Bouwdienst, Afd. Natte Infrastructuur Elektrotechniek (NIE)

1. Ministerie van Verkeer en Waterstaat Directoraat-Generaal Rijkswaterstaat Bouwdienst, Afd. Natte Infrastructuur Elektrotechniek (NIE) FunctioneelontwerpenBesturing en bediening Steven Schoute

2. Inhoud • Besturing en bediening van objecten • Specificeren en ontwerpen • Rol RWS als specificeerder • Het gestructureerde ontwerpproces • Energievoorziening Besturing en bediening van waterbouwkundige constructies

3. Besturing en bediening van objecten • Kenmerken: • Ondersteuning van de bedrijfsvoering (‘brengt het object tot leven’) • Vormen de “hersenen en zintuigen” van het object • Veel raakvlakken met alle andere disciplines Besturing en bediening van waterbouwkundige constructies

4. Waaruit bestaat bedrijfsvoering? • Schutten (schepen, ijs) • Keren • Spuien, pompen • Regelen landverkeer (bruggen) • Overige beheeractiviteiten (milieu, toegangsbewaking, calamiteiten, etc.) • Technisch beheer en onderhoud Besturing en bediening van waterbouwkundige constructies

5. Karakteristieke processen • Strategisch/tactisch beheer • Bewaken/observeren/meten • Beslissen • Bedienen/handelen Besturing en bediening van waterbouwkundige constructies

6. Onderdelen schutproces • Aanmelding van schepen (zicht, marifoon, gsm, radar, verkeerssystemen) • Informatieuitwisseling met schepen (marifoon, gsm, omroep, praatpalen, verkeerssystemen) • Bewaken scheepvaartbewegingen (zicht, radar, video) • Beslissen hoe te schutten • Aanwijzingen voor schepen (marifoon, gsm, omroep, praatpalen) • Bedienen sluisinstallaties (bedienings-/besturingssystemen) Besturing en bediening van waterbouwkundige constructies

7. Opbouw van een objectbesturing Besturing en bediening van waterbouwkundige constructies

8. Specificeren en ontwerpen • Een systeem wordt gespecificeerd, ontworpen, gebouwd en onderhouden. • Een systeem vervult een functie: de prestatie. • Eisen worden geformuleerd op basis van de functie van het systeem => Term: “Functioneel specificeren”. • Functioneel specificeren is gebaseerd op Systems Engineering Besturing en bediening van waterbouwkundige constructies

9. Systems Engineering • SE is ontwikkeld in de jaren ’60 door NASA en Min. van Defensie (DOD) en opgelegd aan markt. • Ontwikkeld door en voor ingenieurs en toegepast in diverse industrieën. • Afgeleide standaarden: J-Std016, ISO 12207, MIL-STD 499,….. Besturing en bediening van waterbouwkundige constructies

10. Ontwerpen is niet alleen ontwerpen engineering specificeren ontwerpen “Engineering is een zich steeds herhalend ontwerpproces” Besturing en bediening van waterbouwkundige constructies

11. Tussen eisen en oplossingen Oplossingenboom (het waarmee) Eisenboom (het waarom) Specificeren en ontwerpen: onderscheiden, maar niet scheiden Stoppen als het waarom niet meer kan ontsnappen Besturing en bediening van waterbouwkundige constructies

12. Van eisen naar eisen Besturing en bediening van waterbouwkundige constructies

13. Structuren van eisen en objecten Besturing en bediening van waterbouwkundige constructies

14. Opdracht Gever RWS/BD Opdracht nemer Rol Bouwdienst als specificeerder Bestek Programma van eisen (Technisch) Ontwerp Acceptatie Test Specificaties MMI Prototyping en mock-up Eindprodukt incl. documentatie FAT/SAT Eindprodukt incl. documentatie Besturing en bediening van waterbouwkundige constructies

15. Rol van RWS • Het bereiken van een optimale verdeling tussen RWS als opdrachtgever en het bedrijfsleven als opdrachtnemer ten aanzien van: • verantwoordelijkheden • inbreng van kennis • dragen risico’s • Ingegeven door het streven naar het concentreren op kerntaken bij de overheid, een terugtredende overheid en de markt, tenzij….” Besturing en bediening van waterbouwkundige constructies

16. Specificatieproces bediening en besturing • Bediening en besturing heeft veel raakvlakken met de gewenste bedrijfsvoering van het object. • Mate van detail van gewenste bedrijfsvoering en ondersteunende middelen bij opstellen eerste ‘PvE’ vaak nog te globaal. • Risico is dat we (te) laat starten aan het uitwerken van deze details. • Advies: betrek bedrijfsvoeringsaspecten tijdig in projectdefinitie. Denk aan RAM(S) eisen! Reliability Availability Maintenance Safety Besturing en bediening van waterbouwkundige constructies

17. Programma van eisen • Het PvE is onderdeel van het bestek • Het PvE omvat alle specificaties • Een specificatie beschrijft de eisen die aan een object gesteld worden. Besturing en bediening van waterbouwkundige constructies

18. De Kartelrand Besturing en bediening van waterbouwkundige constructies

19. Uitvoeringseisen Bestek / PvE Documentatie Technisch Ontwerp Gereed eindprodukt Acceptatie Test Spec Verantwoordelijkheden FAT/SAT Besturing en bediening van waterbouwkundige constructies

20. Criteria Functionele Specificaties • Uitwerken functioneel gedrag op basis van een ‘Essentieel Model‘ (compleetheid) • Tot op logisch niveau specificeren • Reactie op alle uitzonderingssituaties vastgelegd • Moet voldoende basis zijn voor opstellen Acceptatie Test Specificaties • Aanvullende opnemen: uitvoeringseisen t.a.v. betrouwbaarheid, MMI, prestaties, werkwijze, etc. Besturing en bediening van waterbouwkundige constructies

21. Essentieel model • Gelijkwaardig aan de (real-time) Yourdon methodiek: • Omgevingsmodel (contextdiagram, gebeurtenissenlijst) • Gedragsmodel: • Gegevensstroom diagrammen (DFD’s) • Functiebeschrijvingen (tekst) • Toestandsovergangsdiagrammen (STD’s) • Gegevensmodellen (ERD’s) • Essentieel model is implementatie onafhankelijk. Besturing en bediening van waterbouwkundige constructies

22. Contextdiagram besturing BESW (Maeslantkering) Besturing en bediening van waterbouwkundige constructies

23. DFD0 Besturing BESW Besturing en bediening van waterbouwkundige constructies

24. DFD1 Openen dokdeur Besturing en bediening van waterbouwkundige constructies

25. STD 1A Openen dokdeur Besturing en bediening van waterbouwkundige constructies

26. Implementatie-eisen • De systeemarchitectuur wordt mede bepaald door • ‘ondersteunen bedrijfsvoering’ • ‘delegeren van acties in de deelinstallaties‘ • Houd rekening met aantoonbaarheid t.b.v. acceptatie tests • Ontwerpuitgangspunten t.b.v. beschikbaarheid/betrouwbaarheid • Implementatie-eisen gevormd door bestaande interfaces, MMI, normen, documentatie etc. Besturing en bediening van waterbouwkundige constructies

27. Ondersteuning Onderhoud Reguliere Bediening Registratie Coördinatie bedrijfsproces Aansturing Deelinstallatie Aansturing Deelinstallatie Aansturing Deelinstallatie Aansturing Deelinstallatie “Gedrag architectuur” Ontwerp bepaald door bedrijfsvoering Ontwerp bepaald door techniek Besturing en bediening van waterbouwkundige constructies

28. Realisatie door opdrachtnemer • Omzetten van essentieel model naar implementatie model; van parallel naar serieel. • Maak het ontwerp (Structure chart, taakmodel, processormodel) • Programmatuur modulair opbouwen • Traceerbaarheid van de functionele eisen • Ga verder op ingeslagen weg; gestructureerd ontwerpen • Liefst standaard pakketten (COTS) Besturing en bediening van waterbouwkundige constructies

29. Energievoorziening • Elektriciteit geeft mogelijkheid tot verplaatsen van vermogen • Zijn er installaties, apparaten, …., die het zonder elektriciteit kunnen? Ja, stoommachine, fiets, schrijfpen, ……. • Met energie kan ook informatie overgedragen worden. Besturing en bediening van waterbouwkundige constructies

30. Soorten spanning Besturing en bediening van waterbouwkundige constructies

31. Energie = Spanning x Stroom Distributie, landelijk Distributie, lokaal Aandrijvingen 3-10kV Aandrijvingen, Verlichting 230-400-690V Huishoudelijk (batterijen) Huishoudelijk, 230 V Medische elektronica Besturing en bediening van waterbouwkundige constructies

32. Energie = Spanning x Stroom 500 kW aandrijving = • E-motor met 400 V  660 A • E-motor met 690 V  370 A • E-motor met 3 kV  90 A • E-motor met 10 kV  30 A Afstand 300 meter CU-kabels: • 660 A [400 V]  96 m3 CU • 370 A [690 V]  30 m3 CU • 90 A [ 3 kV]  6 m3 CU • 30 A [10 kV]  3 m3 CU Besturing en bediening van waterbouwkundige constructies

33. Kostenvergelijking ( 500kW aandrijving) Kosten in €, indicatief 2004 Besturing en bediening van waterbouwkundige constructies

34. Voor- en nadelen laag- en hoogspanning Waar ligt omslagpunt? Hangt van situatie af: 100 - 300 kW Besturing en bediening van waterbouwkundige constructies

35. Vragen Besturing en bediening van waterbouwkundige constructies

36. Ministerie van Verkeer en Waterstaat Directoraat-Generaal Rijkswaterstaat Bouwdienst, Afdeling NIE Einde