DIAGNOSTICA FERROVIARIA SUI SISTEMI.
Brief
NIER è stata coinvolta nella progettazione di un prodotto software in ambito ferroviario per recuperare informazioni diagnostiche e misure elettriche da dispositivi (calcolatori a microprocessore) che regolano la circolazione dei treni (segnalamento ferroviario). L’insieme di queste informazioni deve essere reso disponibile ad un operatore per la consultazione via WEB (attraverso PC e/o tablet). Nell’adempiere la sua funzione, il prodotto doveva essere facilmente configurabile e distribuibile.
Sfide di progetto
Quando viene richiesto di fare un prodotto software “chiavi in mano”, comincia, per chi lo deve realizzare, una grande sfida.
Il principio ispiratore per NIER, che mette il cliente al centro del proprio lavoro, è di accompagnarlo nel processo di definizione di un’idea, che risponda a specifiche necessità, in tutte le fasi, dal Design all’implementazione fino alla validazione.
Per perseguire questo obiettivo, il primo passo è esplorare il parco tecnologico per cercare le soluzioni più adatte, al fine di realizzare il prodotto software richiesto nell’ottica dell’efficienza e dell’affidabilità.
Soluzione
La soluzione proposta è stata lo sviluppo di un modulo Software basato su due diversi livelli:
Il primo livello, dedicato alla gestione della ridondanza, sviluppato in linguaggio C;
Il secondo livello, dedicato all’implementazione delle regole del protocollo proprietario del nostro cliente, sviluppato in linguaggio C++.
I dispositivi di segnalamento forniscono misure di tensione e corrente rilevate sugli enti ferroviari (come segnali, deviatoi e circuiti di binario) che sono fondamentali per monitorare lo stato di salute della linea ferroviaria. Oltre a questo, i dispositivi generano automaticamente rapporti/log in caso di arresto anomalo delle apparecchiature (detti DUMP), anch’essi fondamentali per il monitoraggio del corretto funzionamento della linea ferroviaria. Per gli scopi del progetto è necessario gestire entrambi i tipi di informazioni al fine di renderli disponibili per l’elaborazione, sia online che offline.
Una volta recuperate queste informazioni, l’ultimo step è stato quello di visualizzarle in una interfaccia WEB dedicata, accessibile tramite un comune browser Internet (come Google Chrome o Microsoft Edge). A tal fine è stato necessario sviluppare due moduli SW distinti, caratteristici delle applicazioni WEB:
Modulo di back-end, che elabora, classifica ed organizza le informazioni, rendendole disponibili per la visualizzazione;
Modulo di front-end, cioè la parte visibile all’operatore, la cosiddetta interfaccia utente con cui quest’ultimo può interagire e visualizzare le informazioni preparate dal back-end;
Entrambi i moduli sono stati sviluppati con il linguaggio C# e la loro comunicazione è stata gestita tramite implementazione di API REST, ovvero entità software che permettono la gestione di un meccanismo di interrogazione da parte del modulo front-end, sia in lettura che in scrittura, verso il modulo back-end.
Inoltre, la particolarità dell’applicazione front-end è che doveva rappresentare un’evoluzione di un’applicazione già esistente e fornita dal cliente. Questa, che potrebbe sembrare una semplificazione, in realtà ha comportato un grande lavoro di reverse-engineering, per ottimizzare l’integrazione del codice nuovo con quello esistente.
Per lo scambio di informazioni tra i moduli si è optato per tecnologia Apache Kafka, un sistema di messaggistica open-source di pubblicazione e sottoscrizione progettato per fornire una gestione veloce e affidabile dei dati in tempo reale. La grande quantità di informazioni ricevute e la loro alta frequenza sono state correttamente gestite dai due moduli.
Per quanto riguarda la messa in servizio su HW del cliente, abbiamo scelto la tecnologia Docker, una piattaforma software open-source che permette la creazione di applicazioni auto-consistenti e facilmente distribuibili.
La nostra esperienza suggerisce, inoltre, che migliorare l’automazione tramite software personalizzato consente la configurazione sicura degli impianti ferroviari, attraverso una base dati completa anche delle informazioni necessarie per le reti di comunicazione ferroviaria, comprese le modellazioni dei canali e dei protocolli di comunicazione.
Per gestire tali operazioni a livello digitale, abbiamo sfruttato le nostre competenze tecniche specializzate nel segnalamento ferroviario e le nostre capacità di sviluppare software altamente efficienti per garantire dati sicuri.
Fasi di esecuzione
Definizione degli obiettivi del SW chiavi in mano richiesto dal cliente.
Lo scopo di questo Software è quello di aiutare il personale ferroviario nella manutenzione dell’infrastruttura e nell’ottimizzazione dell’efficienza della linea ferroviaria, fornendo in tempo reale lo stato di salute dei dispositivi e permettendo, in caso di guasti, di individuare prontamente il problema e supportarne la risoluzione.
Definizione del sistema in cui il software verrà integrato.
Definizione dei protocolli di comunicazione utilizzati per lo scambio dati con il campo.
Ricerca e studio delle tecnologie da utilizzare per soddisfare i requisiti preposti.
Implementazione e sviluppo del modulo di comunicazione.
Implementazione e sviluppo dei moduli di Back-End e Front-End.
Integrazione in ambiente target e test con i dispositivi di campo.
Risultati ottenuti
Il risultato è stato di ottenere un sistema completamente integrato e funzionante, installando nell’hardware fornito, oltre al sistema operativo, anche la piattaforma software di Docker; in questo modo è stato possibile eseguire le immagini Docker prodotte, integrandole e facendole comunicare automaticamente sia con il mondo esterno (i dispositivi sulla linea ferroviaria da una parte, il PC e il tablet dell’operatore dall’altra), sia tra di loro.
In questo progetto abbiamo accompagnato il cliente nella definizione del concept del prodotto e lo abbiamo coinvolto nelle evoluzioni della progettazione, dal design e sviluppo, fino alla validazione, in un processo step by step.
Il prodotto software realizzato, caratterizzato da alta specializzazione e massima flessibilità nella sua configurazione, ha permesso al nostro cliente di utilizzarlo con soddisfazione (sua e nostra!) in molti degli impianti da lui installati.