Het virtueel stroomlijnen van nutswerkzaamheden

Virtuele bouw- en ontwerptools kunnen coördinatieprocessen ondersteunen, omdat zij uitvoeringskennis opslaan en gebruiken voor het visualiseren en simuleren van bouwplannen. Léon olde Scholtenhuis heeft voor zijn promotie aan de Universiteit Twente (22 okt. 2015) onderzoek gedaan naar het benutten van visualisaties bij projecten met kabels en leidingen. Hij heeft een systeem geanalyseerd dat de betrouwbaarheid van nutswerkzaamheden vergroot.

De straat ligt opgebroken voor rioolreconstructie. U moet omrijden, manoeuvreert zich langs een bouwplaats over een smal stukje trottoir en passeert daarbij stuivende graafmachines. Voor velen is dit beeld bekend. Werkzaamheden aan ondiepe ondergrondse infrastructuur zijn notoir vanwege de langdurige overlast die ze veroorzaken. Wethouders proberen ze ‘bij te sturen’ met strakke deadlines en eisen ten aanzien van hinder en ruimtegebruik. Hoe kunnen deze projecten dan toch vaak uitlopen? Mijn promotieonderzoek richtte zich op deze vraag. In dit artikel geef ik het antwoord en vertel ik over 4D-bouwprocesvisualisaties die betrouwbaarheid van nutsprojecten vergroten.

Waarom zo lastig?

Sinds de privatisering van de nutssector is een groot deel van onze ondergrondse infrastructuur eigendom geworden van talrijke (semi)publieke organisaties. Bij reconstructies van netwerken zijn daarom meerdere opdrachtgevers betrokken (o.a. gemeenten, Stedin, Enexis, Liander, Vitens, KPN en Reggefiber). Deze opdrachtgevers besteden de planning en uitvoering van reconstructiewerkzaamheden uit. Een gemeente selecteert hiervoor een civiele aannemer, en netbeheerders huren nutsaannemers in. Gevolg? Meerdere opdrachtgevers en opdrachtnemers voeren op een gezamenlijke bouwplaats gelijktijdig werk uit. De coördinatie tussen deze partijen vindt plaats op basis van overleg en onderhandeling, zonder formele hiërarchische aansturing vanuit één partij.

In de nabije toekomst zullen nieuwe technologieen, zoals glasvezel, smart grids, WKO-systemen en ondergrondse afvalopslagsystemen, bovendien tot meer drukte leiden. Een groter aantal partijen zal dan de ondergrond claimen en hun werkzaamheden op elkaar moeten afstemmen. Deze ontwikkeling vergroot de druk op de coördinatie van nutswerken. Hiermee neemt de kans toe dat de huidige ‘handmatige’ en op 2D-papier gebaseerde coördinatiewijze vaker tot suboptimale afstemming leidt, waarbij oponthoud eerder regel dan uitzondering is. Kan dit niet anders?

Coördinatie verbeteren met visualisaties

Om de coördinatiepuzzel aan te pakken, heb ik 4D-bouwprocesvisualisaties ontwikkeld en geïmplementeerd. Deze visualisaties integreren (deel)ontwerpen van alle netbeheerders in een driedimensionale virtuele omgeving. Het 3D-model wordt vervolgens gekoppeld aan uitvoeringsplanningen. Het resultaat is een 4Dvisualisatie (3D+tijd) van een gepland bouwproces, zie figuur 1.

Mijn onderzoek vond plaats bij vijf binnenstedelijke nutsprojecten in Enschede, Hengelo en de Hof van Twente. Ik had hier een leidende rol in de ontwikkeling van de circa zeventig 4D-modellen die werden ingezet tijdens achttien vergaderingen. Om ervoor te zorgen dat de 4D-modellen toepasbaar waren, heb ik eerst een methode gemaakt waarmee men belangrijke modelleerobjecten voor nutsprojecten kan identificeren en ordenen, zoals bestrating, fundering, gasnetwerken, openbare verlichting, wegafzetting, maar ook verbindingsmoffen, boomwortels en huisaansluitingen. Vervolgens ontwikkelde ik een methode waarmee 4D geïmplementeerd werd.

Door zelf 4D in te zetten bij projecten, identificeerde ik een aantal situaties waarbij het voordeel opleverde. Een nutsaannemer vond bijvoorbeeld via een 4D-model ruimtelijke knelpunten tussen een te realiseren gasleiding en een bestaande fundering en boomwortels. Elders hielp een 4D-animatie om een inefficiënte aanlegvolgorde van gasleiding en telecomkabels te verbeteren. In een project waarbij vervuilde grond het bouwproces vertraagde, werd een 4D-model gebruikt om de effecten van de vertraging te analyseren.

Samenvattend droegen 4D-modellen bij aan het vroegtijdig opsporen van ontwerpknelpunten en procesconflicten, en het ontwikkelen van alternatieve uitvoeringsplanningen. Deze bevindingen komen overeen met de High Reliability Organizing-theorie (o.a. van wetenschappers Weick, Sutcliffe, Obstfeld). Deze theorie beschrijft een aantal principes voor het vergroten van de betrouwbaarheid van uitvoeringsprocessen. 4D stimuleert gebruikers om deze principes te volgen. Concreet betekent dit dat 4D stakeholders van nutsprojecten helpt om 1) geplande operationele werkzaamheden in detail te begrijpen, 2) te anticiperen op procesverstoringen op raakvlakken tussen disciplines, 3) een gedetailleerder beeld te vormen van de realiteit en 4) veerkrachtige bouwplannen te ontwikkelen. Ik concludeer dat hulpmiddelen zoals 4D-bouwprocesvisualisaties bijdragen aan het vergroten van de betrouwbaarheid van nutsprojecten en zo de kans op tijd- en kostenoverschrijdingen verkleinen.

Is het probleem daarmee opgelost? Helaas niet. Er valt nog genoeg te doen om ondiepe ondergrondse infrastructuur te verbeteren. Er ligt nu een kans voor de praktijk om inzet van 4D voort te zetten. Daarnaast worden maatschappelijke vraagstukken, zoals het verminderen van graafschade, relevanter. Een goede (3D-) registratie van onze ondergrond is hiervoor noodzakelijk. Daarom zal ik binnen programma’s zoals ZOaRG (Zorgvuldige aanleg en reductie graafschade, Universiteit Twente) en de 3D Doorbraak (TU Delft) en met organisaties zoals Schiphol Telematics, BAM Energie en Water, Reggefiber, GT-Frontline, Geofoxx, Agentschap Telecom en het Kadaster verder werken aan betrouwbaardere planning, uitvoering en registratie van nutsprojecten.