ICT GROUP WATER CONGRES 2018 Slimmer omgaan met machines door softwareanalyse

Transcriptie

1 ABB B.V. INDUSTRIAL AUTOMATION / SOFTWARE IMPROVEMENT GROUP (SIG) ICT GROUP WATER CONGRES 2018 Slimmer omgaan met machines door softwareanalyse Lydia Bastiaansen (ABB) / ir. Tibor Lapikas (SIG)

2 Agenda Introductie ABB / SIG Samenwerking ABB / SIG Softwarekwaliteit in Industriële Automatisering Broncodeanalyse bij Dunea October 8, 2018 Slide 2

3 Introductie ABB / SIG Lydia Bastiaansen ABB - Accountmanager IA Watersegment Tibor Lapikas Practice lead IA and Embedded Systems HTS-E Sinds 1998 ABB (Lead) Engineer Water & Infra TU Delft Application Engineer & Consultancy Sinds 2015 SIG October 8, 2018 Slide 3

4 Samenwerking ABB/SIG

5 Samenwerking ABB / SIG Ontstaan vanuit vraag uit de markt ABB wil zich profileren in Software Kwaliteit Keurmerken ABB wil verbeteren en SIG ondersteunt ABB daarbij ABB ziet de toegevoegde waarde van duurzame software voor onze klanten October 8, 2018 Slide 5

6 Samenwerking ABB / SIG Case: Software Dunea onder de loep Welke kwaliteit heeft onze software en waar zijn verbeteringen mogelijk? Verbeteren is een doorlopend proces Optimaal inrichten van een systeem vereist aandacht voor softwarekwaliteit Toegevoegde waarde van de resultaten: Resultaten helpen om processen te standaardiseren/verbeteren Optimale keuzes maken op het gebied van hardware Slimmere keuzes te maken en meer ruimte te hebben om te innoveren. Aantoonbaarheid dat de juiste keuzes gemaakt worden. Onderhoud makkelijk, veiliger, goedkoper en beter voorspelbaar October 8, 2018 Slide 6

7 Softwarekwaliteit in Industriële Automatisering

8 SIG gebruikt de ISO/IEC standaard voor Software Product Quality Functional Suitability Performance Efficiency Security Compatibility ` Maintainability Usability Portability Reliability October 8, 2018 Slide 8

9 Hoe SIG onderhoudbaarheid meet aan de hand van ISO Toepassing van de sub-karakteristieken in het SIG model Performance efficiency Functional suitability Maintainability SIG metrics Compatibility Volume Duplication Unit size Unit complexity Unit interfacing Module coupling Component balance Component independence Software Product Quality Maintainability Usability Security Portability Reliability Analyzability Modifiability Testability Modularity Reusability Sub-characteristics October 8, 2018 Slide 9

10 Hoe SIG onderhoudbaarheid meet aan de hand van ISO Van objectieve metingen via kwaliteitsprofielen naar sterren Onderhoudbaarheid PLC Systeem De Trusted Product Maintainabiliy is gecertificeerd door de TÜV/IT Nord October 8, 2018 Slide 10

11 SIG s benchmark in perspectief Onderhoudbaarheid en volume van geanalyseerde systemen tegen elkaar afgezet Marktgemiddeld October 8, 2018 Slide 11

12 De business case: kostenbesparing en time-to-market Hogere kwaliteit leidt tot minder onderhoud en snellere time-to-market Snellere implementatie van verbeteringen Het sneller oplossen van bugs Initiate Build 20% Uit onderzoek blijkt: Wijzigingen in 4-sterren code gaat 3.5 tot 4 keer zo snel als bij 2-sterren code. Accept Van de kosten Benodigde tijd voor wijzigingen en oplossing bugs 80% Onderhoud Van de kosten Initial effort Recurring effort Source: Software Maintenance, Gerardo Canfora professor of Software Engineering at the University of Sannio, Italy October 8, 2018 Slide 12

13 Kosten en risco s in Industriële Automatisering De verhouding kosten risico in IA-projecten is scheef Software is een klein onderdeel (~5%) van het totale budget voor IA projecten (fabrieken, infrastructuur, etc) Echter, de software is een groot onderdeel van het risico, tijdens de ontwikkeling en in productie Om deze risico s te verminderen, is software van een betere kwaliteit vereist IA wordt steeds complexer, en dus groeien de risico s Projectkosten IA Onbalans tussen kosten en risico s Risico s IA Electrotechnical Electrotechnical Physical infrastructure Physical infrastructure October 8, 2018 Slide 13

14 Volwassenheid -> De uitdaging voor industriële automatisering Vergroot de volwassenheid op het gebied van kwaliteit, ontwikkelmethoden en educatie Moderne ontwikkelmethoden Mobile & cloud Uitdaging: - Softwarekwaliteit - Ontwikkelmethoden - Educatie/training Grootschalige toepassing van PLC s Groei van de kantoorautomatisering Opkomst commercieel internet Toename complexiteit Industriële Automatisering Industriële Automatisering Kantoorautomatisering October 8, 2018 Slide 14

15 Technische Analyse Dunea Procesautomatisering PCE Monster Een selectie uit de technische bevindingen Vertrouwelijk

16 Context SIG heeft een analyse op softwarekwaliteit uitgevoerd op de PLC-code van Pompstation Monster. De broncode bestaat uit de code op 10 ABB PLC s die samen het volledige station aansturen. Daarnaast heeft SIG specifiek de volgende onderzoeksvragen meegenomen: > Kan de standaard PCE-structuur bevestigd worden in de broncode? > Kan de belasting van een PLC voorspeld worden aan de hand van de broncode? October 8, 2018 Slide 16

17 PM3250_ANALYSEREN_SFC PM3230_PELLETAFTAP_SFC AFB_SNELFILTER_PM_1_3A AFB_PDRKOOL_DOS_INST_PM_1_1 AFB_TGP_1_5 AFB_PMP_1_5 AFB_ONTH_PMPAAR_PM_1_1 PM32_PELLETS_OCE_SFC PM30_SNELFILTRATIE_SFC AFB_ONTHARDINGSREACTOR_1_2 PM3210_BEREIDEN_NAOH_SFC Duplication Code block BedienVrijgave komt 40x vrijwel identiek voor in de code October 8, 2018 Slide 17

18 Gedupliceerde code Veel van de code was gedupliceerd tussen de verschillende PLC s Code die op meerdere plekken voor komt kost meer tijd om te wijzigen en te testen Copy / Paste October 8, 2018 Slide 18

19 Gedupliceerde code Veel van de code was gedupliceerd tussen de verschillende PLC s Bibliotheek Door code die veel gebruikt wordt in een herbruikbare bibliotheek te plaatsen kan tijd en geld bespaard worden: Code kan nu op 1 plek worden beheerd, gewijzigd en getest Totale hoeveelheid code is veel kleiner en overzichtelijker October 8, 2018 Slide 19

20 Duplication 24% van de code is gedupliceerd tussen architectuurcomponenten Categorisatie van duplicatie in PCE PM Duplicatie tussen componenten Componenten waarvan >15 bestanden >80% overlap hebben met bestanden uit andere componenten 24% OCE PM56 Reinwatertransport 27x OCE PM55 Transport duinfiltraat 26x 32x 6% 51% 65x OCE PM33 Spoelwater- en slibverwerking 31x 35 38x 19% 45x OCE PM32 Ontharding 30x Niet gedupliceerd Gedupliceerd in zelfde module Gedupliceerd binnen zelfde component Gedupliceerd tussen componenten 30x 54 73x OCE PM30 Beluchting en snelfiltratie 63x 51x DZH Standaard Functies Library 106x DZH PM Project Library 44x October 8, 2018 Slide 20

21 Component independence Overzicht van de afhankelijkheden tussen componenten > Er zijn geen cyclische afhankelijkheden gevonden tussen architectuurcomponenten DZH PM ProfiBus Library OCE PM32 Ontharding OCE PM31 Langzame zandfiltratie OCE PM09 Algemeen OCE PM30 Beluchting en snelfiltratie OCE PM33 Spoelwater- en slibverwerking OCE PM56 Reinwatertransport OCE PM34 Poederkooldosering OCE PM55 Transport duinfiltraat OCE PM60 Energievoorziening PCE PM Monster DZH PM Project Library DZH Standaard Functies Library October 8, 2018 Slide 21

22 Netwerk Architectuur Vergelijking van documentatie en implementatie Ontwerp Implementatie PM 56 PM 60 PM 09 PM 30 OCE PM56 OCE PM60 OCE PM09 OCE PM30 De implementatie bevat 3 MMS calls die niet beschreven staan in de netwerk- documentatie PM 55 PCE PM 31 OCE PM55 PCE PM OCE PM31 PM 34 PM 33 PM 32 OCE PM34 OCE PM33 OCE PM32 Gedocumenteerde MMS calls van PM32 & PM33 ontbreken October 8, 2018 Slide 22

23 Lines of code Analyse van de dataset Er bestaat een sterk verband tussen systeembelasting, aantal regels code en aantal IO calls Dit betekent dat code omvang directe invloed heeft op de PLC belasting Cyclic load (%) vs Program size (LOC) R² = 0, Cyclic Load (%) October 8, 2018 Slide 23 Page 23 of 29

24 Contact Lydia Bastiaansen Tibor Lapikas ABB klantenmagazine et cetera: October 8, 2018 Slide 24