tooling

Copyright PM@Riemens 2021

Aanleiding
Een tunnel brengt hoge complexiteit met zich mee, omdat Infra, Civiel en VTTI-systemen samengebouwd dienen te worden met optimaal resultaat in performance, kosten & onderhoudbaarheid. Integraliteit op raakvlakken van het ontwerp is een toprisico. Systemen dienen integraal ontworpen te worden zodat functionaliteit, bouwbaarheid, ruimtebeslag kasten, kabels, vermogensbalans, netwerkopzet & gebruik eenduidig zijn. Het is cruciaal om het overzicht hierin te bewaken. Het maken van een integraal ontwerp en het inkopen van de daarbij behorende subsystemen / componenten is hierdoor zeer tijdrovend door de vele details.

Werkwijze
Met de tooling van PM@Riemens wordt per deelinstallatie een blokschema opgebouwd op basis van ervaringen van voorgaande tunnel. De "lessons learned" gaan automatisch mee. Elk blokkenschema bevat basis metadata van de kasten, componenten, gebaseerd op de nieuwste LTS1.2 batch 4 coderingsmethodiek. Elk blokschema heeft direct een 100% overeenkomstige kabellijst. De blokschema tooling werkt met een top-down approach: eerst zetten wij de basis van het tunnelsysteem op qua energie en netwerk, alvorens we de details per DI uitwerken. Elke schema kan gecombineerd worden om ook de fysieke raakvlakken inzichtelijk te houden en te controleren. Zo werken we altijd naar een integraal ontwerp tijdens elke fase in het project tot de overdracht naar de B&O organisatie.

Hieronder volgt de changelog per versie:

Versie 10.0 wijzigingsoverzicht

Kabelnummer rotatie is verbeterd; verticale tekst beter leesbaar via -90 graden; + 90 graden wordt gecorrigeerd ongeacht de kabelrichting. Zie onderstaand voorbeeld.
Automatische generatie van schema (zonder codering) verbeterd (werkt bijvoorbeeld met oude kabellijst zonder coderingsmethodiek)
Diverse kleine updates: integraliteit check, menu vereenvoudigd, auto-invulling e.d.
In configuratie database wordt onderscheid gemaakt tussen "nieuwe" en "bestaande" componenten
Sharepoint up- en download verbeterd; config.database gaat automatisch naar ShP en zijn direct beschikbaar voor ontwerp documenten
Selectie van schema's mogelijk waardoor engineer verzameling installaties in één bestand verder kan uitwerken, dmv "," , "-" of "*"
Kabelnummering is verbeterd; eenmaal uitgegeven nummers blijven behouden
Projectering A3 is verbeterd bij klein aantal componenten (schema wordt overzichtelijker)
"Van/Naar" kolom formule wordt bij import voor gehele lijst geüpdatet; die kolom is handig bij het zoeken en bij E-plan om kabels en componenten te selecteren.
Update v10 werkt bij alle lopende projecten incl. aanvraag blokschema via mailserver

Versie 9.0 wijzigingsoverzicht

Verbeteringen zijn doorgevoerd op de volgende onderdelen van de software:

Koppeling met Sharepoint gerealiseerd zodat data continue beschikbaar is voor het team.
Integraliteitscheck ingebouwd zodat type- en ontwerpfouten snel zijn opgelost.
Projectering is verbeterd; kleine schema's worden op A3 centraler gepositioneerd ivm leesbaarheid.
Tijdelijke en bestaande kabels en objecten worden in schema en kabellijst meegenomen.
Configuratiebestand van HTS tunnels is operationeel.
Grootte van de achtergrond (A0,A1,A2, A3 of zonder) wordt automatisch meegenomen in de kabellijst.
Server versie is overeenkomstig bijgewerkt zodat de resultaten identiek zijn.
Verbeterde stabiliteit en foutafhandeling.

Versie 8.0 wijzigingsoverzicht

Verbeteringen zijn doorgevoerd op de volgende onderdelen van de software:

De brugcodering en de Haagse Tunnelstandaard zijn toegevoegd.
Verbeterde import van blokschema's naar centrale database.
Blokken verschuiven automatisch bij overlap.
Blokschema's met oudere metadata kunnen worden gemigreerd naar de actuele centrale kabellijst.
Berekening kabelafstanden is verbeterd.
Projecten gebruiken allen dezelfde software; parameters lopen via configuratiebestand.
Tijdelijke kabels en componenten kunnen in blokschema meegenomen worden.
Bestaande kabels en componenten kunnen in blokschema meegenomen worden.
De positie van de blokken kan gefixeerd worden zodat de opbouw overzichtelijker wordt.
De afmetingen van de blokken kan gefixeerd worden.
Centrale kabellijst kolommen zijn instelbaar qua volgorde.
Verbeterde stabiliteit en foutafhandeling.

Versie 7.0 wijzigingsoverzicht

Verbeteringen zijn doorgevoerd op de volgende onderdelen van de software:

De afstanden worden vanaf deze versie in 3D automatisch als kortste afstand berekend in plaats van een 2D-structuur; alle kabellengtes worden berekend. Hierdoor worden de afstanden op het niveau van blokschema's acuraat en kan direct de inkoop worden gestart.
Tijdelijke kabels worden gestreept weergegeven zodat het verschil met nieuw aan te brengen kabels duidelijk is.
In elk blokschema kan naast het kabelnummer ook andere kolom-informatie weergegeven worden zodat snel kabeldiamter bijvoorbeeld gecontroleerd worden op afwijkingen. Zie voorbeeld hieronder
De kabellijst per sectie en componentenlijst per sectie geeft overzicht in de vorm van grafieken. Deze kunnen door de uitvoering gebruikt worden als dagelijkse input voor de workflow. Zie voorbeeld hieronder.
Fouten in blokschema werden al gedetecteerd, maar ook losse lijnen die niet gekoppeld zijn aan componenten worden zichtbaar en kunnen gelijk opgelost worden.
Bij gebruik van afwijkende kleuren door teamleden wordt dit automatisch opgelost en bij een volgende baseline (nieuwe generatie van blokschema's) gaan we verder met de juiste kleuren, zodat iederen integraal blijft werken met dezelfde informatie.
Overzichten van de doorvoeringen kunnen apart gegenereerd worden om boorgaten te identificeren en inzicht te hebben in de benodigde boordoorsnede.
Het genereren van kabelnummering en afstanden werkt sneller en zoekt ook nummers vanaf het begin indien de reeks van volgnummers niet voldoende blijkt te zijn.
De planning is verder verbeterd qua doorlooptijden op basis van Noord- en Heinenoordtunnel ervaring.
Het inlezen van de kabellijst is versneld.

Image hieronder: voorbeeld van schema's op basis van versie 7.0

Versie 6.0 wijzigingsoverzicht

Verbeteringen zijn doorgevoerd op de volgende onderdelen van de software:

configbestand uitgebreid
sorteerfunctie aangepast
pdf alleen bij A0,A1,A2,A3
engineeringsblokschema voor uitgebreide versie toegevoegd
meerdere A3 update
projectie horizontaal verbeterd
gelijke hoogte bij identieke soort component
outlook mailversie operationeel voor LTS
msproject update koppeling werkzaamheden
optie pinXY toegevoegd voor vaste locaties
kabelnummers permanent mee in blokschema metadata
pijlrichting aan kabel als optie toevoegen
kabelnummers automatisch aanmaken
metadata foutafhandeling verbeterd
STD’s opnemen in planning
toevoeging filter kabeltype
outlook email versie uitgebreid
printformat / marges PDF aangepast
vaste positie als optie aan / uitzetten
blok automatisch groter (veel kabelaansluitigen)
autosave optie
metadata update
grafische weergave (printbereik, marges, achtergrond e.d.)
vermogensbalans sneller
koppeling met oude bestaande componenten / codering mogelijk
software code update
en diverse kleine wijzigingen

Image hieronder: voorbeeld van een blokschema via de mailserver

Copyright PM@Riemens 2021

Versie 5.0 wijzigingsoverzicht

Verbeteringen zijn doorgevoerd op de volgende onderdelen van de software:

voortgangsbalk, doorgaande kabels per sectie, omnummering toegevoegd
vermogensbalans (inclusief combi-kabels)
fit2page (A0,A1,A2,A3)
vergroting kabellijst / blokschema's voor langere tunnels
menu sneller
backup functie geimplementeerd
sortering vertikaal
blokschema over meerdere A3’s
kabelnummers centreren
filter optimalisatie
status blokschema toegevoegd
controle op voeding geimplementeerd
benaming SATO aanpassing
foutafhandeling metadata
blokgrootte afhankelijk van hoeveel tekst (dynamisch)
licentie update
pdf verbeterd
marges aangepast
grafische weergave
syntax in blok verbeterd
kabellijst-naam aan blokschema-naam gekoppeld
en diverse kleine wijzigingen

Image hieronder: metadata in blokschema (informatie zit ook in de kabellijst)

Blokschema en kabellijst worden per bouwfase opgebouwd.
Uit het blokschema worden, naast het vermogen, kabellijst, kabelnummer en afstanden, nu ook de planning per fase opgebouwd.
Alle overige data (kabeltype, leverancier, IP-adressen, subnetmask, Vlan enz.) wordt meegenomen in het blokschema en kan later meegedraaid worden in de kabellijst.
Vermogen wordt doorgerekend per voedingskabels, zodat sneller gestart kan worden met de kabelberekeningen.
Per blad wordt een unieke bestandsnaam geprojecteerd inclusief de naam van de deelinstallatie.

Image hieronder: voorbeeld van de engineering blokschema van gecombineerde systemen

Mogelijkheid om gehele systeemarchitectuur te projecteren zodat men een beeld heeft van de complexiteit.
Mogelijkheid om installaties te combineren tot één blokschema om connecties te controleren. De controle van elke installatie met de deelinstallatie energie én netwerk is essentieel.
Mogelijkheid om alleen de Linkse of Rechtse tunnelbuis te projecteren.
Aantal kabeldoorvoeren (ITSO’s) per sectie wordt inzichtelijk.
Via een config-bestand is de configuratie in te lezen. Eenvoudig bij het wijzigen van initiële settings zoals tunnel configuratie, of afstanden.
Sortering (A-Z of Z-A) van meerdere objecten in dezelfde sectie is mogelijk i.v.m. behoud van volgnummering (oplopend of aflopend).
Het kabeltype is uitgebreid met Netwerk/PoE; dit werkt ook door in de vermogensberekening.
Kabelnummer loopt parallel aan geprojecteerde verbindingslijn tussen objecten.
Mogelijk om een midden sectie te gebruiken, zodat die objecten in het middengebied geprojecteerd worden.
Vermogens bepalen van objecten en daarmee een vermogensbalans uit te laten rekenen, direct op UO niveau.
Vermogensbalans wordt gegenereerd op objectniveau (bijv. hoofdverdeler, nobreak installatie, onderverdeler, netwerkkasten)
De vermogensberekening wordt gegenereerd bij verschillende bedrijfstoestanden dag/nacht en calamiteit, maar ook het maximaal opgenomen vermogen i.v.m. kabelberekeningen volgt hieruit.
Keuze om specifieke objecten andere vermogens te geven ondanks identieke objectcode. Niet elk type armatuur is identiek.
Drop-down menu is toegevoegd om bestanden snel te kunnen selecteren.
Mogelijkheid om een offset in X, Y richting te geven om blokschema te centreren.
Foutafhandeling is verbeterd met foutmelding.
Er kunnen parameters voor projectie per installatie worden opgegeven (vb: afstand tussen objecten) zodat grote, maar ook kleine schema goed geprojecteerd worden.
De afstandsberekening is verbeterd.
Blokken hebben vaste grootte zodat bij in-/uitzoomen de maten gehandhaafd blijven.
Bij het genereren kan met ee✔ automatisch bij elke genereer-actie een backup gemaakt worden van de kabellijst.
Vanuit een blokschema kan een selectie gemaakt worden óf de kabellijst, kabellengte en/of vermogen berekend wordt. Alle drie tegelijk is ook mogelijk.
Het proces van genereren is versneld.
Software beveiliging is verbeterd.

Image hieronder: voorbeeld van één complete uitgewerkte verkeersbuis (excl. MTK en ondersteunende buis)

De laatste versie van objectcodering RWS is geïmplementeerd.
Software is voorbereid op renovatie van toekomstige tunnels (RWS, PTZ programma).
Automatische weergave foutkleurcode bij onbekende objecten én locaties.
Ontwerp kabelafstanden worden per type kabel gegenereerd aan de hand van de kabellijst.
Kabelnummering worden gegenereerd op basis van type kabel en installatie nummer.
Bij complexe schema’s is het mogelijk om via sub schema's het systeem op te delen in vereenvoudigde schema’s, zodat het overzicht behouden blijft.
Bij tunnels is het mogelijk rechts en links te spiegelen zodat het blokschema als een tunnel/systeem wordt geprojecteerd. Alle afstanden in het blokschema zijn instelbaar via een menu.
Achtergrond kader past zich automatisch aan, aan de grootte van het blokschema (A3/ A2/ A1 of A0)
Om verbindingen een "highlight" te geven is een macro aanwezig.
Na uitvoeren van wijzigingen kunnen losse lijnen met een macro automatisch verwijderd worden.
Helderheid van de blokken is instelbaar.
Codering Syntax en algemene instellingen zijn via een menu instelbaar.

Achtergrond softwareontwikkeling
Voor het renoveren van infrastructuur, zoals tunnels, bruggen en sluizen, wordt steeds minder gekozen voor een volledige afsluiting, maar voor renovaties waarbij “de winkel openblijft” met minimale hinder en maximale beschikbaarheid tegen aanvaardbare kosten. Een belangrijke werkwijze waarmee de hinder op de tunnellocatie sterk kan worden gereduceerd, is het zo veel als mogelijk vooraf verifiëren en valideren, bij voorkeur op een andere locatie dan de tunnel. Om dit te kunnen bewerkstelligen, is er op dit moment veel aandacht voor de softwarematige kant, waarbij je met de digital-twin en iFAT opstelling op voorhand het systeem kunt testen. Minstens zo belangrijk is de hardware matige kant. Vooraf de volledige hardware testen als integraal geheel is niet mogelijk gezien de omvang. Bij renovatie met korte bouwtijden, dient het ontwerp daarom robuuster te worden, aangezien de negatieve financiële effecten van ontwerpfouten in de hardware vele malen groter zijn dan bij nieuwbouw. Met de verworven kennis, kunde en de software tooling, is de systeemarchitectuur in samenwerking met het ontwerpteam, in korte tijd op te zetten.

De tooling is ontwerpgereedschap waarmee zowel opdrachtgevers als leveranciers in zeer korte tijd blokschema’s en kabellijsten voor technische installaties van infrastructuren kunnen neerzetten. Hiermee creëert men zeer snel en eenvoudig een deugdelijk overzicht om complexiteit te doorgronden en houdt men daarmee de areaalinformatie op orde en vergroot de kans op een korte tunnelstremming en succesvolle migraties. Het inzicht in de systeemarchitectuur geeft ook mogelijkheden om modulair bouwen verder in te richten.

Aanleiding softwareontwikkeling
In een tunnel zitten duizenden kabels die onderling met honderden kasten en componenten zijn verbonden. Tunnels zijn in essentie hetzelfde, maar de praktijk leert dat er tijdens de bouwfase onverwachts toch nog bouwfouten optreden.

Onderstaand voorbeeld toont een 10% uitsnede van een blokschema van een bestaande tunnel. De blokken zijn subsystemen (kasten) of componenten (hulppostkast/camera/armatuur/enz.) en de lijnen geven de onderlinge bekabeling weer.

Een van de oorzaken is dat informatie onoverzichtelijk is vastgelegd en dat een duidelijk stappenplan ontbreekt om de benodigde informatie goed vast te leggen.

Het doel van de tooling is om overzicht te creëren en het ontwerp zo goed mogelijk op te zetten, zodat het geheel in één keer, maar ook in faseringen, in de tunnel gebouwd kan worden, met een verkleinde kans op fouten en waarmee de aantoonbaarheid van een consistent hardware ontwerp is gewaarborgd.

Aantoonbaar hardware ontwerp door een gestructureerde aanpak per fase
Een eenduidig hardware concept (conform de systeemarchitectuur):

Bij aanvang UO - kabellijst direct beschikbaar inclusief kabelnummers en kabellengtes (conceptueel).
HW-faaldefinities zijn inzichtelijk naar aanleiding van RAMS eisen/ Fault Tree Analysis.
Bevordert het inzicht in het systeem en de mogelijkheden om verder modulair te bouwen.
Start van het Uitvoeringsontwerp wordt verbeterd. Blokschema per kast is inzichtelijk, zodat de inkomende en uitgaande kabels direct bekend zijn voor het kastpakket.

Met de tooling kun je van kabellijsten blokschema's genereren per deelinstallatie/LFV of bijvoorbeeld per kast, maar óók andersom. Vanuit het Voorlopig Ontwerp kan ook gestart worden met de as-built van een bestaande tunnel als startpunt (input: bestaande kabellijst of verzameling blokschema's). De lessons-learned informatie van het voorgaande project worden meegenomen als input. De blokschema's worden per subsysteem verder uitgewerkt in het Definitief Ontwerp en zijn per subsysteem beschikbaar. Bij het Uitvoerings Ontwerp volgt hieruit automatisch de volledige kabellijst per subsysteem/ locatie of systeemkast. Met de eventuele aanpassingen in de kabellijst tijdens het UO kan een update van de blokschema's worden gegenereerd.

Overzicht in complexiteit door helder kleurgebruik

Vanaf DO - opzet installaties en LFV's identiek en herkenbaar.
Door middel van kleuren worden objecten, componenten en type bekabeling overzichtelijk.
Indien complexiteit te groot wordt, kan een sub verdeling worden gemaakt waarmee de blokschema's vereenvoudigd worden. Hiermee blijft het overzicht behouden. Zie onderstaand voorbeeld van alleen de ingangsverlichting als onderdeel van de tunnelverlichting.

Uit de kabellijst worden de objecten gerangschikt op basis van een op voorhand vastgelegde systeemarchitectuur. Onderaan Trafo(grijs), Hoofdverdeler(groen), Hoofdonderverdeler(lichtblauw) enzovoort. In de software is het mogelijk de volgorde aan te passen. Zie onderstaand blokschema.

Per type subsysteem (bijv. netwerk, brandblus) wordt in de software een vastgestelde kleur gebruikt voor een bepaalde kast of component ter bevordering van de leesbaarheid.
Van links naar rechts zijn de blokken gesorteerd op basis van gebieden/ locaties/moten.
Van onder naar boven zijn de verschillende subsystemen/componenten weergegeven.
De lijnen tussen de blokken geven de betreffende kabels weer, inclusief kabelnummer (zoals bij het UO bepaald of gegenereerd); de kleur van de kabel geeft het type kabel aan.
Zie onderstaand blokschema, waarin de gebieden en de subsystemen worden weergegeven.

Consistent ontwerp door navolgbaarheid en data integriteit

Blokschema's en Kabellijst komen altijd overeen.
Tooling is bruikbaar voor allerlei complexe systemen, niet alleen tunnels.
Blokschema dient als input voor het kastpakket en zorgt voor een correct uitgangspunt.
Een correcte kabellijst waarbij de "van/naar" is gegenereerd conform systeemarchitectuur (het komt vaker voor dat bij het kabeltrekken later blijkt dat er kabels toegevoegd moeten worden omdat de richting verkeerd gekozen is of systemen niet aansluiten).
Modulaire opbouw is inzichtelijk.
Ontwerpfouten zijn traceerbaar d.m.v. visualisatie.
Syntax fouten en locatiefouten worden weergegeven in afwijkende kleur.

Onderstaand schema volgt uit een bestaande kabellijst. Bij de oranje markering zijn 2 kabels vergeten. Bij de laskast (rode markering) is een fout gemaakt met de locatie. De groene markering geeft aan dat de tunnelventilatoren voor verkeersbuis links er goed uitzien.

Het is mogelijk om faaldefinities inzichtelijk te maken, waaruit zichtbaar wordt dat bijvoorbeeld twee opeenvolgende componenten niet op dezelfde kast zijn aangesloten. Zie onderstaand schema.

Andere weergaven:

Opschaling standaardisatie door herhaalbaar ontwerp

Het concept kan een bestaande tunnel als basis hanteren.
Besparen op investeringen, efficiënter beheer, verhogen betrouwbaarheid van data.

Laagdrempelige data uitwisseling door makkelijk ontsluitbare data en formaat

Kabellijst en blokschema kunnen per DI/LFV uitgedraaid worden.
Sorteren vindt plaats zowel verticaal (architectuur/object) als horizontaal (locatie/moot/gebied).
De kabeltreklijsten kunnen per kast uitgedraaid worden voor de uitvoering.
Output format zijn in MS Excel en MS Visio.

Versie 1.0 Tooling systeemarchitectuur:

Een eenduidig hardware concept conform de gekozen systeemarchitectuur.
Een correcte kabellijst waarbij de "van/naar" is gegenereerd conform systeemarchitectuur (het komt vaak voor dat bij het kabeltrekken later blijkt dat er alsnog kabels bij moeten omdat de richting verkeerd gekozen is).
Het concept kan een bestaande tunnel als basis hanteren.
Vanaf DO - opzet installaties en LFV's identiek en herkenbaar.
Bij aanvang UO - kabellijst direct beschikbaar in concept.
Door middel van kleuren worden objecten, componenten en type bekabeling overzichtelijk.
Syntax fouten in benaming worden in het blokschema in het geel bovenaan weergegeven.
Sorteren vindt plaatst zowel verticaal (architectuur/buis) als horizontaal (locatie/moot/gebied).
Ontwerpfouten zijn traceerbaar.
Blokschema dient als input voor het kastpakket en zorgt voor correcte input.
Volgorde kabelloop wordt automatisch gecorrigeerd.
Kabellijst en blokschema kunnen per DI/LFV uitgedraaid worden.
Blokschema's en Kabellijst komen altijd overeen.
Output format is Excel.
De kabeltreklijst kunnen per kast uitgedraaid worden.
HW-faaldefinities zijn inzichtelijk.
De aantoonbaarheid van een consistent hardware ontwerp is hiermee gewaarborgd.

Dankwoord

Dank aan Rob Stokhof voor de technische inspiratie.
Dank aan Marijke Mulder voor de tekstuele inspiratie.
Het idee achter deze tooling is deels ontwikkeld binnen Yunex Traffic (Voorheen Siemens Mobility ITS). De tooling op deze website is opnieuw door PM@Riemens opgebouwd en verder doorontwikkeld speciaal voor complexe infrastructurele projecten.