä tunnistamaan uusia kehittämis- ja yhteistyömahdollisuuksia. Samalla vähenee virheinvestointien riski, jolloin yksityinenkin sektori investoi herkemmin ja pienemmällä tuottovaateella. TelemArk kuvaa tiedonjalostusketjut ja prosessit, mikä helpottaa sekä julkisen että yksityisen sektorin organisaatioita asemoitumaan palveluketjuun sopivaksi katsomallaan tavalla. TelemArk auttaa tunnistamaan, miten jokin palveluprosessi liittyy kokonaisuuteen. Esimerkiksi joukkoliikennepalveluiden tuottamisesta vastaava organisaatio saattaa olla kiinnostunut alueellisesti kattavan joukkoliikenteen tiedotusjärjestelmän toteuttamisesta. Lisäarvopalvelun n kiinnostus voi liittyä joukkoliikennetiedon jalostamiseen ja välittämiseen. Arkkitehtuurin avulla nämä löytävät helpommin oman roolinsa palvelun toteuttamisessa. TelemArkin laatimisprosessi Työtä ohjanneessa johtoryhmässä ovat edustettuna liikenneministeriö, Teollisuus ja Työnantajat, YTV, Tielaitos, Ratahallintokeskus, Telehallintokeskus, Matkahuolto, Taksiliitto ja VR- Yhtymä Oy. Työn on tehnyt CapGemini Oy:n, VTT / Yhdyskuntatekniikan ja Traficon Oy:n muodostama konsulttiyhteenliittymä. Työ jakaantui käsitteellisen arkkitehtuurin ja loogisen arkkitehtuurin laatimiseen. Käsitteellistä arkkitehtuuria varten tarvittavat toimijakohtaiset vaatimukset, strategiat, nykyjärjestelmät ja kehittämishankkeet kerättiin 19 toimijakohtaisen työpajan avulla. Työpajoja järjestettiin seuraavien tahojen kanssa: CR-NET Oy, Helsingin kaupungin pelastuslaitos, Helsingin kaupungin liikennelaitos, Helsingin kaupunkisuunnitteluvirasto, Ilmailulaitos, Karttakeskus, Koiviston Auto, Liikenneministeriö, Linja-autoliitto, Matkailun edistämiskeskus (MEK), Matkahuolto, YTV, Ratahallintokeskus, Sisäasiainministeriön poliisiosasto, Suomen Matkain Oy, Taksiliitto, Tielaitos, Tuusulan kaupunki ja VR-Yhtymä. Käsitteellisen arkkitehtuurin toimintoprosessit laadittiin myös työpajojen avulla. Työpajoja varten TelemArkin toimintolistasta muodostettiin 7 toimintoryhmää: 1) Tiedotus julkisesta liikenteestä, 2) Tiedotus autoilijoille, 3) Kysynnän hallinta joukkoliikenteessä, 4) Kysynnän hallinta autoilu, 5) Liikenteen ohjaus liikennevaloin, 6) Liikenteen ohjaus muuttuvin opastein ja 7) Liikenteen valvonta. Konsulttikonsortio valmisteli työpajat laatimalla toimijatyöpajojen tulosten perusteella alustavan version toimintoprosessista. Työpajassa kyseisen prosessin asiantuntijat korjasivat ja täydensivät prosessikuvausta siten, että saavutettiin riittävä yhteisymmärrys prosessin toiminnoista ja tietovirroista. Loogisen arkkitehtuurin kuvaukset laati CapGemini toimintoprosessien kuvausten perusteella.
TelemArk-arkkitehtuurin riittävä yhdenmukaisuus eurooppalaisen KAREN-arkkitehtuurin (EU Framework Architecture for ITS) kanssa varmistettiin ulkoisella katselmoinnilla. Sen suoritti Peter Jesty, joka on osallistunut KAREN hankkeessa käyttäjävaatimusten ja fyysisen arkkitehtuurin laatimiseen. Toisen katselmoinnin suoritti Yrjö Pilli-Sihvola tielaitokselta. Käsitteellinen arkkitehtuuri Arkkitehtuurin sisältö TelemArkin käsitteellisessä arkkitehtuurissa liikennetelematiikan palvelut on kuvattu 11:n toimintoprosessin avulla: 1) Tiedotus autoilijoille, 2) Tiedotus julkisesta liikenteestä, 3) Kysynnän ohjaus - liityntäpysäköinti, 4) Kysynnän ohjaus - kutsujoukkoliikenne ja matkojen yhdistely, 5) Kysynnän ohjaus - pääsyn säätely, 6) Kysynnän ohjaus julkisen ja yksityisen liikenteen maksunperintä, 7) Liikenteen ohjaus, 8) Riskikuljetusten hallinta, 9) Häiriönhallinta - yksilöliikenne, 10) Häiriönhallinta - julkinen liikenne ja 11) Liikenteen valvonta. Käsitteellinen arkkitehtuuri sisältää: Nykyjärjestelmien luettelot ja lyhyet kuvaukset. Arkkitehtuurin toiminnallisuuteen, standardeihin ja avoimuuteen liittyvät vaatimukset, jotka perustuvat ympäristötekijöistä ja toimijoiden strategiatiedoista kerättyyn tietoon. Toimintoprosessien yhteyskaavion, josta selviävät kaikki arkkitehtuuriin sisältyvät toimintoprosessit sekä toimintoprosessien liittyminen toisiinsa. Aktorit, jotka voivat olla joko luonnollisia tai juridisia henkilöitä, laitteita tai järjestelmiä. Aktorit on määritetty siten, että arkkitehtuuri on mahdollisimman riippumaton toimijoiden nykyisistä rooleista ja organisaatioista. Prosessien, prosessikomponenttien ja tietovirtojen kuvaukset sekä prosessikaaviot (esimerkki kuvassa 1), joissa on kuvattu toimintojen toteuttamisessa tarvittavat prosessikomponentit ja tavoitteellinen työnjako eli eri komponenttien toteutuksesta vastaavat aktorit. Prosessikaavioissa on kuvattu myös komponenttien tietovirrat sekä komponenteille työpajoissa annetut arvo-, telematiikkariippuvuus- ja tietoturvaluokitukset. Looginen arkkitehtuuri Looginen arkkitehtuuri kuvaa tietojärjestelmätoiminnot ja komponentit, jotka toteuttavat toimintoprosessit ja käsitteellisen arkkitehtuurin määrittelemät ja mallintamat tarpeet. Looginen arkkitehtuuri kuvaa ratkaisun toiminnalliset ja tiedolliset osat ja niiden väliset yhteydet mutta ei ota kantaa ratkaisun tekniseen toteutukseen. TelemArkin looginen arkkitehtuuri sisältää tietojärjestelmätoimintojen hajautuskaaviot, tietojärjestelmäkomponenttien hajautuskaaviot ja tietojoukot. Tietojärjestelmätoimintojen hajautuskaaviosta nähdään, mitkä tietoteknisesti toteutetut toiminnot toteuttavat kunkin liikennetelematiikan prosessikuvauksen komponentin. Kuvan 3 esimerkissä liityntäpysäköintipalvelun n tietojärjestelmä kokoaa karttatietoa, tietoa tosiaikaisesta liikennetilanteesta, julkisen liikenteen reiteistä ja vuoroista sekä tosiaikaisesta etenemisestä ja vapaista pysäköintipaikoista laajan alueen verkon välityksellä. Omalla palvelimellaan liityntäpysäköintipalvelun käsittelee tiedon niin, että se voidaan välittää eri välineillä palvelun käyttäjälle.
Kysynnän ohjaus - liityntäpysäköinti (KYS1) Autoilija Liittymät Häiriönhallinta, julkinen liikenne XF-HÄHj_KYS1 Tiedotus autoilijoille Paikan varaaminen XF-KYS1_Ta KYS1F009 Tiedotuskanavaoperaattori Tiedon välittäminen KYS1F009 Liityntäpysäköintipalvelun Tiedon KYS1F007 Tiedon jalostaminen KYS1F008 Liityntäpys. palvelun tuottaminen Pysäköintipalvelun Liikennetiedon Julkisen liikenteen palvelun Tienkäyttömaksun perijä Ympäristötiedon KYS1F001 Ajantasaisen pysäköintitiedon Ajantasaisen liikennetiedon Vuorotietojen Tariffien Ajantasaisen ympäristötiedon KYS1F003 KYS1F002 KYS1F004 KYS1F005 KYS1F006 KYS1F001 Tietovirta ja sen tunnus Prosessi Yhteinen prosessi Liittymä Prosessin arvo Kriittinen Strateginen Tehostava Avustava Vähämerkityksinen Telematiikan merkitys prosessille Välttämätön Karttaaineiston Karttaaineiston Hyödyllinen Tarpeeton Kuva 2. Liityntäpysäköinnin prosessikaavio (Liikenneministeriö 2000c). Liikenneseuranta Tieverkon tietojen Karttatiedon Pysäköintitietojen hallinta Pysäköintitilojen seuranta Liikennetiedon Laajan alueen verkko Ajoneuvon paikannus email palvelin Ajoneuvon seuranta Vuorotietojen hallinta Reittitietojen hallinta infopalvelun palvelin tiedon n ja käsittelyn hallinta tiedon ja käyttäjien profiilien hallinta Faxpalvelin Tienvarsi-info palvelin Kuva 3. Osa liityntäpysäköinnin tietojärjestelmätoimintojen hajautuskaaviosta (Liikenneministeriö 2000b).
Arkkitehtuurin ja kehittäminen Kehittämissuunnitelma toimii oppaana liikennetelematiikkaa palveluidensa toteuttamisessa kehittävälle organisaatiolle arkkitehtuurin käyttötilanteista ja arkkitehtuurin käyttämisestä. Kun organisaatio on tunnistanut roolinsa tietyssä prosessissa, se pystyy prosessikuvauksen pohjalta selvittämään, mitä yhteyksiä muihin organisaatioihin tarvitaan. Lisäksi organisaatio pystyy arvioimaan, kuinka hyvin toiminta vastaa kansallista tavoitetilaa, ja mitkä ovat tärkeimmät kehittämistehtävät. Liikenne- ja viestintäministeriö käyttää kehittämissuunnitelmaa arvioidessaan, auttaako hanke arkkitehtuurin osoittaman tavoitetilan toteutumista ja toteuttaako hanke arkkitehtuurin vaatimukset avoimuuden ja standardirajapintojen suhteen. Kehittämissuunnitelmassa on TelemArk-ohjausryhmä on linjannut tärkeimmät toimenpiteet, joihin liikennetelematiikan prosessien toteuttamiseksi olisi ryhdyttävä. Toimenpiteet (taulukko 1) on luokiteltu prosessien kehittämistehtäviin, prosessien välisten yhteyksien ja tiedonvaihdon harmonisointitehtäviin sekä erillistehtäviin. Erillistehtävät ovat organisaatiota ja hallintoa, taloutta ja markkinoita, standardointia, lainsäädäntöä tai tekniikkaa käsitteleviä. Taulukko 1. Liikennetelematiikan prosessien toteuttamiseksi tarvittavat tärkeimmät kehittämistehtävät ja niiden toteuttajat (Liikenneministeriö 2000b). Kehittämistehtävä Liikennetelematiikan prosessit Tiedon tuottaminen Tiedon jalostus ja toimintojen toteutus Prosessien väliset yhteydet Päävastuutaho (aloitteentekijä) Muut mahdolliset osalliset Tiedont (kunnat, Tielaitos, Maanmittaus-laitos, metsä- Tie- ja katuverkon tietojen yhdenmukaistaminen ja laajentaminen TETRA 7:n osahanke kansalliseksi tie- ja katuverkon tietojärjestelmäksi DIGIROAD ala) Reitti- ja vuorotietojen tuottaminen TETRA 7:n pilotti Liikennöitsijät, YTV, MH Liikennetiedon ajantasaisuuden ja kattavuuden lisääminen ja ennustetekniikoita kehittämällä 7 (hallinta) TETRA 1 () TETRA Tielaitos, kaupungit, yritykset Joukkoliikenteen tosiaikaisen seurannan laajentaminen ja tietojen kaupungit, liikennöitsijät, YTV tuottaminen julkisen liikenteen häiriötilanteista Tielaitos, poliisi, hätäkeskukset Yksilöliikenteen häiriötietojen tuottaminen ja hallinta TETRA 7:n pilotti Tielaitos, poliisi, hätäkeskukset Liikenne- ja viestintäministeriö () osallistujat FIST-ohjelman ja TETRA 7:n Eri kulkumuodot kattavien tiedotuspalveluiden kehittäminen Matkojen välitys prosessikomponentin kehittäminen kutsujoukko- läänit, kunnat, YTV, liikennöit- liikenteessä Liityntäpysäköinnin tiedotuksen toimintamallit ja pilottihanke pääkaupunkiseudulla sekä soveltamisohjeet muille kaupunkiseuduille Riskikuljetusten hallinnan kehittäminen. Kuljetusten seurannan ja hallinnan organisaatio- ja hallintomalli. Julkisen liikenteen häiriönhallinnan kehittäminen. Häiriötilanteiden esimerkki-toimintamalli ja suunnitelma sen yleistämisestä Yksilöliikenteen häiriönhallinnan kehittäminen Standardisoitujen rajapintojen määrittely rajatuille liikennetietoyhteyksille Standardisoitujen rajapintojen käyttöönotto organisaatioiden välisessä tiedonvaihdossa, YTV YTV Tielaitos TETRA 7:n DIGIROAD ja KALKATI-tulkki TETRA 7:n pilottihankkeet sijät, Taksiliitto kaupungit, Tielaitos, VR ja muut liikennöitsijät, pysäköintipalv. t kuljetusyritykset, Tielaitos, satamat, RHK, VR, poliisi, tulli kaupungit, VR ja muut liikennöitsijät, Tielaitos, poliisi ja hätäkeskukset poliisi, hätäkeskukset, kaupungit ko. TETRA-hankkeisiin osallistujat ko. tiedonvaihtoon osallistuvat tahot Erillistehtävät Julkisen vallan tuottamien tietojen ja tietopalveluiden kuvaaminen TETRA 7:n työn pohjalta Eri liikennemuodot kattavien tiedotuspalveluiden liiketoimintamalleja kehittävä ja toteuttava ohjelma FIST-ohjelman ja TETRA 7:n pohjalta Kansainvälisten standardien vaikutusalueiden osoittaminen kansallisessa arkkitehtuurissa Joukkoliikenteen ajoneuvolaitteiden omistuksen kansallisen tason periaatteet Toimintamallit liikennettä haittaavien ajoneuvojen siirron tehostamiseksi Liikenteen valvonnan työnjaon ja valvontainfrastruktuurin yhteiskäytön toimintamallit Lainsäädännön, säädösten ja ohjeiden kehittäminen TETRA 9 Tielaitos Sisäasiainministeriö :n alaiset laitokset ja TETRA 7:n osallistujat FIST-ohjelman ja TETRA 7- pilottien osallistujat YTV, kaupungit, liikennöitsijät poliisi, kaupungit poliisi, Tielaitos, kaupungit Eri tehtävien vastuutahot ja muut osallistujatahot
Syksyllä 2000 toteutetaan neljä TelemArkin käyttötyöpajaa. Työpajoissa pyritään tuottamaan käytännön esimerkkejä arkkitehtuurin käytöstä erityisesti kuntien kannalta. Työpajojen perusteella laadittava käyttöesimerkkiraportti jaetaan laajasti. Lisäksi on meneillään kansainvälisten standardien kytkeminen arkkitehtuuriin (TETRA 9 osahanke) ja standardien tiedonvälityksen rajapintojen määrittely (TETRA 7 osahanke). TETRAn jatko-ohjelman suunnittelussa kuvataan, mitä arkkitehtuurin toimintoprosesseja tai niiden osia ohjelma toteuttaa. Lausuntojen perusteella TelemArk-ohjausryhmä on listannut (Liikenneministeriö 2000d) jatkotoimenpide-ehdotuksia toteutettavaksi TETRAn jatko-ohjelmassa: Ohjelman järjestelmäarkkitehtuurista vastaava ryhmä tekee arkkitehtuurin - ja käyttöönottosuunnitelman, jonka perusteella liikenne- ja viestintäministeriö järjestää arkkitehtuurin ylläpidon. Päivityksen yhteydessä harkitaan tarve laajentaa kuvauksia matkailun, kevyen liikenteen, raide- lento- ja meriliikenteen sekä ulkomaisten yhteyksien suhteen. Toteutetaan Internet-palvelu, jonka avulla organisaatiot saavat helposti poimittua käyttöönsä tarvitsemansa järjestelmäarkkitehtuurin osat. Palveluun järjestetään palautekanava, jonka kautta saadaan kerättyä tietoa arkkitehtuurin muutostarpeista. Lisäksi järjestetään arkkitehtuurin "Help Desk" eli osoitetaan asiantuntija, jolta alan organisaatiot voivat kysyä arkkitehtuuriin käyttöön liittyviä kysymyksiä. Toteutetaan eurooppalaisen puitearkkitehtuurin (KAREN) ja TelemArkin vertailu. Otetaan vertailun tulokset huomioon TelemArkin päivityksessä ja pyrittäessä vaikuttamaan eurooppalaisen arkkitehtuurin lopulliseen muotoon. Käynnistetään kehittämissuunnitelmassa nimettyjä tehtäviä liikennetelematiikan palveluiden edellytysten kehittämiseksi. Tärkeimpiä hankkeita ovat "Julkisen vallan tehtäväkuvaus" ja "Lainsäädännön, säädösten ja ohjeiden tarkistustarpeiden" selvitys. Selvitetään tarkemmin liikenteen valvonnan hyötyjä, käyttömahdollisuuksia ja kytkeytymistä muihin liikennetelematiikan toimintoihin sekä selvitetään käyttäjien tarpeita ja liikennetelematiikan hyötyjä. Kartoitetaan TKK:n ja TTKK:n kanssa, miten arkkitehtuuria voitaisiin hyödyntää liikennetelematiikan opetuksessa. Lähteet Liikenneministeriö 1997. Liikennetelematiikan kehittämisen suuntaaminen, osaraportti 2. Liikennetelematiikan kehittäminen vuoteen 2005. Helsinki 1997. Liikenneministeriön mietintöjä ja muistioita B:38/1997. Liikenneministeriö 2000a. Liikennetelematiikan kansallinen järjestelmäarkkitehtuuri. Tiivistelmä. Helsinki 2000. Liikenneministeriön mietintöjä ja muistioita B:1/2000. 22 s. Liikenneministeriö 2000b. Liikennetelematiikan kansallinen järjestelmäarkkitehtuuri. Kehittämissuunnitelma. Helsinki 2000. Liikenneministeriön mietintöjä ja muistioita B:2/2000. 52 s. Liikenneministeriö 2000c. Liikennetelematiikan kansallinen järjestelmäarkkitehtuuri. Arkkitehtuurikuvaus. Helsinki 2000. Liikenneministeriön mietintöjä ja muistioita B:5/2000. 95 s. Liikenneministeriö 2000d. TETRA 8 hankkeen ohjausryhmän kokousmuistio 15.8.2000. PTL 1997. Tieliikenteen telematiikka. Pohjoismainen terminologia. Suomalainen laitos. Pohjoismaiden Tieteknillinen liitto. Jaosto 53. Raportti nro 1:1997.72 s.