ONTWIKKELING NAAR EEN GESTANDAARDISEERD …

of 79 /79
AVANS HOGESCHOOL ASSA ABLOY NEDERLAND ONTWIKKELING NAAR EEN GESTANDAARDISEERD INTERLOCKSYSTEEM Afstudeerproject L.P.A. Bossers Studentnr. 2004980 HBO Elektrotechniek Industriële Automatisering Opleverdatum: 08-06-2011 SAMENVATTING – ASSA ABLOY Nederland is leverancier op het gebied van totaaloplossingen voor sluitsystemen bij deuren. Eén van die oplossingen is een interlocksysteem. Dit is een systeem waarbij meerdere deuren in een afgesloten ruimte afhankelijk van elkaar ontgrendelen, waardoor directe doorgang niet meer mogelijk is. Dit product wordt regelmatig op maat geleverd en daar gaat vrijwel iedere keer opnieuw een nieuwe ontwikkeling aan vooraf. Dit komt de kwaliteit van het product en de service die hierop verleend wordt niet ten goede. Dit project is onderverdeeld in twee deelprojecten. Tijdens het ene deelproject is onderzoek gedaan naar de mogelijkheden om een interlocksysteem te standaardiseren op basis van verkoopstatistieken uit het recente verleden. De doelstelling is om een systeem te ontwikkelen dat de functionaliteit bevat waarmee 75% van alle aanvragen beantwoord kan worden. Het tweede deelproject betreft een technische innovatie op een interlocksysteem, waarin een verkennend onderzoek is gedaan naar een gestandaardiseerde versie op basis van een microcontroller, dit ter vervanging van de technieken van PLC en relais welke ASSA ABLOY Nederland op dit moment toepast. Er is een concept stuureenheid ontworpen waarmee de interne kennis betreffende deze techniek is vergroot. Dit is een goede voorbereiding op de verdere ontwikkeling van het eindproduct. Hierdoor krijgt het project intern bekendheid en tegelijkertijd heerst er een fundamentele kennis ten behoeve van de uitbesteding van de ontwikkeling.

Embed Size (px)

Transcript of ONTWIKKELING NAAR EEN GESTANDAARDISEERD …

Afstudeerproject
Opleverdatum: 08-06-2011
SAMENVATTING – ASSA ABLOY Nederland is leverancier op het gebied van totaaloplossingen voor sluitsystemen bij deuren. Eén van die oplossingen is een interlocksysteem. Dit is een systeem waarbij meerdere deuren in een afgesloten ruimte afhankelijk van elkaar ontgrendelen, waardoor directe doorgang niet meer mogelijk is. Dit product wordt regelmatig op maat geleverd en daar gaat vrijwel iedere keer opnieuw een nieuwe ontwikkeling aan vooraf. Dit komt de kwaliteit van het product en de service die hierop verleend wordt niet ten goede. Dit project is onderverdeeld in twee deelprojecten. Tijdens het ene deelproject is onderzoek gedaan naar de mogelijkheden om een interlocksysteem te standaardiseren op basis van verkoopstatistieken uit het recente verleden. De doelstelling is om een systeem te ontwikkelen dat de functionaliteit bevat waarmee 75% van alle aanvragen beantwoord kan worden. Het tweede deelproject betreft een technische innovatie op een interlocksysteem, waarin een verkennend onderzoek is gedaan naar een gestandaardiseerde versie op basis van een microcontroller, dit ter vervanging van de technieken van PLC en relais welke ASSA ABLOY Nederland op dit moment toepast. Er is een concept stuureenheid ontworpen waarmee de interne kennis betreffende deze techniek is vergroot. Dit is een goede voorbereiding op de verdere ontwikkeling van het eindproduct. Hierdoor krijgt het project intern bekendheid en tegelijkertijd heerst er een fundamentele kennis ten behoeve van de uitbesteding van de ontwikkeling.
AVANS HOGESCHOOL EMBEDDED SYSTEMS: Ontwikkeling naar een gestandaardiseerd interlocksysteem
2
Uitvoergegevens
Bedrijfsgegevens: ASSA ABLOY Nederland BV
Postbus 40, 4940 AA Meerval 3-5 4941 SK Raamsdonksveer T: +31 (0)88 639 46 00 F: +31 (0)88 639 46 75 E: [email protected]
Bedrijfsbegeleiding: ASSA ABLOY Nederland BV
Luciën van Schijndel (Projectleider) M: +31 (0)6 53 717 374 E: [email protected]
Onderwijsinstelling: Avans Hogeschool Academie voor Technologie en Management Cobbenhagenlaan 13 Lovendijkstraat 61 Postbus 1097 Postbus 90116 5004 BB Tilburg 4800 RA Breda T: +31 (0)13 463 52 50 T: +31 (0)76 525 05 00 Hogeschoolbegeleiding: Avans Hogeschool Studiecoördinator: Studiebegeleider:
Dhr. Toine Nagtzaam Rens Leenders T: T: +31 (0)76 525 05 93
E: [email protected] E: [email protected] Student : Rens Bossers Prinsendam 65 4908 AD Oosterhout T: +31 (0)162 469 690 M: +31 (0)6 24 197 115 E: lpa.boss[email protected] E: [email protected] Studentnummer 2004980
AVANS HOGESCHOOL EMBEDDED SYSTEMS: Ontwikkeling naar een gestandaardiseerd interlocksysteem
3
Voorwoord
Dit afstudeerproject is geschreven in het kader van mijn afstuderen voor de opleiding Elektrotechniek (industriële automatisering, I.A.) aan Avans Hogeschool te Breda. Deze opleiding heb ik in deeltijdvorm gevolgd. Gedurende deze opleiding ben ik werkzaam geweest bij ASSA ABLOY Nederland. In overleg met ASSA ABLOY Nederland is dit project tot stand gekomen. In dit project is de aandacht gevestigd op interlocksystemen bij deuren. ASSA ABLOY Nederland, haar afnemers en eindgebruikers komen hier regelmatig mee in aanraking wanneer er bij deursituaties sprake is van veiligheid, beveiliging, controle, klimaatcontrole, etc. Het totale project betreft een innovatie dat bestaat uit twee deelprojecten. Het eerste deelproject betreft een procesinnovatie door standaardisatie van een interlocksysteem. Het tweede deelproject bestaat uit een technische innovatie door toepassing van een nieuwe techniek. Mijn dank gaat uit naar mijn bedrijfsbegeleider Luciën van Schijndel. Hij heeft zorg gedragen voor coaching, bijsturing en aansporing tijdens de uitvoering van dit project. Ook René Jongepier heeft mij op meerdere vlakken ondersteund. Tegelijkertijd heb ik me door een aantal collega’s laten inspireren. Oosterhout, mei 2011 Rens Bossers
AVANS HOGESCHOOL EMBEDDED SYSTEMS: Ontwikkeling naar een gestandaardiseerd interlocksysteem
4
in samenwerking met:
5
HOOFDSTUK 2: DOELSTELLING IN DIT PROJECT .............................................................................. 9
2.1 PROBLEEMSTELLING .............................................................................................................................. 10 2.2 DOELSTELLING ...................................................................................................................................... 10 2.3 MANIER VAN AANPAK ............................................................................................................................ 10
HOOFDSTUK 3: COMMERCIEEL ONDERZOEK MET BETREKKING TOT HET GESTANDAARDISEEERD SYSTEEM ...................................................................................................... 11
3.1 OMSCHRIJVING PRODUCTIDEE/ONTWIKKELING........................................................................................ 12 3.2 MARKTVRAAG ....................................................................................................................................... 12 3.3 EINDGEBRUIKERS .................................................................................................................................. 14 3.4 GENERATIEPLAN / LEVENSLOOP.............................................................................................................. 14 3.5 STRATEGISCHE OVERWEGINGEN M.B.T. STANDAARDISATIE VAN EEN INTERLOCKSYSTEEM ........................ 14 3.6 CONCURRENTIEOVERZICHT .................................................................................................................... 15 3.7 PROJECTRECHTVAARDIGING................................................................................................................... 15 3.8 PRODUCT IMPACT .................................................................................................................................. 15 3.9 KOSTENANALYSE .................................................................................................................................. 16 3.10 DISTRIBUTIE / KANALEN ....................................................................................................................... 16
HOOFDSTUK 4: STANDAARDISATIE VAN EEN INTERLOCKSYSTEEM ......................................... 17
4.1 HUIDIGE STAND VAN ZAKEN ................................................................................................................... 18 4.2 WAT MOET ER GEBEUREN? ..................................................................................................................... 20 4.3 PRODUCTSPECIFIEKE VERANDERING ....................................................................................................... 20 4.4 DEELCONCLUSIE .................................................................................................................................... 22
HOOFDSTUK 5: INNOVATIE DOOR NIEUWE TECHNIEK ................................................................. 23
5.1 VERNIEUWING NOODZAKELIJK ............................................................................................................... 24 5.2 DEELCONCLUSIE .................................................................................................................................... 25
HOOFDSTUK 6: VERHOUDING TUSSEN STANDAARDISATIE EN INNOVATIE ............................. 27
6.1 STANDAARDISATIE : INNOVATIE ............................................................................................................. 28 6.2 HAALBAARHEID ONTWIKKELING STANDAARDISATIE VOOR AANL .......................................................... 28 6.3 DEELCONCLUSIE .................................................................................................................................... 29
HOOFDSTUK 7: OPZET NAAR GESTANDAARDISEERDE STUUREENHEID ................................... 31
7.1 RESEARCH ‘ABSOLUTE CRITERIA’ ........................................................................................................... 32 7.2 BEPALING ‘ABSOLUTE CRITERIA’ ............................................................................................................ 33 7.3 KEUZE GESCHIKTE BASISTECHNIEK ........................................................................................................ 35
HOOFDSTUK 8: TECHNISCHE UITWERKING VAN PROTOTYPE .................................................... 37
8.1 SCHEMATISCHE BLOKWEERGAVE VAN DE OPBOUW VAN DE STUUREENHEID ............................................. 38 8.2 EISEN MICROCONTROLLER ..................................................................................................................... 38 8.3 PROGRAMMEEROMGEVING + TESTBOARD ............................................................................................... 39 8.4 BRONCODE ............................................................................................................................................ 39 8.5 HARDWARE ........................................................................................................................................... 42
HOOFDSTUK 9: CONCLUSIES EN AANBEVELINGEN ........................................................................ 47
AVANS HOGESCHOOL EMBEDDED SYSTEMS: Ontwikkeling naar een gestandaardiseerd interlocksysteem
6
BIJLAGE A: BESCHRIJVING INTERLOCKSYSTEEM ......................................................................... 51
A.1 FUNCTIE ............................................................................................................................................... 52 A.2 TOEPASSING ......................................................................................................................................... 52 A.3 HOE ERVAART DE GEBRUIKER EEN INTERLOCKSYSTEEM ......................................................................... 54 A.4 OPBOUW INTERLOCKSYSTEEM ............................................................................................................... 56
A.4.1 De stuureenheid ............................................................................................................................ 57 A.4.2 De impulsgever.............................................................................................................................. 58 A.4.3 Actuatoren ..................................................................................................................................... 61 A.4.4 Bekabeling .................................................................................................................................... 61
BIJLAGE B: VOORBEELDEN VAN INTERLOCKSYSTEMEN VAN AANL ........................................ 65
B.1 EP7000 ................................................................................................................................................ 66 B.2 EP8005 ................................................................................................................................................ 69 B.3 EP7004 ................................................................................................................................................ 74
BIJLAGE C: DE BRONCODE .................................................................................................................... 77
AVANS HOGESCHOOL EMBEDDED SYSTEMS: Ontwikkeling naar een gestandaardiseerd interlocksysteem
7
8
Elektromechanisch hang- en sluitwerk1 is in deze tijd niet meer weg te denken. Zowel de mechanische- als de elektromechanische manier van vergrendelen en ontgrendelen van deuren bieden veiligheid en zekerheid, maar de elektromechanische variant biedt echter extra’s zoals gebruiksgemak en controle. Tegelijkertijd brengt dit talloze mogelijkheden met zich mee.
Eén van die mogelijkheden is een interlocksysteem figuur 1. Dit systeem vormt een ‘sluis’ die ervoor zorgt dat twee of meer deuren in een doorgang van een afgesloten ruimte, afhankelijk van elkaar ver- en ontgrendelen. De totale installatie bestaat uit een elektronische besturing die bedraad is naar elektromechanische vergrendelingen, de impulsgevers en eventueel de visuele controle. De vergrendelingen worden per deur door de besturing gecontroleerd aangestuurd.
Voor een eenvoudige tweedeurssituatie geldt: In normale toestand zijn beide deuren vergrendeld. Op het moment dat deur 1 wordt geopend, zorgt het interlocksysteem ervoor dat deur 2 te allen tijde is vergrendeld. Zodra deur 1 weer de status ‘dicht en vergrendeld’ heeft, kan deur 2 worden vrijgegeven en geopend. Dit werkt ook omgekeerd. Deze -meest eenvoudige- uitvoering van een interlocksysteem is uitgewerkt matrix 1.
Figuur 1 Situatieschets interlocksysteem
Om de doelstelling van dit rapport te kunnen bereiken, is in hoofdstuk 2 een duidelijke probleemstelling beschreven, evenals de manier van aanpak voor een oplossing voor dit probleem. In hoofdstuk 3 is een businesscase opgesteld ten behoeve van de ontwikkeling naar een nieuw product. De mogelijkheden van standaardisatie van een interlocksysteem wordt onderzocht in hoofdstuk 4. In hoofdstuk 5 wordt onderzoek gedaan naar de innovatie van dit product en de gevolgen hiervan. In hoofdstuk 6 wordt de verhouding beschreven tussen standaardisatie en innovatie. Daarnaast wordt er bekeken wat de haalbaarheid is voor AANL. Hoofdstuk 7 beschrijft de opzet van het nieuwe interlocksysteem. De uitwerking daarvan is in hoofdstuk 8 te vinden. Tot slot zijn in hoofdstuk 9 de conclusie en aanbevelingen terug te vinden.
1 Hang- en sluitwerk: De verzamelnaam voor alle producten en halffabricaten die worden gebruikt om deuren en beweegbare ramen af te hangen, te openen, vast te zetten, te sluiten en op slot te doen
Matrix 1 Deurstatus
9
AVANS HOGESCHOOL EMBEDDED SYSTEMS: Ontwikkeling naar een gestandaardiseerd interlocksysteem
10
2.1 Probleemstelling ASSA ABLOY Nederland (AANL) ontvangt steeds vaker aanvragen voor een interlocksysteem. Bij elke aanvraag stelt de eindgebruiker zijn eigen programma van eisen op voor zijn specifieke eindsituatie. Om de vraag van de klant te kunnen beantwoorden wordt er voor iedere levering een nieuwe ontwikkeling gestart. Dit kost veel tijd en geld en daar hebben AANL en de klant geen baat bij. Deze manier van aanpak vergt aandacht waarbij gestreefd wordt naar een verbeterde handelswijze binnen AANL met dit product.
2.2 Doelstelling De doelstelling van dit rapport is om te onderzoeken of er gelijkenissen te vinden zijn in de functionaliteit en toepassingen van verschillende interlocksystemen. Met die uitkomst wordt bekeken of de mogelijkheid bestaat dit product te standaardiseren. Hierbij wordt rekening gehouden met de belangen van de organisatie: een complete aanpassing op een product betekent innovatie.
2.3 Manier van aanpak Er is gekozen om dit totale project van innovatie onder te verdelen in twee deelprojecten. Het eerste deelproject betreft een procesinnovatie door standaardisatie van een interlocksysteem. Hier wordt onderzocht wat de haalbaarheid is van een gestandaardiseerd systeem en wat de gevolgen zijn voor AANL. Het tweede deelproject bestaat uit een technische innovatie door toepassing van een nieuwe techniek. Wanneer blijkt dat standaardisatie een haalbare factor is binnen de organisatie, vindt er een nieuwe ontwikkeling van een interlocksysteem plaats. Dit ontwerp zal ook bekendheid moeten krijgen. Dit zal gebeuren door middel van een concept stuureenheid.
AVANS HOGESCHOOL EMBEDDED SYSTEMS: Ontwikkeling naar een gestandaardiseerd interlocksysteem
11
AVANS HOGESCHOOL EMBEDDED SYSTEMS: Ontwikkeling naar een gestandaardiseerd interlocksysteem
12
Voor AANL is het van groot belang dat zij de huidige marktpositie behoudt en zelfs verstevigd. Verandering van de handelswijze met interlocksystemen zou hieraan bij kunnen dragen. Ter bewijsvoering is dit commercieel onderzoek uitgevoerd.
3.1 Omschrijving productidee/ontwikkeling De expliciete projectdefinitie bestaat uit het uitvoeren van een onderzoek naar mogelijkheden voor verbetering van de handelswijze met interlocksystemen. Het idee om dit te bereiken is door standaardisatie aan te brengen bij deze systemen. Doelstelling is dat het te ontwerpen systeem voor 75% van de totale afzet overkoepelend is. Door gebruik van een nieuwe basistechniek vindt tegelijkertijd innovatie plaats waardoor de belangen van AANL beter ingevuld worden.
3.2 Marktvraag De wens van de eindgebruiker wordt door aspecten zoals veiligheid en betrouwbaarheid steeds uitgebreider. Daardoor wordt de vraag naar interlocksystemen ook steeds groter. De grootte van deze vraag is geanalyseerd op basis van gegevens afkomstig uit:
Axapta: Administratiecentrum dat gebruikt wordt door AANL. Hier is informatie te vinden van alle geleverde interlocksystemen in de afgelopen tijd.
Intrac: Klantenbestand van AANL waarin alle beschrijvingen van klantenrelaties zijn verwerkt.
Technische documentatie: Er is op de afdeling service technische documentatie te vinden van vrijwel alle ontwikkelingen en eindproducten van de afgelopen decennia.
Eindgebruikers: Acceptatie van het concept en input met betrekking tot het dagelijks gebruik, gewoontes, ontruimingsprocedure, etc.
Specifieke / algemene kennis en ervaring binnen AANL In onderstaande tabel is de marktvraag van afgelopen jaar uitgewerkt. Het betreft een schatting omdat niet iedere aanvraag verwerkt wordt in de interne systemen Axapta en/of Intrac. Alleen de serieuze aanvragen worden verwerkt. Dit omdat de contacten tussen AANL en de eindgebruiker m.b.t. interlocksystemen ook regelmatig op informatieve basis zijn, of een andere oorzaak hebben. Er is onderscheid gemaakt tussen verschillende typen systemen, de verschijning van onderstaande systemen komen in de praktijk het vaakst voor en zijn in bijlage A beschreven:
Type interlock Aantal aanvr.
2-Deursinterlock 40 Variërend
€1500,- Excl. toebeh./montage
Badkamerinterlock 30 Variërend
Variërend Excl. toebeh./montage
De vraag voor interlocksystemen is voornamelijk terug te vinden bij de badkamerinterlock, de 2- deursinterlock en de 3-deursinterlock (75%). Dit komt doordat de badkamerinterlock een nieuwe succesinnovatie binnen de zorgsector betreft. De 2-deursinterlock en de 3-deursinterlock zijn systemen
AVANS HOGESCHOOL EMBEDDED SYSTEMS: Ontwikkeling naar een gestandaardiseerd interlocksysteem
13
die in veel situaties toepasbaar zijn. Anders dan de special en de bankinterlock (25%), deze systemen zijn bedoeld voor specifieke situaties of met bijzondere eigenschappen.
Kennis van de grootte van de marktvraag is belangrijk. Daarnaast is het van belang om te weten wat de werkelijke afzet is geweest. Met Axapta als bron is onderzocht naar de werkelijke afzet van de interlocksystemen. Zie hiervoor onderstaande tabel. Over de afgelopen tientallen jaren hebben er behoorlijk veel ontwikkelingen plaatsgevonden. Om overzicht te behouden is er een analyse over de afzet gedaan over de afgelopen 3 jaar. Hierbij zijn alleen de meest recent ontworpen systemen verwerkt, d.w.z. vanaf het jaar 2005. Te zien is dat niet alle systemen zijn afgenomen. De in- en verkoopprijzen zijn niet bijgevoegd omdat deze alleen bedoeld zijn voor intern gebruik en voor offertes/facturen. Ze mogen dus niet vrijgegeven worden voor andere doeleinden.
AVANS HOGESCHOOL EMBEDDED SYSTEMS: Ontwikkeling naar een gestandaardiseerd interlocksysteem
14
Zoals te zien is, is de afzet van deze systemen niet denderend hoog en doet AANL er nog niet voldoende mee. Promoten van het gestandaardiseerd interlocksysteem is voor binnen en buiten de organisatie van belang! Wat opvalt uit de tabel is dat er van de badkamerinterlock, de 2-deursinterlock en de 3-deursinterlock de grootste afzet is geweest. Tijdens de ontwikkeling naar een gestandaardiseerd systeem zal de nadruk in dit project liggen bij deze systemen. Dit omdat de eigenschappen (functioneel en technisch) van deze systemen met regelmaat voor een groot gedeelte overeen komen.
3.3 Eindgebruikers De primaire eindgebruikers van dit systeem zullen tot de categorie utiliteit behoren, voornamelijk bij zorgcentra en overheidsgebouwen. Deze sectoren stellen eisen aan de eindinstallaties die vaak overeen komen. Die bevatten dus relevante kenmerken met de eigenschappen van het te ontwikkelen gestandaardiseerde systeem. Deze sectoren zijn bovendien verantwoordelijk voor 75% van alle binnenkomende aanvragen waarmee de gemaakte doelstelling bereikt kan worden. Gebleken is dat bankgebouwen en penitentiaire inrichtingen vaak extra specifieke eisen stellen aan hun interlocksystemen. Deze eisen kunnen daarom niet in een gestandaardiseerd systeem worden opgenomen. Particuliere toepassing zal niet geschikt zijn omdat een interlocksysteem gewoonweg niet in een woonhuis past.
3.4 Generatieplan / levensloop Door een nieuwe ontwikkeling naar een gestandaardiseerd interlocksysteem te starten, wordt er kwalitatief een goed systeem gecreëerd. Nadat alle kinderziektes verholpen zijn, blijft er een foutloos product over. Tot op heden hebben de ontwikkelingen van interlocksystemen op basis van de technieken van relais en PLC plaatsgevonden. Uit ervaringen van eerder geleverde systemen blijkt de functionaliteit van deze technieken goed te zijn. Deze werkwijze is echter relatief duur en het oplossen van storingen kan lastig zijn. Om deze reden wordt onderzocht of een derde techniek, op basis van de microcontroller, geschikt is als basis voor een interlocksysteem.
3.5 Strategische overwegingen m.b.t. standaardisatie van een interlocksysteem Standaardisatie van interlocksystemen biedt voor AANL de volgende voordelen:
Levering van totaaloplossingen. Levering van een complete interlockinstallatie betekent daarmee tevens levering van vergrendelingen, aansturingen, etc.
Het kan een voorraadproduct worden, waarmee snelle leveringstijden bereikt worden. Geen lange ontwikkelingskosten voor iedere specifieke aanvraag en standaardproductie dus
een lagere kostprijs, waardoor mogelijk een betere winstmarge. Kleinere kans op storingen doordat er al een kwalitatief goed product geleverd wordt zonder
kinderziektes. Dit werkt kostenbesparend.
15
Bij de interne medewerkers zijn de eigenschappen van het product bekend. Zij zijn dan ook
zelfverzekerder en weten dat zij kwaliteit verkopen. Opening tot meer werkzaamheden voor verschillende afdelingen.
3.6 Concurrentieoverzicht Op dit moment zijn er enige aanbieders van interlocksystemen. Zij bieden ook universele oplossingen aan. In de meeste gevallen wordt er hiervoor een hoge bruto verkoopprijs gesteld. Doel is om een lagere bruto verkoopprijs te creëren en hierdoor onderscheid te maken in de markt. De producten van één van de aanbieders, Maasland groep uit Sleeuwijk, zijn beschreven. Het gaat hier om drie categorieën van een 2-deurssysteem op basis van het ruststroomprincipe.
Eigenschappen/Type Type Essential Type Premium Type Elite
Besturingsprint met netvoeding Ja Ja Ja Aansluitstrips voor brandmelding en handmelders Nee Ja Ja Signaleringscontacten Nee Nee Ja Prijs € 260 531 665
3.7 Projectrechtvaardiging De ontwikkeling van een gestandaardiseerd interlocksysteem voorziet in omzetgroei wanneer hier bekendheid aan wordt gegeven. AANL kan zich verheugen op voldoende aanvragen in deze richting. Verwacht wordt dat er een stijging van aanvragen / opdrachten zal komen wanneer dit project in de markt goed ontvangen wordt. De verkoop van het interlocksysteem biedt tevens mogelijk kansen, dan wel directe werkzaamheden voor meerdere afdelingen binnen AANL waaronder:
Verkoop Pull-salesteam Projectenbureau Service afdeling (installatie/montage) Service, reparatie en vervanging (meerjarige service inkomsten, bv. onderhoudscontracten)
3.8 Product impact Verwacht wordt dat de ontwikkeling van een gestandaardiseerd interlocksysteem een directe bijdrage levert aan de omzet en winst. Het marktpotentieel ligt voornamelijk bij nieuwbouw, maar ook bij (gedeeltelijke) herstructurering van gebouwen.
Afdeling marketing zou in een later stadium een aandeel kunnen hebben in de opzet van een plan, waarmee bekendheid aan dit product wordt gegeven.
AVANS HOGESCHOOL EMBEDDED SYSTEMS: Ontwikkeling naar een gestandaardiseerd interlocksysteem
16
3.9 Kostenanalyse Voordat de uitvoering van dit project mag beginnen, is het van belang dat er inzicht is over de kosten die het met zich meebrengt en of het uiteindelijk winstgevend is. Dit project is echter uitgevoerd als afstudeerproject en daardoor is het de bedoeling dat de kosten zo laag mogelijk blijven. Omdat in dit project alleen sprake is van ontwikkeling naar een concept stuureenheid, kunnen de kosten beperkt blijven. In dit project ligt de aandacht niet bij een uitgebreid onderzoek naar een gedetailleerd kostenplan, deze analyse wordt in een later stadium uitgevoerd. Wel is er rekening gehouden met de te ondernemen activiteiten waaruit kosten voortvloeien. Deze kosten bestaan uit:
Ontwikkeluren (ontwerpen van elektronica, software en print) Cursussen, documentatie, etc. Stelpost Testen/SKG/certificatie Tooling Materiaal Marketingactiviteiten
Deze kosten samen vormen de totale kosten om een product in de markt te zetten. Deze kosten bestaan uit de ontwikkelkosten + de kosten om het product in de markt te zetten. Naar aanleiding van de marktvraag en de door marketing geleverde bijdrage kan er na de analyse een duidelijk beeld worden geschetst over de kostprijs van een systeem en de uiteindelijke verkoopprijs. Daaruit is de brutomarge te bepalen.
3.10 Distributie / kanalen Distributie via vakorganisaties, voornamelijk de System Integrators en de Elektroninstallateurs. Extra specifieke marketingactiviteiten zouden bij kunnen dragen aan de bekendheid van het product. Vormen hiervan zijn bv. conceptpagina’s in brochures.
AVANS HOGESCHOOL EMBEDDED SYSTEMS: Ontwikkeling naar een gestandaardiseerd interlocksysteem
17
AVANS HOGESCHOOL EMBEDDED SYSTEMS: Ontwikkeling naar een gestandaardiseerd interlocksysteem
18
4.1 Huidige stand van zaken Volgens AANL kan aangenomen worden dat voor het elektromechanische segment in de markt van hang- en sluitwerk, binnen nu en de komende 5 jaar een sterke groei zal plaatsvinden. Onderstaande tabel biedt een prognose over de vergrendelingswijze van deuren in Nederland en hoe deze worden beheerd op dit moment en over 5 jaar:
NU 2015
Open draadloos 0% 15%
Overig 1% 5%
Marktgroei is voornamelijk terug te vinden in de categorieën ‘gesloten systemen, draadloos’ en ‘open draadloos’. Dit heeft als oorzaak dat autorisatiebeheer in de utiliteit de laatste jaren steeds belangrijker is geworden. Deze markt heeft zich hierop aangepast door zeer geavanceerde toegangscontrole- en beheersystemen te introduceren. In de categorie ‘bekabelde deuren’ wordt een iets minder sterke groei verwacht. Dit omdat er al tientallen jaren elektromechanische vergrendelingen op de markt zijn die voldoen aan de behoefte van de eindgebruiker. Omdat de functionaliteit van deze vergrendelingen veel groter is dan in veel gevallen wordt gebruikt, reikt de wens van de eindgebruiker tegenwoordig vaak verder dan alleen een deur te vergrendelen. D.m.v. verschillende contacten in de vergrendelingen waarmee de deur- en slotstatus weergegeven kan worden, zijn de mogelijkheden om de eindgebruiker in zijn wens te voldoen eindeloos. Wanneer de wens er is om meerdere deuren in een afgesloten ruimte afhankelijk van elkaar te ver- en ontgrendelen, bestaat de mogelijkheid om dit te realiseren aan de hand van deze vergrendelingen. In het vakjargon van AANL wordt er bij deze installatie gesproken van een ‘interlocksysteem’. In bijlage A is een uitvoerige beschrijving te vinden van het interlocksysteem. Gebleken is dat in de afgelopen jaren de marktvraag hiervoor steeds groter is geworden. Echter op dit moment ligt de aandacht van AANL (nog) niet geheel bij een correcte uitwerking hiervan. Naar alle waarschijnlijkheid heeft dat als oorzaak dat het beantwoorden van de marktvraag betreffende deze systemen voor velen lastig is omdat hiervoor een grote productkennis en -ervaring vereist is.
AVANS HOGESCHOOL EMBEDDED SYSTEMS: Ontwikkeling naar een gestandaardiseerd interlocksysteem
19
De uitvoering van een aanvraag voor een interlocksysteem ziet er op dit moment in hoofdlijnen als volgt uit:
1. Aanvraag voor een interlocksysteem komt binnen 2. Eindgebruiker wordt bij zijn wens geadviseerd 3. PVE wordt opgesteld 4. Er wordt een technische inschatting gemaakt betreffende de ontwikkeling/productie 5. Aanmaak offerte 6. Akkoord offerte ontvangen 7. Nieuwe ontwikkeling gaat van start 8. Technische implementatie wordt gestuurd naar eindgebruiker 9. Technische implementatie wordt akkoord bevonden door eindgebruiker 10. Productie gaat van start 11. Eindsysteem wordt geleverd aan eindgebruiker/installateur 12. Nazorg
Voor specifieke installaties is dit een logische procesvoortgang. Momenteel wordt er echter iedere keer opnieuw een nieuwe ontwikkeling gestart. Voor de eindgebruiker kleven daar direct een aantal grote nadelen aan waaronder dat het relatief veel tijd kost en bovendien zijn dit kostbare uren die onderdeel uitmaken van de offerte en dus een kostprijsverhogende factor vormen. Daarnaast is het binnen AANL lastig om deze behandeling uit te voeren, omdat het project binnen de organisatie van vrijwel alle afdelingen tijd en energie vergt. Dit vraagt om een verandering in de voortgang van projectopbouw.
AVANS HOGESCHOOL EMBEDDED SYSTEMS: Ontwikkeling naar een gestandaardiseerd interlocksysteem
20
4.2 Wat moet er gebeuren? Gewenst is een snelle levering met een pasklare oplossing die in vrijwel iedere situatie toepasbaar is. Wanneer er een product ontwikkeld kan worden dat de eigenschappen bevat die de functionaliteit in veel toepassingen kan waarborgen, kan het een voorraadproduct worden. Aangenomen mag worden dat de eindgebruiker toch nog wensen heeft die afwijken van het standaardproduct. Daarom is het van belang om een basisproduct te ontwikkelen dat voldoende mogelijkheden biedt om aan de specificaties van de eindgebruiker te voldoen. Andersom kan de eindgebruiker zich in zijn programma van eisen aanpassen aan het standaardproduct. In ruil daarvoor krijgt hij er een kwalitatief goed product voor terug, met een snelle levering en een lage kostprijs.
Een gestandaardiseerd product als fundament voor verbetering in de handelswijze met interlocksystemen lijkt een oplossing ten opzichte van een uniek product. De uitvoering van de aanvraag voor een interlocksysteem zal binnen AANL een stuk eenvoudiger worden doordat er minder handelingen worden verricht:
1. Aanvraag voor een interlocksysteem komt binnen 2. Eindgebruiker wordt bij zijn wens geadviseerd 3. PVE wordt opgesteld 4. Indien het gestandaardiseerd systeem overeen komt kan het geoffreerd worden 5. Akkoord offerte ontvangen 6. Eindsysteem wordt geleverd uit voorraad 7. Nazorg
4.3 Productspecifieke verandering Veranderingen in welke vorm dan ook brengt gevolgen met zich mee. Wat voor de ene partij voordeel oplevert, blijkt voor de andere nadelig uit te pakken. Ook bij productveranderingen zoals standaardisatie van een product geldt dat dit met betrekking tot het product veranderingen met zich mee brengt. Op dit moment bestaat de situatie waarbij AANL moet werken met productspecifieke oplossingen. Dit heeft een aantal nadelen tot gevolg:
Starre productontwikkeling bij elke installatie Product biedt weinig flexibiliteit; aanbreng van uitbreiding of aanpassing op bestaande
installaties verhoogt de moeilijkheidsgraad en complexiteit Door specifieke oplossingen aan te bieden wordt de kans op storing vergroot Storing verhelpen duurt onnodig lang doordat technicus zich moet verdiepen in de unieke
elektrische installatie Uitbesteding van installatie kan problemen veroorzaken omdat installateur geen kennis heeft
van de installatie Grote hoeveelheid opgeslagen technische documentatie van alle installaties; deze kan verloren
gaan Serviceverlening op installatie is beperkt tot een bepaalde tijdsduur Als gevolg van bedrijfsveranderingen wordt de productspecifieke kennis beperkt Duurzaamheid van het product is kleiner
AVANS HOGESCHOOL EMBEDDED SYSTEMS: Ontwikkeling naar een gestandaardiseerd interlocksysteem
21
Waarom kiezen voor productstandaardisatie van een interlocksysteem?
Standaardisatie in iedere denkbare vorm levert voordelen op. In de onderstaande 5 trefwoorden is de beschrijving hiervan allesomvattend weer te geven:
Eenvoud Uniformiteit Continuïteit Kostenreductie Kwaliteitsverbetering
Een Duracell LR61 is bijvoorbeeld een gestandaardiseerde oplossing voor een energiebron die toegepast kan worden in een grote hoeveelheid apparaten. Deze batterij kan daarmee op grote schaal ingezet worden. Voor een interlocksysteem zal deze grootschaligheid niet gelden, de voordelen die volgen op deze eenvoud komen wel met elkaar overeen. Bij deze gestandaardiseerde energiebron heerst eenvoud. Voor iedereen is duidelijk wat de toepassing is en hoe met dit product omgegaan moet worden. Een eenvoud in een toepassing voor een interlocksysteem levert een eenvoudigere werkwijze op voor alle betrokken partijen: de leverancier, de installateur (inclusief nazorg) en de eindgebruiker. De leverancier beschikt over voldoende productinformatie, weet daardoor bij voorbaat wat er aangeboden kan worden en kan een passend advies bieden. De voortgang naar- en de afwikkeling van de levering zal hierdoor bespoedigd worden. Bij standaardisatie van een interlocksysteem is er sprake van een uniformiteit die geboden gaat worden voor een groot gedeelte van alle aanvragen voor installaties. Vele verschillende installaties leveren geen efficiency op. Uniformiteit creëert wel efficiency waardoor aspecten zoals informatievoorziening en nazorg beter verlopen. Continuïteit ontstaat er doordat er steeds gebruik gemaakt kan worden van dezelfde oplossing. Dit creëert een verbetering door vergroting van kennis en ervaring. Kostenreductie ontstaat doordat er niet meer iedere keer opnieuw ontwikkeling hoeft plaats te vinden waarmee veel tijd en geld bespaard kan worden. Het prototype van een gestandaardiseerd interlocksysteem zal waarschijnlijk fouten bevatten. Tijdens de installatie en bij gebruik van het systeem openbaren die zich. Door aanpassing en optimalisatie van het systeem wordt dit kwalitatief beter en betrouwbaarder. De kans op storingen wordt daardoor kleiner. Het kan een hele tijd kosten totdat de uiteindelijke stuureenheid geheel foutloos is. De deursituatie bij de eindgebruiker zal dan ook als testobject gebruikt worden. Deze biedt een uitstekende omgeving waarin alle mogelijke vormen van gebruik (normaal gebruik en buitensporig gebruik) waarbij de stuureenheid beproefd kan worden. Wanneer dit intern wordt gedaan, gebeurt dit in de meest ideale omstandigheden waardoor er nauwelijks een realistisch beeld van de kwaliteit van de stuureenheid gegeven kan worden. Wanneer er alsnog storingen ontstaan kan de eindgebruiker op een snelle manier geserviced worden; AANL is ervan op de hoogte dat het een testobject betreft en uitwisseling van de (goedkope) stuureenheid is eenvoudig en snel te realiseren. Nadelen standaardisatie. De flexibiliteit richting de wensen van de eindgebruiker wordt minder. Er wordt een bepaald concept aangeboden door de leverancier waarop de eindgebruiker zich zal moeten aanpassen. Wanneer de
AVANS HOGESCHOOL EMBEDDED SYSTEMS: Ontwikkeling naar een gestandaardiseerd interlocksysteem
22
eisen van de eindgebruiker aan een installatie dusdanig afwijken van het standaard concept, zal het altijd mogelijk blijven om de klant tegemoet te komen door alsnog een ontwikkeling uit te voeren volgens het oude patroon. Bijkomstig is dat daardoor de kosten weer hoog uit zullen komen die voor de rekening van de eindgebruiker zullen komen. Acceptatie zal dan weer een rol moeten spelen.
4.4 Deelconclusie
Om effectief te kunnen handelen in interlocksystemen is het van belang dat er een eenvoudige stuureenheid ontworpen wordt, die inzetbaar is bij het beantwoorden van de marktvraag. Standaardisatie van het interlocksysteem is daarom een goed alternatief op de huidige handelswijze.
AVANS HOGESCHOOL EMBEDDED SYSTEMS: Ontwikkeling naar een gestandaardiseerd interlocksysteem
23
AVANS HOGESCHOOL EMBEDDED SYSTEMS: Ontwikkeling naar een gestandaardiseerd interlocksysteem
24
5.1 Vernieuwing noodzakelijk Sinds enkele tientallen jaren levert AANL interlocksystemen aan haar afnemers volgens de huidige handelswijze. Deze werkwijze verloopt stroef en vraagt om vernieuwing en optimalisatie. De rode draad van de beoogde vernieuwing voor een verbeterde manier van omgang met interlocksystemen bestaat uit een verandering van diverse bestaande interlocksystemen naar een gestandaardiseerd product. Deze verandering is dus geen nieuwe uitvinding, en ook geen aanpassing van een bestaand product. Het is in te schalen in de categorie ‘innovatie’. In dit geval kan dat gerealiseerd worden door gebruik te maken van verandering op de volgende raakvlakken: Productinnovatie: door aanbreng van standaardisatie van het interlocksysteem. Standaardisatie betreft een verandering van een bestaand product wat leidt tot verbetering. Procesinnovatie: door aanbreng van een andere basistechniek, de microcontroller. Tot op heden is er bij de interlocksystemen gebruik gemaakt van de basistechnieken PLC, relais of een combinatie daarvan. Het is van belang om te onderzoeken of deze andere basistechniek geschikt is voor deze toepassing. In deze tijd functioneren een heleboel apparaten op basis van deze techniek omdat het voornamelijk een zeer compacte uitvoering is en bovendien financieel ook nog een stuk aantrekkelijker. Voor AANL zou dit wellicht een gemiste kans kunnen betekenen. Marktinnovatie: door aanpassen van aanbod door AANL. De markt wordt een standaardproduct aangeboden i.p.v. een op maat geproduceerd product. Daarnaast is voor zover bekend nog geen gestandaardiseerd product op basis van een microcontroller op de Nederlandse markt te verkrijgen. Organisatie-innovatie: door levering uit voorraad en niet op basis van marktvraag. Productieprocessen kunnen worden aangepast omdat er geen productontwikkelingen meer zijn. Dit zijn enkele voorbeelden welke een aangepast organisatiebeleid vragen. In hoofdstuk 6 zal de onderbouwing betreffende bovenstaande raakvlakken besproken worden.
De opzet van standaardisatie van een bestaand product is verbeteren, bijvoorbeeld in de vorm van kostenbesparingen, kwaliteit en efficiency. Hieruit is direct af te leiden dat standaardisatie dus niet alleen een technische verandering met zich mee hoeft te brengen, maar ook betrekking heeft op veranderingen op inhoudelijk management- en marketingniveau om werkelijk een toegevoegde waarde voor de organisatie te creëren. Het belang van deze vernieuwing moet dan ook erkend worden op zowel ontwikkelingsniveau, als op management- en marketingniveau.
Het belang van deze innovatie ligt bij de gehele organisatie. Het proces, dat zich afspeelt vanaf de marktvraag tot aan de eindinstallatie, zal voordelen hebben bij het invoeren van deze veranderingen. Bovenstaande hypothese bevat de volgende uitwerkingen:
Er kan beter ingespeeld worden op bestaande behoeften Klantspecifieke vragen kunnen efficiënt beantwoorden worden Er kan meer toegevoegde waarde gecreëerd worden Concurrentie vergroten Ingang naar nieuwe markten Het bestaande marktaandeel kan vergroot worden Vernieuwen van processen, de efficiëntie te verhogen en de kosten te verlagen
AVANS HOGESCHOOL EMBEDDED SYSTEMS: Ontwikkeling naar een gestandaardiseerd interlocksysteem
25
Naast de bovengenoemde meerwaarden voor de organisatie is het echter van groot belang dat de beloftes waargemaakt kunnen worden! Innovatie door standaardisatie van een interlocksysteem vergt onderzoek. Helderheid over de functionaliteit van het gestandaardiseerde interlocksysteem is noodzakelijk. De afbakening van producteigenschappen van het uiteindelijke concept moet zodanig zijn dat er geen ‘domme’ details over het hoofd worden gezien, en tegelijkertijd mag het niet te complex worden.
Door een deel van de medewerkers binnen AANL zal deze productverandering gezien worden als een grote innovatie. De overige medewerkers, of de eindgebruikers kunnen dit op een heel andere manier ervaren. Zoals de gloeilamp steeds vaker vervangen gaat worden door LED-verlichting blijft voor veel gebruikers de lamp een lamp. Het gestandaardiseerde interlocksysteem zal voor de buitenwereld dan ook een interlocksysteem blijven, terwijl er aan dit te ontwikkelen systeem veel voordelen gekoppeld zijn. De timing van de invoering van deze innovatie is normaal gesproken van groot belang. Echter in dit geval betreft deze verandering voor AANL een vooruitgang, voor de afnemers blijft het eenzelfde oplossing voor hun wens, maar tegen een lagere prijs.
5.2 Deelconclusie Wat blijkt is dat er niet alleen veranderingen voor het interlocksysteem op zich voortvloeien tijdens het onderzoek naar verbetering in de omgang, maar dat er aan meerdere vlakken aandacht besteed moet worden in verband met de gevolgen voor de organisatie. Door deze actie ontstaat voor AANL op verschillende manieren innovatie.
AVANS HOGESCHOOL EMBEDDED SYSTEMS: Ontwikkeling naar een gestandaardiseerd interlocksysteem
26
27
AVANS HOGESCHOOL EMBEDDED SYSTEMS: Ontwikkeling naar een gestandaardiseerd interlocksysteem
28
6.1 Standaardisatie : innovatie Standaardisatie van een interlocksysteem en de daaruit voortvloeiende innovatie staan in dit project in verhouding tot elkaar. Los van elkaar gezien is de hardwarematige standaardisatie van een interlocksysteem een aspect op zich. Echter de innovatie die daaraan gekoppeld zit heeft uitwerking op meerdere raakvlakken. In hoofdstuk 4 is aangegeven dat er innovatie op verschillende manieren plaatsvindt. De verhouding tussen standaardisatie en innovatie is daarom vanuit meerdere aspecten te benaderen. Omdat AANL jarenlang dezelfde handelswijze heeft toegepast, hebben deze veranderingen zowel binnen als buiten de organisatie een grote impact. Het is daarom van belang er toelichting is tussen deze verhoudingen van de ontwikkeling van standaardisatie in relatie tot:
Productinnovatie: Het proces van de ontwikkeling naar een nieuw product heeft over het algemeen een lange weg te gaan. Tot op het moment dat het product geheel naar wens is en alle kinderziektes zijn verdwenen, zullen er productaanpassingen plaatsvinden. Hierbij is de verhouding tot standaardisatie het grootst. Vanaf het begin tot het einde van de ontwikkeling staan ze in relatie tot elkaar. Procesinnovatie: Meerdere en verschillende redenen en oorzaken kunnen voor AANL aanleiding zijn om een interlocksysteem te ontwikkelen op basis van een andere basistechniek. Nadat in kaart is gebracht waaraan het prototype moet voldoen wordt er een systeem ontwikkeld. Als de basisontwikkeling klaar is, is de eerste helft af en komt de komt de innovatie in beeld. Marktinnovatie: Wanneer de gehele ontwikkeling bijna is afgerond, is de tijd voor marktinnovatie aangebroken. Er kan dan bekendheid aan het product worden gegeven aan zowel binnen als buiten de organisatie. Ook is het van belang dat het personeel cursussen aangeboden wordt, zodat men weet wat de functionaliteit van het product is en hoe ermee omgegaan moet worden. Organisatie-innovatie: Vanwege de aangepaste werkwijze zal op managementniveau wijzigingen doorgevoerd moeten worden. Door het innovatieve karakter kunnen er aspecten zijn die wellicht van belang om op de helft van de ontwikkeling kenbaar te maken, anderen worden op het einde van de ontwikkeling gepubliceerd.
6.2 Haalbaarheid ontwikkeling standaardisatie voor AANL Zoals bekend ontwikkelt AANL al jarenlang interlocksystemen. Het zal daarom ook een duidelijk haalbare factor zijn, om op basis van de reeds opgedane kennis, ervaring en documentatie een interlocksysteem te standaardiseren. Het uitgangspunt van dit project is dat deze standaardisatie radicaal wordt aangepakt. Naast de innovatie wordt er tegelijkertijd gekeken naar een nieuwe basistechniek. De belangrijkste reden voor AANL hiervoor is om de kosten te drukken. Door een hogere efficiëncy kan een meer aantrekkelijke prijstechnische stuureenheid aangeboden worden. Alle ontwikkelingen tot nu toe zijn gebaseerd op PLC of relais. Het idee is om op basis van een microprocessor een systeem te ontwikkelen. Voor zover bekend is er nog geen interlocksysteem gebaseerd op een microcontroller op de Nederlandse markt waardoor onderscheiding met de concurrentie ontstaat. Wanneer er gekozen wordt om met deze techniek een nieuwe ontwikkeling te starten, zal er rekening gehouden moeten worden met eventuele bijscholing van medewerkers. Dit is niet voor iedere medewerker van toepassing. Alleen de technische medewerkers die technisch dieper op de materie ingaan, zullen achtergrondkennis en informatie nodig hebben. Voor installatiemedewerkers is dit niet
AVANS HOGESCHOOL EMBEDDED SYSTEMS: Ontwikkeling naar een gestandaardiseerd interlocksysteem
29
noodzakelijk omdat hun verantwoordelijkheid ligt bij het in bedrijf stellen van de installatie. Dit gaat met behulp van een aansluitschema. Om kwalitatief een zo goed mogelijk eindproduct te creëren zal de ontwikkeling van het interlocksysteem door een externe organisatie worden uitgevoerd. Er heeft nog geen selectie plaatsgevonden van een dergelijke organisatie, maar het zal gaan om een organisatie die beschikt over uitstekende competenties als het gaat om ontwikkeling in systemen op basis van microcontrollers. Deze manier van werken is bij AANL bekend. AANL is een handelsonderneming die meerdere producten gebaseerd op deze technieken inkoopt. Er zijn producten die worden ingekocht bij een fabrikant op basis van functionaliteit en toepassing. Daar wordt vervolgens een marketingtraject aan gekoppeld en verkocht. Eventuele problemen of storingen die ontstaan worden teruggekoppeld naar de fabrikant om het vervolgens op te lossen. Zo kan de kracht van AANL, handelen, gewaarborgd blijven. De tijd hoeft niet gespendeerd te worden aan productontwikkeling. Zo is het beleid. Het proces van het standaardiseren van een interlocksysteem kan lang duren. Voordat het op de markt mag verschijnen en de ontwikkeling op dit moment nog in de kinderschoenen staat, moet er nog veel gebeuren. Omdat een oplossing nu al wel gewenst is, zou een tussenoplossing kans bieden om bekendheid te geven aan het project. Het ontwikkelen van een concept-stuureenheid is daarom een juiste manier om dit project fundament te geven en wel op basis van de microcontroller.
6.3 Deelconclusie Alhoewel in dit project de standaardisatie en de innovatie omtrent de ontwikkeling van de nieuwe stuureenheid van een interlocksysteem gescheiden loopt ten opzichte van elkaar, zijn er duidelijke verbanden op verschillende vlakken met elkaar. Daarnaast levert dat voor AANL extra gevolgen op in de vorm van eventuele bijscholing om enigszins bekend te zijn met deze nieuwe basistechniek.
AVANS HOGESCHOOL EMBEDDED SYSTEMS: Ontwikkeling naar een gestandaardiseerd interlocksysteem
30
31
AVANS HOGESCHOOL EMBEDDED SYSTEMS: Ontwikkeling naar een gestandaardiseerd interlocksysteem
32
7.1 Research ‘absolute criteria’ Voor een nieuwe ontwikkeling naar een gestandaardiseerd ontwerp van een interlocksysteem, is het van belang dat er duidelijkheid heerst over de eigenschappen en functionaliteit van de uiteindelijke stuureenheid. Om de juiste criteria te kunnen bepalen is research vereist. Als bron kan hiervoor de door AANL reeds opgebouwde technische documentatie gebruikt worden. Om een actuele stuureenheid te creëren zal alleen de documentatie van de afgelopen 5 jaar toepasbaar zijn. Als aanvulling hierop kan er met afnemers gesproken worden die een interlockinstallatie hebben. Op deze manier kunnen extra ideeën of verbeteringen aan het licht worden gebracht. Aan de ontwikkeling is direct de doelstelling gekoppeld dat de stuureenheid een functionaliteit moet bevatten, waarmee 75% van alle interlocksystemen te overkoepelen is. Daarom zijn in dit project alleen de 2-deurs-, 3-deurs-, en de badkamerinterlock interessant. De overige stuureenheden zijn in dit project niet relevant omdat deze eigenschappen bevatten die zeer uitgebreid of zeer specifiek zijn. Dit als uitkomst van het commercieel onderzoek. In bijlage B zijn enkele voorbeelden met beschrijvingen en bijbehorende elektrische schema’s van interlocksystemen gevoegd, zodat een helder beeld verkregen wordt van actuele stuureenheden die door AANL zijn ontworpen en geleverd. Deze informatie is mede fundamenteel voor het bepalen van de specifieke eigenschappen van de gestandaardiseerde stuureenheid. De betreffende voorbeelden zijn bewust gekozen, omdat deze stuureenheden eigenschappen bevatten die aansluiten bij een gewenst beeld van een gestandaardiseerde stuureenheid.
Tijdens de research zijn een aantal aspecten opgevallen die met regelmaat terugkeren bij de verschillende stuureenheden. Hiermee moet rekening worden gehouden voor het bepalen van de eigenschappen van de gestandaardiseerde stuureenheid. Deze aspecten zijn:
Duidelijk wordt dat er sprake is van stuureenheden met verschillende basisprincipes. Onderscheid is te maken in stuureenheden die gebaseerd zijn op het ‘arbeidsstroom-‘ of het ‘ruststroomprincipe’. Het verschil tussen deze principes:
Arbeidsstroom: vergrendelingen zijn spanningsloos vergrendeld. In geval van calamiteit zijn de deuren altijd vergrendeld en dat brengt een hogere beveiligingsklasse met zich mee.
Ruststroom: vergrendelingen zijn spanningsloos ontgrendeld. In geval van calamiteit zijn de deuren na bediening van de nooddrukkers of brandmeldcentrale te allen tijde ontgrendeld. Dit wordt toegepast wanneer het interlocksysteem vluchtveilig behoort te zijn.
Door de eindgebruiker wordt vooraf bepaald volgens welk principe het interlocksysteem moet gaan functioneren. Bij interlocksystemen volgens het ruststroomprincipe kan er nog gekozen worden tussen twee functionaliteiten:
1. Deuren in normale toestand vergrendeld; de vergrendelingen worden ontgrendeld na bediening van impulsgever.
2. Deuren in normale toestand ontgrendeld; de vergrendelingen zijn normaal niet bekrachtigd. Wanneer één van de deuren geopend wordt, vergrendelen de anderen.
Alle aansturingen in het assortiment van AANL voor het ontgrendelen van deuren geven een impuls af op het moment dat deze aangesproken worden. Deze impuls is spanningsloos. Het is
AVANS HOGESCHOOL EMBEDDED SYSTEMS: Ontwikkeling naar een gestandaardiseerd interlocksysteem
33
Bij toegangscontrolesystemen is de openhoudtijd van een grendel vaak instelbaar. Het belang hierbij is groot omdat voor verschillende doeleinden een andere openhoudtijd geldt. Bij een gestandaardiseerd interlocksysteem is het wenselijk dat de openhoudtijd regelbaar is.
Voor interlocksystemen die functioneren op het ruststroomprincipe is een verzekerde vluchtveilige route vereist. Door bediening van een noodverbreekschakelaar of een brandmeldcentrale wordt de installatie spanningsloos waardoor de vergrendelingen de deuren vrijgeven. De stuureenheid moet de mogelijkheid hebben om deze aan te sluiten.
In Nederland worden verschillende voedingsspanningen toegepast voor het bekrachtigen van de installatie. Over het algemeen wordt er onderscheid gemaakt tussen 12Vdc of 24Vdc.
Met regelmaat wordt er verwacht dat de deurstatus bekend gemaakt kan worden. Hierbij wordt de deurstand en de slotstand weergegeven aan de hand van een akoestisch signaal of een signaallamp. Met andere woorden: deur open – lamp aan.
Voor de badkamerinterlock is het noodzakelijk om een aanwezigheidsdetectie toe te passen. Zolang de badkamer bezet is mag de andere deur niet worden ontgrendeld. Omdat hier geen vaste tijd aan kan worden gegeven, is het mogelijk om de andere deur te vergrendelen zolang er zich iemand in de badkamer bevindt. In geval van nood is de deur van de betreffende patiënt altijd open. Van binnenuit is het altijd mogelijk om in één handeling de deur te openen en de zorgverleners zijn in staat om de vergrendelde deur van buitenaf te openen op een eenvoudige wijze.
7.2 Bepaling ‘absolute criteria’ Er zijn een aantal belangrijke aspecten naar voren gekomen waar rekening mee moet worden gehouden. Om de doelstelling van de overkoepeling van 75% te bereiken is het de bedoeling om deze allemaal te verwerken in de gestandaardiseerde stuureenheid. Alle eigenschappen van de te ontwerpen stuureenheid opgesomd:
Geschikt voor zowel 2deurs-, 3deurs-, als badkamerinterlock 3 verschillende basisprincipes Aansturing d.m.v. impuls (potentiaalvrij) Variabele openhoudtijd Vluchtveilig Variabele spanningsinput Deurstatus moet weergegeven kunnen worden ‘Hold’-functie integreren t.b.v. badkamerinterlock
De 3 basisprincipes waaraan de gestandaardiseerde stuureenheid moet worden toegelicht aan de hand van onderstaande tabellen, zodat duidelijk wordt welke status een deur op welk moment heeft. Hierbij wordt met een kleur aangegeven wanneer een grendel vergrendeld is of ontgrendeld. Rood betekent vergrendeld, groen betekent ontgrendeld.
AVANS HOGESCHOOL EMBEDDED SYSTEMS: Ontwikkeling naar een gestandaardiseerd interlocksysteem
34
Tweedeurssituatie
Driedeurssituatie
Normale situatie
Deur 2 bediend
Grendels in normale situatie vergrendeld
Tweedeurssituatie
Driedeurssituatie
Normale situatie
Deur 2 bediend
Grendels in normale situatie ontgrendeld
Tweedeurssituatie
Driedeurssituatie
Normale situatie
Deur 2 bediend
35
7.3 Keuze geschikte basistechniek
De interlocksystemen die tot nu toe door AANL zijn ontwikkeld, zijn gebaseerd op de technologie van PLC en/of relais. Uit ervaring is gebleken dat deze systemen goed functioneren. De systemen zijn in eerste instantie getest na de assemblage en bij oplevering van de installatie. Ook is gebleken dat er weinig storingen zijn in de stuureenheid zelf. De storingen die voorkomen hebben in de meeste gevallen een defecte deurstandsignalering (mankement aan sensorgedeelte) als oorzaak. Dit als gevolg van slijtage door gebruik van de vergrendelingen. AANL kan als gevolg van de -in afgelopen jaren- opgedane kennis en ervaring garanderen:
Technologie Voordelen Nadelen Relais Betrouwbaar Lastig uit te breiden/veranderen Voor iedere technicus begrijpelijk Lange productietijd Bij spanningsuitval geen inlog / opstarttijd Hoge kostprijs Groot formaat Weinig mogelijkheden Storing meten+oplossen lastig PLC Betrouwbaar Hoge ontwikkelingskosten Bij spanningsuitval geen inlog / opstarttijd Technische kennis / ervaring vereist Veel mogelijkheden Lange productietijd Eenvoudig wijziging door te voeren Hoge kostprijs Eenvoud in programmeren Groot formaat Storing meten+oplossen lastig
Bij systemen op basis van relais worden de relais aangestuurd door de impulsgevers. Deze sturen weer de vergrendelingen aan. Dit wordt alleen toegepast in zeer eenvoudige schakelingen. Voor de uitgebreidere systemen wordt in veel gevallen gekozen om het op basis van een PLC te laten functioneren. Dit omdat er hierdoor veel meer mogelijkheden en een veel grotere flexibiliteit ontstaat.
Om mogelijkheden te creëren voor een goedkoper alternatief voor een interlocksysteem is er een andere techniek overwogen: de microcontroller. Daarnaast is een interlocksysteem op basis van de microcontroller veel compacter en is het een gemoderniseerde variant op de huidige systemen.
In de praktijk kan de schakeling voor een interlocksysteem door de installateur ter plaatse bedacht worden, bij de complexere schakelingen worden hiervoor organisaties zoals AANL ingeschakeld. Dat betekent dat de stuureenheid van een interlocksysteem niet heel hoog in het vaandel staat bij de totstandkoming van de totale installatie van de doorgang. Om deze reden is waarschijnlijk de ontwikkeling van deze systemen ook achtergebleven en is er in Nederland nog niet eerder een stuureenheid ontwikkeld op basis van de microcontroller. AANL heeft nog geen kennis en ervaring met deze techniek en daarom moet er eerst worden onderzocht of deze techniek past bij een interlocksysteem.
Een systeem op basis van een microcontroller bestaat uit een sensorgedeelte, bij een interlocksysteem zijn dit de impulsgevers en de deurstandsignaleringen. Vaak zijn dit harde contacten waarmee een bedrijfszekere impuls kan worden afgegeven. Het bestaat uit een verwerkingsgedeelte en een actuatorgedeelte, de vergrendelingen en de eventuele signaleringen. Dit heeft dezelfde basiswerking als bv. de PLC.
AVANS HOGESCHOOL EMBEDDED SYSTEMS: Ontwikkeling naar een gestandaardiseerd interlocksysteem
36
Communicatie met andere (embedded) systemen mogelijk Doordat deze technologie is ingebouwd in machines wordt deze onopvallend. In geval van een
interlocksysteem zal de verwerkingsprint bv. boven het plafond zijn weggewerkt Zuinig Flexibel: de mogelijkheid is aanwezig om wijzigingen in het systeem aan te brengen Betrouwbaar
Hardwarematig:
Microcontrollers zijn zo opgebouwd dat er weinig of geen extra componenten benodigd zijn om een complete stuureenheid op te zetten. Omdat er geen dure onderdelen in de print hoeven te komen, kunnen op deze manier de kosten worden gedrukt. Bedenk daarbij dat wanneer er minder componenten in een print zijn opgenomen, de betrouwbaarheid toeneemt. Ook kan de print hierdoor kleiner worden. De kosten van een microcontroller vergen niet meer dan enkele euro’s per stuk. Dit is in verhouding met een relais of een PLC aanzienlijk minder. Daarnaast zijn de mogelijkheden met een microcontroller eveneens onbeperkt. De functionaliteit van een microcontroller kan naar eigen idee worden ingevuld.
Softwarematig:
De microprocessor bevat een geheugen met daarin het programma en de gegevens waarmee het programma werkt. De processor in de microcontroller leest de instructies van het programma en voert vervolgens de opdrachten uit. Het programma wordt op basis van het pakket van eisen ontwikkeld. Dit wordt door een programmeur uitgevoerd. Hiervoor is maar weinig benodigd: een pc, een ontwikkelomgeving, een programmeur en een testboard. Overigens zijn er veel sites en forums waarin informatie te vinden is.
Nadelen microcontroller:
Voor zowel op het gebied van hardware als voor software is een flinke kennis nodig om iets te ontwikkelen. De kosten om een programma te ontwikkelen liggen vrij hoog. Echter is dit een eenmalige investering en bij een groot aantal verkopen verdient zich dit terug. Gezien de bovenstaande aspecten lijkt de microcontroller een goed alternatief om als basistechniek toe te passen. Echter omdat er zoals eerder aangegeven nog geen status van de microcontroller in deze deurtechniek bekend is, blijft het een risico om hiermee van start te gaan. De betrouwbaarheid in deze moet nog worden aangetoond.
AVANS HOGESCHOOL EMBEDDED SYSTEMS: Ontwikkeling naar een gestandaardiseerd interlocksysteem
37
AVANS HOGESCHOOL EMBEDDED SYSTEMS: Ontwikkeling naar een gestandaardiseerd interlocksysteem
38
8.1 Schematische blokweergave van de opbouw van de stuureenheid Onderstaand blokschema verduidelijkt de opzet van het project:
Beschrijving van de werking:
Aan de hand van de inputs worden de opdrachten gegeven aan de microprocessor. Er zijn twee soorten inputs, te weten: de toestand van de grendel en/of de deurstand, en de bediening van de toegangssystemen. De microcontroller verwerkt de opdrachten vanuit de geschreven broncode. Als output worden de relais per deur aangestuurd. Dit zijn dubbelpolige relais met wisselcontacten waardoor aansturing van de vergrendeling en van de eventuele signalering tegelijk plaatsvindt. Als toevoeging komt er nog een extra input voor de bewegingsmelder. Deze wordt toegepast wanneer de stuureenheid toegepast wordt als badkamerinterlock.
8.2 Eisen microcontroller Voor de uitvoering van de hardware is gekozen voor de ATMega8515. Bij aankoop van de STK500StartersKit was deze microcontroller bijgeleverd. Deze voldoet ruimschoots aan de minimale eisen voor dit project. Er zijn 15 I/O lijnen benodigd voor alle inputs, daarnaast zijn er nog eens 3 I/O lijnen nodig voor de outputs.
AVANS HOGESCHOOL EMBEDDED SYSTEMS: Ontwikkeling naar een gestandaardiseerd interlocksysteem
39
35 vrij programmeerbare I/O lijnen 8 KByte ‘in system programmable’ flash programmageheugen Programmeerbare seriële USART RISC Architectuur 512 Byte internal SRAM 512 Byte EEPROM 16MHz maximale clockfrequentie 4,5Vdc – 5,5Vdc Spanningsbereik
Deze specificaties zijn toereikend voor de gewenste toepassing. Overige technische gegevens zijn terug te vinden in de datasheet via de site: http://www.atmel.com/dyn/resources/prod_documents/doc2512.pdf
8.3 Programmeeromgeving + Testboard Als programmeeromgeving (compiler) is gebruik gemaakt van AVR Studio 4. Gedurende de opleiding Elektrotechniek aan Avans Hogeschool, zijn enkele periodes gevolgd waarin kennisgemaakt is met deze compiler. Dit is dan ook de motivatie geweest om in dit project voor deze compiler te kiezen. In die perioden is destijds ook gebruik gemaakt van een testboard, de STK500. Speciaal voor dit project is de aankoop van dit testboard gedaan.
8.4 Broncode De volledige broncode is te vinden in bijlage C. In dit deel van het hoofdstuk wordt de broncode toegelicht. Deze is geschreven in de programmeertaal C. Uit eigen ervaring is gebleken dat met deze programmeertaal in AVR Studio 4 een geschikte broncode ontwikkeld kan worden. Achter het ‘//’- teken in de broncode is eveneens informatie van die betreffende regel te vinden. Om duidelijkheid te geven is in eerste instantie een PSD opgesteld waarin duidelijk wordt hoe het programma verloopt.
AVANS HOGESCHOOL EMBEDDED SYSTEMS: Ontwikkeling naar een gestandaardiseerd interlocksysteem
40
41
Bovenaan de broncode zijn de projectgegevens vermeld. Daarna worden de toegepaste library functions geselecteerd.
Hier worden de poorten benoemd. Daarnaast wordt aangegeven of de betreffende poort een input of een output betreft. Omdat dit logische poorten zijn, zijn de pull-up weerstanden op de inputs enabled.
Hier worden de toegepaste integers benoemd.
Dit zijn de ingangen voor de toegangssystemen en de deurstandstatussen. A.d.h.v. bits worden deze in de microcontroller herkend.
AVANS HOGESCHOOL EMBEDDED SYSTEMS: Ontwikkeling naar een gestandaardiseerd interlocksysteem
42
Hier wordt de output aangestuurd. De vergrendelingen en de visuele signaleringen. Tevens de openhoudtijd en eventueel de bewegingsmelder komen hier aan de orde. De openhoudtijd is instelbaar van 1 tot 255 seconden.
8.5 Hardware Voor het ontwerpen van de elektrische schema’s is gebruik gemaakt van sPlan 6.0. Deze tekenomgeving wordt standaard gebruikt door AANL. Op het einde van dit hoofdstuk worden deze tekeningen afgebeeld, maar eerst wordt er een beschrijving van het schema gegeven. Blokschema hardware:
AVANS HOGESCHOOL EMBEDDED SYSTEMS: Ontwikkeling naar een gestandaardiseerd interlocksysteem
43
Bovenstaand wordt schematisch de complete installatie weergegeven. Er is een aparte voeding welke dient voor het bekrachtigen van de stuureenheid, de vergrendelingen en de visuele signaleringen. De toegangssystemen (TCS) kunnen spanningsloos, danwel spanningsvoerend uitgevoerd zijn. De bewegingsmelder (HOLD) kan ook op een afwijkende spanning functioneren. Bij de ontwikkeling van het prototype wordt uitgegaan van een voeding van 12Vdc welke voorhanden is bij AANL. Omdat er in de praktijk ook installaties voorkomen die functioneren op 24Vdc is het in een later stadium de opzet om een stuureenheid te ontwikkelen die op zowel 12Vdc als 24Vdc functioneert. In dit deel van het hoofdstuk komt de beschrijving van de werking van de stuureenheid van het interlocksysteem aan de orde. Voedingsstabilisatie:
De schakeling die zorgt voor een extra stabilisatie van de centrale voeding en zorgt voor de voeding van de microcontroller, is opgebouwd rond de stabilisator 7805. De vier condensatoren rechtstreeks parallel naast de stabilisator zorgen voor het afvlakken van de voedingsspanning. De buitenste condensatoren zorgen voor extra onderdrukking van stoorsignalen op de voedingsspanning. Deze schakeling is geschikt voor een aansluiting met een voedingsspanning van 9Vac/dc tot 18Vac/dc. Bij het prototype wordt gebruik gemaakt van een voeding type EA700. Dit is een voeding die door AANL jarenlang gebruikt wordt en ook voorhanden is. Gebleken is dat deze voeding voldoet aan de gestelde eisen binnen dit project.
Microcontroller: De microcontroller ATMega8515 van Atmel, is voorzien van een crystaloscillator van 2,5MHz die de clockpulsen levert. Deze is opgebouwd rond de pinnen XTAL1 en XTAL 2. Seriële interface: Er is bewust niet gekozen om een seriële interface in te voegen in het prototype. Dit omdat de broncode getest en ingelezen wordt met de STK500. Input: Alle inputs zijn logische inputs. In totaal zijn er 3 inputs voor alle toegangssystemen, 3 inputs voor de deurstand per deur, 1 input voor de bewegingsmelder en 8 inputs voor de openhoudtijd in te stellen aan de hand van een 8-polige dipswitsch. Output: De 3 outputs worden voorzien van een transistor welke het relais aanstuurt.
AVANS HOGESCHOOL EMBEDDED SYSTEMS: Ontwikkeling naar een gestandaardiseerd interlocksysteem
44
45
Foto hardware (prototype):
De totale materiaalkosten om deze print te produceren: Print 1 €4,95 Brugcel 1 €1,00 Condensator 100nF 4 €0,30 Condensator 47uF 1 €0,25 Condensator 1000uF 1 €0,65 Relais 3 €1,60 Dipswitch 1 €1,25 Weerstand 10k 15 €0,05 Weerstand 250k 3 €0,05 Terminal (2polig) 17 €0,20 7805 1 €0,45 Diode 3 €0,05 BC547 3 €0,15 Voetstuk 1 €1,50 8515 1 €6,02 Chrystal 1 €2,35 Totaal €29,32 Deze liggen aanzienlijk lager dan wanneer een systeem op basis van relais of PLC wordt gebouwd.
AVANS HOGESCHOOL EMBEDDED SYSTEMS: Ontwikkeling naar een gestandaardiseerd interlocksysteem
46
47
AVANS HOGESCHOOL EMBEDDED SYSTEMS: Ontwikkeling naar een gestandaardiseerd interlocksysteem
48
9.1 Conclusies Onderzocht is of er mogelijkheden bestaan voor ASSA ABLOY Nederland om als leverancier de omgang met interlocksystemen te verbeteren. Het onderzoek heeft de volgende resultaten opgeleverd:
1 Naar aanleiding van de verkoopcijfers uit het commercieel onderzoek naar interlocksystemen blijkt dat de marktvraag in verhouding tot de werkelijke afzet flinke verschillen kent. Als oorzaak zijn hiervoor de hoge verkoopprijzen en de lange levertijden aan te wijzen. Dit vanwege het feit dat er leveringen worden gedaan op specifieke basis en niet vanuit voorraad.
2 Door een product te standaardiseren ontstaan er voor zowel leverancier als afnemer grote voordelen. Denkend aan betere productkwaliteit, lagere kost-/verkoopprijs en eenvoudiger service verlenen.
3 Bij werkelijke totstandkoming van een eenvoud in interlocksystemen ontstaan voor ASSA ABLOY Nederland verschillende vormen van innovatie. O.a. procesinnovatie, voor zover bekend bestaat er in Nederland nog geen stuureenheid van een interlocksysteem op basis van een microcontroller. Wellicht betekent dit een gemiste kans voor ASSA ABLOY Nederland, dit vanwege het feit dat de halve wereld al functioneert op basis van deze techniek.
4 Er is een gestandaardiseerde stuureenheid ontworpen dat moet voldoen voor 75% van de totale marktvraag. De eigenschappen zijn bepaald na onderzoek van de verkoopcijfers. Deze standaardisatie heeft plaatsgevonden op basis van een nieuwe techniek: de microcontroller. Hiervoor is gekozen omdat deze techniek een modernisering betreft op de huidige toegepaste technieken. Daarnaast levert het miniaturisering op en als belangrijkste overweging: de totale kostprijs ligt aanzienlijk lager. ASSA ABLOY Nederland beschikt echter niet over voldoende kennis van deze techniek. Daarom is er gekozen voor een tussenoplossing. Dit betreft een concept stuureenheid waarmee de interne kennis van de microprocessor op een hoger peil kan worden gebracht. Daarnaast is er een tastbaar object waarmee bekendheid kan worden gegeven aan de gestandaardiseerde versie van het interlocksysteem.
9.2 Aanbevelingen Gezien de voordelen die kleven aan een gestandaardiseerd systeem op zowel commercieel, als technisch vlak naar aanleiding van dit onderzoek, is het realistisch om het voorstel te doen aan de directie van ASSA ABLOY Nederland om dit project verder uit te werken. Het is zeer interessant geweest om zelf een concept stuureenheid te ontwikkelen. Echter is het voor ASSA ABLOY Nederland verstandiger om dit verder uit te besteden aan een externe ontwikkelaar, aangezien er niet voldoende kennis ter beschikking is. Het pakket van eisen is nu zodanig opgesteld dat de stuureenheid officieel uitgewerkt kan worden. In de komende jaren zal er na enkele productwijzigingen een betrouwbaar product leverbaar zijn waarmee ASSA ABLOY Nederland zich kan onderscheiden ten opzichte van de concurrentie.
AVANS HOGESCHOOL EMBEDDED SYSTEMS: Ontwikkeling naar een gestandaardiseerd interlocksysteem
49
Bronvermelding
Internetsites:
www.assaabloy.nl
www.maaslandgroup.nl
www.wikipedia.nl
www.circuits-online.nl
Boeken:
Rapportagetechniek – Rien Elling, Bas Andeweg, Jaap de Jong, Christine Swankhuisen
Overig:
De informatie die is geworven in dit onderzoek betreft vaak informatie voor zeer specifieke doelstellingen, deze informatie is alleen te vinden binnen de organisatie van de betreffende branche. De interne bronnen die zijn gebruikt:
Axapta
Intrac
AVANS HOGESCHOOL EMBEDDED SYSTEMS: Ontwikkeling naar een gestandaardiseerd interlocksysteem
50
51
52
Het begrip ‘interlocksysteem’ is voor velen onbekend, ook binnen de organisatie AANL. Helderheid betreffende de toepassing en functionaliteit van dit systeem is belangrijk voor een correcte omgang voor alle betrokkenen.
A.1 Functie In eerste instantie een beschrijving van de benaming ‘interlock’:
‘Inter’: Latijns voorvoegsel voor tussen, onder of binnen een groep. ‘Lock’: (Elektro)Mechanische vergrendeling die zorg draagt voor afsluiten van deuren.
De betekenis van interlock komt neer op ‘een groep vergrendelingen’. Alle vergrendelingen in deze groep bevatten een gemeenschappelijke functionaliteit en vormen samen één bepaalde toepassing.
Een interlocksysteem waarborgt de versperring van een directe doorgang door 2 of meerdere deuren, in een afgesloten doorgang. De totale elektroinstallatie creëert een sluiswerking met deuren waarbij het nooit voorkomt dat twee of meerdere deuren tegelijkertijd openstaan, opdrachten daartoe of vormen van calamiteiten daargelaten.
A.2 Toepassing De functionaliteit van een interlocksysteem wordt voornamelijk toegepast wanneer er sprake is van een verhoogd beveiligingsniveau, verbeterde toegangsautorisatie, temperatuurbehoud bij entrees en bij luchtdrukregulering t.b.v. steriele ruimtes. Interlocksystemen zijn niet bedoeld voor de particuliere markt, wel voor de utiliteit. Uitwerkingen hieronder:
Verhoogd beveiligingsniveau:
Een interlocksysteem draagt bij in de vorm van beveiliging tegen in- of uitbraak wanneer objecten op een betrouwbare en veilige wijze moeten worden opgeborgen. Objecten kunnen bestaan uit waardevolle materie maar ook bijvoorbeeld gedetineerden worden als zodanig beschouwd. De verwachting van een interlocksysteem in deze toepassing is dat de deuren te allen tijden goed dicht en vergrendeld zijn, ook wanneer er sprake is van calamiteiten of spanningsuitval.
Een voorbeeld hiervan is terug te vinden bij bankgebouwen. In veel gevallen beschikken bankgebouwen over een kasgebied voorzien van geldkluizen welke streng beveiligd behoren te worden. Niet alleen de geldkluizen, ook de medewerkers van de bank behoren een veilig gevoel op de werkplek te hebben. Vanzelfsprekend zijn onbevoegden niet geautoriseerd in het kasgebied en biedt het interlocksysteem hierbij tegelijkertijd toegangsautorisatie.
Het beveiligingsniveau kan verhoogd worden door gebruik van brandwerende deuren en kozijnen, wanden en bekabeling. Juiste keuze van type vergrendeling in combinatie met geschikte stevige deuren en kozijnen is een pré. De mate van betrouwbaarheid van de installatie kan verhoogd worden
AVANS HOGESCHOOL EMBEDDED SYSTEMS: Ontwikkeling naar een gestandaardiseerd interlocksysteem
53
door de deurstatus met meerdere terugmeldingen weer te geven aan de stuureenheid. Ook is het implementeren van openhoud- en tussentijden voor het aansturen van vergrendelingen een manier.
Verbeterde toegangsautorisatie:
De laatste jaren is Nederland voor wat terrorisme betreft steeds onzekerder en onveiliger geworden. Een streng autorisatiebeleid is noodzakelijk bij controle van binnenkomende en uitgaande personen. Dit is te merken bij diverse overheidsgebouwen, maar ook de grote bedrijven en instellingen hanteren een strenger autorisatiebeleid. Toezicht houden op de toegangsverlening kan bij toepassing van een interlocksysteem eenvoudiger worden. Bijkomend voordeel is dat de doorstroom van personen en/of
goederen beter gecontroleerd kan worden. Ook andere manieren zoals een loket bij de entree van het gebouw waar een beveiligingspost is, zijn mogelijk. Personen kunnen zich voor, of in de sluis legitimeren en/of door een röntgenscan lopen. Zo vindt er optimale controle plaats. Niet alleen bij de entree van een gebouw kan een dergelijke sluis aangebracht worden; gebouwen kunnen worden opgedeeld in verschillende afdelingen. Als deze afdelingen procedures bevatten met een eigen specifiek toegangsbeleid, kan de infrastructuur worden gehandhaafd met interlocksystemen. Medewerkers krijgen hierdoor een veiliger gevoel. Penitentiaire Inrichtingen (P.I.) zijn een goed voorbeeld van zwaar beveiligde gebouwen. Op verschillende locaties binnen een P.I. wordt gebruik gemaakt van een interlocksysteem. Dit zijn bijvoorbeeld controlepunten waar mensen toegang krijgen tot de P.I. of een afdeling daarvan. Wanneer een deur ontgrendeld en bediend wordt, is het met betrekking tot beveiliging en veiligheid van medewerkers wenselijk om hier zo veel mogelijk bekendheid aan te geven. Een ontgrendelde deur bevat in veel gevallen een hoorbaar en zichtbaar signaal, dat aangeeft dat een deur niet vergrendeld is.
Verbeterd temperatuurbehoud: Temperatuurbehoud in een gebouw is in allerlei opzichten van belang. Bij entrees van gebouwen heeft een interlocksystemen als functie om binnen het gebouw de temperatuur constant te houden en onafhankelijk te maken van de buitentemperatuur (strenge kou of grote hitte). Dit werkt kostenbesparend en is milieuvriendelijk. Entrees bij zorginstellingen zijn vaak uitgerust met een interlockinstallatie. Patiënten (en medewerkers/bezoekers) hebben behoefte aan een constante en neutrale omgeving. Het levert direct een bijdrage aan de gezondheid. In zorgcentra zijn ook separeerruimtes of gemeenschappelijke badkamers te vinden. Hierbij zijn aspecten zoals veiligheid en privacy weer van belang. Luchtdrukregulering: Een interlocksysteem heeft luchtdrukregulering als functie: in ziekenhuizen, apotheken, laboratoria en dergelijke gebouwen, moeten ruimten steriel blijven. Dit resultaat wordt verkregen wanneer een luchtdruksysteem in combinatie met een interlocksysteem wordt geïnstalleerd. De buitenzijden van de
AVANS HOGESCHOOL EMBEDDED SYSTEMS: Ontwikkeling naar een gestandaardiseerd interlocksysteem
54
deursluis hebben een drukverschil, waarbij de steriele ruimte een overdruk heeft en de andere zijde een onderdruk. De kans dat de steriele ruimte besmet wordt is beduidend kleiner, doordat de luchtstroom van de steriele ruimte afgevoerd wordt. Het luchtdruksysteem zorgt voor reiniging van de lucht. Ter controle worden de luchtdrukken aan beide zijden continu gemeten. Na openen van één van de deuren wordt de luchtdruk weer op peil gebracht door het tussenstuk van de sluis. Dit betekent dat de deuren op dat moment vergrendeld zijn.
A.3 Hoe ervaart de gebruiker een interlocksysteem Aan de hand van onderstaand voorbeeld wordt duidelijk hoe een gebruiker de doorgang van een interlocksysteem ervaart. Om een helder beeld te geven is er hierbij gebruik gemaakt van een entree van een zorgwooncomplex waarbij bewoners zelfstandig naar binnen kunnen. De entree heeft een buitendeur, vervolgens de hal naar de tweede deur en daarna het trappenhuis.
Deze toepassing moet aan de volgende eisen voldoen:
Hoge mate van beveiliging Interlocksysteem betreft een situatie met een buitendeur Vluchtveilig Autorisatiegevoelig voor doorloop van buiten naar binnen
Buitendeur: De buitendeur is uitgevoerd met de volgende producten:
1
2
3
4
55
1. Kaartlezer t.b.v. autorisatie 2. Elektrische deuropener buitendeur (spanningsloos ontgrendeld) 3. Veiligheidsbeslag knop-knop buitendeur 4. Drukknop binnendeur voor aansturing buitendeur halzijde 5. Bewegingsdetector voor aansturing binnendeur halzijde 6. Elektrische deuropener binnendeur (spanningsloos ontgrendeld) 7. Veiligheidsbeslag knop-knop binnendeur 8. Drukknop binnendeur voor aansturing binnendeur trappenhuiszijde
In normale toestand zijn beide deuren vergrendeld. Beide deuropeners zijn dan elektrisch bekrachtigd en moeten dus te allen tijden elektrisch aangestuurd worden. De doorgang vanaf buitenzijde wordt nu als volgt bediend:
Geautoriseerde pas aanbieden bij kaartlezer Deuropener buitendeur wordt ontgrendeld en de deur kan fysiek worden geopend Doorgang door buitendeur kan plaatsvinden Buitendeur fysiek sluiten Deuropener wordt elektrisch bekrachtigd Buitendeur is vergrendeld Door de aanwezigheid van de persoon wordt de bewegingsmelder voor aansturen binnendeur
in de hal bediend Deuropener binnendeur wordt ontgrendeld en de deur kan fysiek worden geopend Doorgang door binnendeur kan plaatsvinden Binnendeur fysiek sluiten Deuropener wordt elektrisch bekrachtigd Binnendeur is vergrendeld Interlocksysteem is weer in normale toestand
5 6
56
Bij aankomst drukknop bedienen voor ontgrendelen deuropener binnendeur Deuropener binnendeur wordt ontgrendeld en de deur kan fysiek worden geopend Doorgang door binnendeur kan plaatsvinden Binnendeur fysiek sluiten Deuropener wordt elektrisch bekrachtigd Binnendeur is vergrendeld Drukknop in de hal bedienen voor aansturen deuropener buitendeur Deuropener buitendeur wordt ontgrendeld en de deur kan fysiek worden geopend Doorgang door buitendeur kan plaatsvinden Buitendeur fysiek sluiten Deuropener wordt elektrisch bekrachtigd Buitendeur is vergrendeld Interlocksysteem is weer in normale toestand
Voor een correcte werking worden deze deuren beiden uitgevoerd met deurdrangers. Dit om er zeker van te zijn dat de deuren na bediening altijd dicht gaan en kunnen vergrendelen. De vergrendelingen betreffen een grendel die automatisch vergrendelt wanneer de deur dicht valt. Doordat er knopknop beslag (3/7) is toegepast kan de deur maar op 1 manier geopend worden en dat gebeurt elektronisch met de batch, de bewegingsmelder of de drukknoppen.
De veiligheid van mensen staat altijd voorop. In geval van calamiteit moet de mogelijkheid tot vluchten aanwezig zijn. Door toepassing van een brandmeldcentrale of noodverbreekschakelaars is dit te realiseren. In dit geval wordt de eis betreffende de vluchtveiligheid ook gesteld. Deze nooddrukkers worden geplaatst aan zowel de zijde van het trappenhuis als in de hal. Bij bediening van één van deze noodverbreekschakelaars wordt de spanning verbroken op beide grendels en worden deze vrijgegeven. De vluchtroute is nu
actief en personen kunnen te allen tijde naar buiten. Dit voorbeeld is een goedfunctionerende situatie. Natuurlijk kan deze nog uitgebouwd worden met voorzieningen zoals signaleringen, belcentrales, deurautomaten, beveiligingsdetectoren, etc. Hierdoor kan geheel aan de wens van de klant voldaan worden.
A.4 Opbouw interlocksysteem Een totaal interlocksysteem bestaat uit meer dan een groep vergrendelingen. Om de gewenste toepassing te behalen zijn er naast de vergrendelingen nog meer componenten benodigd. Het totale systeem bestaat in grote lijnen uit:
Verwerking (stuureenheid) Impulsgevers Vergrendelingen Bekabeling
AVANS HOGESCHOOL EMBEDDED SYSTEMS: Ontwikkeling naar een gestandaardiseerd interlocksysteem
57
Figuur 2 geeft schematisch weer in welke relatie de verschillende componenten ten opzichte van elkaar staan. De impulsgevers geven pulsen via de bekabeling aan de stuureenheid waar de verwerking plaatsvindt. De actuatoren (vergrendelingen) worden via de bekabeling aangestuurd door de stuureenheid.
Impulsgevers Verwerking Actuator(en)Bekabeling Bekabeling
Figuur 2 Schematische weergave opbouw interlocksysteem
A.4.1 De stuureenheid De stuureenheid is het (intelligente) verbindingselement van het totale systeem dat impulsen ontvangt en volgens voorwaarden en instellingen de actuatoren aanstuurt naar aanleiding van de elektrische schakeling of het programma dat het bevat. Dit element is vaak geplaatst boven het plafond of in de meterkast, zodat het niet voor iedereen toegankelijk is en zodat het in kan opereren in een schone omgeving. De opzet van het systeem voor een tweedeurssituatie is schematisch weergegeven in figuur 3. De pijlen geven aan of de component een impulsgever of een actuator voor de stuureenheid betreft. Wijzen de pijlen naar het blok ‘interlock’, dan zijn het impulsgevers. Wijzen ze er juist vanaf, dan is het een actuator. In de praktijk bestaan de pijlen uit bekabeling.
Figuur 3 Schematische weergave van de opbouw van een interlocksysteem voor een tweedeurssituatie
AVANS HOGESCHOOL EMBEDDED SYSTEMS: Ontwikkeling naar een gestandaardiseerd interlocksysteem
58
1. Toegangssysteem van buitenzijden van de deuren 2. Vergrendeling 3. Sensoren fysieke deurstand, deurmagneetcontacten (DMC2). 4. Toegangssysteem van binnenzijden van de deuren 5. Bewegingssensor (optioneel)
De pijlen geven aan dat er voor de werking verschillende impulsgevers binnen het systeem aanwezig moeten zijn. Duidelijk wordt dat de deurstand bepaald wordt door de DMC’s. Via deze DMC’s stuurt de stuureenheid de vergrendelingen aan. Als één deur open staat mag de andere deur nooit ontgrendelen. Ook niet wanneer een toegangssysteem wordt bediend. Zodra de andere deur dicht en vergrendeld is kan via het toegangssysteem de grendel aangestuurd worden, zodat de deur geopend kan worden.
Optioneel kan een bewegingsmelder als signaalgever gebruikt worden om meer comfort te creëren. De signalen van DMC’s en toegangssystemen zijn in een eenvoudig systeem zoals weergegeven in figuur 3 voldoende om de actuatoren aan te sturen.
De mogelijkheid is aanwezig om de actuele toestand van de deuren weer te geven. Bijvoorbeeld kan dat zijn met behulp van lampen de status weergegeven wordt. Rood betekent vergrendeld, groen ontgrendeld (in de tekening niet afgebeeld).
De stuureenheid wordt bij assemblage altijd standaard voorzien van een voeding. De voeding wordt tijdens de ontwikkeling geselecteerd. AANL heeft in het assortiment een aantal voedingen waarmee kennis en ervaring is opgedaan, tevens zijn deze door AANL getest op kwaliteit. Hierdoor wordt een goede werking van het totale systeem gegarandeerd.
A.4.2 De impulsgever De impulsgevers zijn de componenten binnen het systeem die zorg dragen voor de informatievoorziening van de fysieke toestand van de deursituatie aan de stuureenheid. Deze inputs van het systeem zijn cruciaal voor de aansturing van de actuatoren, de vergrendelingen en de signaleringen. Deze zijn terug te vinden in de vergrendelingen, in de deur en het kozijn, en ook de toegangssystemen. In een interlocksysteem komen drie soorten impulsgevers voor:
Impulsgever om fysieke deurstand (deur open/dicht) aan te geven Impulsgever om fysieke slotstand (slot ontgrendeld/vergrendeld) aan te geven Impulsgever om aan te geven dat er een deur ontgrendeld en geopend mag worden
Meerdere impulsgevers per deur om de fysieke deur- of slotstand aan te geven, betekent meer informatie per deur voor de stuureenheid. Hierdoor ontstaat een grotere zekerheid op een correcte werking van het systeem en is sabotage vaak veel lastiger. Het nadeel hierbij is helaas dat er een grotere kans op storing is wanneer een van de signaleringscontacten weigeren. In de praktijk wordt dit probleem ondervangen door in
2 DMC: DeurMagneetContact, met dit component wordt de actieve deurstatus weergegeven
AVANS HOGESCHOOL EMBEDDED SYSTEMS: Ontwikkeling naar een gestandaardiseerd interlocksysteem
59
hoogbeveiligde situaties meer aandacht aan onderhoud te geven zodat de foutmarge geminimaliseerd wordt. In de meeste gevallen bestaan de impulsgevers uit microswitches of magneetcontacten. Deze hebben een beperkte levensduur en wanneer de contacten in een vuile omgeving moeten functioneren, heeft dit een hogere slijtage tot gevolg. Een grendel in een buitendeur zal door weersomstandigheden dan ook meer slijtage ondervinden dan een grendel in een binnendeur in een constant schone omgeving.
Er bestaat een groot aantal soorten impulsgevers die elk hun eigen functie hebben. Wat zij gemeenschappelijk hebben is dat er informatie verschaft wordt, al is dat divers. Enkele voorbeelden hieronder over welke informatie ze kunnen geven:
Deur fysiek open of dicht staat Vergrendeling vergrendeld Vergrendeling ontgrendeld Dagschoot van slot aanwezig in elektrische sluitplaat Vergrendeling aangestuurd Vergrendeling handmatig bediend Vergrendeling sleutelbediend Aansturing d.m.v. toegangscontrolesysteem of een drukknop Aansturing d.m.v. een deurautomaat
Om een juist beeld te verkrijgen worden onderstaand enige voorbeelden van deze impulsgevers ofwel componenten behandeld. Deze producten zijn alle terug te vinden in het assortiment van AANL.
Dit elektromechanisch slot is net zoals vele andere elektromechanische sloten of grendels standaard voorzien van verschillende signaleringen die de status van het slot kunnen weergeven. In het geval dat dit soort slot de deurstatus ‘dicht en vergrendeld’ weer moet geven, kan dat door signaleringscontact -Triggerbolt In- met contact –Bolt Out- te schakelen. Triggerbolt In draagt zorg voor de fysieke deurstandsignalering, Bolt Out draagt zorg voor de fysieke schootstand. Het aansluitschema van dit slot is weergegeven in figuur 4.
AVANS HOGESCHOOL EMBEDDED SYSTEMS: Ontwikkeling naar een gestandaardiseerd interlocksysteem
60
Figuur 4 Aansluitschema Abloy EL46*/EL56*, Signaleringscontacten
Dit slot heeft een aantal slotstandstatussen om weer te geven. Dat maakt dit slot dan ook uitermate geschikt om in een interlocksysteem toegepast te worden. Vrijwel alle belangrijke onderdelen die te maken hebben met de slotstand en de bediening van het slot, kunnen door middel van de ingebouwde switches gesignaleerd worden.
Een deurmagneetcontact (DMC) bepaalt de fysieke deurstand. De naam zegt het al, in de deur wordt een magneet geplaatst en daartegenover in het kozijn komt een reed-contact. Wanneer de deur dan dicht is, zorgt de magneet voor het contact en wordt dit signaal
doorgegeven. Om meer zekerheid te verkrijgen worden dit soort contacten ook vaak in combinatie met een terugmelding uit een grendel toegepast.
Dit toetscodesysteem is ontworpen voor toegangsverlening bij een deur. Deuren kunnen pas geopend worden na het invoeren van een programmeerbare code. Na het intoetsen van deze code wordt er een potentiaal-vrij relais geschakeld. In een interlocksysteem wordt dit signaal naar de stuureenheid gestuurd. In de verwerking van de stuureenheid blijkt of de deur na het invoeren van de code vrijgegeven mag worden of niet.
AVANS HOGESCHOOL EMBEDDED SYSTEMS: Ontwikkeling naar een gestandaardiseerd interlocksysteem
61
A.4.3 Actuatoren De actuatoren zijn de componenten in het