Verslag DACE contactbijeenkomst 20 juni 2024: "Visualisatie: van idee naar kwantificatie"

                                                     
                                                     Werkgroep Stikstofberekeningen (voorprogramma)

DACE-voorzitter Robert de Vries opende de bijeenkomst en gaf aan dat in het najaar editie 37 van het DACE-prijzenboekje zal worden uitgegeven.
De editie hierna (38) krijgt mogelijk een extra hoofdstuk over stikstof, met ondermeer de rekenregels en maatregelen ter preventie van uitstoot. Ook liep hij het bekende cursusprogramma na; daarbij werd aangegeven dat het altijd mogelijk is om bij een bedrijf in-house een specifieke cursus te organiseren. Verder zal de volgende contactbijeenkomst op 10 oktober waarschijnlijk weer Engelstalig zijn, net als vorig jaar.  Tenslotte wees Robert nog op het ICEC World Congress dat in oktober in Accra, Ghana wordt gehouden; het ‘midden van de wereld’ volgens eigen zeggen, omdat het zowel wat betreft lengtegraad als breedtegraad op de nul ligt.

Duurzame luchtvaart

De eerste presentatie werd gegeven door Theo de Graaff van GKN Fokker. Hij splitste het thema van deze middag uit in twee vragen: ‘Kunnen we de luchtvaart op eenvoudige wijze verduurzamen?’ en ‘Kan Schiphol de toenemende vraag naar vliegreizen duurzamer invullen?’. Aan het eind van zijn bijdrage zou hij antwoord geven op deze twee vragen.

Hij presenteerde deze middag een nieuw concept voor de deur-tot-deur vliegreisoptimalisatie, met allerlei voordelen wat betreft duurzaamheid, comfort en snelheid van afhandeling en wat leidt tot een compleet andere inrichting van het vliegtuig. Hij deed dat door de stappen af te pellen die hij had doorlopen: te beginnen met de tegenstrijdige behoeften van de luchtvaart, vervolgens de value engineering aanpak benoemen waaruit de ideeën zijn voortgekomen die ten grondslag liggen aan het nieuwe concept, daarna dit concept visualiseren en daarmee optimaliseren en tenslotte de kwantificatie en onderliggende berekeningen laten zien. Wat nog niet is uitgevoerd is de certificatie die benodigd is in de luchtvaart; hij vroeg daarbij om hulp bij de eventuele deskundigen in de zaal.

Allereerst dus die soms tegenstrijdige behoeften. Hij begon bij de behoefte van de mens om te reizen, of dit nu voor familiebezoek, vakantie, zakenbezoek of een huwelijksreis is; daarbij is vliegen een hoogwaardige vorm van transport. Daarnaast is er de behoefte aan een schone en duurzame wereld, waarbij Theo startte met de uitspraken van Brundtland in 1987, die wijst op de noodzaak van duurzame ontwikkeling die voorziet in de behoeften van de huidige generatie zonder de behoeften van de toekomstige generatie in gevaar te brengen. Verder wees hij op het Parijs-klimaatakkoord uit 2015 om de opwarming van de aarde te beperken. Wat betreft dat laatste werd een grafiek getoond met de CO2-uitstoot van verschillende sectoren sinds het jaar 2000, waarbij opviel dat de sector mobiliteit een langzame reductie te zien geeft, maar de luchtvaart, exclusief de coronadip, juist niet. Op zich is de bijdrage van de luchtvaart overigens niet heel hoog, maar door de groei in de luchtvaart en omdat andere sectoren zoveel beter presteren bij het beperken van de uitstoot, komt de luchtvaart in het verkeerde rijtje te staan.

De eerste ideeën ontstonden in een value engineering workshop, waarbij de bekende formule WAARDE = FUNCTIE / KOSTEN werd gehanteerd. Daarbij werd de functie van vliegen vastgesteld als een hoogwaardige vorm van transport, voor mensen. Dus niet direct voor vracht, even afgezien van specifieke vrachtvluchten voor bijvoorbeeld medicijnen. Dit leidde tot het eenvoudige idee: vracht eruit, extra stoelen erin.

Een ander idee leidde Theo in met een plaatje van een vliegtuig dat in geel was uitgevoerd met alle kenmerken van een NS-trein. Stel u voor dat de NS u vraagt om twee uur voor vertrek van uw trein op het station aan te komen; daar uw bagage af te geven; die wordt in een aparte wagon opgeslagen en bij aankomst op het eindstation weer aan u afgegeven na een uur wachten. Weinig aantrekkelijk en de protesten zouden niet van de lucht zijn. Dit is in de luchtvaart wel de norm geworden en oorspronkelijk werd het als een vorm van luxe gepercipieerd dat niet meer met bagage gezeuld hoefde te worden en dat de luchtvaartmaatschappij daarvoor zorgde. Dit kan ook weer omgekeerd worden en de passagier kan als het ware kort voor vertrek op de luchthaven aankomen en in het vliegtuig stappen met de bagage, zonder al dat wachten. Een nieuw deur-tot-deur concept voor de luchtvaart onder het motto ‘beter goed geleend (van de NS) dan slecht verzonnen’.

Geen ruimbagage

Neem daarbij de bevinding dat steeds minder mensen, zeker de zakenreiziger, willen reizen met ruimbagage, bijvoorbeeld vanwege het lange wachten bij incheckbalies en bij het afhalen van bagage na aankomst. Verder bleek uit de functiebeoordeling van vliegen dat de middelste zitplaats, tussen bijvoorbeeld window en aisle seat, minder comfort biedt en derhalve minder gewenst is.

Al met al leidde dit tot een nieuwe vliegtuiginrichting voor een typische midrange vliegtuig zoals de A321. Nu is deze nog ingericht met tweemaal drie zitplaatsen met daartussen een looppad en onder de passagiersruimte de cargoruimte die vaak ergonomische problemen kent bij belading. De nieuwe inrichting heeft dan twee passagiersruimten, onder en boven, en geen cargoruimte. Iedere passagiersruimte heeft een looppad in het midden en aan beide zijden twee zitplaatsen en voldoende ruimte voor opslag van handbagage. Een A321 zou op deze manier 240 in plaats van 190 passagiers kunnen vervoeren, wat een aanzienlijke verbetering in het brandstofverbruik per passagier kan betekenen en de mogelijkheid voor een luchthaven om met minder vluchten toch hetzelfde aantal passagiers te vervoeren. 

Ter illustratie hoelang het kan duren om van idee naar werkelijke productie te komen toonde Theo het strakke traject dat Airbus doorloopt. Daarbij moeten 14 stage gates doorlopen worden en de totale duur als alle gates positief worden afgesloten is zo’n 6 of 7 jaar. Verbeteringsdoelstellingen die van belang zijn daarbij, zijn de performance ofwel brandstofverbruik per passagier, het gewicht en de kostendoelstellingen.

Om deze nieuwe ideeën te visualiseren zijn 3D computermodellen en schaalmodellen ontwikkeld. Van die laatste liet Theo twee modellen zien, waarbij één model opengewerkt was en de 2 passagiersruimten met de 2x2 zitplaatsen te zien waren. Studenten van hogeschool InHolland Delft hebben in samenwerking met diverse partners een cabinemodel op ware grootte samengesteld en deze geanalyseerd op duurzaamheid, comfort en maatvoering. Zo konden verdere optimalisaties worden aangebracht.

Theo toonde een kwantificatie van de deur-tot-deur reistijd met dit nieuwe concept. Daarbij heeft hij nog het idee geïntroduceerd van een rechte vleugel, in plaats van met tips. Dat scheelt 1.000 kg in gewicht en leidt wel tot een lagere vliegsnelheid van 820 km/h naar circa 700 km/h. Al met al is de reistijd dan net zo lang ondanks de introductie van het treinconcept vanwege de langere vliegtijd, maar de benodigde brandstof per stoel is aanzienlijk gezakt. Per 100 km is dat naar inschatting gedaald van 2,19 naar 1,75 liter.

Het aantal stoelen gaat omhoog voor zowel de midrange types vliegtuigen als A321 en B737, maar ook voor de long range types zoals de A380 en B787. Een eerste berekening liet een groei in het aantal zitplaatsen van 20% zien, met per lege stoel een toestelgewichtsafname van 14% en een vrachtafname van 74%.

Theo staat nu voor de stap naar certificatie, een lastig traject, waarbij hij hulp zal moeten hebben van bijvoorbeeld specifieke luchtvaartorganisaties als FAA en EASA maar misschien ook van experts binnen DACE.

Van zijn management heeft Theo ondersteuning gekregen bij het uitwerken van het idee. Op de vraag of zij business zien in dit nieuwe concept, kreeg Theo als antwoord: Not today but keep dreaming. En om antwoord te geven op de twee vragen waarmee hij zijn bijdrage begon eindigde hij met: “ja ongeveer...’.

Beter inzicht bij industriële dienstverlening

De tweede presentatie werd gegeven door Fred Schuijt van Altrad, een industrieel dienstverlener op het gebied van bijvoorbeeld steigerbouw, tracing en isolatie. Zeker de helft van het werk betreft ondersteuning bij onderhoudswerk, 35% is projectwerk en 10% betreft turnarounds. Hij ziet maar al te vaak dat de diensten van Altrad pas worden betrokken als de uitvoering al is begonnen. Coördinatie en afstemming beginnen dus erg laat en dat leidt tot veel tijdverlies, extra kosten, frustraties en inefficiënties.

In zijn presentatie ging hij in op de verbetering van de werkwijze. Daartoe lichtte hij eerst de oude werkwijze met de bijhorende problemen toe en kon vervolgens aangeven waar de veranderingen nodig zijn. Daarna toonde hij de voordelen van een geïntegreerde 3D design aanpak, inclusief de werkpakketten van Altrad. Vervolgens behandelde hij de uitdagingen die worden gesteld aan stakeholders, zoals samenwerking en openheid. Tenslotte behandelde Fred een aantal voorbeelden uit de praktijk.

Voordat hij startte wilde hij eerst nog even een zinsnede uit de uitnodiging bespreken. Daar stond beschreven dat tijdwinst zonder risico’s kan worden behaald. Dat laatste bestaat niet, risico’s blijven altijd bestaan, maar verbetering is zeker mogelijk.

De huidige werkwijze betreft voornamelijk het punt wanneer Altrad wordt betrokken. De uitvoering is vaak al begonnen en dan wordt Altrad gevraagd om volgende week met de steigerbouw te beginnen. De scope wordt zodoende tijdens de uitvoering vastgesteld en coördinatie en afstemming vooraf is niet mogelijk. Soms leidt dit tot vele veranderingen van de vraag en voortdurend gebel wanneer de mensen van Altrad komen. Soms wordt een steiger 3 of 4 maal gebouwd, bijvoorbeeld omdat men vergeten is het verven mee te nemen.

Eenzelfde soort problemen is bij isolatie te zien. Vrijgave van het piping werkpakket volgt pas als de zaak is gemonteerd en ook hier moet coördinatie en afstemming tijdens uitvoering plaatsvinden. Soms treden dan enorme pieken in werkzaamheden op om bijvoorbeeld zaken in te meten. En daarbij is het niet altijd mogelijk om zomaar van 50 mensen naar 100 mensen op te schalen, allereerst vanwege de beperkte ruimte net zoals je een wc niet kunt stukadoren met 20 man, maar ook omdat die mensen niet altijd op zo korte termijn beschikbaar zijn.

Wat betreft tracing is het niet anders, de vrijgave komt helemaal achteraan.

Deze werkwijze faalt vaak in complexe omgevingen. Werkpakketten als steigerbouw en isolatie zijn sluitposten met weinig aandacht. Helemaal kenmerkend is dat steigers vaak eerst worden gebouwd en dan pas worden berekend door alle haast die nodig is. Deze werkwijze leidt tot overschrijding van budgetten, ongecoördineerde processen en versnelde deadlines, met veel losstaande initiatieven. Hogere kosten derhalve en lagere marges voor eenieder. De planning wordt een nachtmerrie. De communicatie is vaak ongecoördineerd, omslachtig, getrapt en inefficiënt. Om het anders te zeggen: de mensen moeten wel erg veel van verandering houden.

Overall kan de aanpak gekenschetst worden als reactief in plaats van proactief.

Verbetering

De verbeterde werkwijze is vrij eenvoudig samen te vatten: ontwerp eerst en bouw later. Fred liet een faseringplaatje zien en stelde voor om de werkpakketten als steigerbouw, tracing en isolatie mee te nemen in met 3D BIM model dat met alle participanten wordt opgesteld. Daarbij kan afgestemd worden over planning en specificatie en kunnen de stabiliteitsberekeningen worden uitgevoerd. Met zo’n 3D BIM aanpak wordt veel tijd bespaard, kunnen veel fouten worden voorkomen en kunnen eenvoudiger wijzigingen en hun consequenties zichtbaar worden gemaakt. Het vereist wel een zekere nauwkeurigheid van gegevens, maar biedt het voordeel dat de stakeholder met bijvoorbeeld een VR bril het model kan controleren en zaken als bereikbaarheid van bijvoorbeeld de tracingbedieining kan beoordelen.

Zo worden werkprocessen beter op elkaar afgestemd, kan vaker in één keer goed gebouwd worden zonder allerlei herstelwerkzaamheden, is minder huur van apparatuur en materiaal nodig en wordt een beter budgetteringsproces bereikt.

Deze werkwijze vereist samenwerking tussen de verschillende engineers en contractors, partijen moeten op tijd betrokken worden en dat moet met vertrouwen gebeuren. Iedere partij moet de volgende stap maken en informatie moet op tijd gedeeld worden. Fouten zijn beter en op tijd zichtbaar in dit proces en ook beter herleidbaar.

Aan de hand van een aantal plaatjes besprak Fred tenslotte een aantal voorbeelden uit de praktijk. Bijvoorbeeld het zichtbaar maken van de positionering van tracing of dit nu stoomtracing of elektrische tracing betreft in combinatie met het ontwerp van bijvoorbeeld de piping. Dit zichtbaar maken kan met de klassieke 3D review om interfaces zichtbaar te maken of met een VR-bril. Eenzelfde voorbeeld werd getoond in de steigerbouw. Ook innovaties kunnen beter besproken worden, bijvoorbeeld wanddiktemetingen uitvoeren door middel van drones in plaats via steigers.

Fred sloot af met zijn credo: met inzicht naar de toekomst en samenwerken om beter te worden.

Planning en BIM

De derde presentatie was van Joop Niese van SB Planning, een bureau gespecialiseerd in 4D BIM. Hij gaf een toelichting op 4D BIM en 5D BIM, dat wil zeggen BIM met het 3D model inclusief respectievelijk de planning en de kosten.

Hij opende met een filmpje van de simulatie van de bouw van een gebouw van 29 verdiepingen in Amsterdam. Langzaam is te zien dat na de fundering het gebouw opgetrokken wordt en vervolgens compleet afgewerkt. Joop gaf aan dat dit niet het 4D BIM proces is; dit is alleen het eindresultaat van een jaar werken met verschillende partijen. Het filmpje is een goed communicatiemiddel met de verschillende stakeholders.

Joop zette deze middag uiteen wat 4D en 5D BIM is, welke tools daarbij gebruikt worden en hoe verschillende bouwscenario’s in kaart kunnen worden gebracht door middel van simulaties in 4D BIM.

Vaak krijgt hij te horen ‘Dit is het 3D-model en doe mij ook zo’n planningsanimatie zoals in dat filmpje is te zien’ zonder dat men beseft dat daar een heel lang planningsproces aan vooraf is gegaan, met overleggen, plannen maken en finetunen. 4D BIM is het proces van samenvoegen van de details uit de 3D BIM design met de planning. Dit betreft dan de techniek zoals de funderingen en alle technische elementen in combinatie met de methode van samenwerking. Iedere partij moet met zijn eigen planning komen hoe zijn of haar scope gebouwd moet worden en heel vaak ontbreekt deze en moet nog opgesteld worden. Dat kan nogal verschillen als prefab in plaats klimbekisting wordt toegepast. Al die informatie van de partijen moet bij elkaar worden gebracht en dan beginnen de iteraties en alternatieven. Dan na een aantal rondes wordt de 4D BIM planning opgeleverd.

Met zo’n 4D BIM model kunnen ook twee bouwbenaderingen worden gesimuleerd en gevolgen zichtbaar worden gemaakt, bijvoorbeeld bouwen met prefabbeton of met klimbekisting. Joop liet dit zien in een filmpje waarbij beide bouwmethodes naast elkaar werden getoond in de tijd.

Natuurlijk zijn er wijzigingen tijdens een project en treden vertragingen, kwaliteitsproblemen of andere zaken op. Ook tijdens de voortgang van het project kan 4D BIM ondersteuning bieden en nagegaan kan worden wat de beste manier is om voort te gaan. Ook vaak met een aantal iteraties en besprekingsrondes.

5D BIM betreft dan toevoeging van het budget en de inkomsten aan het 4D BIM model. Zo kan inzicht worden gekregen in de periodieke kosten en inkomsten en de earned value per aannemer. Als zaken goed gekoppeld zijn, zijn deze financiële kengetallen bij wijzigingen direct zichtbaar. Voor de aannemer is dan goed te zien wat zijn/haar inkomsten zijn op ieder moment; voor de opdrachtgever wanneer bepaalde budgetten beschikbaar moeten zijn. Het is mogelijk om aan ieder element kosten te hangen, maar dat is veel werk. Ook is het mogelijk om de werkelijke kosten te koppelen.

In een overzichtsplaatje werd getoond wat zoal nodig is om 3D, 4D en 5D BIM in te vullen bijvoorbeeld voor het gebouw van 29 verdiepingen. Dat betreft informatie over werkpakketten zoals steigerbouw en elektrisch systeem, over disciplines, over locaties zoals verdiepingen en over unieke elementnummers, maar ook of dit vanuit de architect komt, of het geldt voor de constructie, binnenwanden/balken/kolommen, trappen/vloeren, gevelelementen, installatie, prefabdelen en bouwplaats.Totaal betreft dit circa 200.000 zogenoemde ifc elementen, met daarbij 4,5 miljoen velden. De cost break down moet worden gesynchroniseerd met de andere BIM structuren, zodat de juiste koppelingen worden gelegd. Duidelijk zal zijn dat kostenstructuren goed afgestemd moeten worden zodat overal hetzelfde bedoeld wordt met een bepaalde term.

Waarom 4D BIM?

De reden waarom 4D BIM wordt toegepast zijn velerlei. Allereerst worden taalbarrières geslecht; een voorbeeld is een project is China waar niet werd begrepen waarom een bepaald traject zo lang moest duren. De simulatie liet dat zien en haalde dat probleem meteen weg dus zorgde voor acceptatie. Verder zorgt 4D BIM voor betere afstemming tussen disciplines, kan het project digitaal doorgelopen worden, geeft eenduidige communicatie en verlaagt vermijdbare kosten zoals steigerbouw die 3 of 4 maal opnieuw wordt gedaan. Ook zorgt het voor een realistische planning en verlaagt het projectrisico’s. Kortom meer grip op het project.

Uitdaging is acceptatie van 4D en 5D BIM. In Nederland wordt dit nog maar weinig toegepast, bijvoorbeeld bij een paar aannemers en twee planningsbureaus waaronder SB Planning. Andere uitdaging is het samenwerkingsmodel; dat vergt ook veel van de deelnemers. Tenslotte is het een uitdaging om de bewustwording van de voordelen van simulaties goed over het voetlicht krijgen.

Ook besprak Joop nog een aantal tools die worden gebruikt. Zelf gebruikt SB Planning de tool Asta Powerpoint voor 4D BIM, maar ook zijn er Synchro met een mooie visualisatie maar iets lastiger planningsonderdeel en Naviswork met een mooie 3D tool maar een planningstool die verdere ontwikkeling behoeft. Voor planning gebruiken velen nog MS Project, handig voor een eenvoudige planning maar lastiger als er wijzigingen zijn, of anders Primavera, dat geen 4D BIM heeft. Verder worden nog Bexel, goede BIM maar lastig met planningsregels, Fuzor, alleen visualisatie, en Excel, voor berekeningen, genoemd.

Discussie

Na afloop was er nog een discussie. Robert opende met de uitspraak van Eisenhower dat het plan waardeloos is, maar de planning de toegevoegde waarde geeft. Dat wil zeggen planning, in het Engels het proces van het maken van het plan, is belangrijk; het plan is waardeloos als dat niet goed wordt bijgehouden.

Vraag aan Theo was of zijn bijdrage wel zorgt voor duurzamere luchtvaart. Het zorgt immers voor goedkopere vluchten dus nog meer vraag en dus meer vluchten. Dat klopt op zich maar daarnaast is ook een beweging te zien om het aantal vluchten per luchthaven te verminderen. Verder staat er een emissiebeperking voor luchtvaart op stapel. Op een vraag of 6D BIM, maintenance, en 7D BIM, operations, al ontwikkeld worden kon bevestigend geantwoord worden. In 4D BIM zijn voortgangsrapportages mogelijk zo wordt bijvoorbeeld wekelijks de stand opgenomen en gerapporteerd wat voor, op tijd en achter ligt. Bij turnarounds wordt dagelijks bijgehouden via handhelds en geolocatie wat de stand is. Op de vraag of na te gaan is wat het 4D BIM proces bespaard heeft versus het ene jaar dat het gekost heeft om het te maken, kon niet direct antwoord worden gegeven. Ieder project is immers uniek en daarom is niet bekend wat het project gekost zou hebben zonder 4D BIM. Op een vraag aan Theo of alle stakeholders ja zeggen op dit nieuwe concept, was hij genuanceerd. Zeker is men geïnteresseerd, maar  Schiphol ziet ook graag mensen in de restaurants en winkels op Schiphol en KLM heeft een belangrijke vrachtvervoersectie, waarbij soms combinatie met passagiersvluchten handiger is.