De positionering en inrichting van het vakgebied Bouwtechniek I Uitvoeringstechniek 1. Inleiding De afstudeerrichting Bouwtechniek / Uitvoeringstechniek (Building Innovation and Construction Technology) wordt op dit moment verzorgd door de Ieerstoelgroep van Prof. Dr. Ir. Jos Lichtenberg. Het bestuur van de faculteit Bouwkunde (FBB) wil zich orienteren over de toekomstige inrichting van de afstudeerrichting Bouwtechniek / Uitvoeringstechniek, in het Iicht van de grote personele veranderingen die de komende tijd in de huidige Ieerstoelgroep gaan plaatsvinden, en de ontwikkelingen van het vakgebied. Daartoe heeft het FBB op 15 november 2012 ondergetekende gevraagd advies uit te brengen over de toekomstige positionering en inrichting van het vakgebied Bouwtechniek / Uitvoeringstechniek (BT/UT). Daarbij zijn de volgende drie vragen gesteld: 1. Hoe sluit het vakgebied BT/UT het beste aan bij de vraag vanuit de (beroeps)praktijk? 2. Wat biedt het meeste perspectief bij het uitvoeren van wetenschappelijk onderzoek? 3. Wat geeft de meeste kans op valorisatie van onderzoeksresultaten? Het voorliggende rapport geeft antwoord op de drie gestelde vragen. Het advies (hoofdstuk 5) is tot stand gekomen na inventarisatie van aan Nederlandse Technische Universiteiten aangeboden Master programma’s op het gebied van Building Technology en Construction Technology (hoofdstuk 2), de huidige positionering van Building Innovation and Construction Technology (BICT) binnen de faculteit Bouwkunde van de TU/e (hoofdstuk 3), en gesprekken met belangrijke stakeholders uit de beroepspraktijk (hoofdstuk 4).
2. Master programma’s aan de TU DeIft en de Universiteit Twente op het gebied van Building Technology en Construction Technology In het kader van de afstemming tussen de ‘bouwfaculteiten’ van de Technische Universiteiten in 3TU verband, is gekeken naar de aangeboden Master programma’s op het gebied van Bouwtechniek (Building Technology) en Uitvoeringstechniek (Construction Technology) aan de TU Deift en de Universiteit Twente. 1. Master programma’s aan de faculteit Bouwkunde van de TU DeIft. Bij de faculteit Bouwkunde van de TU Deift worden de volgende Master
programma’s aangeboden: Building Technology, Urbanism, Geomatics, Landscape Architecture, Real Estate & Housing, Architecture, Construction Management & Engineering en Water Management. Master program in Building Technology (TU DeIft). Dit Master programma Ieidt architecten op met een technische focus, en wordt als volgt omschreven: Designing and building an innovative and sustainable living environment for tomorrow’s world may well be one of humanity’s greatest challenges. Society must create a physical environment to meet current needs, yet simultaneously create a sustainable legacy for future generations. This demands architectural and engineering skills across a broad spectrum. The Building Technology track and the strongly related Architectural Engineering specialization prepare the architect and building engineer for this challenge. The Architectural Engineering specialization presents students with opportunities to acquire the knowledge and skills required to qualifr as an architect while pursuing a course of study with a more technological focus. What you will learn: The Building Technology track and the Architectural Engineering specialization both cover a wide range of disciplines and share a common base in the first year. The methodology is based on an integrated design process in which design, research and technology are reinforced with topics such as product development, materials science, building physics, climate design, structural mechanics and structural design, design of construction, computation and modeling, and roduction techniques. Master program Construction Management and Engineering (TU DeIft). In samenwerking met de faculteiten Civil Engineering and Ceo Sciences en Technology, Policy and Management wordt door de faculteit Bouwkunde ook een Master programma Construction Management and Engineering aangeboden, als volgt omschreven:
The master program Construction Management and Engineering (EMS offers a broad spectrum of courses focusing on the growing need for reform in the building industiy; The program prepares the student for a life in the dynamic environment of the construction business by focusing on knowledge of processes, lifecycle and risk management; and contracts to name a few. What you will learn: A degree in ~ME will provide the student with an extensive knowledge in the field of management and communication with courses such as crosscultural management, financial engineering and project management playing an important role. The students paWcipating in this program not only-develop their engineering; problem solving and communication skills but also learn how to achieve desired changes in the building industry and assess the consequences for the construction process and its organization. Construction Management and Engineering ismultidisciplinar,’, international ofienta ted and is coàperation between the faculties of Civil Engineering, Architecture and Technology, Policy and Management. 2. Master programma’s aan de faculteit Civiele Techniek van de Universiteit Twente Master program Construction Management and Engineering (Universiteit Twente). Dit Master programma, onderdeel van de faculteit Constructieve Technische Wetenschappen (CTW, bestaande tilt Civiele Techniek, Industrieel Ontwerpen en Werktuigbouw) Ieidt ingenleurs op die bij civiele projecten technische en niet-technische aspecten kunnen combineren. Het programma wordt als volgt omschreven: The construction industry’ is changing rapidly. New techniques, shifting roles, complicated logistics and globalization are having a major impact on the nature of construction projects. Complex, innovative and multidisciplinary projects in a dynamic environment call for a new breed of engineers who are able to expertly combine engineering knowledge with management skills. The Master’s programme in Construction Management and Engineering (CME) can train you to be just such an engineer. A hands-on expert who is able to combine the technical aspects of civil engineering projects with the on-technical. The 3TU Master’s programme in CME combines individual technical approaches to processes in which governance issues, societal trends and management methodologies are integrated using cutting edge technology. Key areas of study in the University of Twente ‘s CME programme include sustainable building, public-private governance, industrialization in engineering and construction, supply chain and IT, and risk management The broad programme has been developed in close association with the construction industry and is process- and design-oriented as well as project-based. This programme has no specializations.
3. Master programma CME aan de TU Eindhoven Master track Construction Management and Engineering (TU Eindhoven). In samenwerking met de faculteit Industrial Engineering & Innovation Sciences wordt ook aan de TU Eindhoven een CME opleiding aangeboden, met de volgende omschrijving: The increasing dynamic complexity of construction and, consequently, the changing perception of interests and values have initiated the development of a new program in the domain area between ‘construction engineering’ and ‘scientific management and economics~ This Master program is both process and organization orien ted, with a central focus on design, organization and management of urban development and management processes. The specialization of CME at TU/e consists of Construction Management & Urban Development CMUD is a scientific Master program that focuses on the societal and scientific analysis of real world problems hi which two domains of science are combined: (urban) building sciences plus management and innovation sciences. The major TUIe departments the department of the Building Environment (BE) and Industrial Engineering & Innovation Sciences (IE&FS) support the education and research. —
-
Conclusies: Building Technology wordt, buiten de TU/e, alleen aan de faculteit Bouwkunde van de TU Deift als Master programma aangeboden. Het is opgezet vanuit het perspectief van de architect, en omvat een breed spectrum aan onderwerpen, varierend van productontwikkeling en constructief ontwerpen tot klimaatontwerp. • Construction Technology wordt als Master programma niet aangeboden aan de TU Deift en de Universiteit Twente. Wel zijn er plannen om Construction Technology toe te voegen aan het Master programma Building Technology (zie [1]), maar deze zijn (nog) niet geeffectueerd. Hier liggen dus kansen voor de faculteit Bouwkunde van de TU/e. • Construction Management and Engineering wordt als Master programma aangeboden aan alle drie TU’s. Deze opleidingen hebben een focus op (bouw)management van civiele projecten (CME I Universiteit Twente en TU DeIft) resp. binnenstedelijke projecten (CME I TU Eindhoven). De faculteit Bouwkunde van de TU/e kan zich onderscheiden van de andere TU’s door een Master programma aan te bieden dat zich focust op techniek, productiemethoden en proces, en niet op management. Dit sluit aan bij het advies dat een commissie van wijze mannen heeft uitgebracht aan het Faculteitsbestuur Bouwkunde (FBB) op 20 maart 2009.
3. Huidige positionering BICT binnen faculteit Bouwkunde De faculteit Bouwkunde (Building Environment) van de Technische Universiteit Eindhoven biedt een masteropleiding aan op academisch niveau. Deze opleiding duurt nominaal 2 jaar en is gericht op het op wetenschappelijke grondsiag beoefenen van het bouwkundig ontwerpen en —onderzoeken. Afgestudeerden krijgen de graad ‘Master of Science in Building Environment’ (MSc), en mogen de titel ‘Bouwkundig Ingenieur’ voeren (Ir). Binnen de opleiding kan gekozen worden ult een aantal specialisaties, ook wel Master programma’s genoemd. Voor het academisch jaar 2012-2013 zijn dit: Architecture Building Innovation and Construction Technology (BICT) Real Estate Management & Development (REMD) Structural Design (SD) Urban Design and Planning Building Physics and Systems (BPS) Building Services. —
—
—
-
—
-
Vanaf de oprichting heeft de faculteit Bouwkunde zich gericht op de ontwerpende, adviserende en uitvoerende disciplines in de bouwsector. Met een focus op de technische kant van het bouwen. Daarin onderscheidde het zich van de andere technische universiteiten, waar de nadruk lag op architectonisch en stedenbouwkundig ontwerpen (TU DeIft, faculteit Bouwkunde) c.q. managen van (civiele) bouwprojecten (Universiteit Twente, faculteit Constructieve Tech nische Wetenschappen). Tot 10 jaar geleden waren er twee gescheiden afstudeerrichtingen op het gebied van Bouwtechniek en Uitvoeringstechniek, met elk een eigen leerstoel. Hierbij ging Bouwtechniek over de ‘maakbaarheid’ en Uitvoeringstechniek over het ‘maken’ van (onderdelen van) gebouwen. Met de oprichting van de specialisatie ‘Building Technology’ in 2009(?) werden de beide afstudeerrichtingen gecombineerd binnen één leerstoel. Building Technology bestaat uit de richtingen Bouwtechniek en Uitvoeringstechniek. Het Master programma richt zich op de technische kant van het ontwerpen en de maakbaarheid van gebouwen. Bouwtechniek De afgestudeerde bij Bouwtechniek richt zich op de techniek van het bouwen en het doel- en prestatiegericht verleggen van grenzen daarbij, vanuit de maatschappelijke themas: energie, duurzaamheid (C2C), veiligheid en vergrijzing. Bouwtechniek is multidisciplinair. Vorm, functie en proces komen hier bij elkaar. Dit met betrekking tot zowel het ontwerpen en (doen) realiseren van gebouwen als van gebouwonderdelen. Uitvoeringstechniek De afgestudeerde bij Uitvoeringstechniek richt zich op de samenhang tussen ontwerp en uitvoering van een gebouw. Enerzijds wordt kennis ontwikkeld over de uitvoerbaarheid van een bouwplan, anderzijds wordt begrip ontwikkeld voor de waarden die ontwerpers bewegen. Centraal bij Uitvoeringstechniek staat het bouwen, het maken van het gebouw. Voor de realisatie van een gegeven ontwerp van een gebouw worden werkmethoden bestudeerd, gekozen en ontwikkeld. Doel hierbij is de optimale inzet van materiaal, materieel en arbeid, gezien de gevraagde
kwaliteit in relatie met de benodigde tijd en kosten binnen de maatschappelijke randvoorwaarden en ontwikkelingen. In het Master programma ‘Construction Technology’ worden studenten opgeleid tot het op wetenschappelijke wijze zelfstandig ontwerpen/ontwikkelen van een productieproces voor een gebouw. Bovendien worden plannen gemaakt om de kwaliteit, tijd en kosten van het productieproces te kunnen beheersen. In het huidige Engeistalige Master programma wordt de combinatie Bouwtechniek en Uitvoeringstechniek aangeboden onder de naam Building Innovation and Construction Technology (BICT) met de volgende omschrijving: The BICT Master program prepares students for a challenging professional career. The challenge in research and practice is related to major societal change and aims to develop processes, technology and products (buildings, parts and materials) that will meet future requirements. n BICT, candidates will develop skills to act as frontrunners in building technology enabling them to conduct or support architectural design processes, to be a product developer in industry or to accomplish complex building assignments as a contractor. It is possible to contribute to research and to become an expert on sub-areas, addressing topics like production, sustainability and adaptability, energy neutrality, indoor comfort, automation, etc., all rela ed to the Smart Building vision (Slimbouwen). It is also possible to develop integral design skills, bringing together expertise and taking into account the total process of initiation, engineering, production, buildin , use, dismantling and recycling. Uit de gesprekken met de stakeholders1 is het volgende naar voren gekomen. Het combineren van de oorspronkelijk gescheiden afstudeerrichtingen Bouwtechniek en Uitvoeringstechniek binnen één Master programma wordt als waardevol ervaren, omdat de ontwikkeling van bouwcomponenten en de productie en assemblage cfaarvan een gemntegreerd proces is, waarbij kennis van ontwerp- en productietechnieken en productieprocessen essentieel is. De Master opleiding zou als naam kunnen krijgen: Building and Construction Technology. De opleiding zou als katalysator moeten dienen voor wat genoemd kan worden: Het Nieuwe Bouwen, waarbij aannemers als regisseur samenwerken met zorgvuldig geselecteerde co-makers, die in een volledige vorm van ketenintegratie2 volgens de lean-fllosofie3 samenwerken bij de ontwikkeling, productie en montage van modulaire, industrieel vervaardigde, integrale bouwcomponenten, die toegepast kunnen worden in open bouwsystemen, afgestemd op de wensen van de klant. Binnen de Master opleiding zou gekozen moeten kunnen worden tussen de profielen: Bouwtechnoloog (ontwerper van bouwcomponenten) en Bouwprocestechnoloog (ontwerper van het bouwproces). 1Zie hoofdstuk 4 2Zie hoofdstuk 4 3Zie hoofdstuk 4
Het eerste jaar van de Master opleiding kan gemeenschappelijke onderdelen bevatten. Het tweede jaar kan gebruikt worden voor een specialisatie tot Bouwtechnoloog resp. Bouwprocestechnoloog. Aan beide specialisten heeft de bouw behoefte. Net vakgebied van de Uitvoeringstechniek zou zich moeten richten op alle bouwlagen, dus niet alleen de Gebouwschil en het Inbouwpakket, maar ook de Draagconstructies en de Installaties. In dat kader is een nauwe samenwerking met de Master programma’s van Structural Design en Building Services gewenst. Ook zal een nauwe samenwerking moeten plaatsvinden met Building Physics and Systems voor wat betreft de bouwfysische aspecten van gebouwcomponenten.
4. Gesprekken met belangrijke stakeholders ult de beroepspraktijk Om tot een objectief advies te komen zijn gesprekken gevoerd met belangrijke stakeholders4 uit de beroepspraktijk. Dit waren de volgende personen, met tussen haakjes hun bedrijf en functie: • Ir. P. (Paul) Klunder (AST, bouwtechnisch adviseur, directeur adviesgroep Bouwmanagement); • Ir. 3. (Joost) Heijnis (Cepezed, bouwtechnisch ingenieur, voorzitter Booosting); • Ir. H.T.P.M. (Henk) Janssen (BAM Utiliteitsbouw, directeur Grote Projecten); • Ir. p. (Piet) van Hoeven (VoikerWessels Bouw & Vastgoedontwikkeling West by, directeur); • Ir. F.H. (Frans) Knops, (Boele & van Eesteren, directeur); • Ir. 3. A. (Jaap) Hazeleger (8AM Techniek, statutair directeur); • Ir. ER. (Esther) Hebly (Oskomera by, Manager Research & Development). Uit deze gesprekken zijn de volgende ontwikkelingen (trends) en aandachtspunten naar voren gekomen. a. Integraal ontwerpen Een gebouw bestaat uit vier onderscheiden bouwlagen: • de constructie voor het dragen van de gebouwbelastingen; • de installaties voor het zorgen van een comfortabel binnenklimaat en het verzorgen van de faciliteiten voor gebruikers; • de gebouwschil voor de scheiding van binnen en buiten; • het inbouwpakket voor de compartimentering en afwerking van wanden, vloeren en plafonds. Deze bouwlagen worden (traditiegetrouw) door verschillende disciplines ontworpen en uitgewerkt: de constructeur, de installatieadviseur en de architect waarbij de laatste meestal ook zorgt voor de ontwerpcoordinatie tussen de disciplines. Het moderne bouwproces vraagt om een integrale benadering door de ontwerpende en uitvoerende disciplines, vanuit oogpunt van vormgeving, functionaliteit, comfort en inpassing in de omgeving. Bij een integrale ontwerpbenadering worden alle aspecten van een gebouw als het ruimtelijk ontwerp, de constructie en materialisatie, maar ook de installaties en bouwfysische voorzieningen tot één ondeelbaar geheel gesmeed. Voor deze benadering dient de basis te worden gelegd in de opleiding. Het vakgebied van de Bouwtechniek en Uitvoeringstechniek zou zich daarbij moeten positioneren in het centrum van de genoemde disciplines, en zorgdragen voor een integrale ontwerp- en procesbenadering.
‘
Stakeholders vormen een representatieve vertegenwoordiging van de vakgebieden Bouwtechniek en
Uitvoeringstechniek, en zijn alien actief in de dagelijkse bouwpraktijk,
b. Ontwerpen en bouwen op Ievensduur Opdrachtgevers vragen steeds meer om een levensduur benadering (Life Cycle approach). Hierbij dient in de ontwerpfase niet alleen rekening te worden gehouden met de uitvoeringsfase (‘maakbaarheid’), maar ook met de exploitatiefase (energiebehoefte, technische levensduur / onderhoudsbehoefte, functionele evensduur / flexibiliteit en aanpasbaarheid). Nieuwe contractvormen als Design & Built, Design & Engineering, DBFMO (Design, Built, Finance, Main tath & Operate) en PPS (Publiek Private Samenwerking) spelen bier duidelijk op in. Het voorspellen van de technische Tevensduur van gevelcomponenten (Ievensduurverwachting) en het degradatiegedrag van materialen vraagt om een objectieve onderbouwing, waarvoor wetenschappelijk onderzoek een bijdrage kan leveren. In het proces van totstandkoming van gebouwen en gebouwonderdelen onderscheiden we de volgende fasen na het nemen van een initiatief: Conceptontwikkeling (1) Ontwerpen (2) Detailleren (3) Fabriceren (4) Transporteren (5) Monteren (6) Beheren (7) Ontmantelen (8). Het domein van de Bouwtechniek heeft vooral betrekking op de eerste drie fasen; bet domein van de Uitvoeringstechniek op de fasen (4) t/m (6), met steeds meer ook de fasen (3) aan de ‘voorzijde’ en de fasen (7) en (8) aan de ‘achterzijde’. Uitvoeringstechniek zou zich dus meer moeten gaan richten op de fase “Detailleren” en de fase “Beheren”. —
—
—
—
—
—
—
c. Ontwerpen en bouwen op basis van kiant specifieke wensen Hierbij moet gedacht worden aan het ontwikkelen van Multi tenant gebouwen, bestaande uit een generieke drager en een klant specifiek inbouwpakket, dat aanpasbaar en flexibel is. Ook het Nieuwe Werken vraagt om kiant specifieke gebouwen, waarbij hoge eisen gesteld worden aan de installatie-infrastructuur, een productiviteitsverhogende werkomgeving en een bij de kiant passende corporate identity van bet gebouw. d. Verschuiving van ‘design from scratch’ naar ‘mass customization’ Traditioneel worden gebouwcomponenten ontworpen door architecten en constructeurs, en volgens bestekspecificaties project- en kiant specifiek gefabriceerd. Uitzondering hierop vormen de installatieadviseurs, die at jaren gebruik maken van gestandaardiseerde industrieel vervaardigde installatiecomponenten voor de technische installaties van gebouwen. Alleen de distributiesystemen worden nog steeds op maat in het werk gemaakt. Ook constructeurs maken voor een deel van hun constructieontwerp gebruik van gestandaardiseerde industrieel vervaardigde producten, zoals kanaalplaatvtoeren en stalen dakplaten. Een nieuwe ontwikkeling is mass customization. Hierbij gaat het om op grote schaal kiant specifiek produceren van gebouwcomponenten. Het business model hierbij is het combineren van het beste van maatwerk en massaproductie. Naast dit vraaggestuurd produceren (demand-driven supply) kennen we ook het Living Building Concept: supply-driven demand.
Living Building Concept
Professor Hennes de Ridder (TU DeIft) has developed the so-called Living Building Concept (LBC), a new approach to life cycle management of built services that can potentially lead to a substantial reduction of risks and transaction costs. Key element in the approach is the change from demand-driven supply to supply-driven demand. Unilke other industries, the building and construction industry is traditionally one where those who produce (the builders) are not the ones who come up with the initial idea (the client and his architects). Therefore, the client doesn’t get as much as he should or could get, and the builders hardly make any profit. Instead, within the LBC, builders come up with creative solutions and clients choose a builder that offers the best solution to their specific problem or demand. Furthermore, there is the added possibility of entering into a service contract that states the builder will adjust the building to future changes in function and use, but also to changes in technology, climate or building regulations. This way, the client gets a product that will suit his future needs as well. In beide gevallen vraagt bet om een ‘bouwtechnoloog’ die het vakgebied van ontwikkeling en productie van bouwproducten, -elementen en -componenten volledig beheerst. e. Verbetering van het bouwproces qua logistiek en doorlooptijd Tijdens de UT-dag in februari 2009 is aangegeven door het afnemend veld dat de faculteit Bouwkunde van de TU Eindhoven moet opleiden tot ‘bouwprocestechnologen’ (ontwerpers van het bouwproces). In het licht van ontwikkelingen naar meer industrieel en conceptmatig bouwen (verschuiving van bouwplaats naar industrie, van bouwen naar assembleren), en steeds complexere projecten, is er behoefte aan grensverleggende en innovatieve ingenieurs, die vanuit een hoger abstractieniveau de problemen van de komende jaren kunnen gaan oplossen. Naast de meer ambachtelijk ingestelde ‘werkvoorbereiders’ op hbo-niveau. De Lean-filosofie, overgenomen vanuit de Japanse automotive industry (Toyota) streeft naar een vorm van waarde denken, waarbij de klant centraal staat en een interne procesorganisatie ontstaat vrij van verspillingen. Het permanent kennis met elkaar delen, aanspreekbaar zijn op prestaties en streven naar steeds beter worden zijn de pijiers onder de Lean-filosofie. Door een optimale afstemming van de logistieke processen tussen leveranciers en aannemers resp. architecten en adviseurs kan veel geld en tijd bespaard worden. Just-in-time (JIT) leveringen vormen daar een voorbeeld van. Ketensamenwerking is het managen van activiteiten die gericht zijn op de coordinatie van verschillende schakels in de keten, met als doel de gehele keten te optimaliseren als ware het één gezamenlijke organisatie. Dit kan door transactioneel, verkennend, functioneel en ondernemend samenwerken. Ondernemend samenwerken is de meest vergaande vorm van samenwerken die wordt aangeduid als ketenintegratie.
Ketenintegratie is gebaseerd op gelijkwaardigheid en vertrouwen tussen partners en geldt voor de lange termijn. Onderzoek [3] heeft aangetoond dat met ketenintegratie 3O% doorlooptijdreductie, 10% lagere kosten en een hogere klanttevredenheid bereikt kunnen worden. f. Virtueel bouwen (BIM) Succesvolle productiemethoden en samenwerkingsmodellen uit andere branches, zoals de Automotive en de luchtvaart, worden nu ook overgenomen door de bouwsector. Op dit moment wordt Building Information Modelling (BIM) ontwikkeld door de bouwsector. Hierdoor ontstaat een consistent ruimtelijk ontwerp en een up to date informatiebron voor alle partijen. Een integraal ruimtelijk ontwerp zonder clashes leidt tot verkorting van de bouwtijd, reductie van de faalkosten en minder coordinatie tussen de uitvoerende partijen tijdens de bouw. Qok is een betere informatieoverdracht van ontwerp- naar uitvoeringsfase, en van uitvoerings- naar beheerfase mogelijk. In het verlengde hiervan vindt koppeling plaats van model naar Computer Aided Manufactoring (CAM), met name voor het produceren van complexe geometrische vormen. g. Slimbouwen Slimbouwen is een visie op integraal niveau om te komen tot noodzakelijke vernieuwingen in de bouwsector. Net huidige bouwproces kenmerkt zich door een inefficiente wijze waarop verschillende disciplines met elkaar verweven worden. Het fysiek en organisatorisch ontkoppelen van installaties blijkt de sleutel tot een efficienter en economischer bouwproces te zijn. Industrieel en flexibel bouwen maken onderdeel uit van Slimbouwen. Daarnaast is Slimbouwen een herbezinning op materiaal en volumegebruik, waarmee innovaties op het gebied van kostenbesparingen en duurzaamheid kunnen worden bereikt. Slimbouwen wordt erkend als een waardevolle ontwikkeling, die tot stand komt in nauwe samenwerking met de praktijk. Slimbouwen wordt sterk gekoppeld aan de persoon van prof. Jos Lichtenberg, en daarmee aan de faculteit Bouwkunde. Hiermee kan de faculteit zich naar de markt profileren. h. Vrije vormen in de architectuur Door snelle ontwikkelingen in de ICT van het afgelopen decennium zien we dat het architectonisch vocabulaire niet langer beperkt blijft tot geometrisch eenvoudig te beschrijven vormen. Architecten ontwerpen steeds meer gebouwen met vrije vormen, waarbij het een grote uitdaging is om deze binnen beschikbare bouwkostenbudgetten te realiseren. Nieuwe, efficiente productiemethoden voor deze complexe ruimtelijke constructies moeten worden ontwikkeld5. i. Systems Engineering Systems Engineering is een interdisciplinair terrein in de engineering dat zich richt op de wijze waarop complexe projecten moeten worden ontworpen en gemanaged tijdens hun levenscyclus. Onderwerpen als Een voorbeeld hiervan vomit het onderzoeksproject Vacuumatics van promovendus Ir. Frank Huijben, waarin een aanpasbaar en herbruikbaar bekistingssysteem voor ruimtelijk gekromde betonschalen wordt ontwikkeld.
betrouwbaarheid, lagistiek, caordinatie tussen verschillende disciplines en kwaliteitsbewaking warden namelijk steeds moeilijker bij grate, complexe projecten. Systems Engineering gaat aver werkpracessen, optimalisatiemethoden en tools am de risica’s van deze projecten te managen. Systems Engineering zargt ervoor dat alle aspecten van een project of systeem worden beschauwd en geIntegreerd in het geheel. Systems Engineering is door PraRail en RWS geIntraduceerd in de GWW sector, en wordt steeds meer taegepast in de B&U-sector.
j. Duurzaamheid Duurzaamheid vormt steeds meer een vanzelfsprekendheid in het hedendaagse bouwpraces. Naast het hiervoor ander b. genaemde ‘ontwerpen en bouwen op levensduur’, valt hieronder: energiebesparing, duurzame energievoorziening, minimaal materiaalgebruik, gesloten kringloap van bouwmaterialen en duurzaam hergebruik van bestaand vastgoed. De antwikkeling van energie-neutrale gebouwen c.q. energie producerende gebauwen en gebauwcomponenten zal de komende jaren in versneld tempo doargaan. Europese regelgeving en nationale wet- en regelgeving zal deze ontwikkeling stimuleren. Vanaf 1 januari 2013 wordt een milieuprestatieberekening voor woningen en kantoargebouwen gevraagd, waarbij oak materiaal-gebanden milieuaspecten een steeds gratere rol gaan spelen. Te denken valt hierbij aan beperking van de toepassing van bauwmaterialen met een hage CO2 emissie.
k. Ontwikkelen van modulaire, flexibele en integrale bouwconcepten Te denken valt hierbij aan het antwikkelen van geprefabriceerde Operatiekamers voar ziekenhuizen en sanitaire units voar verpleeghuizen. I. Performance based production Steeds meer vraagt de markt om bouwcompanenten die valdoen aan een van te voren nauwkeurig vastgelegde prestatie eis, bijv. ap het gebied van brandveiligheid, geluidwering, luchtdichtheid en explosiebestendigheid. Dit vraagt om simulatiemodellen waarmee deze prestaties vooraf voarspeld kunnen worden, zadat op kastbare testen van prototypes bespaard kan word en.
5. Advies Kernvraag 1:
Welke toekomstige invulling van Bouwtechniek I Uitvoeringstechniek sluit het beste aan bij de vraag vanuit tie (bouw) beroepspraktijk’ Het Master programma Bouwtechniek / Uitvoeringstechniek moet zich richten op de levenscyclus (ontwikkeling, productie, transport, assemblage en onderhoud) van bouwcomponenten, zowel voor nieuwbouw als renovatie / restauratie van bestaande gebouwen. Hierbij ligt de focus op de bouwlagen Gebouwschil en Inbouwpakket, in relatie met de bouwlagen Installaties (Building Services) en Draagconstructies (Structural Design). Voor bouwcomponenten geldt dat een integrale benadering van ontwerp en uitvoering (= fabricage + montage) gewenst is. Bouwtechniek: De ontwerper van bouwcomponenten (bouwtechnoloog) moet niet alleen kennis hebben van ontwerpmethoden, maar ook van materiaaleigenschappen, productie-, bewerkings- en assemblagetechnieken, onderhoud, etc. De markt vraagt om bouwtechnologen die bouwconcepten, -componenten en systemen kunnen ontwerpen vanuit een industrieel ontwerp— en productieperspectief, met in acht name van kosten, menselijke aspecten, maakbaarheid, klantbehoeften, esthetica en gebruiksgemak. —
U itvoe ri n astech n ie k: De ontwerper van het bouwproces (bouwprocestechnoloog) moet zich richten op techniek (o.a. mechanisatie), bouwmethodiek en procesorganisatie en niet op management. Het vakgebied van de Bouwtechniek en Uitvoeringstechniek zal zich daarbij moeten richten op alle vier genoemde bouwlagen, en zorgdragen voor een integrale ontwerp- en procesbenadering. Tot de kerncompetenties van tie afstudeerders van Bouwtechniek I Uitvoeringstechniek zal moeten horen het beheersen van nieuwe samenwerkingsvormen, zoals hiervoor omschreven onder Lean-filosofie, ketenintegratie en BIM. Met deze competenties moeten zij zorgen voor een cultuuromslag in tie bouwsector.
Kernvraag 2:
Welke toekomstige invulling van Bouwtechniek / Uitvoeringstechniek biedt het meeste perspectief voor het uitvoeren van wetenschappelijk onderzoek? Een technische universiteit moet zich vanzelfsprekend richten op technologie, echter wel vanuit een brede visie. Het ontwikkelen van ontwerpmethoden (design tools) en nieuwe procesbenaderingen moeten daar onderdeel van uitmaken. Universiteiten hebben een missie om lange termijn visies en toekomst scenario’s te ontwikkelen waarmee een vruchtbare bodem ontstaat voor groei en bloei van de bouwindustrie. Een toekomstige invulling van Bouwtechniek / Uitvoeringstechniek die zich richt op ontwerp (van integrale bouwcomponenten), bouwtechnologie en bouwproces, biedt voldoende perspectief voor bet uitvoeren van wetenschappelijk onderzoek. Wanneer technologie gedefinieerd wordt als het op systematische manier in de techniek toepassen van nieuwe, meestal natuurwetenschappelijke, kennis ten behoeve van praktische doeleinden, dan is technologie zelf geen pure wetenschap. Het wetenschappelijk onderzoek kan wel betrekking hebben op het ontwerp van nieuwe bouwcomponenten. Hierbij dient zowel de relatie ontwerp productie, als de integratie van functies binnen een bouwcomponent centraal te staan6. Op een zorgvuldige, verifieerbare en systematische wijze kan een ontwerp van een bouwcomponent worden gemaakt, waarvan vervolgens een prototype wordt gemaakt dat experimenteel onderzocht wordt. De resultaten van een —
6
De All-in-One Façade van het project de Monarch I in Den Haag vormt hier een goed voorbeeld van.
dergelijk wetenschappelijk onderzoek worden vastgelegd in een proefontwerp7. Toegepast wetenschappelijk onderzoek (gericht op het ontwikkelen van toepassingen) leent zich meer voor dit vakgebied dan fundamenteel wetenschappelijk onderzoek (gericht op nieuwe theorievorming). Ook voor een goede aansluiting met de beroepspraktijk is toegepast wetenschappelijk onderzoek te prevaleren. Het wetenschappelijk onderzoek kan ook betrekking hebben op het proces van bouwen. Hierbij worden de volgende vier aandachtsgebieden benoemd, waarvan de ontwikkeling van kennis door onderzoek voor de lange termijn van belang wordt geacht: 1. Snelheid van bouwen8; het verkorten van de doorlooptijd van het bouwproces wordt door verschillende stakeholders als één van de belangrijkste aandachtsgebieden genoemd. Hierbij kunnen modellen, ontwikkeld in de proces- en systeemtheorie of andere vakgebieden, worden ingezet voor verbetering van het bouwproces9. Verder zal het onderzoek betreffen naar nieuwe samenwerkingsmodellen en risicoanalyses. 2. Veilipheid van bouwen: het verbeteren van de veiligheid bij het bouwproces wordt als tweede aandachtsgebied genoemd10. De constructieve veiligheid speelt hierbij de belangrijkste ro!. 3. Duurzaam bouwen: het verlengen van de technische en functionele Ievensduur van gebouwen (flexibel en aanpasbaar bouwen), maar ook de duurzame bouwplaats. 4. Virtueel bouwen: het toepassen van Building Information Modelling en andere ICT toepassingen in het bouwproces”. Ook het ontwikkelen van simulatiemodellen voor prestaties van gebouwcomponenten kan hiertoe gerekend worden. Door deze aandachtsgebieden te kruisen met concrete en praktische kennisbehoeftes uit de markt ontstaat een matrix, waarmee het werkveld in principe kan worden ingekaderd en ingevuld. Voorbeelden van actuele kennisbehoeftes zijn:
Het promotieonderzoek van Dr. Ir. Faas Moonen over de gemndustrialiseerde bouwwijze van funderingen, vormt hier een goed voorbeeld van. Het bekendste voorbeeld van het verkorten van de bouwtijd vormt de bouw van het 15 verdiepingen tellende The Ark Hotel in Changsa (China) dat in slechts 2 dagen is gerealiseerd met Lean-principes. Een voorbeeld hiervan is het procesverbeteringsmodel CMMI (Capability Makersly Model Integrated) uit de software industrie, dat is ingezet voor procesverbeteringsconcepten voor aannemers. Recente instortingen tijdens de bouw, waarbij slachtoffers te betreuren waren (2~ bouwfase tribune dak Grolsch veste in Enschede, B-Tower in Rotterdam en de Internationale School in Eindhoven) worden maatschappelijk niet geaccepteerd. “Dit onderzoeksveld valt onder het Master programma DDSS.
-
-
Renovatie- en transformatieprocessen van bestaand vastgoed; Bouwen op beperkte binnenstedelijke locaties.
Vooral bij renovatie- en transformatieprojecten op binnenstedelijke locaties vormt beperking van de doorlooptijd (en daarmee beperking van overlast van de omgeving) een belangrijk onderzoek punt. Onderzoeksmethoden kunnen zijn: het verrichten van case studies, het uitvoeren van computersimulaties en empirisch onderzoek. Bij empirisch onderzoek wordt een hypothese ontwikkeld op basis waarvan voorspellingen worden gedaan die getoetst worden door waarnemingen, waarna de resultaten worden geevalueerd. Bij de keuze van de onderwerpen voor onderzoek spelen de
mogelijkheden van valorisatie (zie hierna) en de persoonlijke interesses van de onderzoekers een belangrijke rol. K rnvraag 3:
Welke toeko stige invulling van Bouwtechniek / Uitvoeringstechnek geeft de meeste kans op valorisate van de onderzoeksresultaten? Het onderzoek aan de drie technische universiteiten zal, in Iijn met de Valorisatieopdracht van het Ministerie van Onderwijs, in de toekomst voor een deel gericht moeten worden op het bijdragen aan oplossingen van maatschappelijke problemen om zo het universitair onderzoek duidelijk in dienst te stellen van de maatschappij. Valorisatie betekent voor de TU/e dat zij vanuit haar maatschappelijke verantwoordelijkheid resultaten van wetenschappelijk onderzoek effectief wil benutten. Zo draagt de universiteit bij aan de ontwikkeling van nieuwe producten en diensten, en het opstarten van technologische bedrijven. De TU/e beschouwt kennisvalorisatie als haar derde kerntaak, verweven in de kerntaken onderwijs en onderzoek. De valorisatie activiteiten hebben zowel een sterke onderzoeks (octrooien, raamcontracten, spin off) als onderwijscomponent (ondernemerschapsgericht onderwijs). Van belang is dat de actuele maatschappelijke thema’s appelleren aan externe problemen en uitdagingen en (h)erkend worden door stakeholders. Dit vergroot de mogelijkheden tot externe financiering (V geldstroom). Door het 3TU Speerpunt Bouw zijn in [2] de volgende maatschappelijke onderzoeksthema’s geformuleerd:
1. 2. 3. 4.
Energie Leefomgeving Gezondheid Mobiliteit
Vooral de thema’s 1 tIm 3 zijn relevant voor de faculteit Bouwkunde van de TU/e.
1. Thema Energie Binnen bet thema Energie kan bouwtechnisch onderzoek worden gedaan naar energie-neutrale resp. energie producerende gebouwcomponenten, gerekend over de totale levenscyclus van productie, montage, gebruik en onderhoud. Bij de faculteit Bouwkunde van de TU Deift vindt al enkele jaren onderzoek plaats naar The Future Envelope binnen de Façade Research Group. Het is wenselijk dat beide faculteiten hun onderzoek naar gevelsystemen onderhng goed af stemmen. Als suggestie wordt meegegeven dat de faculteit Bouwkunde van de TU/e de focus richt op bet dakvlakt2 (plat en hellend). Ret gaat hierbij om integrale ontwerpoplossingen (bijv. embedded systems van zonnecellen en zonnecollectoren, PVT-daken) en een optimale ketenintegratie. Ret resultaat vormen “intelligente daksystemen”. De dakenbranche geldt als een van de meest innovatieve in de bouw, waardoor externe financiering van onderzoek realistisch geacht moet worden. Op deze wijze kan door beide faculteiten complementair onderzoek verricht worden aan de gebouwschil (= gevel + da kv Ia k). Daarnaast kan aandacht besteed worden aan energieopslag in de bodem (geothermie en WKO-systemen), windenergie, en energie ult afvalstromen. Binnen het thema Energie kan uitvoeringstechnisch onderzoek worden gedaan naar de energiebalans van het bouwproces en het verminderen van de energiebehoefte. Denk hierbij aan vermindering van het bouwverkeer, de C02en fijnstof-uitstoot en energiebesparing door reductie van bouwafval. De door de overheid toegepaste CO2 prestatieladder stimuleert de bouwsector om hierin de komende jaren belangrijke stappen te zetten, waardoor de bereidheid tot financiering van onderzoek naar verwachting aanwezig zal zijn.
12
Volgens Emile Quanjel in “collaboration Design Support” vormen daken een belangrijke locatie voor
toepassing van innovatieve duurzame energiesystemen en voor oplossingeri orn de duurzaamheidsprestaties van gebouwen te verbeteren.
2. Thema L.eefomgeving Binnen het thema Leefomgeving speelt de maatschappelijke behoefte naar duurzaam hergebruik van bestaand vastgoed een belangrijke rot. Zowel voor de utiliteitsbouw als de woningbouw13 dienen oplossingen te worden bedacht voor het renoveren en restaureren van gebouwschil en inbouwpakket op een duurzame en efflciente wijze. Dit raakt zowel de bouwtechniek als de uitvoeringstechniek. transformatie- en renovatieprojecten speelt de beschikbare ruimte voor installatiecomponenten en distributiesystemen vaak een beperkende rol. Onderzoek naar distributiesystemen die weinig ruimte vragen (bijv. water als transportmedium voor warmte) wordt als zeer relevant gezien, waarvoor 3e geldstroom middelen beschikbaar gesteld kunnen worden. Ook het concentreren van installaties in de gevelzone, in combinatie met upgrading van de gevel, vormt een belangrijk onderzoeksthema. Bij
Aangezien bestaand vastgoed zich veelal in een binnenstedelijke situatie bevindt, is een bouwwijze met minimale hinder voor de omgeving een maatschappelijke randvoorwaarde. Hierbij moet gedacht worden aan beperking van bouwverkeer, geluidproductie, fijnstof-emissie en trillingen. Ook kan in dit kader genoemd worden de behoefte aan een duurzame bouwplaats. Het ontwikkelen van een model hiervoor vormt een uitdaging voor de toekomst. 3. Thema Gezondheid Binnen het thema Gezondheid speelt de maatschappelijke behoefte naar aanpassingen van de bestaande woningvoorraad aan wijzigende elsen van de bewoners gedurende hun levensloop een steeds grotere rol. Daartoe moeten passende ‘domotica’-pakketten worden ontwikkeld die in bestaande woningen (maar ook nieuwbouw) kunnen worden aangebracht volgens het plug & play principe. De bouwkundige integratie van installatiecomponenten vraagt om nader onderzoek. Uit oogpunt van comfortverbetering in combinatie met energiebesparing is er behoefte aan vraag gestuurde klimaatsystemen voor gebouwen. De integratie daarvan in bouwcomponenten vraagt om nader onderzoek. Ook voor de ziekenhuisbouw dienen ‘intelligente’ bouwcomponenten voor gevel en binnenwanden te worden ontwikkeld, waarbij de gebouw- en bedrijfsinstallaties ‘~
Het Ievensloopbestendig maken van traditionele naoorlogse ‘doorzonwoningen’ voor
woningbouwcorporaties vomit een van de uitdagingen vanuit de niarkt.
integraal zijn opgenomen. Zie ook de eerder genoemde modulaire OK’s. Onderzoek naar de veiligheid en gezondheid op de bouwplaats kan als een maatschappelijke behoefte worden aangemerkt. Recente ongevallen op de bouwplaats, zoals bij de 2e fase van de tribuneoverkapping van de Grolsch Veste in Enschede, de B-Tower in Rotterdam en de Internationale School in Eindhoven, waarbij een aantal dodelijke slachtoffers te betreuren waren, hebben de roep om veiliger bouwen doen toenemen. Uit gesprekken met stakeholders komt naar voren dat men niet of nauwelijks weet welke onderzoeken aan de faculteit Bouwkunde op hun vakgebied plaatsvinden. Een actieve betrokkenheid van stakeholders bij het formuleren van onderzoeksprogramma’s is dringend gewenst. Geadviseerd wordt een Raad van Advies in te stellen met daarin vertegenwoordigers uit het afnemend veld, waarmee 2x per jaar overleg kan plaatsvinden over onderwijs en onderzoek. Verder wordt vastgesteld dat er een groot verschil zit in sneiheid tussen de aanpak van praktijkvragen en de doorlooptijd van wetenschappelijk onderzoek. In dat kader wordt geadviseerd om meer in te zetten op tweejarige onderzoeksprogramma’s, in plaats van de gebruikelijke vierjarige PhDprogram ma’s. Nog beter is het om afstudeerders voor het bedrijfsleven onderzoeksprojecten te laten uitvoeren met een doorlooptijd van maximaal 1 jaar.
Literatuur: [1] [2] [3]
Eekhout, M., Formatierapport 2008 3TU Speerpunt Bouw, Delft, december 2008. Eekhout, M., Concept Startplan voor het 3TU Speerpunt Bouw 2010-2015, Delft, april 2009. Turner, Overtuiging & Lef, Noodzaak voor de echte doorbraak in ketenintegratie, Leusden, 2012.
Huissen, 1 maart 2013, Prof. Ir. Frans van Herwijnen
