Rijkswaterstaat. Multiwater werken. RWS Innovatieprogramma: organiseren, bouwen en besparen

Rijkswaterstaat

Multiwater werken RWS Innovatieprogramma: slim organiseren, bouwen en besparen

Sluiscomplex Terneuzen (foto: beeldbank Rijkswaterstaat)

Inhoud 1. Waarom 1.1 1.2

Nederland MultiWaterWerkenland – powered by RWS Vervangingsopgave: slim organiseren, bouwen en besparen

4. Wat 6 8

2. Waartoe 2.1 2.2 2.3

Missie: van opdrachtgever naar innovatieve samenwerking Ambitie: slimme standaardisatie bij nieuwe sluizen Visie: multifunctionele, toekomstbestendige sluizen

10 12 14

3. Hoe 3.1 Methodiek: Van Un-tendering naar Un-organizing Innovation 3.2 Insourcing: collectief doel, collectieve prestatiebeloning

4 | Rijkswaterstaat Multiwaterwerken

16 18

4.1 MultiWaterWerken-programma: hoe we te werk zijn gegaan 4.2 Reality check: performance-meting & input-sturing 4.3 KPI's: concrete doelstellingen meetbaar maken 4.4 Resultaten gevaloriseerd

20 22 24 26

5. Wanneer 5.1 5.2 5.3 5.4 5.4.1 5.4.2 5.4.3 5.4.4 5.4.5 5.4.6

Aftellen naar 2040: 52 sluizen te gaan Van project naar programma Kennisborging Werk in uitvoering Besparende en future proof bouwdoos MultiWaterWerken 3D library Kernarchitectuur Pompencatalogus en bezuinigingsopgave Vaarwater.nl en waterverkeersmodel MultiWaterWerken – huisstijl toolkit

28 30 32 34 34 34 35 35 36 36

Rijkswaterstaat Multiwaterwerken | 5

1.1 Nederland MultiWaterWerkenland – Powered by RWS

Dat we wereldwijd in watermanagement en waterkering vooroplopen, komt ook tot uiting in de tientallen sluizen en stuwen waarmee we onze ‘waterstaat’ sturen. Nederland herbergt Europa’s oudste sluis (Vreeswijk, 1373), Europa’s grootste sluizen (Volkerak)

2346 km waterweg 458 sluizen 5.788 binnenvaartschepen 4.500.000 containers per jaar

en alles hier tussenin. Rijkswaterstaat is verantwoordelijk voor zowel het onderhoud als de vernieuwing van deze MultiWaterWerken (MWW). MWW is gepositioneerd onder Deltatechnologie van de Topsector Water. Dat betekent dat RWS de samenwerking zoekt met andere overheden, de marktsector en kennisinstituten.



1.2 Vervangingsopgave: slim organiseren, bouwen en besparen Schutsluizen voor de scheepvaart zijn in de vorige eeuw in grote

52 sluizen 5,2 miljard euro 20 jaar

aantallen gebouwd, vooral in de jaren dertig. Dat betekent dat veel sluizen de komende decennia het einde van hun levensduur bereiken of vanwege het toenemende scheepvaartverkeer niet meer over voldoende schutcapaciteit beschikken. Tot 2040 gaat dat om 52 van de 137 sluizen die Rijkswaterstaat in beheer heeft. Tegelijkertijd geven sluisbeheerders aan dat zij steeds meer werken met verschillende oplossingen voor dezelfde problemen. Het gevolg hiervan is dat er op dit moment veel specialistische, lokale kennis nodig is en dat er voor iedere sluis unieke reserveonderdelen klaar moeten liggen. Dit komt het beheer, de beheersbaarheid en de beschikbaarheid van de sluis niet ten goede.

Bouw sluis Lith, 1934 – 1935 (foto: beeldbank Rijkswaterstaat) 8 | Rijkswaterstaat Multiwaterwerken


€100 miljoen: gemiddelde vervangingskosten per sluis

2.1 Missie: van opdrachtgever naar innovatieve samenwerking RWS heeft berekend dat het vervangen van een sluis op basis van de huidige beschikbare technieken gemiddeld honderd miljoen euro per sluis kost. Zonder dat met zekerheid de technische levensduur of de toekomstbestendigheid ervan kunnen worden bepaald. Iedere sluis wordt

Zwa rte Water

in principe los aanbesteed en als maatwerk gerealiseerd. Dat moet anders, ook al omdat de kosten steeds oncontroleerbaarder worden vanwege de toenemende complexiteit die aan deze langjarige vervangingsopgave kleeft.

se e IJs Geldersch

l

ijn

er-R

k

Ned ate rw aas eg Nieuwe M

W

n lka rte

l

i

Spu

Waal

Oud e M aas

ede eMe rw

Ni euw

aa

Waal

Ma as

Ha

gestuwd door de bezuiningsopgave voor de komende jaren.

Le

Nie uw e

Sturen op resultaat en innovatie is daarom niet een pre maar een must, mede

s Bergsche Maa

as

Ma

Einde ontwerplevensduur Capaciteitsknelpunt



2.2 Ambitie: slimme standaardisatie bij nieuwe sluizen Innovatie is een relatief nieuwe drijvende kracht binnen RWS, en maakt nog niet ‘standaard’ deel uit van haar processen. Leidend zijn nog steeds de beheertaken, waaronder de vervanging van de 52 MWW. Dit is een complexe taak, omdat RWS geacht wordt dertig jaar in de toekomst te kijken met betrekking tot exploitaties, functionaliteiten, scheepvaartontwikkelingen et cetera. Daarom is nu gekozen voor een praktische en haalbare innovatieslag: standaardisatie van de belangrijkste sluiselementen. Voor alle overige elementen en functies kan de marktwerking voluit zijn gang gaan.


1 Sluis: gemiddeld 468 elementen en 244 reserveonderdelen


2.3 Visie: multifunctionele, toekomstbestendige MultiWaterWerken Door standaardisatie wordt het neerzetten van de basis sneller, beter en efficiënter. Ook biedt standaardisatie nieuwe perspectieven: Wat als we bijvoorbeeld MultiWaterWerken en schepen digitaal — met sensoren — op elkaar afstemmen, kunnen ze dan zelfvarend worden? Er zijn al vergevorderde plannen voor zelfrijdende vrachtwagens, én voor zelfvarende containers – wie ontwikkelt het businessmodel? Hoe kun je van een sluis een open datatool maken, ten dienste van vismigratie, waterbeheer et cetera? Mede via dit soort vragen streven we naar een gestandaardiseerde bouwdoos voor de volgende generatie MultiWaterWerken, waarin innovatieve functies zijn geïntegreerd. Kostenbesparend, multifunctioneel, klaar voor de toekomst en met exportpotentie.



3.1 Methodiek: Van Un-tendering naar Unorganizing Innovation

Bedrijven

Zoals gezegd heeft de overheid, RWS inbegrepen, moeite met innoveren. Bureaucratische processen beletten het snel en adequaat reageren op veranderende technologische, maatschappelijke en marktomstandigheden. Te beginnen bij de aanbestedingen, die per definitie stranden in stroperige processen met steeds dezelfde ‘usual suspects’ die meedoen. De ervaring

Onderwijs

leert dat dit zelden de gewenste creativiteit en innovatieslagkracht oplevert. Daarom heeft RWS bij deze sluisvervangingsopgave een andere aanpak gekozen: de best denkbare markt- en kennispartijen mogen een collectief vormen. Dit collectief werkt buiten de beheerprocedures om, een autonoom collectief met een missie: Un-organizing innovation. Door het opzetten van een open-innovatieplatform kan de marktwerking voluit zijn gang gaan. Als tegenprestatie voor het niet-aanbesteden stelt het collectief zich tot doel dat de waarde aantoonbaar het dubbele is van wat het collectief kost. Untendering: vaarwel aanbesteding, welkom triple helix collectief.

Overheid



3.2 Insourcing: collectief doel, collectieve prestatiebeloning

MultiWaterWerken programma collectief 1. TU Delft Civiele Techniek en Geowetenschappen Elk van de 7 partijen in dit collectief heeft een concrete inspanningsverplichting met betrekking tot het

2. Total Active Media (digital agency)

MultiWaterWerken-programma. Op gezette tijden komt het collectief bij elkaar om de voortgang af te stemmen voor wat

3. RWS Grote Projecten en Onderhoud

betreft de inspanningsverplichtingen. Onderweg kan de koers snel en flexibel worden bijgesteld. Omdat er een collectieve

4. 2CoolMonkeys (app-ontwikkelaar)

prestatiebeloning is, is er ook sprake van een collectieve ambitie om de doelstellingen op tijd te halen. Het collectief

5. Dienst Gemeentewerken Rotterdam

bepaalt de agenda en dus de snelheid van het proces. RWS stelt een deadline en stuurt het collectieve doel. Kennis- en

6. Charta Software

marktpartijen worden via het platform continu uitgenodigd om zich aan te sluiten bij het collectief.

7. Pentair (waterprocestechnologie)

Afbraak oude sluis 15 in de Zuid-Willemsvaart, 1923 (foto: beeldbank Rijkswaterstaat) 18 | Rijkswaterstaat Multiwaterwerken


4.1 MultiWaterWerkenprogramma: hoe we te werk zijn gegaan Hoofddoel van het MultiWaterWerken-programma is om een standaard basisontwerp van een (multi)waterwerk te maken, dat overal in Nederland kan worden ingepast. Ook moeten in een MultiWaterWerk veel functies kunnen worden gecombineerd. De belangrijkste functie is natuurlijk het schutten van schepen, maar ook watermanagement (spuien, pompen, vistrap) en overige functies, zoals als duurzame winning van energie, recreatie en toerisme, moeten een integrale plek krijgen. Ieder MultiWaterWerk-project is opgebouwd uit 3 fasen 1. onderzoeksfase 2. ontwikkeling 3. implementatie Om tot effectieve standaardisatie te komen is iedere fase bediscussieerd. Ook zijn juist de andere perspectieven meegenomen, zoals toerisme en energiewinning. Dit leidde tot een module-gedreven systeem. Het proces stuurde ons richting de juiste modulaire oplossingen, ook bij multidisciplinaire samenwerkingen en partnerships.



4.2 Reality check: performance-meting & input-sturing

De hoeveelheid open variabelen heeft geleid tot een focus op de interfaces tussen de modules, vergelijkbaar met het ontwikkelen van (open) software. Veel aandacht ging verder uit naar de standaardafmetingen en het modulair systeem, uitgedrukt in een eenheidcel. Op basis van deze standaardisatie is nog een veelheid aan innovatieve modules mogelijk, maar alles past aan en in elkaar.

Kernvraag blijft: hoeveel en welke bouwblokken hebben we nodig, gelet op de verschillende scheepsklassen en hydraulische en grondmechanische randvoorwaarden? Het antwoord formuleren we op basis van performance-meting en input-sturing.

Performance-meting (zie ook KPI’s hieronder) 1. Levenscycluskosten verlagen 2. Voorspelbaarheid in bouwkosten en -tijd vergroten 3. Beschikbaarheid en betrouwbaarheid vergroten 4. Duurzaam produceren: alternatieven voor beton en staal?

Input-sturing Wanneer vervangen we welke sluizen op basis van welke condities. 1. Technische levensduur 2. Capaciteit: waterhoogte, sluisbreedte, et cetera 3. Functionaliteiten / Functionele levensduur



4.3 KPI’s: concrete doelstellingen meetbaar maken Om te meten of deze nieuwe methodiek werkt, formuleren we momenteel een aantal Key Performance Indicators (KPI’s). Belangrijkste KPI is in ieder geval dat de standaardisatie leidt tot (minimaal) 1% bezuiniging op de totale opgave. Bij een totale vervangingsopgave van 5,2 miljard euro is dus een besparing mogelijk van 52 miljoen euro. Desgevraagd heeft de TU Delft becijferd dat het eindresultaat van het collectief daadwerkelijk minimaal 1% is. Gezien de geleverde resultaten zou zelfs 10% bezuiniging mogelijk moeten zijn.


aantal kolken aantal deuren per kolk openingstijden aantal uren per week breedte omloopriool eenheidsprijs kolkvloer eenheidsprijs kolk wand eenheidsprijs kolk hoofd eenheidsprijs deur eenheidsprijs schuif eenheidsprijs turbine eenheidsprijs omlooprioolvloer eenheidsprijs verlichting etc eenheidsprijs ict bediening onderhoud afschrijving

nk nd ohr no bo pkv pkw pkh pkd pks pturb pov pl pict pben pond nj

kolkvloer kolkwand kolkhoofd kolkdeur kolkschuif kolkturbine kolkomloop kolklicht kolkict MWW investering

pqkv pqkw pqkh pqkd pqks pqturb pqov pql pqict ik

Bediening per jaar Onderhoud per jaar Opbrengst per jaar Afschrijving per jaar

pqben pqond oturb ika


4.4 Resultaten gevaloriseerd Iedere partij leverde concrete deliverables op. Deze zijn allen allereerst gevaloriseerd op basis van de desbetreffende commerciële waarde. In totaal was voor bijna 2 ton (Euro) aan waarde gecreëerd tegenover een uitgave van nog geen ton. Ten tweede is doorberekend dat er sprake is van een aantoonbare potentiële besparing als gevolg van dat resultaat. Onderzoek van Dienst Gemeentewerken Rotterdam toonde met behulp van een 2D-rekenmodel en een 3D-bouwprogramma aan dat een besparing van 20.000 euro per sluiskolk mogelijk is zodra deze wordt gebouwd met modulaire MultiWaterWerk-bouwblokken. Charta Software leverde een rekenmodel op waarmee de wachttijden berekend konden worden tijdens de vervanging van sluizen. Het juist plannen en dubbel uitvoeren van sluizen zou een besparing van enkele tientallen miljoenen opleveren gedurende de looptijd. Het standaardiseren van elementen van de sluizen zou niet alleen tijd besparen tijdens het ontwerpproces en de realisatie maar ook tijdens de beheerfase, tot wel enkele procenten van de totale kosten. De totale potentiële besparing ligt rond de 75 miljoen euro. Conclusie is niet alleen dat de triple helix-samenwerking werkt, maar de onderliggende methodiek van unorganising innovation en untendering ook. De potentiële besparing dient echter nog wel daadwerkelijk te worden gerealiseerd.



5.1 Aftellen naar 2040: 52 MultiWaterWerken te gaan De 2D-kaart die momenteel wordt ontwikkeld (zie ook 5.3), toont real-time de volgorde waarin de 52 sluizen de komende decennia worden vervangen. De kaart geeft ook per sluis aan welke besparing er wordt gerealiseerd ten opzichte van de oorspronkelijke vervangingsbegroting, plus de verwachte levensduur, capaciteit en functionaliteiten.



5.2 Van project naar programma Waar tot nu toe de vervanging van elke sluis een apart ‘intern’ project is, wil RWS de vervangingsopgave programmatisch uitvoeren. Het programma wordt continu gevoed door een collectief dat waardevolle externe kennis en kunde inbrengt. Zo ontstaat een integrale benadering van de vervangingsopgave, zowel bouwtechnisch als financieel. Het programma overstijgt zo de vervangingsopgave en zorgt voor continue doorontwikkeling, hetgeen zich zal uitbetalen in een continue stroom van besparingen, innovatieve oplossingen en nieuwe toepassingen. Van op zichzelf staande sluizen naar een systeem – zowel een bouwsysteem als een besturingssysteem.



5.3 Kennisborging Bij aanvang van het project was geen overzicht beschikbaar, het was niet duidelijk om welke sluizen het ging, waar ze precies stonden, hoeveel kolken de sluizen bevatten en waneer ze vervangen moesten worden. De losse informatie was vindbaar maar dat kostte veel moeite. Dit is geen uitzondering, terwijl kennis en informatiebeheer essentieel is in langlopende en integrale projecten. In dit traject is daarom gestart met het opzetten van een kennisbank waarin alle informatie, data, modellen en andere relevante informatie wordt opgeslagen. Er is gewerkt met een open source tool op basis waarvan ook Wikipedia is gebouwd. In principe kan iedereen de kennisbank gebruiken, corrigeren en aanvullen. Een gestandaardiseerd kennisplatform voor een standaardiseringsopgave.



5.4 Werk in uitvoering

geopend, bewerkt en aangevuld kunnen worden. Dit stimuleert uitwisseling

We ontwikkelen in de loop van 2015 een transparant en beheersbaar 2D/3D-

5.4.3 Kernarchitectuur

model waarmee we de werking en meerwaarde van nieuwe ‘bouwblokken’

Sluispodia vormt het fundament voor de kennis- en informatie-uitwisseling.

kunnen testen. In het verlengde hiervan leggen we momenteel 3D-libraries

Om ook systeeminterfaces te laten werken met de laatste data, modules en

aan van elementen en pompen die in de nieuwe MultiWaterWerken

rekenmodellen is een Service Oriented Architecture ontworpen. Dit model

worden geïmplementeerd. Plus een 2D-kaart van alle sluizen (en hun

bestaat uit een stamservice (stamtabel) met daarin alle basisgegevens

vervangingsdatum) en een 2D-beleidsmodel van de vaarwegen. Waterwerken

van de sluizen. Aan deze stamtabel kunnen verschillende partners hun

in uitvoering dus, waarbij we momenteel parallel de volgende zaken

aanvullende informatie refereren. Alle stamgegevens en ook de gerelateerde

ontwikkelen:

gegevens zijn altijd zo actueel als de bron is. Beschikbaar voor iedereen via de

van modules en ook de ontwikkeling van nieuwe modules.

systeeminterfaces.

5.4.1 Besparende en future proof bouwdoos De MultiWaterWerken-bouwdoos bestaat uit standaardonderdelen (bouwblokken) die voor iedere bouw of vervangingsopgave weer duurzaam - want modulair - kunnen worden ingezet. Voor iedere sluis of ieder stuwcomplex kan zo snel en relatief eenvoudig de beste combinatie worden gemaakt. De uniformiteit levert uiteindelijk een aanzienlijke besparing op in het beheer en onderhoud van de werken. Verbeteringen van bouwblokken en nieuwe innovaties kunnen simpel worden ingebouwd en beproefd. Zo ontstaat een lerende verzameling van MultiWaterWerken voor de 21ste eeuw.

5.4.2 MultiWaterWerken 3D library Alle onderdelen in de MultiWaterWerken-bouwdoos worden openbaar beschikbaar en zijn snel configureerbaar. De bouwdoos wordt zodoende voorzien van een MultiWaterWerken 3D library. Deze library bevat bronbestanden die in alle standaard pakketten



5.4.4 Pompencatalogus en bezuinigingsopgave Sluizen kunnen sneller schutten door gebruik te maken van pompen. In de dubbel uitgevoerde MutliWaterWerken kan de gebruikte energie herbruikt worden door van de ene sluis naar de andere te pompen. Op deze manier verbruikt de sluis minder energie en wordt toch snel geschut. Middels turbines kan zelfs energie opgewekt worden. Op deze manier draagt een sluis bij aan duurzame energieopwekking. Binnen het project is een start gemaakt met een Pompencatalogus alsmede 3D modules die in de ontwerpen kan worden gebruikt.

5.4.5 Vaarwateren.nl en waterverkeersmodel Het vervangen van sluizen leidt tot geheel of gedeeltelijk blokkeren van vaarwegen. De exacte impact daarvan op de vaarbewegingen en vervoerssnelheid is afhankelijk van een aantal factoren. Om de wachttijden en vaartijden te berekenen is een model ontwikkeld door Charta Software voor Rijkswaterstaat. Dit model is te koppelen binnen de genoemde architectuur om zodoende de vervangingsopgave te optimaliseren op vaar- en wachttijden. Een eerste demo toont deze vaartijden, wachttijden en vaarbewegingen op vaarwater.nl. Dit is nog in ontwikkeling.

5.4.6 MultiWaterWerken – huisstijl toolkit Op SluisPedia bieden we (potentiële) partners een huisstijl toolkit aan waarmee ze een presentatie of boekje kunnen maken van hun MultiWaterWerken-plan of -idee. Het huisstijlgrid is gebaseerd op het modulaire bouwdoos-principe voor de bouw van toekomstige MultiWaterWerken, zoals hierboven beschreven.



Bouw Noordersluis IJmuiden, 1921 – 1928 (foto: beeldbank Rijkswaterstaat)

Werkgroep

MultiWaterWerken Datum

september 2015 Auteurs

Martijn Arts Jan Dirk van Duijvenbode Renson van Tilborg Design

Thomas Pleeging

Rijkswaterstaat. Multiwater werken. RWS Innovatieprogramma: organiseren, bouwen en besparen

Recommend Documents