TECHNISCHE HOGESCHOOL
Afdeling der Civiele Techniek
'Informatica, automatisering en
computertoepassingen'
39e Vakantiecursus in drinkwatewoodening
8 en 9 januari 1987 te Delft
Reeds in onderstaande volgorde in boekvorm verschenen de voordrachten van de volgende cursussen:
1. Filtratie; 2. Vervaardiging van buizen voor transport- en distributieleidingen; 3. Winning van grondwater;
4. Waterzuivering; 5. Hygienische aspecten van de drinkwatervoorziening; 6. Het transport en de distributie van
leidingwater; 7. Keuze, aantasting en bescherming van materialen voor koud- en warmwaterleidingen;
8, 9 en 10. Enige wetenschappelijke grondslagender waterleidingtechniekI, I1 en 111; 11. Radioactiviteit;
12. Grondwater; 13. De Rijn; 14. Nieuwe onhvikkelingen in de waterleidingtechniekop physisch, chemisch en
biologisch gebied; 15. De watervoorzieningen de industrie; 16. Gebruik van modeme statistische methoden;
17. Kunshnatige infiltratie; 18. De biologie ende watervoorziening; 19. Snelfiltratie; 20. Physische technologic
van de waterzuivering; 2 1. Van goed naar beter water; 22. Het ontwerpen van waterzuiveringsinstallaties;
23. Kwaliteitsbeheersing bij de openbare drinkwatervoorziening: 24. De Maas; 25. De openbare watervoorziening
in de maatschappij van morgen; 26. Watertransport door leidingen; 27. Regel- en stuurtechniek in het
waterleidingbedrijf; 28. De winning en aanvullling van grondwater en be'invloediigvan de omgeving;
29. Nieuwe zuiveringstechnieken: 30. Distributienetten en binnenleidingen; 3 1. Drinkwater in breder verband;
32. De drinkwatervoorziening in onhvikkelingslanden; 33. Toxicologische aspecten van drinkwater;
34. Microbiobgie bij de waterbereiding; 35. Europees milieubeleiden de gevolgen voor de waterleidingbedrijven:
36. Systeembenaderingen modellering in de waterhuishouding; 37. Bedrijfsmatige aspecten van winning en
zuivering; 38. Bedrijfsmatige aspecten van transport en distributie.
J. DIJKSTRA:
Processing-control with (ground)waterproduction and
SUPP~Y
There will he given a short historical developmentof
processing-control at the WHO.
The kind of concern-amongother things the number of
points to control and to settle- has affected the system of
processing-control.
Moreover there will he given information of the handled
standards for the use and the necessity of the measure of
automation at the WHO.
P. MASTENBROEK:
The use of robots
Robots are becoming an important aspect of automation.
Although technically we are in the beginning of the use of
robotics. and robots are compared with humans still
limited. there are still more companies and institutes who
are integrating robot systems in their organizations.
A rapidly growing number of companies are interested in
robots and wanted to know more about this part of
automation. Therefore it is very important to realize to
understand how robots are working. Furthermore
organizationsmust thinkabout the positive and if possible
about negative aspects of the useof robots.
H,O (20) 1987. nr. 7: 160
U.D.C. 00l.9 :53.087 :65.OU.56
M. J. M. BOGAERTS:
Developments in data theory
An information system consists in general of hard- en
software and of data. At governmentalagencies the
problems with data regarding to the establishment and
updating of automated information systems are
underestimated. Most of the time the quality of data is
not very high, moreover the cost of conversionof analogue
data to digital data amounts more than the computersystem itself. In this paper therefore attention is paid to
data and information, especially to the developments in
data theory.
The items that are dealt with are:
- accessibility of decentralized databases.
The number of information systemswithin governmental
agencies according to the same objects is sometimesvery
high:
- standardization.
Because of the high degree of decentralization a good
exchange of automated data is necessary. Thereforewe
need classification of information:
- quality.
An information system needs a certain qualitywithaspects
as reliability, precision, actuality, completeness and
relevancy. The higherthequality the higherthe cost of the
information system. The question is what is the optimum
in relation to the tasks of the governmental agencies;
- structure.
With structure ismeant the identificationofdata, relations
between data elements and representationof the reality in
information systems:
- conversion.
Analogue to digital conversion of data takes most of the
time tens of men year. This causes so many cost that the
expected profits of auromation lies further in the future
than originally expected.
0. I. SNOEK:
Practical experiences with a LaboratoryInformation and
Management System (LIMS) in a Water Quality Conlrol
Laboratory
Environmental pollution has forced the waterworksto use
more sophisticated treatment methods.
The development and the operation of these new treatment
methods together with new legislation has increased the
analytical work load of the laboratories. This increased
work load could be digested by automation of the analytical
methods. The control of the analytical production and the
processingof the vast amountof dataintoinformation has
stayed behind however. A LIMS is a valuable tool to the
lab chief, helping him in the managinganddataprocessing
tasks. A LIMS reduces the time that passes between
analysis application and the supply of the results report
A LIMS means a contribution to Gwd LaboratoryPractice
(GLP) because all procedures are well documented and
guarded by the LIMS. The 'M'in UMS is somewhat
deceptive because the present LIMS's have no managing
capabilities: LIMS's are bookkeepingsystems, helping the
lab manager with his managing task.
The laboratory process control task of LIMS operates
quite satisfactory.The data processing part however needs
considerable improvement in report generating
possibilities.
H. B. VERBRUGGEN:
Process control systems
There is an increasing number and a large variety of
process control applicationsto all kinds of technical
processes. The modem process control equipment allow a
very flexible and application oriented set up of the plant
automation. Besides, links are offered to other automation
systems within a company, like management information
systems, administrative systems and planning and
scheduling systems.
The number and complexity of the diierent tasks within
the process control system are increasingbecause. of the
demands on safety, environmentalprotection, etc. Special
attentionshould be paid to the man-machine interfaceand
the coupling of the process control systems to other fields
of automation within f i e company.
The fast development of process control equipment(lower
prices, more features offered) leads to a problem of
standardisation in a company with a large number of
applications usinginstallationswhich should produceover
a relatively long period.
J. M. J. WAALS:
Computer applications for the intake and storageof
surface water: growth towards expertsystems?
Computer applications can offer an important tool for the
optimization of the intake and storage of surface water.
In this article this is demonstrated with the example of the
Biesbosch reservoirs, three pumped storage reservoirs for
the watersupply of thesouth-westNetherlands.The water
for the Biesbosch reservoirs, which have a total volume of
some 80 million m3, is abstracted from the river Meuse.
For these reservoirs a set of computer programs has been
developed which simulate the qualitative and quantitative
characteristics of the source, the influence of the river
Rhine on the Biesbosch delta and the whole process of
water intake and storage.
T o manage the ever growing knowledge of complex
interacting systems like source. intake and storage new
applications have to be developed, which will be based on
the knowledge and experienceof experts. These expert5ygtems not only have to make decis~ons,but also have to
explain them. In ourview it isnecessary todevelopexpertsystems in the water industry to get experienced in this
promising new field of computer technology.
J. VERBURG and J. RAVELLI:
Office automation
Office automation is entering the offices of all kinds of
organisations today; those of commercial companies,
government institutions and public utilities alike.
This article describes office automation and recognises
twodifferent kindsof office automation: the first as a set of
tools for the office, the second as a way to reorganise the
office procedures in order to reach the goals of the
organisation at a higher level.
A description is given of the role of information in the
office and the importance of integration and
communicationsare highlighted.
Different office automation facilitiesare mentioned,
software products are listed and a method for cost-benefit
calculations is explained. Also the orgauisational
consequences are discussed and recommendations for the
~mplementationof office automation are given.
J. T. GROENNOU:
Expert systems for chemical laboratories
Artificial Intelligence (AI) IS concerned with solving
problems in a similar way as human beings would do.
One of the subareas of AI, expert systems, consistsof
computerprograms that use knowledge of experts and an
inference mechanism to solve problems that require
significant human expertise. Expertise is a combination of
knowledge (facts and heuristics) and capability of solving
difticult problems. Each of the basic components of an
expert system (knowledge base, knowledge acquisition
subsystem, inference mechanism and user interface)will
be discussed andattention will be paid to the strength and
weakness of expert systems. Expert systems have a
number of benefits but before starting to develop expert
systems it is important to test the problems on criteria.
This is shown, as an example, for some subjects of interest
for a chemical laboratory. Developinganexpertsystem isa
project that can be subdivided into phases. Each phase
requires a certain time and should be monitored.
FRANZ M A I L m E R :
Automation in Water Supply
Two examples of water works automation will be
presented. One example described how raw water is
produced from surface water using large scale reservoirs
(Biesbosch storage scheme). The other describes how,
with the aid of ground water works, a large distribution
area issupplied (Water Works ofHamburg). In bothcases
computer networks have been appliedbecauseofthe large
expansion of the supply plants.
Although the construction and functions of the processes
varygreatly from one another, the automationsystemscan
be fashionedin a simularmanner.This is made possible by
the fact that the individual characteristics of the processes
can be described in the form of data. The differencesin the
process control are neverthelesstoo great to achieve one,
uniform concept. Differencesexist already in the aims.
These differenceswill be analysed in this article.
TH. N. OLSTHOORN and A. A. M. KUSSE:
Data handling in groundwater model study
Assessment of the hydrological impact in the Netherlands
caused by German open-pit lignite recoveryintheRur rift
valley proved a large and complex project due to geology
(5 aquifers, geological faults) and the extension of the area
(3,000 km2).
By strict separation of data on one hand and
models on the other, as well as storing the various
catagories of data in their most natural form, the riscsof
this project were minimized.
The applied method is of a general nature and thus
transferable to other projects. They only need to be
completed with new data.
The about 40 different programs written for the project
are of general applicability and guarantee a great number
of different operations and the transfer of the data files
into model input. They already proved their usefulness
within a number of other projects.
Procesbesturing bij (grond)waterwinning en -levering
Grondwaterwinning en -levering is het proces
om te komen tot 'op ieder moment voldoende
goed drinkwater'. Ik beperk mij in de eerste
plaats tot het: 'op ieder moment en voldoende', want 'goed' hoort daar in dit kader
niet onder. Het is ook nog niet zover dat wij
vanuit een centrale nagaan hoe bijvoorbeeld
het ijzergehalte van het uitgaande water van
een pompstation is. De tweede beperking is
evident. Het onderwerp handelt alleen over
de Waterleiding Maatschappij 'Overijssel'
(WMO) en wat zich daar bij procesbesturing
heeft ontwikkeld.
capaciteitswerken), niveaus (in reservoirs en
watertorens), meterstanden en andere meetwaarden. Voorts was er de wensvoortdurend
te kunnen controleren of alles werkt.
Een en ander is grondig voorbereid en
overdacht. Gaandeweg vormden zich enige
beleidsuitgangspunten:
1. niet doen wat technisch kan, maar doen
wat nuttig en nodig is. Dit is tijd- en plaatsgebonden en zou dus regelmatig bijzondere
aandacht behoeven;
2. automatisering per pompstation.
W51 zouden veel gegevens naar een centraal
punt worden gebracht. Valt de centrale uit
dan werken de pompstations gewoon door.
IR. J. DLTKSTRA
Aldus is een bedrijf minder kwetsbaar en niet
Waterleiding Maatschappij
afhankelijk van de centrale;
3. bouw in fasen om de centrale bij te
kunnen stelleni
a. afhankelijk van ervaring (de vertalingvan
signalen naar maatregelen);
Zo'n 20 jaar geleden had WMO nog aparte
b. afhankelijk van de voortschrijdende
gebieden met districtsgewijze controle, onder technologische ontwikkeling;
andere van pompstations en reservoirs.
c. om de moeilijkste gebieden zo snel
Produktie en distributie waren dus in CCn
mogelijk onder controle te kunnen krijgen;
hand. Er was een aantal factoren dat aan4. ingrijpen (besturen) mogelijk maken
leiding vormde tot herbezinning over de
voor zover nodig om te voorziene knelpunten
regeling en controle van produktieen
zo veel mogelijk op te vangen, eventueel te
waterlevering. Anders gezegd: wij waren op voorkomen, dus vooruitzien;
zoek naar een efficienter evenwicht tussen
5. aanlevering van gegevens voor vervraag en aanbod van water. Die factoren
betering enlof uitbreiding, bijvoorbeeld
waren, in willekeurige volgorde:
bf meer produktie,
a. sterke groei ten gevolge van aansluiting
en/bf meer leidingcapaciteit;
van onrendabele- en superomendabele
enlbf meer berging;
gebieden (bij WMO veel boerderijen);
eventueel drukverhoging. Opjagers zijn
b. toename van de waterverbruiken over de echter geen eerste keus;
hele linie;
c. overgang van bemande naar onbemande Afb. I - Voorzieningsgebied van de WMO.
pompstations (automatisering);
d. eenvoudiger wachtdienst. Vroeger had de
machinist het hele jaar dienst, nu gemiddeld
nog een week per maand;
e. hogere welvaartseisen, niet alleen van
personeel maar vooral ook van klanten;
f. kostenbeheersing. Hoger rendement van
capaciteitswerken, dus rninder overcapaciteit.
Het verbeteren van onze doelstellingwerd
vooral mogelijk gemaakt door verdergaande
technische ontwikkelingen, met name op het
gebied van de automatisering. Hierdoor
zouden een beter overzicht, snellere
informatie en effectievere maatregelen
moeten kunnen worden bereikt.
De vraag was: welk systeem is het beste voor
centrale signalering, bewaking en de
mogelijkheid van ingrijpen. Pas in een later
stadium is meer aandacht gegeven aan opslag
en toegankelijkheid van de geregistreerde
gegevens.
De gewenste informatie betrof in hoofdzaak:
waterafgiften van pompstations (pompputten,
filtraatpompen, reinwaterpompen) en
reservoirs, drukken (uitgaande druk bij
6. wat betreft de kosten heiligt het doel niet
de middelen;
7. zoveel mogelijk zelf bouwen. Wat wij
zochten was toen niet op de markt. Het zelf
bouwen had vooral tot doe1 om de bedrijfsvoering meer zeker te stellen. Bij storing in
de centrale zijn wij namelijk direct stand-by
en onafhankelijk van derden 5n wij 'kemen'
de centrale en weten er dus de weg.
Wat is daaruit gegroeid? Om te beginnen
scheiding van produktie en distributie.
O p afb. 1is het voorzieni~lgsgebied
van de
WMO gegeven. Een eerste indruk hieman
toont direct aan dat het moeilijk is om zonder
een centrale de bedrijfsvoering goed te
overzien. Het gaat daarbij namelijk om
21 pompstations en 67 reservoirs en watertorens. Zij 'zitten' alle in het systeem.
De invloedsgebiedenvan de pompstations
waren - en zijn nog steeds - niet van elkaar
gescheiden. De centrale is gevestigd in Hoge
Heksel, een klein dorp ten noordwesten van
Almelo. Er is gekozen voor drie ondercentrales in het relatief ver afgelegen westelijk
voorzieningsgebied. Deze drie sub-centrales
(Zwolle, Sint Jansklooster en Havelte) zijn
we1 volledig opgenomen in de centrale Hoge
Heksel, doch kunnen apart werken (zoals elk
pompstation). Dit betekent bij calamiteiten
dus weer meer zekerheid voor de nietgetroffen gebieden.
Eerst is het Noordoostelijk gebied van
Twente onder controle gebracht. Dat was in
1970. Daar waren de meeste knelpunten.
Met dit eerste deel is de nodige ervaring
opgedaan. Het tweede gedeelte (Zuid-Salland
en Zuid-Twente) kwam in 1974 klaar.
Ten opzichte van het eerste deel zijn hier al
heel wat verbeteringenin aangebracht, onder
andere wat betreft de snelheid van het
telemetrie-systeem. In een tijdvak van
ongeveer 10 jaar is daarna de centrale
vofiedig uitgebouwd.
Ter toelichting nog de volgende gegevens.
WMO levert circa 55 miljoen m3 water aan
bijna 240.000 percelen via rond 8.000 krn
hoofdleiding. De capaciteit van de pompstations is rond 14.000 m3/u. Dit betekent
dat gedurende langere tijd ongeveer 1,l m3
per perceel per etmaal kan worden geleverd.
De overschrijdingskans hiervan is CCnmaal in
acht jaar. De totale reservoirbergingis
ongeveer 74.000 m3. Dit is iets meer dan de
bekende 25 % van de maximum dagafgdte.
Het kabelnet is bijna 600 km lang. Met veel
leidingen zijn kabels meegelegd, reeds lang
voordat de centrale werd gebouwd.
Voor een overzicht van de centrale zal slechts
op een paar punten worden gewezen. Het gaat
in eerste instantie om het controlerenen
bewaken van de capaciteitswerken en het
opnemen van gegevens. Een belangrijk
onderdeel betreft het controleren van alle
pompen, compressoren, filters, generatoren
etc. Voor dit doe1 wordt een toonfrequentsysteem gebruikt. Een groep te melden
gegevens, bijvoorbeeld van een pompstation,
wordt een adres genoemd. Dit adres kan via
een kabel door middel van een code worden
opgeroepen vanuit de centrale. Een pompstation kan vele adressenhebben, afhankelijk
van het aantal op te vragen gegevens, want
een aangesproken adres kan 10 tot
16 meldingen tegelijk terugzenden door
dezelfde kabel. De capaciteit van de centrale
is ongeveer 500 adressen, dat wil zeggen dat
er ruim 5.000 meldingen kunnen worden
ontvangen. In de centrale worden alle
adressen beurtelings opgevraagd.Het gehele
voorzieningsgebied van de WMO wordt elke
minuut volledig gecontroleerd. Dat betreft
dan ruim 2.000 gegevens. In het kort kan
men stellen dat gegevens van de capaciteitswerken via telemetrie in de centrale worden
gesignaleerd en gepresenteerd op panelen,
vanwaar de werken ook kumen worden gecommandeerd. De pompen kunnen namelijk
niet alleen worden bewaakt, doch ook
worden bediend vanuit de centrale.
Men stuurt dan een gecodeerd telegram naar
de desbetreffende pomp. Dit geschiedt door
schakeling met de hand.
Het overbrengen van meetwaarden gebeurt
in het oudste deel van de centrale analoog.
Hierbij wordt voor elke meting een vaste
frequentie gereserveerd. In de nieuwere
delen worden de meetwaarden digitaal
overgebracht. Bij dit systeem wordt de
terugmeld-mogelijkheidvan een adres
gebruikt.
plattegrond
1111
I
1
Afb. 2 - Plattegrond van de centrale re Hoge Heksel.
Tellerstanden worden opgeslagen in
plaatselijke geheugens, welke vanuit de
centrale op elk moment kunnen worden
opgevraagd.
Een plattegrond van de centrale is weergegeven op a!%. 2. De 'liggende poot' van de
L-vorm is het oudste deel en ongeveer 7 m
breed; de 'staande p o t ' rond 10m. De ruimte
in de centrale is uiteraard geconditioneerd.
waarmee men de panelen kan bestuderen
(zie later).
Een voorbeeld van een paneel geeft a!%.4.
Elke pomp heeft twee lampjes, een bedriifsen een storingslamp. Signaleert het vraagsysteem een storing, bijvoorbeeld in een
pompstation, dan wordt dat gemeld op het
daarbij behorende paneel (rood lampje).
Tegelijkertijd is er een accoustisch signaal.
Afb. 3 geeft een blik in de liggende poot.
Aan het plafond zijn camera's bevestigd
De centrale is overdag slechts bemand door
CCn persoon.
Afb. 3 - Overzicht van een gedeelte van de panelet1 in de centrale.
's Nachts is er geen man in de centrale
aanwezig. Een melding komt dan binnen in
CCn van de dienstwoningen. Daar is in de
slaapkamer een monitor opgesteld, waarop
via camera's in de centrale de panelen
kunnen worden weergegeven. De camera's
zijn dus op afstand bedienbaar. Is de storing
ernstig dan wordt de wachtsman in het
betreffende gebied opgebeld. Bovendien
wordt zo nodig een man van de elektrotechnische dienst gewaarschuwd. Lijkt het
niet ernstig dan wordt ingegrepen op de
signalering. De storingwordt opgeslagen in
een geheugen -om de volgende morgen te
k u ~ e oproepen-en
n
men gaat weer slapen.
Zoals reeds opgemerkt werkt elk pompstation
en reservoir zelfstandig automatisch.
De reinwaterpompen werken afhankelijk
van druk of volumestroom, de bronpompen
afhankelijk van het niveau in het reinwaterreservoir. Ook hier worden allerlei gegevens
op panelen zichtbaar gemaakt.
Ingrijpen via de centrale gebeurt alleen
indien noodzakelijk, voornamelijk bij langdung hoge verbruiken en uiteraard bij
calamiteiten. Het personeel is technisch goed
geschoold en moet bovendien een grote dosis
gezond verstand bezitten, want men moet de
invloed van een ingreep kumen beoordelen.
D e vraag is: wat gebeurt er in de toekomst.
Het oudste van de vier gedeelten van de
centrale is reeds aan vervanging toe. Er is nu
dus gelegenheid om te verwezenliken wat wij
sneller en beter willen doen. De ontwikkeling
gaat ongetwijfeld in de richting van toepassing
van computers. De vraag wordt dm: hoe ver?
De computer zal de bemanning voorlopig
niet vervangen. Er is geen voorspelling te
maken van elke mogelijke calamiteit, dus ook
niet van de benodigde reactie. Bovendien
blijven wij op de kosten letten. Bijvoorbeeld
het in de auto's van de onderhoudsmachinisten meegeven van een computer etc.
om met de centrale te kunnen communiceren
is niet nodig. Een mobilofoon is voorlopig
voldoende. Men kan kortweg stellen dat de
normen voor de toekomstige ontwikkelingen
getoetst zullen blijven aan de zeven genoemde beleidsuitgangspunten, met name
het eerstgenoemde: is het nuttig en nodig.
Nogmaals: wat gebeurt er in de toekomst?
Het is mogelijk om het systeem zo te maken
dat bijvoorbeeld vanuit de centrale wacht via
een 'toetsenbord' overal kan worden
ingegrepen. Bovendien kunnen alle in de
centrale geregistreerde gegevens van de
telemetrie direct in een computer worden
opgeslagen, met andere woorden: wij zouden
dus alle panelen kunnen missen en in de
wacht een batterij monitoren kunnen
plaatsen. Er zou dan een aantal procescomputers moeten worden ge'installeerd, die
op een centrale computer worden aan-
Afb. 4 - Voorbeelden van presenratie van signalen en gegevens op de panelen; geheel l i n k van een pompstation (wee
panelen) en geheel rechrs: van een watertoren en wee resetvoirs.
gesloten, eventueel verbonden met een
computer op het hoofdkantoor.
Bij WMO vindt men geen statuseffecten wij
pogen de grens van hobbyisme in het oog te
houden.
Er zijn daarbij enkele vragen te stellen:
In de tweede plaats wil ik duidelijkstellen dat
1. Er was reeds opgemerkt dat dit systeem
ik automatisering, onder andere de computer,
in de centrale geen personeel zal uitsparen.
niet onderwaardeer maar ik wil deze plaatsen
Het ziet er naar uit dat dit in de produktiein het beslissingscircuit, waarbij ook andere
dienst elders evenmin het geval zal zijn.
dan technische-economische normen gelden,
2. Is het nieuwe systeem beter en werkt het en steeds voor ogen houden waardie plaatsin
sneller, met andere woorden: is er beter en
de verschillende gevallen ligt.
sneller een overzicht van een bepaalde situatie Voor het gezichtspunt dat ik bedoel kom ik
te verkrijgen. Als het veel gegevens betreft,
geleidelijk op een geheel ander terrein.
die nodig zijn om een beslissing te kumen
Ook dat betreft echter de praktijk en daarbij
nemen, of om vooruit te kunnen zien, dan
hanteert WMO die zogenoemde 'zachte
lijkt dat zeer de vraag. Vooral recente
sector'. Deze kan het beste worden toegelicht
gegevens, bijvoorbeeld van dezelfde dag, zijn door het aangeven van een paar overwaarschijnlijk niet beter en sneller toewegingen, dus geen oordelen, maar vragen:
gankelijk en niet beter te overzien.
a. Is de klant we1zo gelukkigen tevreden als
3. Is het goedkoper. Deze vraag is moeilijk hij weet wat de betere service hem aan geld
te beoordelen. Men gaat waarschijnlijk ook
kost?
'meer' doen. Dat mag iets kosten. Bovendien, b. Moet een personeelslid in dezelfde tijd
de prigen van hard-ware zakken nog steeds. steeds meer doen? Het is bekend dat van een
8-urige werkdag men slechts een deel
Er moge blijken dat de keuze voor ons niet
rendabel kan maken. Er is niet alleen fysiek
evident is. Deze materie is in een werkgroep een beperking maar - en dat is voor de
van WMO nog in discussie.
meesten verschillend -men kan slechts een
E r is erg veel bekend over wat er technisch
beperkte tijd geconcentreerd denken. Speelt
allemaal kan, maar interessanter zou zijn te
dit bij verdergaande automatisering, verweten wat de ervaringvan anderen is met wat geleken met vroeger eenvoudiger werk, een
ik noem 'nuttig en nodig'.
rol? Waar ligt dan de grens van de arbeidsBelangrijk daarbij is vanuit hoeveel gezichts- tijdbesparing en wat moet het personeel in de
punten dat moet worden bezien. Ik ga nu om resterende tijd doen?
des tijdswille voorbij aan de technisch- en
c. Hoe is het gesteld met het welbevinden
financieel-economische factoren en richt mij van het personeel. Bij de jongeren zal het
op een derde gezichtspunt. Men zou dat
meevallen maar het gaat ook om de ouderen.
kunnen plaatsen in de 'zachte sector', maar ik Z o dreigde bijvoorbeeld bij WMO door de
denk dat dit niet het minst belangrijke
centrale een generatie oudere machinisten
gezichtspunt is.
tussen wal en schip te vallen. Wij hebben dat
Eerst nog een paar opmerkingen vooraf.
met herplaatsing kunnen opvangen.
De jongeren zijn bijgeschoold. Dit zal zich bij
vernieuwing steeds in meer of mindere mate
herhalen. Wij moeten ons dan steeds weer
afvragen wat de prijs is en of we dat er voor
over mogen hebben.
Dit zijn wat gedachten uit, zoals ik dat wil
noemen, ons 'microwereldje water'.
Het is a1 moeilijk genoeg om daar de zachte
sector wat harder te maken, dus om in dit
opzicht te komen tot duidelijke beleidslijnen.
Toch ga ik nog een stapje verder.
Ik wil namelijk even zien naar de algemene
ontwikkeling in het 'macro-gebeuren' en dan
neem ik direct maar een extreem geval: de
gerobotiseerde fabriek. Bij de voorbereiding,
bouw en bedrijfsvoering zijn voornamelijk
alleen nog topfunctionarissen en zeer hoog
geschoold personeel ingeschakeld. Een zeer
groot deel van het arbeidspotentieelkomt
hier niet aan toe. Ik wil niet zeggen dat zij
afvallen maar zij zullen we1 iets anders
moeten doen. Maar wat?
Overigens, dat kleine groepje uitverkorenen
in de fabriek zal ook moeten wennen.
Het personeel mag, als alles goed gaat,
nergens aankomen, alleen opletten'
D e verantwoordelijkheidvan het produkt
ligt als het ware niet meer bij de mens maar bij
de robot. In hoeverre wordt de gewone man
uitgeschakeld? Is deze ontwikkeling we1 zo
begerenswaardig?
Ik dwaal nog even verder van de procesbesturing in Hoge Heksel af.
Waarom wordt er verder geautomatiseerd?
Er wordt veelal geautomatiseerd om iets
sneller en beter te kumen doen dan anderen,
dichtbij of veraf. Dat gaat ook ten koste van
die anderen, dichtbij of veraf. De vakbonden
zijn in dit opzicht niet voor niets zo kritisch.
Ten gevolge van automatisering, met name
bij alle vormen van produktie, zal de afstand
tussen de Westerse en de Derde Wereld
steeds groter worden. Als dit consequenties
heeft dan raken de reacties ook zeker ons
'rnicrowereldje water'.
Ik ben rnij ervan bewust dat ik in wezen hier
het probleem aansnijd van: moeten wij
voortgaan op de weg van de tot nu toe
aanvaarde vertaling van economie, te weten:
afhankelijk van concurrentie en de markt, de
economie van de sterkste. Of zou economie
moeten zijn gebaseerd op 'het voldoende
zijn', 'het genoeg zijn', de economie van de
zwakste. Het is niet zo irreeel zich dit af te
vragen als het lijkt. Immers, hebben wij met
de aansluiting van de onrendabele en
superonrendabele percelen destijds niet
gekozen voor de laatste vertaling. De aangeslotenen in de steden betalen voor die op
het platteland. Zo zijn er veel voorbeelden.
Ik ben rnij ervan bewust dat deze vragen op
mondiaal niveau een andere dimensie
hebben. Feit is dat automatiseringhierbij een,
belangrijke rol kan spelen, ten goede of ten
kwade.
Met deze overweging op de achtergrond keer
ik terug naar ons 'microwereldje water'.
Wij hebben bepaald niet een overgewicht bij
de hiervoor geschetste problematiek.
Wij hebben ook niet in sterke mate te maken
met uitschakeling van een deel van net
arbeidspotentieel. Maar ik meen dat wij er in
principe we1rekeningmee hebben te houden.
Tot slot kort samengevat: De computer is er,
gelukkig. Hij is soms nodig, soms onmisbaar
en datzet ik ereen vraagteken bij. Niet bijde
computer zelf maar bij het gebruik daarvan.
Wij dienen de computer selectief toe te
passen en zorgvuldig in te bouwen in ons
maatschapelijk patroon en dan eindig ik met
het eerstgenoemde beleidsuitgangspunt,te
weten: niet doen wat technisch kan, maar wat
nuttig en nodig is:
doen wij wat de computer kan - dan heeft de
computer ons -, hetgeen ik ontluisterend
acht,
doen wij wat nuttig en nodig is - en ik heb
daarvoor geen pasklare oplossing, ik wil
alleen wakker blijven, de maatschappelijke
ontwikkeling volgen en het bedrijf daarbij
verantwoord aanpassen - dan hebben wij de
computer.
Wat die kan is bewonderenswaardigen voor
rnij bijna onvoorstelbaar, maar hij is
desalniettemin slechts een hulpmiddel, dat
wij zeker zullen gebruiken.
Robotisering
Inleiding
Robots worden momenteel gezien als een
steeds belangrijker facet in de automatisering.
Hoewel we technisch gezien nog aan het
begin staan van robotisering en robots in
vergelijking tot mensen nog beperkt zijn,
integreren a1 veel bedrijven en instellingen
robot-systemen in hun organisatie.
Een nog groter aantal bedrijven toont
interesse en wil graag meer weten over deze
snel groeiende tak van automatisering.
P. MASTENBROEK
Perkin-Elmer Nederland BV
Het is daarom belangrijk dat deze
organisaties begrijpen wat robots zijn en hoe
ze werken. Verder is het dan noodzakelijk
om vooraf te denken over de positieve en
wellicht mogelijke negatieve aspecten van
het gebruik van robots.
Wat is een robotsysteem?
Soorten robots
Door beelden uit science-fiction films
worden robots vaak gezien als machines met
een menselijk uiterlijk en menselijke reacties.
Deze voorstelling is niet juist. Maar als het
bovengeschetste beeld niet juist is wat is een
robot dan wel? E r bestaat een uitgebreid
scala aan definities; gemeenschappelijk
daarin is het feit dat robots eenvoudig
programmeerbare manipulatoren zijn.
Machines die door middel van een
programma in staat zijn om mechanisch een
voorwerp te pakken, te verplaatsen en
eventueel na een verandering van de positie
van dat voonverp weer neer te zetten.
Typen robots
Robot systemen kunnen, afhankelijkvan hun
gebruik, in een aantal soorten worden
onderverdeeld, n a ~ e l i j k :
- industriele robots;
- mobiele robots;
- speciale robots.
D e meest bekende zijn de industriele robots.
Dit type robot wordt bijvoorbeeld gebruikt in
de autoproduktie. Robots doen allerlei
soorten werk: assemblage, lassen, spuiten,
boren, freezen enz.
Ook in andere produktiebedrijven hebben
industriele robots hun intrede gedaan.
Een tweede soort is de mobiele robot; dit
type kan zichzelf verplaatsen door een
ruimte. Deze ruimte kan klein zijn,
bijvoorbeeld een verplaatsrobot in een
magazijn of een gerobotiseerd postwagencircuit in een kantoor. Grotere afstanden
worden door inspectierobots afgelegd.
Dit type wordt veel gebruikt om leidingenstelsels te onderzoeken, bijvoorbeeld riolen
en aardolie pijpleidingen.
D e grootste afstanden worden afgelegd door
exploratierobots, die gebruikt worden voor
de verkenning van bijvoorbeeld het heelal of
de oceaanbodem. Dan zijn er ook nog
verschillende soorten speciale robots.
Een voorbeeld hiewan is een robot die in de
operatiezaal wordt gebruikt ter assistentie bij
langdurige chirurgische ingrepen.
Ook educatieve robotsystemen worden
tot de speciale robots gerekend.
generatie is uitgerust met een zekere mate
van machine-inteuigentie. Het kan door
middel van software berekenen wat de beste
reactie is op een gewijzigde werkomgeving.
Hoe robots werken
Om meer inzicht in de werking van een
robotsysteem te krijgen moeten we de
anatomie van de robot bekijken (afb. 1).
We beginnen met het meest zichtbare deel:
de robot-arm. Deze is in feite de uitvoerder
van alle opdrachten. De arm wordt met
speciale software geprogrammeerd om een
hoeveelheid taken af te handelen. Elke keer
weer, zonder enige vermoeidheid, doorloopt
de robot-arm met een enorme precisie deze
Een andere manier om robots in verhandelingen. D e robot-arm moet echter
schillende klassen in te delen, is de indeling
gestuurd worden. Hiewoor wordt gebruik
naar mate van technische ontwikkeling.
gemaakt van specifieke software en
Hierbij onderscheidt men drie generaties.
computer hardware. Als computer-hardware
le-generatierobots: dit zijn verplaatsworden mini-computers of speciale
machines die hun bewegingen uitvoeren
computers gebruikt. Steeds vaker wordt de
zonder enige cornmunicatie met de
snel in kracht en snelheid groeiende Personal
orngeving. Ze doen hun werk zeer precies,
telkens herhalend maar kunnen bijvoorbeeld Computer gebruikt. De software geeft de gebruiker de mogelijkheid om met de robot te
niet constateren dat er werkstukken
communiceren. D e kwaliteit van de software
ontbreken of dat kleine onderdelen zijn
bepaalt dan ook in grote mate de kwaliteit
vervangen door grotere.
van het totale robotsysteem (zie afb. 2).
2e-generatierobots: deze robots hebben
enige mate van zintuigelijke coijrdinatie van
Een praktijkvoorbeeld
de robotbewegingen. Deze generatie maakt
daawoor gebruik van visuele en tastsensoren. Elk monster dat het laboratorium binnenkomt zal een voorgeschreven weg moeten
3e-generatierobots: deze categorie van
volgen (zie afb. 3). Deze weg begint met de
robotsbestaat alleen nog maar op het
identificatie van het monster: wat voor een
tekenbord of wordt nog als experimenteel
systeem onderzocht. Een robot van de derde soort monster is het, wat voor een analyse
Afb. I .
IRM
Printer
Device
Interface
Robot
Drive
Unit
MasterLab
Robot
technologic steeds beter aanpassen aan
veranderingen en invloeden van buitenaf.
Een robotsysteem zal dan kunnen beredeneren wat het moet doen als iemandvoor
d e grap een nog te bewerken onderdeel
ondersteboven neerzet.
Ook financieel gezien gaat de robot een
goede toekomst tegemoet. Electronica,
processoren en computergeheugens worden
door massaproduktie en technische ontwikkelingen steeds goedkoper. Relatief zal
daardoor ook de robot lager worden geprijsd.
D e derde factor: de sociaal-economische of
psychologische factor is wat moeilijker in te
schatten. De mate waarin de robot geaccepteerd zal worden op de werkplek, zal
van bedrijf tot bedrijf, en van geval tot geval
verschillen. Bij de robotisering van, voor de
mens, gevaarlijkwerkzal de tegenstand klein
aijn. Bij de invoering van een robot om een
lopende band te automatiseren, ligt dit weer
geheel anders. Het wegnemen van verkeerde
of misvormde indrukken is hierbij heel erg
belangrijk. Zoals a1 eerder opgemerkt, zullen
bij d e invoering van een robot bepaalde
arbeidstaken verdwijnen. Maar tegelijk
zullen er weer nieuwe taken zoals onderhoud, reparatie, programmering en toezicht
o p d e robots gecreeerd worden.
Conclusie
Het is duidelijk dat robots een grote invloed
o p d e toekomstige arbeidssituatie zullen
hebben. D e beschikbaarheid van nieuwe
technologieen zal hierbij een grote rol spelen.
Visuele en tastsensoren zullen robotsystemen een stuk krachtiger maken.
Nog verder in de toekomst zullen computerontwikkelingen als kunstmatige intelligentie
een robot 'slimmer' maken. Een robot kan
daardoor voor steeds meer nieuwe taken
worden ingezet.
O o k zal de kostprijs van een gemiddelde
robot steeds gunstiger worden. De sociale
acceptatie van de robot op de arbeidsplaatsis
echter een factor die nog vrij ongewisis; deze
acceptatie zal van geval tot geval ook weer
anders zijn. De angst die bij sommigen leeft,
als zou d e robot alle menselijke arbeid
overnemen, is duidelijk ongegrond. Robots
hebben nu eenmaal geen creativiteit, geen
intui'tie en geen werkelijk aanpassingsvermogen zoals de mens dit heeft. We1 zal er
bij d e invoering van robots een nieuwe
arbeidsverdeling plaatsvinden. Banen zullen
verdwijnen maar nieuwe arbeidsplaatsen
zullen ontstaan.
.
a a
'Ontwikkelingen in gegevensvenverking en beleidsadvisering'
1. Inleiding
In zijn opstel 'Onze informatiemaatschappij'
schat prof. dr. I. S. Herschberg de betrouwbaarheid van een moderne computer op
3 :lox4.Dat yil zeggen dat de fouten die een
computer in CCn jaar maakt (door gebreken
in het elektronische systeem) op de vingers
van een hand zijn te tellen.
De betrouwbaarheid van de systeemprogrammatuur schat hij in datzelfde artikel
op 3 : 1012.
Een informatiesysteem bestaat echter niet
alleen uit hard- en software, maar ook uit
veel meer met gegevens worden gedaan.
Er kan daarom ook veel meer misgaan.
Vooral met statistischebewerkingen met
secundaire gegevens kan de plank nogal eens
worden misgeslagen.
het aardoppervlak hebben, zoals bomen,
gebouwen, ondergrondse leidingen, wegen,
waterlopen, enz. Ook grotere gebieden zoals
wijken, steden, provincies, worden tot deze
objecten gerekend. De informatie kan
topografisch zijn, dat wil zeggen informatie
over de objecten zelf, of thematisch, dat wil
zeggen informatie die aan de objecten kan
worden gekoppeld.
Mijn eigen onderwijs en onderzoek richt zich
op de informatievoorziening bij overheidsen semi-overheidsinstellingen.
Als we gemakshalve de eigen interne
2. Kort bistorisch ovenicht
automatiseringsprocessen binnen de
De eerste keer dat de term vastgoedinstelling gericht op personeel en materieel
informatie werd gebruikt was omstreeks
vergeten dan zien we twee grote velden met
1970 toen het automatiseringsplan voor de
gegevensbestanden, te weten:
SOAG werd gemaakt. (SOAG = Samen- bevolkingsgegevens. Deze dienen onder
werkingsorgaan voor de Automatisering bij
meer voor overheidsactiviteiten met
Gemeenten).
betrekking tot onderwijs, militaire dienst,
De SOAG bestond uit tien regionale centra
bejaardenzorg, belastingheffing, enz.;
die elk een bepaald stoftwarepakketzouden
- lokatiegebonden gegevens (vastgoedontwikkelen. Ieder centrum zou dit systeem
gegevens) voor lastenheffing, bescherming
van de rechtszekerheid, beheer, inrichting en aan de andere centra leveren.
Dit betekende dus voor ieder centrum CCn
gegevens. Uit mijn eigen onderzoeken bij
bestemming.
systeem zelf ontwikkelen en daarvoor negen
informatiesystemen van de overheid blijkt
andere terugkrijgen.
dat men redelijk tevreden mag zijn als een
Drinkwaterbedrijven werken veel met
kwaliteit van 70% wordt gehaald. In boven- lokatiegebonden gegevens. Heel duidelijk is Het vastgoedsysteem werd in twee delen
gesplitst.
staande terminologie betekent dat een
dit voor wat betreft de leidingenregistratie,
Het centrum in Amsterdam ontwikkelde het
maar ook de gebruikersadministratie is
betrouwbaarheid van 3 : 10'.
systeem grond en water, waarvan het
Niet alleen de kwaliteit van de bestaande
gebaseerd op adressen.
onroerendgoedbelastingrnoduulhet meest
gegevensbestanden wordt vaak verkeerd
verspreid is. Het centrum in Rotterdam
beoordeeld. Dit geldt ook voor de kosten die De bevoIkings- en de vastgoedinformatiegemoeid zijn met de omzettingvan gegevens systemen bestrijken elk ongeveer de helft van ontwikkelde het systeem voor topografie en
leidingen, ARTOL geheten.
in digitale vorm. Bij grafische gegevens
de totale informatievoorzieningvan de
bedragen deze kosten een veelvoud van de
overheid. De bevolkingssystemen worden
Het zal de meesten van u bekend zijn dat de
prijs van de aangeschaftehard- en software. meestal eerst geautomatiseerd.De automatisering van de vastgoedinformatiebegint pas SOAG inmiddels ter ziele is. De belangrijkste
reden hiervoor is de steeds sterkere tendens
Als men de informatievoorzieningwil
nu op gang te komen.
om detailgegevensop het laagste niveau in de
verbeteren, ligt het voor de hand te beginnen Automatiseren van vastgoedinformatieis
organisatie te verzamelen en te registreren
met de bestudering van de eigen gegevens en vele malen moeilijker dan dat van
zonder daarvoor grote externe computerde interne en externe gegevensstromen van
bevolkingsinformatie.
het bedrijf of de instelling. Ondanks het
- Er bestaan veel kleine vastgoedelementen systemen te gebruiken.
bestaan van goede boeken voor system
waaraan informatie kan worden gekoppeld.
In 1976 werd bij de Afdeling der Geodesie
development worden er bij automatiserings- A1 deze elementen hebben hun eigen
aan de THD een leerstoel ingesteld voor de
processen van overheids- of semi-overheids- identificatie, zoals kadastraal persceelsvastgoedinformatie. Aan deze leerstoel werd
instellingen de volgende fouten gemaakt:
Hummer, huisadres, dossiernummerbouwlater de kartografie toegevoegd. Door het
- er wordt in een te vroeg stadium een
en woningtoezicht, onroerend-goedcomputersysteem aangeschaft;
belastingnummer, nummer van de meterkast, onderwijs en onderzoek op universitair
niveau werd vooral het begrippenkader sterk
straatsegmentcode, enz.;
- er wordt in een te laat stadium gegestandaardiseerd.
analyseerd welke werkprocessen betrokken
- er bestaan veel wetten en verordeningen
zijn bij de automatisering,dat wil zeggen dat die ieder een eigen definiering van vastgoed
I n 1980 werd opgericht het Studiecentrum
de te ontwikkelen programmatuur vaak op
geven;
voor Vastgoedinformatie.In deze Stichting
een lappendeken gaat lijken;
- er bestaan nauwelijks of geen wetten of
werkten overheidsinstellingen, weten- het probleem van de conversie van
verordeningen waarin registratie van
schappelijke instituten en het bedrijfsleven
gegevens wordt onderschat;
vastgoed wordt geregeld, zoals bij
samen. Een groot aantal onderzoeken is tot
- er is geen tijd en geld om de beschikbare
bevolkingsregistraties.
nu toe uitgevoerd. Deze activiteiten worden
gegevens te verbeteren.
verricht in het kader van een meerjarenOmdat mijn eigen kennis ligt op het terrein
programma 'Vastgoedinformatie in de jaren
Terecht kan de vraag worden gesteld of het
van de vastgoedinformatie en omdat ook de
tachtig', dat op verzoek van het Directoraatinformatievoorzieningvan de drinkwaternodig is de kwaliteit van de gegevens te
verbeteren waarmee altijd a1 is gewerkt.
bedrijven daar het meest mee te maken heeft, Generaal voor Wetenschapsbeleid werd
ontwikkeld.
zal ik in deze voordracht voornamelijk de
Het antwoord hierop is tweeledig.
problematiek rond de informatievoorziening
In de eerste plaats is het conversieproces zo
Ondanks de teruggang van het aantal raden
met vastgoed behandelen.
kostbaar dat men zich mag afvragen of het
van de overheid is in 1984 de voorlopige
niet oneconomisch is om het systeem met
Vastgoedinformatie heeft betrekking op alle Raad voor Vastgoedinformatie ingesteld.
vervuilde gegevens te vullen. In de tweede
objecten, die een vaste plek ten opzichte van Deze Raad adviseert de coordinerend
plaats kan in een geautomatiseerd systeem
bewindsman, in dit geval de Minister van
VROM. Onder deze Raad ressorteren ook
d e activiteiten die betrekking hebben op de
grootschalige karteringen in ons land.
aanduidingen voorkomen, zoals straatadres, 4.1. Topografische basisregistraties
postcode, kadastrale aanduiding, onroerend- - Gebouwen
goedbelastingnummer, nummer van de
D e gebouweninformatiesystemen komen
meterkast, dossiernummer bouw- en
voornamelijk bij gemeenten voor. Binnen
woningtoezicht, enz. Tussen deze aaneen gemeente worden honderden
duidingen bestaat geen CCn-op-CCn-relatie.
3. Problemen
kenmerken van gebouwen verzameld,
waarbij veel verschillende definities in
Bij het inrichten en bijhouden van vastgoed- Bijvoorbeeld CCn gebouw kan staan op
informatiesystemen bij de overheid doet zich meerdere kadastrale percelen.
omloop zijn. Bij het begrip bouwjaar komen
bijvoorbeeld in gemeenten verschillen voor
een aantal prolemen voor.
3.4. Alfanumerieke en grnfsche gegevens
van tien jaar op hetzelfde object. Het blijkt
Veel van de vastgoedinformatie is niet alleen dat ongeveer vijftig kenmerken gerekend
3.1. Sterke decentralisatie
alfanumeriek, maar ook grafisch. Veel
Bij automatiseringsprocessen treedt een
kunnen worden tot de basisinformatie, dat
informatie wordt weergegeven op kaarten.
steeds grotere decentralisatie op. Centrale
wil zeggen dat deze informatie door
De behandeling van grafische informatie in
systemen blijken te duur te zijn, te bureaumeerdere afdelingen wordt gebruikt en in
informatiesystemen is meerdere malen
cratisch, niet reagerend op ontwikkelingen
aanmerking komt om te worden uitgewisseld.
gecompliceerder en daardoor duurder dan
en te langzaam.
alfanumerieke informatie.
Een a1 te grote decentralisatie waar onze
- Grond
informatiemaatschappij op afkoerst is echter
Voor grond bestaan enkele basisregistraties,
3.5. Conversie
ook niet ideaal, omdat daarmee de uitwaarvan de kadastrale registratie de
wisseling van gegevens in gevaar komt,
In samenhang met het voorgaande punt doet bekendste is.
meervoudige gegevensopslag en -verwerking zich het probleem voor dat grafische
optreedt en meerdere programma's worden
informatie moeilijk is om te zetten in digitale - Topografische objecten
ontwikkeld om dezelfde problemen op te
vorm. Ons gezichtsvermogen is ingericht op
Topografische objecten worden meestal
het verwerken van analoge informatie.
lossen.
weergegeven op kaarten. De bovengenoemde
Als wij op een kaart een bepaald symbool,
Grootschalige Basiskaart Nederland is
Zoals in de vorige paragraaf werd aanzoals een cirkel, zien, heeft niemand daar
daarvan een voorbeeld, evenals de topogegeven was het de bedoeling dat voor de
moeite mee. Maar als het beeld wordt
grafische kaarten o p kleinere schaal.
gemeenten CCn vastgoedsysteem zou worden omgezet in digitale eenheden, dat wil zeggen
ontwikkeld. D e werkelijkheid is dat iedere
x- en y-coordinaten, kan niemand meer
- Geografische elementen
gemeente meer dan honderd vastgoedvertellen wat het betreffende object
Bekende voorbeelden van basisregistraties
informatiesystemen heeft, zodat het feitelijke voorstelt. De digitale beelden moeten
van geografische elementen zijn het
aantal boven de vijfenzeventigduizend
daarom weer worden omgezet in analoge
vierkantensysteem van het Centraal Bureau
uitkomt. D e lokatiegebonden informatiebeelden. Als deze analoge beelden op
voor de Statistiek en de Rijksplanologische
beeldscherm verschijnen heeft men nog geen Dienst en het systeem van straatsegmenten,
systemen met betrekking tot het milieu
papierafdruk. Het maken van papierbedragen meer dan zesduizend. Ook bij de
dat zo langzamerhand in ons land wordt
leidingenbeheerders komen grote aantallen
afdrukken in kleur van beeldschermkaarten
ingevoerd.
is een probleem op zichzelf, vooral als het
systemen voor. Door de goedkope
computers gaan meestal de kleine afdelingen gaat om grote hoeveelheden.
4.2. Thematische informatie
zelf over tot automatisering, waardoor de
Rechtstreeks gekoppeld aan vastgoedbovengenoemde problemen ontstaan.
4. Basisregistraties
objecten zijn:
Uitwisseling van gegevens is meestal niet
vastgoedinformatie wordt in het algemeen
- rechtstoestand
mogelijk, omdat iedere afdeling zijn eigen
Het gaat hierbij om de privaatrechtelijke
voor veel toepassingen gebruikt. De meeste
naamgeving en definiering van de begrippen systemen zijn daarom ontworpen voor
rechtstoestand, waarbij het kadaster
heeft.
meerdere doelen. Door automatisering
negentienhonderd verschillende soorten en
worden deze doelen uitgebreid, omdat de
combinaties van rechtstoestand onderkent.
3.2. Juridische regels
mogelijkheden van informatieverstrekking
Voor wat betreft de publiekrechtelijke
Op het terrein van de vastgoedinformatie
worden vergroot. De neiging bestaat daarom rechtstoestand bestaat een verwarrende
bestaan meer dan honderd wetten.
vastgoedinformatiesystemen te gaan
situatie. Thans is onderzoek gaande om de
Het aantal gemeentelijke verordeningen op
uitvoeren als basisregistraties. In de
basisregistraties op dit gebied vast te stellen;
dit gebied is zeer groot. Dit bemoeilijkt een
leidingenwereld is bekend het project
- gebruik
goede integratie van de vastgoedinformatie,
Grootschalige Basiskaart Nederland, een
Voor het gebruik bestaan in ons land veel
omdat veel verordeningen hun eigen
kaart die als basisregistratie over de
registraties. Tot een systematische opzet van
definieringen van het vastgoed hanteren.
topografische informatie in ons land wordt
een basisregistratie is het nog niet gekornen.
verstrekt.
Z o is een gebouw in de gemeentelijke
Misschien zouden de registraties bij de
onroerend-goedbelastingverordening iets
nutsbedrijven hiemoor kunnen worden
Bij d e vastgoedinformatie kunnen we thans
anders dan dat in de bouwverordening.
gebruikt;
vier basisregistraties onderkennen, die
- waarde
betrekking hebben op de vastgoedobjecten
3.3. Aanduidingen
E r bestaan veel soorten waardes met
Bij bevolkingsregistraties ligt de aandbiding
zelf, een viertal thematische systemen, die
betrekking tot vastgoed, zoals verschillende
van d e gegevens makkelijk, omdat deze
betrekking hebben op informatie die
waardes voor belastingheffing, voor
verbonden zijn aan personen. Bij de
rechtstreeks gekoppeld is aan de vastgoedonteigening, voor ruilverkaveling, enz.
vastgoedinformatie ligt de situatie heel wat
objecten en een groot aantal geografische
Onderzoek vindt thans plaats om te komen
ingewikkelder, omdat gegevens kunnen
systemen, die betrekking hebben op algemene tot basisregistraties op dit gebied;
worden gekoppeld aan zoveel verschillende
thematische informatie, die wordt gekoppeld - relaties
soorten objecten. Dit betekent dat veel
aan grotere oppervlakte-eenheden.
Voor de totale informatievoorziening van de
overheid moeten de vastgoedinformatiesystemen in relatie worden gebracht tot die
voor de bevolking, de activiteiten en de
financiele en materiele middelen. Op dit
terrein moet nog veel onderzoek worden
verricht.
4.3. Geografische informatie
D e geografische informatie is thematische
informatie die in het algemeen betrekking
heeft op grotere gebieden en statistischvan
aard is. Voorbeeld: de werkloosheid in de
provincie Zuid-Holland.
5. Onhivikkelingen
In het genoemde rapport 'Vastgoedinformatie in de jaren tachtig' werd aandacht
besteed aan een drietal thema's:
- gegevenstheorie
Deze ontwikkelingwas nodig voor
standaardisatie van het begrippenapparaat,
maar ook om door de voortschrijdende
decentralisatie mogelijkheden te creeren
voor het uitwisselen van gegevens en het
combineren van infonnatiebestanden;
- toepassingen
Vastgoedinformatie is hoofdzakelijkbedoeld
voor activiteiten van de overheid met
vastgoed. Deze hebben voomamelijk
betrekking op de lastenheffing, de
bescherrning van het rechtsverkeer, het
beheer, de inrichtingvan landelijke en
stedelijke gebieden en van civiel technische
werken;
- methoden en technieken
Deze hebben voomamelijkbetrekking op het
verzamelen van gegevens, op de gegevensverwerking, de bijhouding en conversie van
gegevens en het presenteren van informatie.
Steeds meer wordt informatievoorziening
door de overheid als bestuurlijk instrument
gezien, dat zijn plaats inneemt naast andere
bestuursinstrumenten van de overheid, zoals
wetgeving, planning, financiering en
organisatie. Meer en meer richt het
onderzoek zich op de verbetering van de
relatie tussen de verschillende bestuursinstrumenten.
Van bovengenoemde onderwerpen zullen in
deze voordracht enkele aspecten van
gegevenstheorie en enkele methoden en
technieken aan de orde komen.
6. Gegevenstheorie
Bij de ontwikkeling van de gegevenstheorie
komen onderwerpen aan de orde, zoals
classificatie van de gegevens, beschouwingen
over de kwaliteit, ontwikkelingvan de
ruimtelijke structuur en wiskundige en
juridische aspecten.
6.1. Classificatie
Ten behoeve van de basisregistratiesmet
betrekking tot vastgoed moet een groot
aantal kenmerken worden geclassificeerd.
Dit classificeren bestaat uit een indeling in
klassen, het geven van namen aan objecten,
het definieren van de begrippen en het
maken van afspraken over het afbeelden op
kaarten entof op beeldschermen.
systemen zouden moeten hebben, moet eerst
de vraag worden beantwoord met welke
kwaliteit de taken van de overheid zouden
moeten worden uitgevoerd. Hierover is in
deze zin weinig bekend. Onderzoek naar de
kwaliteit van informatiesystemen bevindt
zich thans nog in het beginstadium.
Als voorbeeld van een classificatieproces
wordt in het kort dat van de topografische
informatie beschreven. Dit onderzoek is
gedaan op kaartmateriaal in landelijke en
stedelijke gebieden. Daartoe zijn een tweetal
proefgebieden uitgezocht. In samenwerkiig
met de grote kaartproducenten in Nederland
is een indeling gemaakt in klassen en is een
vierhonderdtal topografische objecten
voorzien van een naam en is van ieder object
een uniforme omschrijving gemaakt.
Dit systeem wordt bijgehouden door de
Rijksdienst van het Kadaster.
Thans is een onderzoek gestart in samenwerking met het Nederlands Normalisatieinstituut om te komen tot nieuwe normen
voor de afbeelding. De oude normbladen
voldoen niet meer voor de automatisering,
omdat met een topografisch basisbestand in
een computer kaarten op iedere willekeurige
schaal kumen worden geproduceerd.
De afbeeldingvan een topografisch object op
een kaart schaal 1 : 1.000 kan we1eens in het
geheel niet voldoen op een kaart met schaal
1 : 10.000. Voor ieder object moet in feite
een klein programma worden geschreven om
het object op verschillendeschalen grafisch te
kunnen presenteren. Een dergelijk proces
neemt ongeveer drie jaar in beslag, omdat de
verschillende diensten en bedrijven de
gelegenheid moeten hebben om hun
opmerkingen en wensen kenbaar te maken.
Naast deze classificatiemoet ook nog een
standaarduitwisselingsformaatworden
gemaakt om gegevens op verschillende
computersystemen te kunnen uitwisselen.
6.3. Ruimtelijke structuur
Bij de ruimtelijke structuur behoort de
selectie en de aanduiding van de vastgoedelementen die de basis vormen van de
informatiesystemen. Bij het afbeelden van
deze eenheden in informatiesystemenwaarvoor vaak geringe mogelijkheden zijn:
men kan slechts afbeelden in aanduidingen,
in punten, lijnen en oppervlakten- treedt
altijd informatieverliesop. Een belangrijke
overweging hierbij is of dit verlies acceptabel
is. In de derde plaats hoort bij dit aspect de
onderlinge relatie van de verschillende
vastgoedelementen. Primair is daarbij de
vraag door welke andere elementen wordt
een bepaald vastgoedelement begrensd of
welke elementen vormen een bepaalde grens.
6.2. Kwaliteit
Kwaliteit bestaat uit een aantal kenmerken,
zoals:
- betrouwbaarheid;
dit is de kans dat een fout in het systeem kan
worden opgespoord.
- precisie;
dit is de stochastischevariabiliteit, waarmee
gegevens kunnen zijn behept.
- actualiteit;
- compleetheid;
- relevantie.
Informatiesystemen bij de overheid hebben
een kwaliteit die ongeveer ligt in de orde van
70 B 80%. Verbeteringvande kwaliteit is een
kostbare zaak, omdat daawoor vaak
waarnemingen ter plaatse moeten worden
uitgevoerd. Om de vraag te kumen
beantwoorden welke kwaliteit informatie-
Veel onderzoek in ons land richt zich thans
op de structuur van zogenaamde lijnsegmenten. Deze lijnsegmenten kunnen
bijvoorbeeld straatsegmentenzijn, waaraan
adressen ter linker en rechter zijde van het
segment worden gekoppeld. Met dit systeem
is het makkelijk om administratieve
bestanden, die als ingang het adres hebben, te
koppelen aan deze straatsegmenten,zodat
een grafische afbeelding van de informatie
mogelijk gaat worden. Dit is voor
bestuurders, planners, enz. een uitermate
aantrekkelijk gereedschap, omdat een
plaatje nu eenmaal meer zegt dan duizend
woorden.
6.4. Juridische aspecten
Een probleem dat zich voordoet bij wetten
op het terrein van vastgoed is dat nauwelijks
iets gezegd wordt over de informatievoorziening. Eerst werd gedacht dat aparte
wetten OD het terrein van de informatievoorziening nuttig zouden kunnen zijn, maar
meestal blijken deze niet haalbaar. Zo zal de
voorgestelde wet op de leidingenbeheerdersregistratie het in de Tweede Kamer
waarschijnlijk niet halen. Een betere
oplossing is nieuwe wetten die gemaakt
worden op het terrein van het vastgoed te
voorzien van een informatieparagraaf,
waarin zaken kunnen worden geregeld als
definitie van begrippen, kwaliteitsaanduiding, verrekening van kosten,
openbaarheid van gegevens, protocolplicht
voor registratiehoudende instanties, enz.
7. Methoden en technieken
Bij de methoden en technieken gaat het om
het verzamelen van gegevens, om de
gegevensverwerking, de bijhouding en
conversie van gegevens en het presenteren
van informatie. Omdat over ieder onderwerp
aparte voordrachten gehouden kunnen
worden beperk ik mij om wille van de tijd tot
de conversie of met andere woorden de
analoog-digitaal en de digitaal-analoog
omzetting.
Conversie is een dure en tijdrovende
aangelegenheid. Zo zijn bijvoorbeeld met de
huidige omzetting van het administratieve
deel van ons Nederlandse Kadaster
honderden mensjaren gemoeid. Met de
omzetting van het administratieve deel van
de Afdeling Bouw- en Woningtoezicht van
een redelijk grote stad zijn tientallen
mensjaren gemoeid. Het voordeel wat men
van automatisering heeft, verkrijgt men ten
gevolge van de hoge kosten van apparatuur,
software en omscholing van personeel pas na
enkele jaren. De kosten van de conversie
doen daar nog enkele jaren bij.
Voor bestuurders is het vaak een moeilijke
beslissing systemen te gaan inrichten of te
moderniseren, waarvan de voordelen pas na
zes of zeven jaar zichtbaar worden.
De problemen die zich bij de administratieve
systemenvoordoen, zijn in feite nog geringin
vergelijking met de grafische systemen.
Als voorbeeld neem ik een aspect uit de
leidingenregistratie.
Voor een automatische leidingenregistratieis
het nodig te beschikken over de coordinaten
van alle punten die in het systeem moeten
worden ingebracht. Daawoor is besloten dat
in Nederland de eerder genoemde Grootschalige Basiskaart Nederland wordt
geproduceerd. Deze kaart wordt gemaakt in
die gebieden waar de rijksoverheid genegen
is de helft van het project te betalen en de
gemeenten en de nutsbedrijven ieder een
kwart. Zodoende is tot nu toe 20% van
Nederland opnieuw in kaart gebracht.
Van deze produktie is 20% in een digitaal
grafisch bestand beschikbaar en 80%
analoog, dus in kaartvonn. De redenen
hiervoor zijn dat:
- de traditionele kaartvervaardigingnog iets
goedkoper is dan het opzetten van een
geautomatiseerd grafisch systeem (zeer
binnenkort zal deze situatie veranderen);
- de thema's (bijvoorbeeld leidingen) nog
niet in een digitaal bestand kunnen worden
ingevoerd, omdat deze zelf nog niet in
geautomatiseerde vorm beschikbaar zijn.
D e kosten van de conversie moeten daarom
in een aantal groepen worden gesplitst. Als er
een analoge kaart beschikbaar is, gaan de
leidingenbeheerders hun analoge leidingengegevens op deze kaart aanbrengen.
D e kosten van deze analoog-analoog
omzetting zouden voor heel Nederland
ongeveer 75 miljoen gulden bedragen.
Als de Grootschalige Basiskaart in digitale
vorm gemaakt zou worden is hiermee een
bedrag gemoeid dat in de orde ligt van
500 miljoen guIden. Dit bedrag is niet zo
verontrustend, omdat de huidige produktie
van de Grootschalige Basiskaart ligt op 1,2%
per jaar en het zal dus tot het midden van de
volgende eeuw duren voordat dit karwei
gereed is. Willen de leidingenbeheerdershun
gegevens in het digitaal bestand brengen dan
moeten eerst de leidingengegevens in digitale
vorm beschikbaar zijn. Ook hiermee is een
bedrag gemoeid van honderden miljoenen.
Het combineren van beide bestanden
(digitale topografie en digitale leidingen)
gaat nog een bedras van dezelfde grootte
vergen. Juist vanuit de leidingenbedrijven
wordt grote druk uitgeoefend om het proces
te versnellen, omdat in toenemende mate
geautomatiseerd gaat worden. Dit betekent,
dat niet gewacht kan worden op een volledig
nieuwe kaart, maar dat gestreefd zal worden
om zoveel mogelijk bestaand kaartmateriaal
te recyclen. Helaas is de kwaliteit van het
bestaand kaartmateriaal niet a1 te hoog. Soms
is het duidelijk dat kaarten zonder meer
gebruikt kunnen worden. Er zijn kaarten
waarvan iedereen zegt dat ze niet te
gebruiken zijn. Het probleem zit hem in het
grote bestand kaarten, dat onder voorbehoud gebmikt kan worden. In feite krijgen
we dan het eerder gesignaleerde probleem
van de kosten versus de kwaliteit. Veel
onderzoek op dit punt is nog noodzakelijk.
8. Slotconclusie
Bezint eer ge begint!
Ondanks de fantastische mogelijkheden, die
de nieuwe computersystemen en de
softwarepakketten bieden, leveren ze
nauwelijks verbetering van de informatievoorziening als niet eerst de eigen gegevensbestanden worden geanalyseerd, samen met
de invoer- en de uitvoerstromen van het
bestaande systeem. Mocht u tot automatisering van uw informatiesysteemwillen
overgaan, dan is het verstandig de bestaande
en de gewenste kwaliteit van het systeem te
analyseren, de noodzakelijke classificaties
zelf te doen of te onderzoeken wat bij andere
diensten en bedrijven daaraan gebeurt, de
structuur van het systeem te analyseren en
veel aandacht te besteden aan de conversieproblematiek.
m a .
'Praktische ervaringen met een laboratorium
informatie- en managementsysteem'
1. Inleiding
Ongeveer 20 jaar geleden hadden de waterleidinglaboratoria een bescheiden taak.
De wet, de basis voor de kwaliteitscontroletaak, verplichtte de bedrijven tot een
minimaal controleprogramma.De zuiveringsprocessen waren eenvoudig en vereisten geen
grote aantallen analysegegevens voor hun
besturing.
De taak van de chefs was overzichtelijk en
door de kleine aantallen analysegegevens
had men de tijd om de kwaliteitsgegevens te
verwerken tot kwaliteitsinformatie.
,
DRS. 0.I. SNOEK
Gerneentewaterleidingen
Amsterdam
Erg belangrijk, want beslissingen worden
genomen aan de hand van informatie, dat wil
zeggen bewerkte gegevens.
Een jaar of 20 geleden raakte deze rustige,
overzichtelijke situatie in een stroomversnelling.
Het ruwe water werd zo slecht van kwaliteit
dat er gecompliceerde zuiveringsprocessen
nodig waren om er goed drinkwater van te
maken. Dus waren erveel analysegegevens
nodig voor de ontwikkeling en de besturing
'van deze drinkwaterbereidingsprocessen.
De waterleidingwet werd flink onderhanden
genomen: het aantal parameters steegvan 6
naar 71 en de verplichte meetfrequentienam
toe. Het grondwater bleek op vele plaatsen
verontreinigd. Een en ander maakte dat het
aantal door de waterleidinglaboratoria uit te
voeren analyses met factoren steeg.
Deze stijging kon opgevangen worden door
de ontwikkelingvan de analytischetechnieken
en de automatisering van deze technieken.
Auto-analyzers en andere analyse-automaten
verschenen ten tonele en konden vaak met
weinig mankracht in korte tijd grote aantden
analysegegevensproduceren. Na een automatisering van de analyses zelf zorgde lokale
rekenapparatuur in of bij de instrumenten
dat de meetstations min of meer kant en klare
meetuitkomsten gaven.
die de noodzakelijke produktietoename
opeiste, ontbrak en ontbreekt het vaak aan
de tijd en de mogelijkheden om de analysegegevens om te zetten in meer waardevolle
kwaliteitsinformatie.De verwerking van de
gegevens tot informatie bleef ver achter bij de
automatisering van de analyses zelf.
Voor het omzetten van kwaliteitsgegevens in
kwaliteitsinformatiewas het noodzakelijk
om de rijstebrijbergvan cijfers te ordenen en
zo op te bergen dat verwerking mogelijk
werd. Bij deze data-opslag en data-verwerking zijn computers onmisbaar.
In 1976 startte het lab van Gemeentewaterleidingen met een systeem voor data-opslag
door middel van een computer.
Het toenmalige hoofd van het lab van de
WRK, de heer Van Os, ontwierp een database, plus alle bijbehorende in- en uitvoerprogramma's, die vele jaren en ook nu nog
uitstekend werken. Deze database was
opgezet volgens het principe waarbij de
invoer vrij veel moeite vergde, maar de
uitvoer zeer vlot ging. Ad hoc-zaken konden
moeilijk of niet opgeslagen worden.
Omdat het percentage ad hoc-zaken toenam,
de opslagcapaciteitzijn grenzen naderde en
het gelijktijdige gebruik door meer medewerkers (multi user system) niet mogelijk
was, moest omgezien worden naar een
systeem met meer mogelijkheden en een
grotere opslagcapaciteit.
Voor Gemeentewaterleidingenwas het een
ernstige tegenslag dat de leverancier zijn
beloftes, voor wat betreft een multi using
operating system en grotere types computers,
niet na kwam.
Voor gegevensverwerkingen -opslag waren
er in 1982 geen vergelijkbare systemen op de
markt. Vele laboratoria waren inmiddels
begonnen met de eigen opbouw van een
gegevensopslagen -verwerkingssysteem,
volgens goed Hollands principe, ieder op z'n
eigen manier.
De enige kant-en-klare systemen die op de
markt waren betroffen de Laboratorium
Informatie- en Management Systemen (LIMS)
die niet alleen de data-opslag en -verwerking
verzorgden, maar die daarnaast de analysegang van een monster van aanmelding tot aan
rapportage verzorgden.
Omdat, zoals gezegd, door de grote toename
van de analyses zich ook de noodzaak aandiende van hulprniddelen voor het beheersen
van het analyseproces, werd in samenwerking
met het Gemeentelijk Centrum Elektronische
Informatieverwerking (GCEI) van de
Gemeente Amsterdam in 1983 besloten tot
de aanschaf van een LIMS. Na uitvoerige
vergelijkingen van de verschillende verkrijgbare systemen werd op advies van het
GCEI gekozen voor het LIMS 2000-systeem
van Perkin-Elmer.
2. Flowschema Waterleiding Laboratorium
Hoe zit een waterleidinglaboratorium
in elkaar? (Afb. 1).
In de praktijk is de materie door de vele
opdrachtgevers, de diversiteit in analysepakkettenen de vele monsterpunten tarnelijk
gecompliceerd.
De besturing van het laboratoriumproces
vindt plaats door een chef (of cheffin).
Er zijn in dit flowschema een aantal
afzonderlijk te besturen sub-processen te
onderscheiden:
A fb. I - Flowschema waterleidinglaboraton'Nm.
welke flessen
lokatie
t
kalender
t
inloggen
f
werklije
De met factoren gestegen opbrengst aan
analyse-uitkomsten betekende een grote
verandering in de waterleidinglaboratoria.
Het laboratoriumproces werd snel gecompliceerder en het besturen van dit proces
werd hierdoor moeilijker. De nauwkeurigheid
had vaak onder de druk van een verhoogde
output te lijden. Voor het opvoeren van de
precisie van de waterleidinglaboratoria zijn
zaken in werking gezet om deze te verbeteren,
zoals kwaliteitssystemen, ringonderzoeken,
certificering en dergelijke. Door de aandacht
werkstation
t
analyse
werkstation
t
1
I
I
t
analyse
+
uitkomst uitkomst
I
1
controle
in fypen
I
I
:va/idering_l
_groepering tot
analyserappm
-
I
1. Het proces dat ervoor zorgt dat de
monsters binnenkomen.
2. Het proces van het verdelen van de
monsters en sub-monsters naar de verschillende analyse-werkstations (logistiek).
3. Het proces van het uitvoeren van de
analyses, het produceren van het meetresultaat.
4. Het verzamelen van de meetuitkomsten
die op de verschillende werkstations geproduceerd zijn en het groeperen van deze
gegevens naar opdrachtgever tot een analyserapport.
5. Het verzendenvanhet analyserapport en
het archiveren van de data.
en welke apparatuur niet beschikbaar is.
Een programma gaat door middel van het
simulatiemodel de meest efficiente manier
zoeken om het te venichten werk uit te voeren.
Er is een aantal van deze laboratoriummodellen ontwikkeld aan de afdeling
chemometrie van de Universiteit Nijmegen.
Een LIMS is hierbij nodig om de nodige gegevens te verschaffen. Ook werkt menin
Nijmegen aan een vierde generatie computerprogramma, waarmee ieder laboratorium op
eenvoudige wijze zijn eigen simulatiemodel
kan bouwen. Pas na implementatie van deze
technieken kunnen we van een managing
system spreken.
Een LIMS werkt vanuit de analyse-aanvraag
Hoe bestuurt de chef deze verschillende
automatisch een aantal opdrachten voor de
processen?
hiervoor genoemde deelprocessen uit, waardoor de logische voortgang goed verloopt.
Het gemakkelijkst heeft de chef het, die op
regelmatige tijden voor vaste opdrachtgevers Welke zaken LIMS verzorgt zien we aan afb. 1:
deze zijn cursief gedrukt en onderstreept.
vaste analysepakketten op vaste monsterpunten moet laten uitvoeren. Deze chef heeft Monsteropdrachten en de etiketten voor de
monsterflessen worden aangemaakt.
een kalender of een agenda en kan in
De monsters komen dan in groepen, in
december de monsterroutes en analysepakketten binnen en worden als pakket aan
pakketten voor een jaar vooruit plamen.
het systeem aangemeld.
In de praktijk ligt het voor de chef ingewikkelder, omdat er vaak ad hoc-opdrachten Het betreft hier een standaard LIMS,
aangevuld met een door Gemeentewaterverstrekt worden, bijvoorbeeld herhalingen
of onverwachte situaties. Hoe meer van deze leidingen ontwikkeld monstername-planning
ad hoc-zaken, hoe lastiger het plannen en
module. (PRET, ofwel Planning, Receiving
of samples, Entry and modify of results and
besturen wordt.
Test and sample release).
De ad hoc-zaken moeten in de vaste werkpakketten voor monsternemers, analisten en Na het 'inloggen' van de monsters worden
werklijsten voor de analyse-werkstationsaanlaboratorium-administraties ingeweven
gemaakt. Als de analyses zijn uitgevoerd, typt
worden.
de analist de uitkomsten in. De hoofdanalist
Als gereedschap om de chef te helpen bij de
valideert de uitkomsten waarna, als alle
besturing zijn Laboratorium Informatie- en
Management Systemen ontworpen. Let we], analyses van CCn aanvraag uitgevoerd zijn,
LIMS automatisch het analyse-rapport aanom de chef te helpen. De huidige LIMS- en
maakt en de uitkomsten opbergt in de
'managen' in het geheel niet. Let op de
databank.
betekenis van de 'M': deze staat voor
management system (dat wil zeggen voor het
management) en niet voor managing system. 3. Hoe werkt men in het laboratorium
met een LIMS?
De manager 'managed' en heeft bij het
Met LIMS werkt het gehele laboratorium'managen' veel voordeel van een LIMS.
proces net als zonder LIMS, met dit verschil,
De huidige LIMS-en zijn, ondanks hun
complexheid in feite boekhoudsystemen die dat de gehele voortgang duidelijker zichtbaar,
stuurbaar en controleerbaar geworden is.
de monster-boekhouding bijhouden.
De 'M' zou staan voor managing als de
Als we de gang van zaken van begin tot eind
LIMS-en zouden zorgen voor het uitkienen
van monsterroutes voor individuele monster- nagaan zien we dat het proces als volgt
nemers aan de hand van postcodes en digitale verloopt:
kaarten. Voor transportondernemingen
- De opdrachtgever geeft een analysebestaan er dergelijke expert systems. Ook bij aanvraag aan de chef van het laboratorium.
het besturen van de analysestap,het optimaal - De chef meldt de aanvraag aan het LIMS.
benutten van de beschikbare ca~aciteitaan
- Het LIMS zorgt dat de aanvraag
mankracht en apparatuur op verschillende
ge'incorporeerdwordt in de werklijst van de
analyse-werkstations 'managed' LIMS niets. monsternemer, waarbij automatisch, naar
Er wordt gewerkt aan de ontwikkeling van
gelang de aanvraag, type en aantal van de
expert systems voor het eigenlijke managing mee te nemen monsterflessen wordt
deel voor monstername en werkstation
aangegeven.
logistiek. Parallel hieraan loopt een ont- Tegelijkertijd worden automatisch de
wikkeling van laboratoriumsimulatiemodellen. etiketten voor de flessen, die de monsterMen geeft het model op wie er ziek is, wie
nemer mee moet nemen, aangemaakt.
Ook bereidt LIMS de binnenkomst van het
ATV heeft, wat er aan werk moet gebeuren
monster voor, zodat het 'inloggen' snel kan
verlopen.
- Na het nemen van het monster komt dit op
het laboratorium binnen en wordt dit door
een analist, of door een administratieve
kracht 'ingelogd'.
- Op dat moment gaat LIMS de aanvraag in
de werklijsten voor de analyse-werkstations
incorporeren.
- De analisten komen op deze werklijsten de
analyse van de aanvraag tegen, nemen een
deelmonster af en voeren de analyse uit.
- Na uitvoering van de analyses typen de
analisten (of administratieve medewerkersl
sters) de uitkomsten in. De uitkomsten
worden tijdelijk opgeborgen in een tussendatabestand.
- Direct hierna kan de chef de analysewaarden controleren en bij gunstige
beoordeling valideren.
- Als alle analyses van een aanvraag
gevalideerd zijn maakt LIMS automatisch
het verzendklare analyserapport aan en
plaatst de analyse-uitkomsten met nog vele
bijbehorende kengetallen in het databestand.
4. E r v a ~ g e nmet een LIMS
Hoe ervaart men nu een LIMS in de praktijk
van het waterleidinglaboratorium?
De beheersing van het laboratoriurnproces is
verbeterd. De monsters worden allemaal
gehaald. Monsters raken niet meer zoek,
analyses die zijn aangevraagd worden
allemaal uitgevoerd, de getallen (analyseuitkomsten) worden allemaal gerapporteerd.
Alles in een waterleidinglaboratorium is
ingesteld op snelheid. Immers, het water is
continu op weg naar de consument en het is
voortdurtend een race tegen de klok om de
kwaliteitsinformatiebinnen te hebben voor
het water gedronken is, of zo kort mogelijk
daarna.
LIMS helpt aanzienlijk bij het opvoeren van
de doorloopsnelheid, helpt de tijd die passeert
tussen analyse-aanvraag en rapportage naar
de aanvrager te verkorten (2 2 4 maal sneller)
en kan deze tijd eenvoudig meten. Immers,
de werkstations krijgen dezelfde dag dat de
monsters voor ontvangst 'ingelogd' zijn de
analyse-werkopdracht en blijven die herhaald
krijgen tot deze uitgevoerd is. Zodra de
laatste analyse-uitkomst van een opdrachtgever gevalideerd is, maakt het LIMS het
complete, voor verzending geschikte, analyserapport aan.
Naast een kortere doorlooptijd worden er
minder fouten gemaakt en neemt de kwaliteit
van het-produkt van het laboratorium toe.
De procedures liggen exact vast, wat voor
rommelaars als een beklemming wordt beschouwd; je moet nu eenmaal nauwkeurig
werken, maar de opbrengst is snelheid en
kwaliteit. Een vereiste is dan we1 dat a1het
werk, ook het onbelangrijkstemonstertje,via
het LIMS loopt. Ook uit andere oogpunten
(bijvoorbeeld om de mogelijkheid van
tellingen te scheppen) is dit laatste erg
belangrijk.
Maar, hoe werkt nu dat stuk van LIMS waarvoor eigenlijk de hele automatiseringop gang
is gekomen, namelijk het data-opslag en
-verwerkingssysteem?
Hier ligt de zaak op dit moment nog niet zo
gestroomlijnd als bij het laboratorium-proces
voortgangsbewakingsdeel.
De fabrikanten van LIMS software-pakketten
zijn weliswaar vaak instrumentenfabrikanten,
maar ze zijn vrijwel nooit uit de echte
laboratoriumsfeer afkomstig. Dat blijkt uit
allerlei tekortkomingen in de huidige software, bijvoorbeeld uit de geringe aandacht
die men tot op heden besteed heeft aan de
staart van de LIMS-en, de database. Bij de
database, net als bij een archief, kan je
ruwweg twee systemen onderscheiden:
bij het ene systeem kost het vrij veel zorg om
iets op te bergen, maar kan je het snel weer
terugvinden; bij het andere systeem berg je
het snel op, maar kost het moeite om het
terug te vinden.
De eerste database die bij het laboratorium
van Gemeentewaterleidingentot aan de
komst van LIMS in gebruik was, werkte
volgens het eerste principe (boomstructuur,
of PSAM, partitioned sequentional access
method). Iets meer werk om het op te bergen,
je kunt lang niet op alle vragen een antwoord
krijgen, maar op de meest voorkomende
vragen krijg je razendsnel antwoord:
wij waren wat dat betreft verwend.
D e LIMS databanken werken volgens de
indexmethode (HISAM, ofwel hyarchical
indexed sequential access method): opbergen,
snel en gemakkelijk, maar het terugzoeken,
daar komt meer voor kijken. Het opbergen
gaat volkomen automatisch, zonder dat je er
iets voor hoeft te doen: als het analyserapport
is geproduceerd, zijn alle waarden met een
groot aantal bijzonderheden in de databank
opgeslagen. In principe kan men aan een
index databank de meest veelsoortige vragen
stellen.
Voor het stellen van vragen moet men vaak
zelf een uitvoerprogrammaontwikkelen.
Als men het antwoord in een bepaalde gesorteerde vorm wil hebben, moet men nog
een tweede bewerking met zelf te schrijven
software op het antwoord loslaten.
Een andere mogelijkheid is om een PC aan te
sluiten op de LIMS. Je kan dan vanuit de PC
de ruwe data ophalen en deze vervolgens
bewerken met spreadsheet en andere
programma's. In de folders en de publikaties
van de leveranciers ziet het er allemaal prima
en simpel uit. Tot je er werkelijk mee aan de
gang gaat. Dan blijken er in de comrnunicatieprogramma's veiligheden te zitten, die na
overseinen van een bepaald aantal data de
zaak stopzetten.
In de spreadsheet en grafische programma's
blijken missing data (wat nu eenmaal veel
voorkomt) de boel in de war te brengen.
Wij zijn a1 enige tijd aan het experimenteren
op dit gebied, maar het echte succesmoet nog
komen.
De fabrikanten ziin inmiddels zelf ook hard
bezig met verbeteringenen uitbreidingenvan
de beschikbare software. Zo is er nu een
LIMS-module op de markt gekomen (Quality
Control LIMS), waarbij de ingevoerde
waarden snelvergeleken kumen wordenmet
voorafgaande waarden. Dit is een absolute
'must' voor een waterleidinglaboratorium en
ieder ander kwaliteitscontrolelaboratorium.
Ook wordt hierbij de waarde met opgegeven
grenswaarden (vensters)gechecked.
Een nadeel van een index databank is de
grote geheugenruimte die nodig is. Een van
de wensen bij Gemeentewaterleidingen was
om drie jaar analyse-uitkomsten on line op te
slaan om snel trends zichtbaar te kumen
maken. Hiervoor was in de ontwerpfase in
1983 1,2 gB schijfruimte noodzakelijk.
In 1983 waren grote schijven nog zo duur,
dat dit geen haalbare kaart werd geacht.
Daarom is toen de keuze gemaakt om de
analyse-uitkomsten op een compactere
manier op te slaan, onder weglatingvanenige
elementen van de index. Drie jaar gegevens
konden op die manier op een 300 mB-schijf
worden opgeslagen. Deze compacte opslag
heeft het nadeel dat de softwareprogramma's
die de fabrikant nu en in de toekomst aanbiedt
om de data op te halen en te verwerken onbruikbaar zijn: je moet hiervoor zelf uitvoerprogramma's maken. Hierbij komt dat de
laatste drie jaar de prijzen van grote schijven
drastisch gezakt zijn en dat bovendien op de
nieuwste LIMS-versies de data-opslag van
fabriekswege compacter plaatsvindt.
Aan veel zaken is te merken dat LIMS-en
niet door echte laboratorium-mensenzijn ontwikkeld. We zagen dit aan het ontbreken van
vorige waarden op het scherm bij invoer en
validering en aan het ontbreken van snelle en
simpele opzoek- en uitvoerprogramrna's.
Ook het feit dat het plannen van het ophalen
van monsters en het samenvoegenvan aantallen monsters tot pakketten niet tot de
standaard software behoort is een tekortkoming.
5. Aanloopmoeilijkheden en hun
oplossingen
Hoe verliep nu de invoer van LIMS in het
laboratorium van Gemeentewaterleidingen?
Hoe veranderde LIMS de dagelijkse gang
van zaken, hoe ervaren de medewerkers de
invoer van LIMS?
Omdat het laboratorium van Gemeentewaterleidingen a1jarenlange ervaring met
data-opslag en trouwens ook andere automatiseringssystemen had was men gewend
aan en vertrouwd met beeldschermen.
Tot ongeveer twee maanden na de invoer
kwam het voor dat de laboratoriumchefs,
juist diegenen waarvoor het LIMS als
taakverlichtend gereedschap is bedoeld,
nerveus waren. Men verwachtte meer werk,
men had nog weinig oog voor de voordelen
en veel oog voor de vermeende nadelen.
Het feit dat zo'n systeem je nu eenmaal
dwingt tot een hoge mate van systematiek
werd soms als beklemmend ervaren.
Het invoeren van ad hoc-monsters kost
inderdaad tijd. Ook hier kannog we1wat aan
gedaan worden. Omdat het typenvan analyserapporten op de administratiegeheel is
vervallen, helpt de administratie bij monsterinvoer en ook bij het invoeren van analyseuitkomsten op die werkstations waar veel
uitkomsten per tijdseenheid geproduceerd
worden, bijvoorbeeld bij de bacteriologie.
De monsternemers hadden het in het begin
moeilijk met aanloopfoutjes, zoals niet
precies afgedrukte etiketten en met opgaven
over de te nemen hoeveelheid monster die
niet precies met de inhoud van de beschikbare flessen overeenkwamen.
Bij de analisten zijn eigenlijk de minste
hobbels naar voren gekomen. Bij de invoer
van analysewaarden en het aanmelden van
monsters werkte het systeem in het begin
traag; op die inmiddels opgeloste traagheid
komen we straks terug.
Iets moeilijker lag de zaak bij een paar
computerfreaks. Dit zijn mensen die uit
hobby en interesse, meer dan de gemiddelde
gebruiker, van computersystemen afweten,
en die de noodzakelijke veiligheidsprocedures
lastig vonden. Zij vonden het een uitdaging,
om buiten de regels om, in te breken,
passwords en identity-codes aan het brein te
ontfultselen etc. Deze zeer inventieve mensen
tonen aan hoe kwetsbaar computersystemen
zijn. Naast een zeer duidelijke bijdrage op het
gebied van de noodzakelijke systeembeveiligingenbetekenen deze 'krakers' toch
soms een spanningsveld voor de systeembeheerder die verantwoordelijk is voor de
goede werking van het systeem en de veiligheid en de integriteitvan de opgeslagen data.
Het vereist inspanning en geduld om de
creativiteit van deze computerfreaksin goede
banen te leiden.
In het algemeen kunnen we constateren dat
de plotselinge, totale invoer van LIMS op
1januari 1986nauwelijks organisatorischeof
personeelsproblemen heeft opgeleverd en dat
is voor zo'n ingrijpend automatiseringssysteem
toch vrij bijzonder. Het echt creatief omgaan
met LIMS door alle gebruikersis een leerproces dat de nodige tijd vergt. Op technisch
gebied waren er een aantal storingen en
iedere storing geeft last en irritatie.
Omdat zowel de standaard software als de
modificaties vrij nieuw resp. nieuw waren,
liepen we tegen een paar kleine softwarefouten op. De hardware bleek robuust en
weinig storingsgevoelig:maar ook hier traden
enkele mankementen op, zoals in een rekenunit en een disc-controller. Het systeem is
nooit langer dan 24 uur 'down' geweest.
Omdat de computer opgesteld staat in een
kleine, ge'isoleerderuimte, is de koeling erg
belangrijk. Juist met die koeling ging er nogal
eens iets mis: de wateraanvoer stagneerde,
door ijsafietting sloeg de zaak dicht en door
een niet werkende thermostaat raakte de zaak
eenmaal onderkoeld. Op hete dagen was de
koelcapaciteit onvoldoendeen moesten
bijzondere hulpgrepen uitgevoerd worden om
de zaak draaiend te houden. Ook de slechte
kwaliteit van de spanning veroorzaakte soms
moeilijkheden. Nergens is de spanning
slechter dan op een pompstationvan de waterleiding: men schakelt grote pompen aan en
af, verwisselt kabels en maakt eigen stroom
met dieselgeneratoren. A1 deze zaken geven
spanningspulsen die, ondanks de ingebouwde
beveiligingen narigheden in de geheugens
veroorzaakten. Ook onweer gaf soms
storingen.
De eigenlijke laboratorium-organisatie
vereist, zolang de planning per werkstation
nog niet door het LIMS verzorgd wordt, geen
grote aanpassingen.
Wat er aangepast moet worden:
het laboratoriumgebouwmoest zodanig
aangepast worden, dat er geen monsters
binnengebracht kunnen worden zonder dat
ze ingelogd worden. Op het laboratorium
Leiduin hebben we dat opgelost door een
monsterontvangstruimte te maken: een
voorportaal met monsterontvangstloket;
- iedereen moet systematisch werken.
Dat moest vroeger natuurlijk ook, maar het
aantal vrijheidsgraden voor de mensen is
afgenomen.
LIMS heeft echter op dit moment nog geen
invloed op werktempo en werkindeling, we1
op werksystematiek.
A1voor de keuze van het LIMS was er binnen
de organisatie van het laboratorium een
groepje gevorrnd dat zich bezig heeft gehouden met het opstellen van programma's
van eisen, het verzorgen van opleidingen,
voorlichting etc.
Na de operationele start van LIMS fungeert
ditzelfde groepje als platform waar wensen,
opmerkingen, moeilijkheden, nieuwe
mogelijkheden en dergelijke besproken
worden. Hiernaast zijn er een drie-tal logboeken in het laboratoriumgedeponeerd waar
iedere gebruiker zijn opmerkingen en klachten
over LIMS kan noteren. A1 deze zaken bewijzen, vooral in de eerste maanden na het
operationeel worden van LIMS, hun nut.
Een van de vervelende dingen bij het
operationeel worden van het LIMS was de
onverwachte traagheid van het systeem.
Deze traagheid werd veroorzaakt door een
aantal dingen: een te klein intern geheugen,
het uitvoeren van niet LIMS-taken op de
-
computer, verkeersopstoppingen bij de schijf - dataverwerking nog niet gemakkelijk;
in- en uitvoereenheid en bepaalde traagheid - je hebt bij een totale laboratoriumbezetting
van 50 man minimaal1,S man voor het
veroorzakende elementen in de programsysteembeheer nodig: 50% hiervan voor het
matuur. Aan a1 deze zaken is intensief gerunnen/onderhoud en 50% voor het ontwerkt om de snelheid te verhogen en met
wikkelen en aanpassen van programmatuur;
volledig succes.
De sleutel van het succes bij de invoer en het - je raakt snel van de goede werking van
runnen van een LIMS systeem is een goede
LIMS afhankelijk: na 1jaar weet men niet
meer hoe het zonder LIMS gaat.
systeembeheerder. Hiervoor heeft men een
schaap met niet vijf, maar we1 tien poten
nodig: laboratoriurn-kennis,computerkennis, 7. Korte tennijnwensen
Op korte termijn dienen de volgende zaken
administratieve achtergrond, een vlot
(eisedwensen) gerealiseerd te worden:
soldeerder, een pure work-o-holic, een
rasoptimist, een uitgebalanceerd gevoel voor - Automatische presentatie van vorige
waarden bij invoer, validering en uitvoer;
veiligheid, creatief, hoog incasseringsvermogen en een doorbijter met jobsgeduld. venstervergelijkingen.
- Jaarrapportage op uniforme manier, zoals
Vooral omdat onze systeembeheerder deze
gevraagd door de Regionale Inspecties voor
en nog veel meer van deze noodzakelijke
eigenschappen heeft, werd het LIMS bij ons de Milieuhygiene.
- Meer maatwerk bij de rapportage van de
een succes.
analyse-uitkomsten: parameters per groepen
Eigenlijk is het beter te spreken van een
monsterpunten, of parameters per groep
succesvolle start. Want, a1loopt het voortgangscontroledeel, aan het data retrievaldeel, monsterpunten voortschrijdend in de tijd
het verwerken van data tot informatie, moet (vollopende rapporten).
nog heel wat gebeuren.
- Planning van de analyses voor de werkJe weet echter dat je het zicht hebt op goede stations en de routes van de monsternemers
oplossingen van de problemen.
(expertsystem/laboratoriumsimulatiemodel).
- Managementrapport met aantallen per
6. Voor- en nadelen van een LIMS
tijdseenheid uitgevoerde analyses, wachttijd
Als we de belangrijkste voor- en nadelen van per analyse-aanvraag, aantal en type
de invoer van een LIMS in een waterleiding- afwijkingen, we1 geplande, maar niet
laboratorium op een rij zetten, komen we tot uitgewerkte analyses (uitval), kwaliteitshet volgende beeld:
controlekaarten, benuttingsgraad en wachttijden per werkstation, doorlooptijd van de
Voordelen:
verschillende
analyses.
- goede beheersing van de voortgang van
+
het laboratoriumproces;
- de stuurgegevensvoor optimalisatie
(bijvoorbeeld produktietellingen) van de
efficiency zijn snel beschikbaar;
- de kwaliteit van het eindprodukt neemt
toe (snelle rapportage, minder fouten, geen
zoekraken van monsters, analyse-uitkomsten
etc.), bijdrage aan GLP (Good Laboratory
Practice);
- arbeidsbesparing voor bijvoorbeeld de
administratie;
- snelle facturering: hoge kwaliteit
gespecificeerde rekeningen;
- alle analyse-uitkomsten komen in een
databank en zijn op vele manieren raadpleegbaar en verwerkbaar;
- het systeem geeft het laboratorium een
professionele status, wat een gunstige
uitstraling geeft;
- de analisten voelen zich meer betrokken
bij het werk (beter inzicht in hun opdrachten
en in het gehele laboratoriumgebeuren).
Nadelen:
- een zekere starheid: nogalbureaucratische
behandeling: voorbeeld: een niet gepland
monster moet op de dag van monstername
worden ingevoerd;
- tamelijk hoge kosten (400-800 kf, snel
dalend)- ;
En o p iets langere termijn:
- Positieve monsteridentificatie tijdens de
gehele gang van monstername tot rapportage.
Mogelijk door middel van draagbare barcodelezers en -printers.
- Koppeling analyse-apparatuur aan het
LIMS.
8. Aanbevelingen vanuit de praktijk
- Voer het LIMS-systeem in zijn geheel in,
dus nooit voor een deel van de monsters.
- Zorg voor een goede systeembeheerder.
- Doe maar 1taak op de machine: probeer
ontwikkeling en andere taken op een tweede
of op andere machines uit te voeren.
- Besteed grote zorg aanbedrijfszekere
voeding, koeling en ventilatie en d i e n sioneer deze op toekomstige uitbreidingen.
- Zorg ervoor dat alle uitvoer op A4-formaat
plaatsvindt.
- Koop alleen een systeem dat u met eigen
ogen volledig in werking hebt gezien, niet in
een showroom, maar in een praktijksituatie
met een goed gevulde database.
- Sla de data niet over een te lange periode
on line op: 3 jaar is erg lang.
- Het systeem moet de mogelijkheid bieden
om snel uit een ongewenste situatie te komen:
de zaak moet niet gemakkelijk vastlopen.
- Zorg dat de laboratoriumorganisatie naast
de systeembeheerder over een specialist
gegevensverwerkingbeschikt (statistisch
medewerker) die de gevevens gevraagd en
ongevraagd tot informatie verwerkt
(laboratorium-jaarverslag,overzichten, het
kant-en-klaar aanleveren van informatie
inzake casestudies etc.). Deze medewerker
moet aan de ene kant de mogelijkheden van
het systeem goed kennen en aan de andere
kant een goede waterkwaliteitsachtergrond
hebben.
- Begin pas met het aankoppelen van
automatische analyse-apparatuuraan LIMS
(het overseinen van data) als alle andere
zaken goed lopen.
- Kies een systeem dat de mogelijkheid
heeft om uitkomsten van voorgaande analyses
zowel bij de invoer van analyse-uitkomsten
als bij de validering ervan snel te presenteren
op hetzelfde beeldscherm.
9. Kosten-baten analyse
Geen verhaal over automatisering is wmpleet
zonder een kosten-batenanalyse, altijd een
onderwerp waarbij aan de creativiteit van de
wetenschapper hoge eisen gesteld worden.
Het produkt kan vaak betiteld worden als
charmante onzin.
Kosten:
Investering f 420.000,20% rente +afschrijving f 84.000,- per jaar
Onderhoudsabonnement
f 40.000,- per jaar
hard- en software
Systeembeheerder
f 70.000,- per jaar
Totaal
f 194.000,-per jaar
Baten:
1 administratieve kracht
(geen analyserapporten
f
meer te typen)
f
0,5 analist
0,5 hoofdanalist
f
Snelle facturering
f
Betere kwaliteit
f
60.000,-per jaar
30.000,- per jaar
35.000,-perjaar
30.000,-per jaar
80.000,- per jaar
Totaal
f 235.000,- per jaar
Besparing
f 41.000,- per jaar
Kwantificeringvan de betere kwaliteit: geen
monsters overhalen die zoek zijn, betere
procesregeling bij de produktie-afdeling
door het sneller beschikbaar komen van de
stuurgegevens, meer en hogere kwaliteit van
de kwaliteitsinformatie,trendsigndenhg,
produktiviteitsbeheersing.
Als het systeem eenmaal is ge'installeerd, dan
blijkt in de praktijk dat men snel het bovenstaande vergeet en dat het systeem succesvol
is om heel andere redenen. Er blijkt veel
meer te kumen dan men aanvankelijkdacht;
er komen nieuwe gegevens op tafel: men
snapt na een half jaar a1niet meer hoe men
het ooit zonder heeft kumen doen.
Verschillende firma's brengen LIMS-en op
de markt.
Wij noemen hier:
- het LABSAM-systeem van HP (Hewlett
Packard);
- het PALM-systeem van Philips;
- het CIS-systeem van Beckman (draait op
een HP-computer);
- een LIMS van DECIVarian, werkend op
de VAX computer;
- LIMS 2000 en QCLIMS van Perkin-Elmer;
- het LIMS-systeem van de SLEE (SociCtC
Lyonnaise des Eaux et de YEclairage), (het
enige systeem dat vanuit een waterleidinglaboratorium is ontwikkeld);
- een aantal kleinere, op PC's werkende,
systemen, zoals dat van Nelson Analytical,
(ICI) werkend op IBMlPC en het microVAX-systeem (DEC).
Het putomatiseren van een waterleidinglaboratorium met een LIMS is een fascinerend
proces. En als de zaak na meer dan 10 jaar
vallen en opstaan goed begint te lopen, geeft
dat veel voldoening. In de eerste plaats
omdat de mensen in het laboratorium
automatisering als positief ervaren; niet
vanwege de werkbesparing, maarvanwege de
betere betrokkenheid bij het werk.
Procesregeling en automatisering
Inleiding
Het vakgebied van de technische automatisering, waaronder de procesregeling en
-besturing valt is voortdurend sterk in
beweging. Het is daarom goed enige
momenten stil te staan bij de vraag wat dit
vakgebied inhoudt. In feite is sprake van een
conglomeraat van disciplines, waarvan het
aantal zich uitbreidt en die allemaal in
meerdere of mindere mate invloed uitoefenen
op het automatiseringsgebeuren. Dit leidt
soms tot chaotische toestanden bij de realisatie van grote automatiseringsprojecten.
Disciplines die hun invloed uitoefenen zijn
onder andere instrumentatietechnieken en
-methoden, meet en regeltechniek,
operationale analyse, informatics, computertechniek, communicatietechniek, management en administratieve automatisering, etc.
Daarnaast is het aantal toepassingen schier
onbegrensd, waarbij toch bij elk toepassingsgebied weer andere eisen een rol spelen in de
hoeveelheid te verwerken gegevens, de
snelheid waarmee deze verwerkt moeten
worden, nauwkeurigheids- en veiligheidsaspecten, kostprijs, onderhoud, bedienbaarheid, etc. Dat er problemen optreden blijkt a1
uit een opsomming van een aantal gebieden
waarop technische automatisering
plaatsvindt :
- de (petro)chemische procesindustrie;
- de fabricage van glas en plastics en kunststofprodukten in het algemeen;
- de voedings- en farmaceutische industrie;
- de produktie en distributievan elektrische
energie, gas en water;
- de produktie en verwerking van staal;
- de produktie van onderdelen en de
assemblage tot complete apparaten in de
elektrotechnische industrie;
- de verwerkingen assemblage in de metaalindustrie;
- numerieke besturing van gereedschapsmachines, robots en produktiebanden;
- de regeling van het lucht-, weg- en
waterverkeer;
- stuurautomaten voor schepen en
vliegtuigen;
- de regeling van geavanceerde servosystemen, zoals antennes en vuurleidingssystemen;
- de distributie van goederenstromen, zoals
in geautomatiseerdemagazijnen, tankparken,
etc.;
- de automatisering bij metingen en
experimenten in laboratoria;
klimaatregelingen in gebouwen en
tuinbouwkassen.
-
Deze opsomming is niet compleet, maar
toont de grote verscheidenheid aan automatiseringsproblemen. Het is duidelijk dat
afhankelijk van het toepassingsgebied geheel
verschillende oplossingen worden gekozen
en daarnaast de mate van automatisering
sterk kan verschillen. In een aantal gevallen
is de rol van de mens praktisch uitgeschakeld
binnen het geautomatiseerdeproces en
wordt reeds gedacht aan 'unmanned plants',
waarvan er reeds enkele in Japan draaien, in
andere gevallen is de invloed van de mens
nog sterk aanwezig, maar zal deze misschien
in de toekomst vervangen worden door meer
intelligente apparatuur en programmatuur
die in staat is via redeneringen en het
gebruik van ewaringsfeiten die door experts
op het betreffende gebied (bedrijfsleiding,
operators, onderhoudspersoneel)beschikbaar zijn gesteld, handelend op te treden in
uiteenlopende situaties. Deze zogenaamde
expertsystemen kunnen op het gebied van de
technische automatiseringop de volgende
gebieden worden ingezet:
- de advisering bij het instellen van regel- en
besturingsapparatuur ;
- de bewaking van een groot aantal procesgrootheden en daaraan gekoppeld foutdiagnose en onderhoudsadvisering;
- de bewaking van de kwaliteit van de
regelkringen en het adapteren (opnieuw
instellen) van regelaars of het wijzigen van de
regelstructuur.
Men kan zonder meer stellen dat de
complexiteit van de technische automatisering
sterk is toegenomen door de toename van de
complexiteit van de te regelen processen en
de sterkere onderlinge koppeling van de te
regelen en te besturen procesgrootheden
onder andere door de toename van het aantal
continu bedreven processen ten opzichte van
ladingsgewijze bedreven processen.
Verder is er steeds sprake van een totaal
automatiseringsconcept,waarbij ook de
administratieve en management automatisering betrokken worden bij de
technische automatisering. Hier ontmoeten
verschillende werelden elkaar, die tot nu toe
gescheiden wegen bewandeld hebben en ook
gebruik maken van apparatuur en programmatuur ontworpen vanuit een ander
gezichtspunt.
Fabrikanten en leveranciers van procesautomatiseringssystemenbieden een groot
scala van mogelijke oplossingen aan, die niet
meer worden gedicteerd door het stadium
waarin technische ontwikkelingenzich
bevinden. Zo kan men kiezen uit sterk
gecentraliseerde en sterk gedecentraliseerde
oplossingen met betrekking tot de functies
die het qsteem moet kunnen verrichten.
De apparatuur kan centraal worden opgesteld
maar ook geografisch over het bedrijf
verspreid worden. De automatisering kan
hierarchisch sterk gelaagd zijn of juist sterk
verknoopt zijn in een maasstructuur, etc.
Daarnaast spelen natuurlijk allerlei factoren
een rol die leiden tot voortdurende
prioriteitswijzigingen bij de beslissingen die
tot een bepaalde mate van automatisering
moeten leiden. Voorbeelden hiervan zijn:
personeelsgebrek of stijgende personeelskosten, maatregelen ter vermindering van
het energieverbruik, het voldoen aan hogere
eisen van veiligheid en milieu, maatregelen
ter vermindering van het materiaalverlies, etc.
Vooral bij grote bedrijven zal het moeilijk
zijn te standaardiseren op een bepaalde
technische en functionele oplossing van het
automatiseringsprobleem, omdat men te
maken heeft met installaties van verschillende
ouderdom. Deze werken soms volgens een
ander principe, de automatiseringsapparatuur
zal vaak afkomstig zijn van diverse
fabrikanten, ontworpen met een verschillende visie. De lokale bedrijfsleiding heeft
soms op culturele en bedrijfskundige gronden
moeten kiezen voor een specifiekeoplossing.
De voorschriften dienen daarom zodanig te
worden opgesteld dat een zekere vrijheid
binnen het automatiseringsconcept gehandhaafd blijft, maar dat op bepaalde niveaus op
eenduidige wijze informatie beschikbaar is,
die op een hierarchisch niveau verwerkt moet
kunnen worden. Uiteraard speelt hierbij ook
nog een rol de problemen rond de
standaardisatie, die helaas nog niet op alle
niveaus aanwezig is en vaak fabrikantafhankelijk is.
Een ander probleem is hierbij dat de ontwikkelingen op het gebied van automatiseringsmethoden en -mogelijkheden en de technische
realisaties daarvan veel sneller zijn dan
ontwikkelingen in de gebieden waarin de
technische automatiseringwordt toegepast.
Apparatuur die in feite a1 na een paar jaar
technisch verouderd is moet worden ingezet
op installaties die worden afgeschreven over
vele tientallen jaren. Men komt hiermee op
het probleem van de onderhoudbaarheidvan
apparatuur, de scholingvan het personeel, de
comptabiliteit van apparatuur die niet altijd
nagestreefd kan worden door de leveranciers
en het gebrek aan standaardisatie. Men zal
dus soms genoodzaakt zijn goed werkende,
maar technisch verouderde apparatuur te
vervangen, omdat onderhoudscontracten
niet verlengd kunnen worden en de
apparatuur niet meer past in het automatiseringsconceptvan het bedrijf.
De koppeling met andere automatiseringssystemen is niet meer mogelijk, of tengevolge
van de technische ontwikkelingen doen zich
nu mogelijkheden bij de oplossing van het
automatiseringsprobleemvoor die in oudere
apparatuur niet te verwezenlijken is.
Bovendien is de nieuwere apparatuur zodanig
ontworpen dat op flexibele wijze kan worden
uitgebreid en redundante apparatuur kan
worden ingezet o p die plaatsen waar dat
nodig wordt geoordeeld.
I n de nabije toekomst zal de technische
automatisering zich vooral richten op:
- Low-cost automation. Hieronder wordt
verstaan de tendens om steeds meer kleinere
apparaten te voorzien van intelligente
gegevensverwerking (smart instruments).
H e t gaat hierbij vaak om de inzet van grote
aantallen apparaten voor relatief eenvoudige
functies. Voorbeelden zijn te vinden in
consumentenartikelen (geluids- en beeldapparatuur, auto-electronics, temperatuurregelingen, etc.), bij grote aantallen gelijksoortige processen (bijvoorbeeld tuinbouwkasregelingen) en bij allerlei meet- en
analyse-apparatuur.
- High cost and highly integrated automation.
Hierbij zal de koppeling van het technische
automatiseringssysteem met andere automatiseringssystemen binnen het bedrijf een
belangrijke rol spelen.
Technische processen
Men onderscheidt de volgende soorten
processen:
- Produktieprocessen. Deze komt men
voornamelijk tegen in de procesindustrie.
Het gaat hierbij om de verwerking van ruwe
grondstoffen (erts, olie) tot half(produkten),
of de produktie van energie.
- Fabricageprocessen. Deze komt men
voornamelijk tegen in de verwerkingsindustrie. Het gaat hierbij om vormverandering, samenvoegen en assembleren
van materialen tot een eindprodukt.
- Verdelingsprocessen. Hierbij speelt een rol
d e ruimtelijke verdeling van materialen
(magazijnsystemen en vervoer), energietransport en informatieverspreiding
(telefonie, computernetwerken).
Naar de aard van de bewerkingen kan men
onderscheid maken in:
- Continue (doorlopende)produktie.
Hierbij is de regeling van allerlei procesgrootheden als druk, temperatuur, niveau,
flow, etc. van belang.
- Batch (ladingsgewijze)produktie. Hierbij
speelt voornamelijk de besturing van bepaalde procesgrootheden afhankelijk van de
tijd of bepealde interne gebeurtenissen een
rol. E r worden naast procescomputersystemen ook besturingssystemen (plc's =
programmable logic controllers) ingezet.
- Semi-batch produktie. De produktie vindt
ladingsgewijs plaats, maar continu worden
grootheden aan het produktieproces toegevoerd. Voorbeelden vindt men in de
fermentatie-industrie. Ook hier is sprake van
een gecombineerd gebruik van plc's en
regelsystemen.
- Sequentiele bewerking. Hierbij vindt een
opeenvolging van afzonderlijke gebeurtenissen plaats, zoals bijvoorbeeld bij de
assemblage van produkten. De besturing
vindt meestal plaats met behulp van
besturingssystemen.
Gesteld kan worden dat steedsmeer eisen bij
deze produktieprocessen worden gesteld aan
d e flexibiliteit waarmee kan worden overgeschakeld naar verschillende produkten
(multiproduktinstallatie), zowel in de procesindustrie als in de fabricageindustrie
(flexibele automatisering). Daarbij zal in
toenemende mate sprake zijn van een
koppeling tussen de diverse produktie- en
verwerkingseenheden met een minimum aan
tussentijdse buffering om tot een minimum
aan energie- en materiaalverlies te komen.
Dit leidt echter we1 tot een complexere
bedrijfsvoering en vereist een betere
produktieplanning. De produktspecificaties
zullen steeds minder algemeen (niet partij
gebonden) zijn. Dit houdt in dat partij of
produkt gebonden gefabriceerd dient te
worden, waarbij vooral bij een langdurig
produktie- en fabricageproces een
ge'integreerde bedrijfskundige en
administratieve automatisering noodzakelijk
is. Daarnaast dient men in alle gevallen nog
rekening te houden met de diverse operatiewijzen van het proces. Hierbij wordt onderscheid gemaakt tussen normaal bedrijf
(produceren) en bijzonder bedrijf (opstarten
of afschakelen van produktie). In het laatste
geval worden vaak andere eisen aan de
automatisering gesteld en wordt de bedieningsman (operator) meer ingeschakeld.
Een industriele produktiecyclus kan men
onderscheiden in een aantal afzonderlijke
stadia. D e ruwe grondstoffen dienen eerst
gedolven te worden en vervolgens geisoleerd
te worden (bijvoorbeeld oliewinning of
ijzerertsproduktie), waarna een eerste
bewerking plaatsvindt (raffinage, produktie
van ruw ijzer).
I n d e meeste gevallen is dan sprake van een
continu proces.
Vervolgens worden deze ruwe produkten
verwerkt tot (half)fabrikaten, zoals in de
(petro)chemische industrie en bij de bereiding
van staal. Hierbij is zowel sprake van eeri
continue als een batch verwerking.
Deze produkten worden nu verder bewerkt
tot eindprodukten die voor de uiteindelijke
verwerking tot een compleet produkt nodig
zijn. Men spreekt in dit stadium van finishing.
Voorbeelden zijn: het walsen tot plaatstaal of
blik, de produktie van plastics, etc. E r vindt
nu voornamelijk batchverwerking en
sequentiele produktie plaats.
Tenslotte vindt de assemblage plaats van
diverse onderdelen. In dit stadium van het
proces vindt vooral discrete produktie plaats
aan lopende banden of met behulp van
flexibele produktiestraten.
D e ontwikkelingvan procesautomatise~gssystemen
D e geschiedenis herhaalt zich vaak, weliswaar in een iets andere verschijningsvorm.
Dit is ook het geval met de ontwikkeling van
procesinstrumentatie en -automatiseringssystemen. In de jaren v66r 1950 was er
sprake van relatief kleine projecten, waarbij
ter plaatse (geografisch verspreid) en per
functie (meten, gegevensbewerking,
registreren, indiceren, regelen) afionderlijke
apparaten werden ge'installeerd (functioneel
gescheiden). Met de toename van de grootte
e n complexiteit van de installaties werd in de
jaren vijftig steeds meer overgegaan tot een
geografische centralisatie van de apparatuur
in meet- en regelkamers. Een gigantische
hoeveelheid apparatuur aan wanden en op
bedieningspanelen moest de bedieningsman
alle informatie over het proces verschaffen.
D e diverse functies waren nog steeds ondergebracht in afzonderlijke apparaten.
D e bedieningsman kon op de panelen
grootheden aflezen en instellingen wijzigen.
Rond het midden van de jaren zestig deed de
digitale rekenmachine zijn intrede in de
procesautomatisering. Aanvankelijk als offline adviseur van de bedieningsman bij het
instellen van de optimale set points van de
regelkringen, maar vrij snel ook als on-line
adviseur, alarmscanner en dataverzamelaar.
Tenslotte als vervanger van de bedieningsman
bij het instellen van de optimale setpoints
(supervisory control) en als vervanger van de
analoge regelaars (direct digital control =
ddc). In beide laatste gevallen is de computer
onderdeel van een regellus (in-line control).
Ten gevolge van de hoge kosten van
computerapparatuur werdenzoveel mogelijk
functies binnen de computer geconcentreerd.
E r is dan sprake van een geografische en
functionele centralisatie. Ten gevolge van de
zware eisen ten aanzien van back up, nodig
o m een eventueel uitvallen van de computer
o p te vangen, was deze oplossing minder
ideaal. Zij werd meer en meer in de jaren
zeventig vervangen door een oplossing
waarin een aantal (micro)computers gezamenlijk het computerdeel vormen van een
procesautomatiseringssysteem. Deze verdeelde systemen bieden de mogelijkheid om
enerzijds weer een functionele verdeling van
taken te bewerkstellingen en anderzijds ook
weer te komen tot een geografische verspreiding van de automatiseringstaken.
We zijn dus weer gekomen bij ons uitgangspunt in de jaren vijftig, maar nu met een
onafhankelijke keus welke grootheden
centraal ter beschikking moeten staan en
welke functies decentraal kunnen worden
uitgevoerd. D e gigantische bedieningspanelen zijn ineengeschrompeld tot een
aantal visual display units (VDU's), waar
selectief informatie kan worden opgeroepen
of automatisch boodschappen of trends op
worden gepresenteerd. Op een steeds
mensvriendelijker wijze is de bedieningsman
met behulp van een functioneel bedieningspaneel in staat op eenvoudige wijze grootheden op te vragen en te wijzigen. Bovendien
is hiermede de weg vrijgemaakt naar een
combinatie binnen een automatiseringsconcept waarin ook de administratieve en
management automatisering is opgenomen.
Ook op het gebied van de besturingstechnieken heeft zich een soortgelijke
ontwikkeling als hierboven geschetst
voorgedaan. Via kasten vol met relais en
halfgeleiderlogica is de programmeerbare
logische besturing ontstaan, die eveneens op
gedistribueerde wijze kan worden ingezet.
Hierbij zijn flexibele mogelijkheden met
betrekking tot het aantal en de aard van de
besturingsfuncties geschapen. Ofschoon de
ontwikkelingen op het gebied van de logische
besturingen en de procesregelingen volkomen
gescheiden hebben plaatsgevonden, en er
veelal sprake is van verschillende fabrikanten
vindt de laatste jaren een duidelijke samensmelting plaats van de twee vakgebieden,
waarbij groepen in hun systemen functies van
de andere groep aanbieden of een interfacing
naar andersoortige apparatuur verzorgen.
Concluderend kan het volgende gesteld
worden. De huidige procesautomatiseringssystemen bestaan uit een aantal hierarchisch
gestructureerde lagen. Dicht bij het proces
worden door een aantal microcomputers
eenvoudige functies uitgevoerd op de ter
beschikking gestelde procesgrootheden en
vinden eenvoudige regelingen en sturingen
plaats. O p dit niveauis sprake van single loop
ddc, smart instruments, data acquisitie en
eenvoudige bewerkingen op die data: zoals
filteren, lineariseren, etc. en eenvoudige
besturings- en bewakingstaken met behulp
van plc's. Het volgende niveau van het
automatiseringssysteem houdt zich bezig met
meer complexe en meer onderling afhankelijke regel- en besturingstaken. Er worden
uitgebreide regelpakketten en besturingsfuncties op een groot aantal variabelen ter
beschikking gesteld. De optimale instelling,
bewaking en extractie van gegevens uit de
hiervoor genoemde lagen vindt plaats in het
naast hogere niveau. Hierin wordt voor een
deel of de gehele installatie,'gegeven de
gewenste produktie, een optimale bedrijfsvoering berekend. Het daarboven gelegen
niveau zal met behulp van minicomputer(s)
in staat moeten zijn, gegeven de op corporate
niveau opgegeven doelstellingen met
betrekking tot het produktiepakket, de
hoeveelheden te produceren produkten en
d e bijbehorende kwaliteitseisen, een
zodanige verdeling over de ter beschikking
staande produktie-eenheden te bevorderen
in de locale onderneming dat hieraan zo goed
mogelijk wordt voldaan. Tenslotte vindt op
het hoogste niveau de lange-termijnplanning
(corporate planning) voor het gehele bedrijf
plaats. Het is duidelijk dat op vele niveaus
contacten dienen te bestaan met administratieve en management systemen, bijvoorbeeld
om een goede afhandeling te verkrijgen van
de gereedgekomen produkten, zoals waar
deze tijdelijk dienen te worden opgeslagen,
hoe het verdere vervoer plaatsvindt, het
beschikbaar stellen van de juiste douanepapieren, het uitschrijven van de rekening,
etc.
De taken van de procescomputer
Zoals in het voorgaande is uiteengezet, zal
een modern automatiseringssysteem bestaan
uit een groot aantal gekoppelde onderdelen,
waarin micro- en minicomputers zijn
opgenomen. In deze omgeving zal vaak
gesproken worden over procescomputers.
In de meest algemene zin dienen deze
computers voorzien te zijn van een viertal
interfaces, die zorgen voor:
- de comm~rnicatie
met hetproces. Hierbij
spelen digitale en- en uitgangen een rol (aanl
uit signalen, binair gecodeerde signalen,
pulsreeksen), analoge in- en uitgangen
waarbij digitaal-analoog en analoog-digitaal
omzetters in grote aantallen voorkomen,
eventueel voorafgegaan door multiplexers of
scanners. In vele gevallen zal nog verdere
aanpassing van de signalen plaats dienen te
vinden (filtering, versterking, signaalaanpassing en -0mzetting bijvoorbeeld
pneumatisch-elektrisch, spannings-stroom
en omgekeerd). Daarnaast dient men te
kiezen waar bepaalde bewerkingen plaatsvinden (lokaal of centraal in de meet- en
regelkamer, en daaraan gekoppeld de
snelheid waarmee de informatie ter beschikking dient te komen, zodat men kan
kiezen uit analoge, bitseriele en bitparallelle
transmissie. Op deze gebieden is enige
standaardisatie aanwezig maar worden toch
ook vaak fabrikantgebonden oplossingen
aangeboden. In verband met storingen dient
veel aandacht besteed te worden aan de
bekabeling (getwiste kabels, coaxiale kabels,
glasvezels);
- conzmrrtlicatiemet cie beciieningsmntz. In
een enkel geval kan volstaan worden met een
eenvoudig bedieningskastje (data entry
panel) of computerterminal om ter plaatse
grootheden voor de bestwing of regeling in te
voeren (parameters van de regelaar, structuur
van de regelaar, etc.). Op centraal niveau zal
echter permanent een overzicht van het
gehele proces beschikbaar moeten zijn.
In een enkel geval kan het nog voorkomen
dat een schakelpaneel nuttig is, maar meestal
zal de bedieningsman werken met een
bedieningslessenaar en een aantal monitoren.
Door middel van inzoommogelijkheden kan
via een hierarchische structuur (boomstructuur) snel de gewenste informatie
worden verkregen. Grootheden kunnen op
verschillende manieren grafisch of numeriek
worden aangegeven. Sommige functies
kunnen met behulp van functietoetsen
worden bestuurd, via een touchpanel of met
behulp van een lichtpen. Ook is het mogelijk
via een menu of een vraag- en antwoordsessie
de gewenste informatie op te vragen, te
wijzigen of in te geven. O p de monitoren kan
ook op geconcentreerde wijze het verloop
van bepaalde grootheden in het recente
verleden of een voorspelling van het
toekomstige gedrag worden getoond.
Veel aandacht dient hierbij te worden
besteed aan ergonomische aspecten en aan
de arbeidsomstandigheden van de bedieningsman (rustige ruimte, beperkt aantal samenhangende taken, alertheid, training, etc.).
Uiteraard kan de bedieningsman ook ongevraagd nieuwe informatie beschikbaar
krijgen, vooral in alarmsituaties en we1 liefst
o p een speciale monitor;
- comr?z[irzicatie
tnet de prograrnme~rr.Bij de
aanvang van het automatiseringsproject
zullen alle sturingen, regelingen, beveiligingen, optimaliseringen, etc. in de
computer(s) dienen te worden aangebracht.
Maar ook gedurende het bedrijf zullen extra
regelingen, sturingen, metingen of structuurwijzigingen in het regel- of besturingsschema
moeten worden aangebracht of dienen bepaalde bewerkingen uitgeschakeld te kunnen
worden. Dit zal in het algemeen real time
tijdens het bedrijf dienen te geschieden,
waarbij automatisch gezorgd moet worden
dat geen ongewenste overgangsverschijnselen
plaatsvinden. Door de fabrikant worden
speciale software pakketten geleverd,
waarmee het op eenvoudige wijze mogelijk is
standaardfuncties in te voeren en van de
juiste parameters te voorzien (control
packages). Hierbij is geringe of geen
programmeerervaring nodig. Daarnaast zal
het soms nodig zijn specifieke functies te
laten verrichten door de procescomputer.
Ook hiervoor dienen hulpmiddelen aanwezig
te zijn in een hogere programmeertaal, zodat
de programmeur op eenvoudige wijze de
gewenste functie(s) kan programmeren.
Hierbij is van groot belang de geleverde real
time faciliteiten, zodat de gebruiker met
minimale inspanning zijn problemen kan
ingeven en het systeem zorgt voor de real
time afhandeling, synchronisatie, prioriteitshandhaving, etc. Het operating systeem moet
derhalve multitasking zijn, tenvijl ook bij
grotere projecten multi-user faciliteiten
gewenst zijn. Liefst moet het mogelijk zijn in
een laat stadium te kunnen beslissen op
welke hardware het programma gedraaid
gaat worden, binnen het verdeelde
computersysteem;
- communicatie met overige computers in het
proces-antomatiseringssysteenz. Het is
duidelijk, gezien het voorgaande betoog, dat
e r een sterke koppeling dient te bestaan
tussen d e diverse computers in het procesautomatiseringssysteem en ook met de
computers op andere niveaus van automatisering. Hierin is uiteraard sprake van een
zekere hierarchie en een gelaagdheid, waarbij
in een aantal gevallen computers met gelijkgerichte taken voor een bepaald procesonderdeel intensief met elkaar moeten
kunnen communiceren. Verder vindt
communicatie plaats via een hoger gelegen
niveau, omdat hierbij een overzicht van het
totale gedrag van een installatie een rol kan
spelen. Met betrekking tot de topologie van
het computernetwerk zijn diverse oplossingen
mogelijk (ster-, ring- of busstructuur).
Meestal wordt gekozen voor een busstructuur, die van fabrikant tot fabrikant kan
verschillen. Met betrekking tot de protocollen
bij communicatie is sprake van een groeiende
standaardisatie waarbij het zogenaamde
OSI-model (Open Systeem Interconnect)
model staat, een in 7 lagen gedefinieerde
structuur. Ook op het laagste niveau is de
laatste jaren een standaardisatie op gang
gebracht, gei'nitieerd door de gebruikers, het
zogenaamde MAP-protocol (Manufacturing
Automation Protocol). Bij de oplossing met
betrekking tot de onderlinge communicatie
spelen uiteraard ook factoren als onderlinge
afstand, snelheid en hoeveelheid te versturen
data een rol. Het is logisch dat hiertussen een
sterke koppeling bestaat, waarbij over korte
afstanden hogere snelheden van grotere
hoeveelheden informatie mogelijk zijn. Daar
een te sterke standaardisatie vooralsnog niet
mogelijk lijkt en misschien zelfs niet
wenselijk is, dient gekeken te worden naar de
koppeling tussen diverse netwerken op
lokaal niveau (LAN = local area networks),
o p instrumentatie niveau en op regionaal
niveau (WAN = wide area networks).
Gegevensbewerking binnen het
automatiseringssysteem
Binnen het automatiseringssysteem wordt
gebruik gemaakt van een groot aantal
gegevens van verschillende kwaliteit en met
geheel verschillende betekenis en verwerkingssnelheid. Dichtbij het proces komen
data beschikbaar waarop snel (real-time)
gereageerd dient te worden. In feite spelen
hierbij de momentane waarden, een zekere
middeling van het nabije verleden en een
extrapolatie van de naaste toekomst een rol.
D e signalen dienen venverkt te worden op
een tijdschaal van milliseconden (PLC) tot
seconden (DDC) en eventueel minuten
(kwaliteitsregelingen). Bij de optimalisatie
van het procesgedrag van componenten van
d e installatie worden een groot aantal
parameters en waarden in beschouwing
genomen teneinde tot een optimale instelling
van setpoints te komen, hierbij wordtmeestal
een tijdschaal van uren en soms van dagen
aangehouden. Ook hier spelen het verleden
en uiteraard de toekomst mee in dezelfde
tijdschaal. Het plannen van de vereiste
produktie van de gehele installatie zal zich
over een nog grotere tijdschaal afspelen
(weken, maanden), tenvijl de strategische
planning daar weer in tijdschaal bovenuit
komt (maanden, jaren). O p het laagste
niveau worden gegevens (druk, temperatuur,
gewicht, niveau, de stand van schakelaars,
etc.) automatisch venverkt en in uitzonderingsgevallen aan de bedieningsman
doorgegeven (alarmsituaties); we1 kunnen
deze gegevens o p elk moment door de bedieningsman worden opgevraagd. De gegevens
betreffende de bedrijfsvoering (hoeveelheden, produktie, kwaliteit, procesdoorloop,
produktieverlies, energieverbruik, etc.)
dienen overzichtelijk ter beschikking te
komen aan de bedrijfsleiding, tenvijl onder
andere o p deze gegevens gebaseerd het
management, tevens naar aanleiding van
gegevens over de totale produktie binnen het
bedrijf, de vraag naar specifieke produkten,
de positie ten opzichte van de concurrentie,
voorraden, etc., een planning over lange
termijn kan opstellen.
Hierbij dient men te beseffen dat bepaalde
gegevens op meerdere plaatsen binnen het
automatiseringssysteem gebruikt worden en
daar vaak gecombineerd moeten worden met
andere gegevens. Wordt als voorbeeld een
procesmeting genomen dan kunnen hierop
de volgende bewerkingen worden uitgevoerd:
- Berekeningen. Het ijken, omrekenen naar
grootheden waarmee verder gewerkt wordt
(engineering calculations), totaliseren, het
berekenen van procesgrootheden die niet
gemeten kunnen worden uit meetbare
procesgrootheden, het berekenen van massaen energiebalansen.
- Opschonen. Het filteren (bijvoorbeeld
met een moving average filter of een
exponential smooting filter) om ruis op dit
signaal te verminderen, datareductie om uit
een groot aantal meetgegevens met behulp
van regressie-analyse te komen tot
eenvoudige lineaire verbanden.
- Betvnken. Het uitvoeren van een geloofwaardigheidscontrole om te kunnen besluiten
tot een conclusie met betrekking tot
instrument failure of grenswaarde controle
om te kunnen besluiten tot een waarschuwing
en een alarmering met inachtneming van de
grootte van overschrijding van bepaalde
grenswaarden, de snelheid waarmee dit
gebeurt en het aantal keren dat dit
plaatsvindt. Deze gegevens kunnen dan
verder ter beschikking worden gesteld van
een foutdiagnose-systeem en een systeem
voor het bewaken van het onderhoud.
Gegevenspresentrrtie. De zodanige
bewerking en reductie van meetgegevens dat
ze als een tijdelijke (kort geheugen) of
blijvende (lang geheugen) file bewaard
kunnen worden, inclusief de daarbij-
behorende tijd, en gecombineerd kunnen
worden met andere data voor gegevenspresentatie ten behoeve van de bedieningsman, de bedrijfsleiding en het management,
of als trendrecording voor voorspellings- en
onderzoekdoeleinden. Het spreekt vanzelf
dat opklimmend in de hierarchie steeds meer
gegevens gecombineerd worden en steeds
minder momentane waarden ten opzichte
van trendmatige gegevens worden meegenomen. Uiteraard worden deze gegevens
ook gebruikt voor optimalisering en
coordinatie, zoals instellen van setpoints,
kwaliteitsbewaking en rendementsberekeningen.
- Str~renen regelen. De gegevens kunnen
worden gebruikt voor eenvoudige sturingen
of regelingen, maar ook op een hoger niveau
gebruikt worden voor een multivariabele,
adapterende of optimaliserende regeling.
Men dient we1 te beseffen dat ook op het
laagste niveau van regelen nog extra
faciliteiten, al dan niet beschikbaar voor de
operator aanwezig moeten zijn, zoals overschakelen op automatische, computer- of
handbesturing, maatregelen ter voorkoming
van wind up (het in grootte verschillen van
het berekende en uitgestuurde signaal), het
automatisch installeren van een cascade
regeling (automatic tracking), enz.
Gegeven het voorgaande is het duidelijk dat
ook het instrumentatiesysteem zodanig moet
worden opgezet dat de volgende aspecten in
beschouwing zijn genomen:
- Geogrnfsche aspecten. Waar moet welke
apparatuur worden opgesteld, en waar
moeten welke gegevens worden verwerkt,
eventueel doorgespeeld naar een ander
hierarchisch niveau, nadat a1 dan niet een
compressie van de informatie heeft plaatsgevonden?
- Tijdsaspecten. In hoeverre kan de
apparatuur op elk moment de grote
gegevensstroom venverken ook in alarmsituaties? In hoeverre dient parallelle
verwerking plaats te vinden? Hierbij dient
voor bepaalde apparatuur het produkt van
hoeveelheid te venverken gegevens en de
snelheid waarmee dit dient te geschieden niet
overschreden te worden. Let hierbij vooral
o p de overhead die wordt veroorzaakt door
het bedrijfssysteem (operating system).
- Fur~ctior~ele
aspecten. Maak gebruik van
de mogelijkheid gescheiden functies ook op
verschillende delen van het automatiseringssysteem uit te voeren. Pas voldoende
parallelliteit in de apparatuur en voldoende
redundantie toe indien het aantal samenhangende functies op CCn niveau (ddc) te
groot wordt.
- Organisatorische nspecten. Ondanks het
feit dat d e eisen ten aanzien van het
technische automatiseringssysteem in een
aantal gevallen nagenoeg gelijk kunnen zijn,
is het toch verstandigrekening te houden met
d e bedrijfscultuur waarin het betreffende
systeem moet werken, deze kan te maken
hebben met locale omstandigheden, de
verdeling van de verantwoordelijkheden, de
inpassing in de overige delen van het totale
automatiseringsconcept, de achterliggende
visie van d e gekozen leverancier, de
onderhoudbaarheid en het opleidingsniveau
van d e personen waarmee het automatiseringssysteem bedreven dient te worden.
Problemen en trends
E r is sprake van een voortdurende wederzijdse be'invloeding van de mogelijkheden
van technische processen en de mogelijkheden
van d e technische automatiseringssystemen.
In sommige gevallen wordt door de fabrikant
en leverancier, soms in samenwerkingmet de
gebruikers gekozen voor een specifieke
oplossing van de automatiseringssystemen
(elektriciteitsproduktie, papierfabricage).
Meestal is echter sprake van universele
oplossingen. De markt van de procesautomatiseringssystemen is sterk push
driven, hetgeen tot problemen met betrekking
tot onderhoudbaarheid, afscrijvingspolitiek
en opleiding van personeel kan leiden.
Ook binnen de wereld van de procesinstrumentatie is voortdurend sprake
geweest van een technology push vanuit
andere vakgebieden. Achtereenvolgens is
door computerfabrikanten, de electronicaindustrie en de wereld van de computernetwerken een invloed op de instrumentatiefirma's uitgeoefend.
D e processen worden ingewikkelder, en zijn
in d e meeste gevallen zonder uitgebreide
automatiseringssystemen niet meer bestuurbaar. Dit legt een enorme verantwoordelijkheid op de schouders van de
automatiseringsdeskundigen. Het is noodzakelijk te komen tot een afgewogen
taakstelling voor bedienend personeel en
bedrijfsleiding indien een deel van het
automatiseringssysteem het laat afweten.
D e verwevenheid en het aantal taken bimen
het automatiseringssysteem neemt gigantisch
toe; dit stelt extra eisen aan de beheersbaarheid van het totale systeem. De automatisering leidt tot andere taken die door de
mens vervuld moeten worden binnen het
gehele concept. Dit zal enerzijds leiden tot
het afvloeien van werknemers, maar anderzijds d e vraag naar hoger opgeleid personeel
doen toenemen, dat juist in deze marktsector
schaars is, hetgeen er toe zal leiden dat ook
o p dit niveau de neiging ontstaat een steeds
verdere taakverschuiving naar het automatiseringssysteem te doen plaatsvinden.
D e introductie van expertsystemen voor
diagnose doeleinden, procesbewaking en
ontwerpdoeleinden zal geleidelijk aan
toenemen. Hierbij zal het mankracht gebrek
echter alleen maar verplaatst worden naar de
informatica-sector, die ook op dit terrein te
weinig mankracht kan leveren.
D e afgelopen decennia is veel nieuwe theorie
ontwikkeld o p het gebied van systeemidentificatie, adapterende procesregeling,
optimale procesvoering, het gebruik van
symbolische gegevens in regel- en beslissingsprocedures (het gebruik van zogenaamde
fuzzy sets), etc. Veel van deze mogelijkheden
zijn in de praktijk nog niet getest, deelsomdat
hiervoor nog niet de geschikte programmatuur en apparatuur beschikbaar was, deels
omdat d e toepasbaarheid van deze ontwikkelingen nog onvoldoende was aangetoond.
Het valt echter te venvachten dater een
tendens is deze methoden in toenemende
mate toe te passen, nu ook een aantal
fabrikanten mogelijkheden aanbieden
(Exact regelaar van Foxboro, Novatune
regelaar van ASEA, etc.).
In toenemende mate wordt aandacht besteed
aan ergonomische aspecten, de inrichting van
d e meet- en regelkamer, de wijze waarop en
de mate waarin procesgegevens gepresenteerd
worden en maatregelen om de acceptatie van
het automatiseringssysteem door de bedieningsman te vergroten. Hierbij dient te
worden opgemerkt dat de mate van automatisering ook sterk wordt bepaald door het
proces. In een aantal gevallen is een direct
visueel contact met het proces gewenst
(walserij, baggeren), maar dient dit
gecombineerd te worden met kennis die
centraal wordt opgeslagen. In de meeste
gevallen kan de bedieningsman zonder enig
visueel contact met het te automatiseren
proces zijn werk vanuit een centrale
bedieningsruimte verrichten. In dat geval is
zeker bij grotere installaties een zodanige
opstelling van de bedieningslessenaars
noodzakelijk dat de operators gemakkelijk
met elkaar kunnen communiceren, dat visueel
contact mogelijk is en dat procesdelen die de
meeste onderlinge binding hebben, ook door
operators bedreven worden die in de bedieningsruimte onderling het gemakkelijkst
kunnen communiceren en in geval van een
noodsituatie in een van de procesdelen elkaar
gemakkelijk kunnen bijstaan. De situatie
dient dan zodanig gepland te zijn dat twee of
meer operators tijdelijk tezamen met de
hoofdoperator voor het betreffende deel van
d e installatie de zaak kunnen klaren.
D e bedieningslessenaar en de opstelling van
de instrumenten dient hierop te zijn aangepast. Het is van het grootste belang dat
vanaf de start van de opzet van een
automatiseringsproject de rol van de
bedieningsman in het geheel wordt meegenomen zodat een afgewogen en consistent
pakket van taken wordt geformuleerd en
deze taken niet een afgeleide zijn van die
taken die nog niet door een automatiseringssysteem vervuld kunnen worden.
Tenslotte nog enige aandacht voor bedrijfskundige en organisatorische aspecten bij de
invoering van technische automatisering en
d e koppeling met andere vormen van automatiserings binnen het bedrijf.
Onder wiens verantwoording vindt de
procesautomatisering plaats? Soms vindt
hierbij een ingewikkeld spel plaats tussen een
aantal belangengroepen. Men kan de automatisering in eigen hand uitvoeren, een
contractor inschakelen of rechtstreeksmet de
leverancier onderhandelen. Vaak is dit niet
eenduidig vastgelegd voor het gehele project.
Vele aspecten spelen een rol bij de keuze van
d e strategie, zoals kosten, beschikbaarheid
van personeel, tijdsdruk, de bedrijfscultuur,
ervaring, enz. maar ook binnen het bedrijf is
lang niet altijd duidelijk onder wiens verantwoording de automatisering plaatsvindt;
in sommige gevallen berust die bij de
technologen die verantwoordelijk zijn voor
de opzet en uitvoering van het technische
proces, soms wordt deze taak toegedacht aan
een groep meet- en regeltechnici
(instrumentatie-dienst, procesautomatiseringsgroep), soms zal de bedrijfscomputerdienst sterk bij het geheel betrokken worden
of het produktie- en planningsbureau. In een
aantal gevallen wordt gekozen voor een
projectteam, samengesteld uit diverse
disciplines, dat na het klaren van de job weer
uit elkaar valt, hopelijk na goed te hebben
vastgelegd wie verder verantwoordelijk is
voor d e bedrijfsvoering en het onderhoud.
Het is duidelijk dat hier veel stof voor
conflicten ligt.
D e economische druk bij het produceren van
energie en produkten neemt sterk toe, waarbij
aandacht besteed dient te worden aan:
- Luge kosten bij de produktie. Dit kan
bereikt worden door via automatiseringssystemen gemakkelijk te kunnen overschakelen tussen diverse produktiepakketten,
e n te kunnen voldoen aan de vraag naar
individualisering van de produkten, zoals
deze door de afnemers gewenst zijn.
Daarnaast moeten de ruwe grondstoffen en
materialen zo goed mogelijk benut worden
om hoogwaardige produkten te fabriceren
met een miniumum aan materiaalverlies en
een grote mate van recycling. Ook het
energieverbruik en -verlies bij de produktie
dient geminimaliseerd te worden. De inzet
van mankracht mag niet bepaald worden
door de grenzen aan het automatiseringssysteem, maar dient gebaseerd te zijn op de
specifieke eigenschappen van de mens ten
opzichte van een min of meer starre
automatisering. De besparingen op personeelskosten zullen in het algemeen gering
zijn, maar de kwaliteit van de arbeid zal
toenemen.
- Kwaliteitsbeheersing. E r zullen steeds
hogere eisen aan de kwaliteit en de
constantheid hiewan gesteld worden, omdat
een sterk geautomatiseerd proces over het
algemeen beter aan deze eisen kan voldoen,
en in de verdere verwerkingvan de produkten
kan dit leiden tot lagere toleranties bij het
eindprodukt, dus rninder uitval, lagere
onderhoudskosten, geringe voorraadskosten,
etc. D e kwaliteitscontrole zal in de toekomst
sterker geautomatiseerd worden omdat er
steeds meer apparatuur hiervoor beschikbaar
komt en ook de laboratoriumautomatisering
sterk in opkomst is.
- Dienstverlening. In toenemende mate
wordt dienstverleningop zowel het tech~sche
als het cornmerciele vlak vereist. Wil men
hieraan kunnen voldoen, dan zal men met
vrucht gebruik kunnen maken van de
integratie van de diverse automatiseringssystemen binnen het bedrijf zodat op
adequate, snelle en eenduidige wijze kan
worden ingegaan op vragen van afnemers en
klanten. Niet alleen kan hierdoor de snelheid
van dienstverlening toenemen maar ook de
kwaliteit.
E r is nog een lange maar interessante weg te
gaan om een goede verbinding tot stand te
brengen tussen Management Information
Systems (MIS) en Process Control Systems
(PCS). Twee werelden, zowel wat betreft
achtergrond, technische oplossingen,
bedrijfsorganisatie en verantwoordelijkheid
dienen naar elkaar toe te groeien. Het is
duidelijk dat zelfs indien technische
oplossingen voorhanden komen, een snelIe
invoering nog lang op zich kan laten wachten
indien niet gelijktijdig de organisatie en de
mensen in deze organisatie zich aanpassen.
Computertoepassingenbij inname en berging van oppervlaktewater;
groei naar expertsystemen?
1. De spaarbekkens in de
Brabantse Biesbosch
D e basis voor dit artikelwordt gevormd door
computertoepassingen, die bij de
NV Waterwinningbedrijf Brabantse
Biesbosch (WBB) zijn ontwikkeld.
Deze computertoepassingen worden
gebruikt voor het vergroten van de kennis
van en het inzicht in de bedrijfssituatie, de
bron, het gedrag van de stoffen in het milieu,
ect., zodat nu en in de toekomst eenoptimaal
produkt afgeleverd kan worden.
IR.J. M. J. WAALS
NV Watenvinningbedrijf
Brabantse Biesbosch
D e spaarbekkens in de Biesbosch zijn opgezet
o m delen van Zuid-Holland, Noord-Brabant
e n Zeeland te kunnen voorzien van uit
Maaswater bereid spaarbekkenwater.
D e Maas is een regenrivier, die in een droge
zomer een (zeer) lage afvoer heeft. Derhalve
moet e r voldoende voorraad zijn om deze
droge periode te kunnen overbruggen.
Daarvoor zijn twee voorraadbekkens ontworpen, de 'Zuiderklip' en 'De Gijster'
(zie afb. 1). Om een goede en constante
kwaliteit van het afgeleverde water te kunnen
verzekeren, moet het water altijd een
voldoend lange verblijftijd hebben.
Door afvlakking en biologische zelfreiniging
treedt dan een kwaliteitsverbetering op.
Afb. I - Despanrbekkens in de Brnbnntse Biesboscl~.
Voor dit deel zijn de procesbekkens
'Honderd en Dertig' en 'Petrusplaat'
ontworpen.
Het hele project is gefaseerd opgezet.
Eerst zijn de twee procesbekkens Honderd
e n Dertig en Petrusplaat aangelegd, waarna
in 1980 d e Gijster als voorraadbekken in
gebruik is genomen.
D e omvangvan de levering is op het ogenblik
van dien aard, dat de beschikbare vooraad in
d e Gijster voldoende is om droge en
kwalitatief minder goede perioden te kunnen
overbruggen. Een tweede voorraadbekken;
d e Zuiderklip, behoeft thans dan ook nog
niet aangelegd te worden.
Het water wordt vanuit de Maas met behulp
van het pompstation 'Kerksloot' in de Gijster
gepompt. Dit inlaatpompstation heeft een
zodanige capaciteit, dat het nieuwe
pompstation 'Spijkerboor' thans niet
noodzakelijk is.
2. Specifieke computertoepassingen
2.1. Het leveringsvermogen van de
Biesbosch-bekkens
Het leveringsvermogen van de spaarbekkens
in d e Brabantse Biesbosch is a1 een paar maal
onderwerp van studie geweest. Hiemoor is in
het verleden een aantal computermodellen
door het Waterloopkundig Laboratorium
gemaakt [I, 21.
O p basis van de toenmalige randvoorwaarden
kwam men tot een leveringsvermogen van
bijna 500 miljoen m3Ijaar bij het
oorspronkelijke ontwerp met vier bekkens.
Ook d e huidige situatie werd destijds als
tussenfase doorgerekend. Voor de situatie
met drie bekkens werd een leverings-
voor de Biesbosch bekkens.
Afb. 2 - Sit~irrlntie-n~odel
vermogen van ongeveer 250 miljoen m3/jaar
berekend.
Na afronding van deze berekeningen is de
kennis en het inzicht in de bedrijfssituatie
verder gegroeid. Daarnaast is het kwalitatieve
aspect zeer belangrijk geworden.
Derhalve was een nieuw onderzoek naar het
leveringsvermogen noodzakelijk. Hiermee
werd in medio 1983 gestart.
D e belangrijkste uitgangspunten bij deze
studie zijn:
1. bepaling van het afleveringsvermogen bij
d e huidige kennis van en inzicht in de
randvoorwaarden, waarbij de kwaliteit van
het rivier- en het afgeleverde water van
principieel belang zijn;
2. vergroten van de kennis van en het inzicht
in de bedrijfssituatie, de bron, het gedragvan
stoffen in het milieu, etc.;
3. bepalen van kwantitatieve en kwalitatieve
knelpunten.
Voor het kwalitatieve aspect van deze studie
zijn na een uitgebreide voorstudie voorlopig
een vijftal kwaliteitsparameters als maatgevend voor de berekeningen aangemerkt.
Deze zijn chloride, natrium, ammonium,
sulfaat en troebeling.
Bij d e bepaling van de maatgevende
parameters hebben de kwaliteit van de Maas
en d e normen van het Waterleidingbesluit
een belangrijke rol gespeeld. Daarnaast zijn
parameters meegenomen, die met het oogop
d e bedrijfsvoering van belang zijn of kunnen
worden. Een derde criterium werd gevormd
door d e beschikbare kennis over het gedrag
van de parameters in het milieu.
I n extreem droge perioden, wanneer de
afvoer van de Maas nagenoeg 0 mJls is, kan
Rijnwater in de Biesbosch-delta bimendringen. Om een indruk te hebben van de
hoeveelheid Rijnwater bij de inlaat en in het
afgeleverde water is derhalve het percentage
Rijnwater als een aparte, zesde parameter in
het model opgenomen.
+
zoals chloride, vrij goed te modelleren zijn.
Voor chloride wordt een goede overeenstemming tussen de berekende en de
gemeten gehalten gevonden (zie afb. 3).
D e correlatiecoefficient tussen de berekende
e n gemeten waarden bedraagt mirn 90%,
terwijl de nauwkeurigheid van de berekening
1B 2 mgll C1- bedraagt.
+ : Gemeten
-- .
I
Norm K w a l i t e i t s k l a s s e
Voor wat betreft ammonium worden in de
winter redelijke waarden berekend, maar in
d e zomer zijn duidelijk afwijkingen te vinden.
Echter door de grote afbraak in de zomer is
deze afwijking voor de berekening van de
kwaliteit van het afgeleverde water minder
van belang. De correlatie tussen de
berekening en de metingen bedraagt bijna
6 0 % en d e nauwkeurigheid van de
berekeningen is 0,l-0,3 mg/l N&-N
(zie afb. 4).
Afb. 3 - Cl~lormdein het Mnastvater (gediirende de periode 1981- 1983).
O m naast het kwalitatitieve aspect ook de
kennis en het inzicht in het bedrijfssysteem te
vergroten en om de knelpunten te kunnen
bepalen, is het model opgezet als een
simulatiemodel. O p grond van een groot
aantal randvoorwaarden kan dit model
eenvoudig gewijzigd worden, zodat het voor
veel situaties te gebruiken is.
2.2. Opzet van hetsirnulatiernodel(zie afb. 2).
H e t model start bij de afvoer van de Maas.
Aan de hand van empirische en statistische
vergelijkingen wordt met behulp van de
afvoer d e concentratie van elke modelparameter bepaald.
Vervolgens wordt de kwaliteit van het water
bij d e inlaat berekend. Hierbij wordt de
eventuele invloed van de Rijn, die in extreem
droge jaren- bij zeer lage Maasafvoeren-de
waterkwaliteit bij de inlaat kan be'invloeden,
meegenomen.
Daarna wordt de hoeveelheid in te laten
water bepaald aan de hand van enenijds het
leveringsdebiet en de kwantitatieve randvoorwaarden (zoals de minimaal te handhaven afvoer in de Maas en de beschikbare
voorraad in d e bekkens) en anderzijds de
kwalitatieve randvoorwaarden (het selectief
inname-beleid).
berekening van de kwaliteit van het
Maaswater zijn opgezet aan de hand van
metingen in 1982, waarna de relaties ook
voor de jaren 198 1en 1983 getest zijn.
Hierbij blijkt, dat conservatieve parameters,
1
1
1
1
t
1
1
1
1
1
1
1
1
1
Vervolgens is het hele model getest voor de
periode 1981 t/m 1983. Het blijkt dat voor
d e kwaliteit van het afgeleverde water een
zeer goede correlatie bestaat tussen de
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
j ' f 'm'a'm'j ' j ' a 1 s ' o ' n ' d j ' f ' m ' a ' m ' j ' j ' a ' s ' o ' n ' d
1
1
1
1
1
1
1
1
1
s
T i j d Innd)
Afb. 4 - Ammonium it1 het Manswater (gedur&dedeperiode 1981-1983)
Afb. 5 - Chloride ir~hetafgefeverd cvnter (geditrende deperiode 1981- 1983).
"O
'
T
-:
+
Vervolgens wordt voor elk bekken de
kwalitatieve en kwantitatieve situatie
bepaald. Bij de berekening van deze situatie
worden kwantitatieve en kwalitatieve
processen meegenomen. Hiertoe behoren de
afvlakking, de afbraak en verwijdering van
ammonium, de pH-correctie en de deelontharding in de diverse bekkens.
D e uiteindelijke uitkomst van het model is
tenslotte de kwaliteit van het afgeleverde
water en de kantitatieve toestand van de
bekkens.
1
2.3. Testen van het sirnulatiernodel
De empirische en statistische relaties voor de
1
j'f'm'a'm'j'j'a'slo'n'd
~
~
~
1
~
*
~
~
~
~
1
'
~
'
Berekend
+: Gemeten
~
"
"
"
'
~
'
"
j ' f 'm1a'm'j ' j ' a ' s ' o ' n ' d j ' f ' n ' a l m ' j ' j ' a 1 s ' o ' n ' d j ' f 'm'8'm1j ' j ' a 1 s 1 o ' n ' d
T i j d Inndl
"
"
"
"
metingen en de berekeningen. Voor chloride
bedraagt de correlatiecoefficient bijna 90%,
terwijl voor ammonium een coefficient van
bijna 50% wordt gevonden (zie afb. 5 en 6).
2.00
.
H
01
ID
1.60
-.
1.20
-.
--
Y
2.4. Uitkomsten van de studie
Tot d e belangrijkste uitkomsten van deze
studie behoren:
- Kwaliteit afgeleverd water bij het huidige
leveringsdebiet:
In d e huidige situatie met een levering van
125-150 miljoen m31jaar voldoet het afgeleverde water uit de spaarbekkens altijd
ruim aan kwaliteitsklasse I van het
Waterleidingbesluit. Dit houdt in, dat bij de
zuivering zou kunnen worden volstaan met
een eenvoudige behandeling, zoals snelfiltratrie, en desinfectie.
(N.B. Voor de goede orde wordt hierbij
opgemerkt, dat vanzelfsprekend ook de
parameters, die niet als maatgevend in deze
studie zijn meegenomen, voldoen aan de
normen van kwaliteitsklasse I).
Uit afb. 7 blijkt dat chloride slechts 30-50%
.75
01
4
JJ
4
4-.
b
.BO
E
c
x
------- -
..
---_- - _ _
..
/
--______--\-
*--.
.40
'\,
'\\,
.
.
Tijd
van de norm voor klasse I bereikt,
natrium 60-80% en ammonium 10-50% van
d e norm. Troebeling is voor het afgeleverde
water niet van belang. Deze bereikt slechts
5% van de norm.
O.
Berekend
Gemeten
Norm Kwaliteitsklasse
I
a
.30
.i5
.oo
Afb 6 - Ammonrrrm 1n her afgeleserd water (gedrtre~dedeperode1981-1983).
Afb. 8 - Itldrrnge~zvan Rrlnwater m de Biesbosch-delta m de ertreem droge zomer van 1976
(met een voorkomenskans: I +per30001aar)
-.
-2
Berekend Kerksloot
Gemeten Maas
t---+
s ' Gemeten Kerksloot
p
/-,
.
(mndl
Afb. 7 - Kwalrtert van ket afgeleverd water, genonneerd naar de respectie~~elrlke
norm van waterk~valrtertsklmse
I
va'""ter Waterle'dr'gbesllet
.45
-
/."
-
. o o .j , '. .f ' m ' a ' m ' j l j ~ . a l . s i . o ~ In ~ j d.1 f '' m l
2
400.
7
-
Y
\\,
,-------------- /-/--
E
.;
,-_L-4=-=
\-----
--
.60
-P
--------------
Y
o
Z
Chloride
Sulfaat
rl
u
-
-
.
Troebeling
Natrium
Ammonium
: Norm Kwaliteitsklasse I
- - _ '
c+---Q
: Gemeten
320. ..
3
-,
Kwaliteit afgeleverd water bij toename
van het leveringsdebiet:
Bij een verdere toename van de levering kan
tot een leveringsdebiet van 190 miljoen m31jaar
water, dat altijd voldoet aan de normen van
kwaliteitsklasse I, geleverd worden.
Bij een toename van het leveringsdebiet
boven d e 190 miljoen m31jaar zal alleen het
ammoniumgehalte gedurende enkele
maanden niet meer voldoen aan de norm
van kwaliteitsklasse I.
Door echter een selectief innamebeleid toe te
passen kan het maximale gehalte beperkt
worden tot 0,3 0,4 NH4-N bij een leveringsvermogen van 250 miljoen m3/jaar. (Dit is
nog altijd slechts 25-30% van de waarde
van 1,2 mgll NH4-N, die als norm voor
kwaliteitsklasse I1 is gesteld).
Indien deze normoverschrijding van
ammonium even buiten beschouwing wordt
gelaten, dan wordt het leveringsvermogen
alleen beperkt door de kwantitatieve
randvoorwaarden. Dat wii zeggen dat
factoren, zoals de minimaal te handhaven
afvoer in de Maas, de maximaal beschikbare
voorraad in de bekkens, de pompcapaciteiten
en d e leidingkarakteristieken van belang zijn
voor de bepaling van het leveringsvermogen.
Door deze kwantitatieve randvoorwaarden
wordt het leveringsvermogen in de huidige
situatie beperkt tot ongeveer 250-300 mil'joen
msljaar, waarbij alleen ammonium niet
gedurende het gehele jaar aan de norm van
kwaliteitsklasse I voldoet.
-
w
U
rt
6
Invloed van de Rijn:
D e kwaliteit van het in te laten water kan
negatief bei'nvloed worden door Rijnwater,
dat in extreem droge perioden de Biesboschdelta binnendringt. Derhalve is een model
ontwikkeld, dat het opdringen van Rijnwater
moet beschrijven. Dit model is gebaseerd op
dispersie en convectie.
-
L
r(
160. ..
0..
m
i
I
1
I
a
Tijd (mnd)
s
I
0
k
Aan d e hand van metingen in de zomer van
:
Computertoepassingen vormen hierbij een
steeds belangrijker hulpmiddel. Met behulp
van zo'n toepassing kunnen immers
toekomstige problemen nauwkeurig onderzocht worden, waardoor de meest optimale
oplossing (met alle neveneffecten) gevonden
kan worden.
Uitgaande van het simulatiemodel voor de
spaarbekkens zal een aantal van deze beleidsmatige toepassingen van de computer
toegelicht worden. Hierbij zal kort ingegaan
worden op de bedrijfssituatie zelf, de bron en
een calamiteitssituatie.
geen inlaatstrategie
: we1 een inlaatstrategie
: Norm Kwaliteitsklasse I
I
Afb.
4, -
Tijd
3.2. De bedrijfssitimtie
Bij de berekening van het leveringsvermogen
is al kort ingegaan op wijziging in het systeem
van inname en berging door een nieuw inlaatpompstation en de eventuele bouw van het
"ierde bekken. Deze punten zullen vooral
van belang zijn bij grote veranderingen, zoals
een forse toename van de levering en een
onverhoopte verslechtering van kwaliteit en1
of kwantiteit van de Maas.
Door deze berekeningen af te stemmen op de
meest actuele prognose voor de toekomstige
afzet en de ontwikkeling in de kwaliteit en
kwantiteit van de Maas, kan worden voorkomen dat deze aanpassingen te vroeg of te
laat worden aangepakt.
I
lmnd)
Verlirgirrg vatr lrrr ~rt~u~rorriro~lpgeltolre
0 1her nfgele~,erdewnrer door roepassitrg t2atrre11itrliti~tstrnregie.
1976 is dit model getoetst (zie afb. 8). Hierbij
is een goede correlatie gevonden tussen de
berekende en gemeten waarden (ruim 90%).
Vervolgens is dit model in het simulatiemodel opgenomen.
Uit berekeningen blijkt, dat in extreem droge
perioden, zoals 1976 met een voorkomenskans van CCnmaal per 300 jaar, het
percentage Rijnwater bij de inlaat kan
oplopen tot 40%.
De kracht van het systeem van de spaarbekkens blijkt dan uit het feit, dat in deze
situatie, als gevolg van afvlakking en door
middel van het selectief innemen, het
afgeleverde water slechts 2-5% Rijnwater zal
bevatten, afhankelijk van het leveringsdebiet.
Toekomstige ontwikkelingen:
Zou in de toekomst de ontwikkeling van de
kwantiteit en kwaliteit van de Maas
onverwacht sterk terugvallen bij een ten
opzichte van de huidige situatie sterk
vergrote afzet, dan heeft de WBB een aantal
mogelijkheden om hierop in te spelen.
Hierbij valt te denken aan een nieuw inlaatpompstation, al dan niet gecombineerd met
de bouw van (eventueel een gedeelte van) het
nieuwe voorraadbekken, de Zuiderklip.
-
heden ontstaan voor een selectief innamebeleid.
Modelberekeningen met het simulatiemodel
kunnen van geval tot geval de gevolgen van
toekomstige ontwikkelingen voor het
leveringsvermogen en voor de kwaliteit van
het afgeleverde water doorrekenen.
Om bij elke toekomstige ontwikkeling te
allen tijde water van de huidige, goede
kwaliteit en met een voldoende capaciteit te
kunnen garanderen, is de mogelijkheid om de
bedrijfssituatie aan te kunnen passen een
groot maatschappelijk belang. De reservering
van de gronden voor het vierde bekken is
voor de WBB derhalve een essentieel gegeven.
Voor het dagelijks beleid van de WBB is het
selectieve innamebeleid erg belangrijk.
Bij een selectief innamebeleid wordt de inlaat
gesloten tijdens perioden met een slechte
kwaliteit van het rivienvater. Tijdens deze
overbruggingsperiode wordt ingeteerd op de
beschikbare voorraad goed water in de
bekkens. Als v e ~ o l g e n de
s kwaliteit van het
rivierwater weer goid is, wordt de voorraad
weer aangevuld.
Bij de opzet van het simulatiemodel is
gebruik gemaakt van het ammonium-model,
dat in de periode 1979- 1980 door E. Soczo
bij de WBB is ontwikkeld [3]. Dit model
3. Beleidsmatige computertoepassingen
3.1. Itrleidit7g
Zoals reeds gezegd, is het beleid van de WBB
er o p gericht nu en in de toekomst een
optimaal produkt af te leveren. Dit houdt in,
dat adequaat gereageerd moet worden op
allerlei in- en externe factoren, die dit beleid
(mogelijk) kunnen doorkruisen.
Afb. IOa - ltn~loedvirt~de itrlaarstrategie voor her cIrloride.gelralte irr Irer nfgeleverde water.
150.
-
Inlaatpompstation Spijkerboor
Doordat het inlaatpompstation Spijkerboor
verder stroomopwaarts ligt wordt de invloed
van de Rijn op de kwaliteit van het ingelaten
water minder. (Het maximale percentage
Rijnwater bij de inlaat in een extreem droog
jaar zakt hierdoor met ongeveer 20-30%).
Daarnaast zal dit pompstation een grotere
pompcapaciteit hebben, hetgeen een
gunstige invloed heeft op het leveringsvermogen.
D e Zuiderklip
Door de bouw van het vierde spaarbekken
wordt de beschikbare voorraad aanzienlijk
vergroot, waardoor de afvlakking en de
afbraak groter worden en meer mogelijk-
:
geen inlaatstrategie
: sturing up chloride
: sturing up ammonium
O
.
j
'
t
'
m
'
a
'
.
m
.
l
j
'
j
l
'
Tijd
a
'
s
Imndl
'
o
'
n
'
I
d
l
f ' f ' m l
heeft de nodige kennis en inzicht gegeven om
in de huidige situatie een selectief innamebeleid toe te passen. Het wordt reeds enige
jaren met succes gebruikt om het arnrnoniumgehalte van het afgeleverd water beneden de
norm van 0,2 mg/l NH,-H te houden
(zie afb. 9).
Een selectief innamebeleid heeft over het
algemeen een verlaging van het gehalte van
de betreffende kwaliteitsparameter in het
afgeleverde water tot gevolg. Er kunnen
echter ook negatieve factoren aan een
selectief innamebeleid verbonden zijn.
Door het interen op de voorraad zal in het
voorraadbekken een kleinere volume beschikbaar zijn, waardoor minder afvlakking
en afbraak op kan treden. Door de verblijftijd
van het water in de procesbekkens zal dit
effect in het afgeleverde water evenwel
grotendeels verdwenen zijn.
Een nieuw aspect in het selectieve innamebeleid is het toegenomen belang van het
chloride- en natriumgehalte als gevolgvan de
in 1986 begomen levering van Biesboschwater aan de glastuinbouw in het Westland.
Voor de tuinbouw is het van belang een zo
laag mogelijk chloride- en natriumgehalte te
hebben.
3.3. Debron
Naast de bedrijfssituatie vormt de kwaliteit
en kwantiteit van de bron (de Maas) een
belangrijke factor voor de kwaliteit en
kwantiteit van het afgeleverde water.
O p het ogenblik is deze situatie zeer actueel,
nu in allerlei instanties gesproken wordt over
kwantiteit en kwaliteit van de Maas.
Hierbij kan gedacht worden aan het overleg
tussen Belgie en Nederland in de Technische
Maascommissie, de plannen voor toename
van de onttrekking van Maaswater voor de
landbouw en aan saneringen en extra
industriele lozingen langs de Maas.
Onder auspicien van de Samenwerkende
Rijn- en Maaswaterleidingbedrijven (RIWA)
wordt er op het ogenblik onderzoek venicht
naar de mogelijke toekomstige veranderingen van de afvoer en de kwaliteit van
het Maaswater.
Met behulp van het simulatiemodel zijn de
gevolgen van dergelijke veranderingen voor
het leveringsvermogen en de kwaliteit van
het afgeleverde water door te berekenen.
O p basis van deze resultaten wordt door de
RIWA een actieve bijdrage geleverd in het
nationale en internationale overleg over de
Maas.
3.4. Cdamiteitssititatie
In de afgelopen maanden is veel te doen
geweest over calamiteiten op de Rijn, terwijl
Bij een selectief innamebeleid, dat op
meerdere parameters gericht is, is het niet
de Maas 'verschoond' bleef van deze
publiciteit. Desondanks moet rekening
mogelijk om analytisch een optimum te
bepalen. Over het algemeen zal een verlaging worden gehouden met mogelijke calamiteuze
van de ene parameter een verhoging van de
verontreiniging van de Maas en Amer.
andere inhouden. Modelberekeningen zullen Dit heeft directe gevolgen voor de inname en
van geval tot geval duidelijk moeten maken,
berging.
wat de beste strategie is (zie afb. 10).
Voor dit soort situaties zijn door diverse
D e noodzakelijke kennis van en inzicht in de instanties, zoals Rijkswaterstaat, het
mogelijkheden en gevolgen van een selectief Waterloopkundig Laboratorium en de
innamebeleid is met behulp van berekeningen TU Delft, calamiteitsmodellen ontwikkeld,
met het simulatiemodel opgedaan. Hierdoor die ook door de WBB zullen worden
kan beter worden ingespeeld op toekomstige gebruikt. Deze modellen kunnen antwoord
situatjes,
geven op de vraag wanneer en in welke
Afb. IOb - Invloed van de inlaatstratezie voor her amn~o~~i~otw
-gehalte br het afgeleverde water.
:
--
I
I
T i j d (mnd)
geen inlaatstrategie
: sturing op chloride
: sturing o p ammonium
: Norm Kwallteitsklasse I
I
I
gehalten een bepaalde stof bij de inlaat
verschijnt. Hierdoor wordt het mogelijk
adequaat te reageren door de inlaat op de
juiste tijd te sluiten en eventueel een gericht
monsterprogramma op te stellen.
Naast dit soort calamiteiten, die vooral met
de brand te maken hebben, is in de afgelopen
jaren ook veeI onderzoek gedaan naar de
mogelijke gevolgen van een calamiteit in de
bekkens zelf. Dit aspect werd met name van
belang bij de planologische kernbeslissing
inzake de mogelijke vestigingspiaatsen van
een nieuwe kerncentrale. Een kernsmeltingsongeluk in zo'n centrale zou voor de drinkwatervoorziening verstrekkende gevolgen
kunnen hebben. Er ziin destiids niet alleen
berekeningen gemaakt voor de spaarbekkens
in de Biesbosch. Door een aantal eenvoudige
wijzigingen in de randvoorwaarden, is met
behulp van het simulatiemodel voor de
Biesboschbekkens ook het IJsselmeer doorgerekend.
Het was hierdoor voor de RIWA mogelijk
om o p basis van concrete berekeningen tot
een standpunt te komen over de mogelijke
vestigingsplaatsen van een kerncentrale.
Na de ramp in Tjsernobyl is een en ander in
een ander daglicht komen te staan.
Door deze exercitie is echter we1 de nodige
kennis en inzicht in de mogelijke gevolgen
van dergelijke calamiteiten verkregen.
4. Toekomstige computertoepassingen
4.1. Expertsystemen
D e kennis op allerlei deelgebieden van de
kwaliteit en kwantiteit van de inname en de
berging van oppervlaktewater groeit steeds
verder. Hierbij wordt het steeds
ingewikkelder het geheel te kunnen blijven
overzien en de gevolgen van een bepaalde
beslissing van te voren te bepalen.
D e computer kan hierbij ook belangrijke
toepassingen hebben. Hierbij rnoet gedacht
worden aan systemen, die:
- kennis gemakkelijk kumen opslaan;
- de mogelijkheid hebben om kennis aan te
passen en/of uit te breiden;
- de opgeslagen kennis eenvoudig
toegankelijk te maken.
Deze aspecten zijn vrij traditioneel en zijn
met behulp van de gebruikelijke computertoepassingen op te lossen. In de toekomst
wordt het echter ook noodzakelijk om:
- de mogelijkheid te hebben gecompliceerde
beslissingen te nemen, ook als specialisten
niet aanwezig zijn;
- deze beslissingen te kunnen motiveren;
- niet alleen de samenhang en de interactie
van de akonderlijke factoren die de beslissing be'invloeden, expliciet te rnaken,
maar ook om de redeneerprocessen, die tot
een bepaalde beslissing leiden, te verduidelijken.
Voor deze laatste aspecten wordt op het
ogenblik onderzoek gedaan naar de mogelijk-
heden van zogenaamde 'expertsystemen'.
Dit soort systemen staan op het ogenblik
erg in de belangstelling [4].
Een van de vele mogelijke definities van een
expertsysteem luidt dan ook:
'Een expertsysteem is een computertoepassing, die, aan de hand van eventueel
onvolledige gegevens en ovenvegingen, kan
komen tot aanvaardbare, practische en direct
toepasbare conclusies en daarbij deze
conclusies ook kan motiveren'.
Deze systemen zullen de experts zeker niet
verdringen. Expertsystemen moeten veeleer
gezien worden als een nieuw hulpmiddel voor
specialisten, omdat geen aspect 'vergeten'
kan worden. Daarnaast bieden ze een
waardevolle aanvulling voor de bedrijfsvoering, omdat een dergelijk computersysteem 24 uur per dag ter beschikking staat.
4.2. Toepassingei~in iie drinkwatenvereld
Voor zover bekend, wordt in Engeland en
met name in Frankrijk door de bedrijfstak
een grote inspanning verricht voor het
ontwikkelen van expertsystemen.
In Engeland zijn er momenteel geen
draaiende systemen. We1 wordt er onder
leiding van het Water Research Centre hard
aan gewerkt.
In Frankrijk zijn door de twee grote waterleidingbedrijven (de Compagnie GCnCrale
des Eaux en de SociktC Lyonnaise des Eaux)
speciale research groepen benoemd.
D e Compagnie GCnCrale des Eaux heeft
inmiddels met succes enkele systemen geimplementeerd. In enkele trefwoorden aangeduid bestrijken deze systemen de volgende
gebieden:
- Ophelie: diagnose van gecompliceerde
exploitatieproblemen in een produktiebedrijf;
- Pilote: optimalisatie van de bedrijfsvoering van de drinkwaterproduktie van
bron en distributie, rekening houdend met de
verwachte variaties in de abet voor de eerstvolgende 24 uur, het onderhoud van
installaties, energiekosten, .de belasting van
het systeem etc.
Bij de WBB wordt momenteel ook hard
gestudeerd o p de mogelijkheden om expertsystemen in te zetten. In principe zou zo'n
expertsysteem het hele bedrijf kunnen
omvatten. De ervaring van met name onze
Franse collega's heeft inmiddels echter
geleerd, dat het absoluut noodzakelijk is om
met kleine, aparte expertsystemen te
beginnen.
Derhalve wordt gedacht om als proefobject
eerst een expertsysteem te ontwikkelen, dat
calamiteitssituaties om de Maas moet kunnen
beoordelen. Hierbij zal het niet alleen van
belang zijn om looptijden en concentraties te
bepalen, maar ook om de kennis, die men
heeft over het gedrag van de verschillende
stoffen in het milieu in het expertsysteem te
integreren. Hierdoor zou een melding over
een bepaalde calamiteit direct op zijn
'urgentie' door ons bedrijf kunnen worden
getoetst.
Nadat met behulp van de expertsystemen de
nodige ervaring is opgedaan over dergelijke
toepassingen, zal een afzonderlijk
optimalisatiesysteem worden ontwikkeld.
Dit systeem moet de bedrijfsleiding de
mogelijkheid geven om een goed onderbouwd (selectief) innamebeleid te voeren.
Het systeem zal daarbij onder andere
rekening moeten houden met de volgende
gegevens en ovenvegingen:
- de huidige afvoer en kwaliteit van de Maas;
- de verwachte situatie in de rivier in de
nabije toekomst;
- de beschikbare hoeveelheid en de
kwaliteit van het water in de bekkens;
- de verwachte afzet in de komende periode;
- d e kwantitatieve en kwalitatieve processen
in de bekkens;
- de energiekosten;
- etc.
D e conclusie van het expertsysteem moeten
dan enerzijds het optimale innamebeleid
bevatten en anderzijds de gevolgen voor de
kwaliteit en kwantiteit van het water in de
bekkens en in het afgeleverde water.
Het systeem zal zijn keuzes moeten
motiveren.
Een expertsysteem zal een gemakkelijk te
veranderen systeem moeten zijn, dat, op
basis van de motivatie van de conclusies en
een evaluatie achteraf, na elke genomen
beslissing aangepast moeten kunnen worden.
Tenslotte is de WBB van mening, dat expertsystemen een zeer belangrijke rol kunnen en
moeten gaan spelen in de bedrijfstak.
O m niet te struikelen in de zeer moeilijke
initiele fase, is samenwerking beslist
noodzakelijk. Naar onze mening is een
sturende en coordinerende rol van ons
gezamenlijk research-instituut KIWA hierbij
essentieel.
5. Conclusie
1. D e computertoepassingen, die bij het
Waterwinningbedrijf Brabantse Biesbosch
recent zijn ontwikkeld voor de inname en
berging van oppervlaktewater, hebben tot
doel de kennis en het inzicht in het hele
systeem te vergroten. Zij vormen een hulpmiddel om nu en in de toekomst een optimaal
product af te kunnen leveren, dat voldoet aan
de normen van kwaliteitsklasse I van het
Waterleidingbesluit.
2. Als specifieke computertoepassing is een
simulatiemodel ontwikkeld, dat de hele
bedrijfssituatie van de bekkens in de
Brabantse Biesbosch, vanaf de bron tot aan
de aflevering, nabootst.
3. Met behulp van dit simulatiemodel kan
het veilige leveringsvermogen als functie van
d e vereiste kwaliteit van het eindprodukt en
een groot aantal andere randvoonvaarden
worden berekend. Het simulatiemodel
maakt het verder mogelijk om goed onderbouwde beslissingen ten aanzien van het
dagelijks innamebeleid te nemen.
Daarnaast kan dit simulatiemodel worden
gebruik als hulpmiddel bij beleidsbeslissingen, bijvoorbeeld over investeringen,
of de prioriteitstelling voor de sanering van
de bron.
4. Door de toename aan kennis over verschillende factoren wordt het steeds
moeilijker om alle relevante aspecten te
kunnen overzien en mee te nemen in
(beleids-)beslissingen.
Het is in bepaalde gevallen zinvol expertssystemen o p te zetten, die gevoed worden
met de kennis en ewaring van specialisten.
Met behulp van deze systemen is het mogelijk
complexe beslissingen te nemen en te
motiveren, waarbij zoveel mogelijk aspecten
worden meegenomen.
Het is van groot belang om ook in de bedrijfstak ervaring op te doen met dergelijke
toepassingen. Samenwerking binnen de
bedrijfstak is hierbij beslist noodzakelijk.
Een stuwende en coordinerende rol van ons
gezamenlijke research-instituut KIWA is
hierbij essentieel.
Literatuur
1. Waterloopkundig Laboratorium (1973). Let~erirrgsverrtrogetr err waterktvnliteit sponrbekketls Brnbmrrse
Biesbosclr ( R 380). Delft.
2. Waterloopkundig Laboratorium (1977). Letwingst~er111ogetr
etr n~nterktvaliteitspanrbekkerrs Brubarrtse
Biesboscll ( R 1042). Delft.
3. Soczo, E. R. (1980). Selectieveitr~rnttretlorr water ill de
Biesbosclz-bekke~wop grotrd t~arrhet nrrrr?rorrirot~gel~nIte.
H,0 (13) 1980, nr. 26, pag. 645-651.
4 . Waterman, D. A . (1986). A G~rideto E.~pertsysret?rs.
Addison-Wesley Publishing Company.
Kantoorautomatisering
1. Wat is kantoorautomatisering?
Om kantoorautomatisering te analyseren, en
met name de ontwikkelingen daarin, is het
nuttig eerst het terrein te omschrijven en af te
bakenen. In een terrein dat zo sterk in
ontwikkeling is als het onderhavige zal zo'n
afbakening natuurlijk niet altijd ieders
instemming krijgen.
Als het begrip kantoorautomatiseringter
sprake komt, heeft iedereen we1 een idee wat
daarmee wordt bedoeld. Men denkt dan
vooral aan tekstverwerking, maar ook aan
elektronische post, agenda-beheer,
documentenbeheer etc.
'
D R S J. VERBURC
Pandata BV
DRS. J. RAVELLI
Pandata BV
Bij nadere bestuderingvan de in de literatuur
gegeven definities, blijken er toch twee
verschillende interpretaties van dit begrip te
bestaan, die we hier de 'traditionele' en de
'uitgebreide' benaderingzullen noemen [I, 2,
3,4,5,61.
De 'traditionele' benadering gaat uit van de
gebruikelijke kantooractiviteiten, waarvoor
de kantoorautomatisering dan hulpmiddelen
(apparatuur en progra&atuur) biedt om de
werkzaamheden sneller, met minder mensen
of van een betere kwaliteit te verrichten.
Een goed voorbeeld hiervan is de recente
definitie uit [7]:
'Kantoorautomatisering is de automatisering
van de ondersteunende taken in het kantoor,
zoals tekstverwerking, opbergen, zoeken,
rekenen, communicatie en de automatisering
van afdelingswerk (onder andere het
verkrijgen van management informatie
binnen de afdeling)'.
In de 'uitgebreide' definitie wordt aangegeven dat kantoorautomatiseringmeer is
dan alleen maar CCn op CCn automatiseren
van kantoortaken [8].
Essentieel in die visie is, dat door hetgebruik
van kantoorautornatisering volslagen nieuwe
toepassingen en werkwijzen mogelijk worden.
Hierdoor worden dus niet alleen de kosten
verlaagd en de produktiviteit verhoogd, maar
van veel meer belang is dat door betere
informatieverwerking en de hogere kwaliteit
en snelheid van werken, de doelstellingen
van de organisatie op een duidelijk hoger
niveau venvezenlijkt kunnen worden.
Samenvatting
Als het begrip kantoorautomatiseringter sprake komt, heeftiedereen zozijneigenidee
wat daarmee bedoeld wordt. De meeste mensen denken dan aan hulpmiddelen voor het
kantoor, zoals PC's, programma's voor tekstverwerking, elektronische post,
documentenopslagen het terugzoeken van documenten en dergelijke.
Uit de vele goede pogingen die gedaan zijn om tot een definitie van kantoorautomatisering te geraken, blijkt eigenlijk a1 dat er geen eenduidige definitie van
kantoorautomatisering te geven is.
De auteurs geven aandat, hoewel deze eenduidigedefinitievan kantoorautomatisering
niet te geven is, er toch steeds dezelfde sleutel-elementen in alle 'definities' te vinden
zijn. Deze sleutel-elementen zijn:
- Communicatie: het kantoor is het communicatie-centrum bij uitstek.
- Integratie: een continue-behoefte-proces, om steeds met het doel van het kantoor
voor ogen, 'alles' (toepassingen, data, tekst, beeld, geluid, PC's, gebruikers-interface
e.d.) op te nemen in een passend groter geheel.
- Doelstellingvan kantoorautomatisering verandert, naarmate de kantoorautomatisering voortschrijdt, van produktiviteitswinst en verhoging van kwaliteit tot
innovatie-kracht ('Ondernemen en besturen van Informatics').
Een eenduidige aanpak van kantoorautomatisering is a1 evenmin te geven. Dit komt
omdat geen twee kantoren gelijk zijn; organisatie, cultuur, automatiseringsgraad,
mensen e.d. zijn overal weer anders.
De 'winst' van kantoorautomatiseringis echter alleen te realiseren met:
- een planmatige-, situationele- (= geen standaard - maar we1 een methodische -)
aanpak, die geent is op de behoeften van de organisatie;
- en waarbij op de markt zijnde, kant-en-klare produkten eneventueel te ontwikkelen
of bestaande systemen tot een eenheid ('1 + 1is meer dan 2') worden gesmeed.
- en waarbij van 'hoog tot laag' in de organisatie erbij betrokken is, met zeer veel
nadruk op opleiding, ondersteuningen standaardisering.
Daar wij deze visie delen, luidt onze definitie
dan ook [9]:
'Kantoorautomatisering is het uitvoeren van
een veranderingsprocesbinnen kantoren
door het invoeren van produkten uit de
informatie-technologie als hulpmiddel voor
de typische, onvoorspelbare, persoonlijke,
kantooractiviteiten met als doel de
produktiviteit, de kwaliteit en de innovatiekracht te verhogen c.q. te vergroten.
Deze visie op kantoorautomatiseringsteunt
op een analyse van de plaats van het kantoor
binnen de organisatie.
Een definitie van het kantoor is:
'Een organisatie van mensen die activiteiten
uitvoeren, gericht op het verwerken van
informatie, gebruik makend van hulpmiddelen om het gewenste doe1 te bereiken'.
Van de hier genoemde elementen
organisatie, mensen, activiteiten, informatie,
hulpmiddelen en doe1 is informatie het
kenmerkende voor het kantoor. Daarin
onderscheidt het kantoor zich van
de fabriek. Het doe1 blijft echter hier toch het
belangrijkste element, waar alles op gericht
moet blijven. Dat deze op het eerste gezicht
open deur niet altijd open staat, blijkt in de
praktijk waar we regelmatig kantoren
aantreffen waar bijvoorbeeld de hulpmiddelen (de techniek) kennelijk het
belangrijkste geworden zijn.
Zoeken we naar wat het kenmerkende is in
alle kantoorautomatiseringstoepassingen,
dan stuiten we op twee essentiere, in a1 deze
situaties voorkomende, begrippen integratie
en communicatie.
Onder integratie verstaan we: de mogelijkheid om gegevens en resultaten van de ene
toepassing te kunnen gebruiken in elke
willekeurige andere.
Onder communicatie verstaan we de
mogelijkheid om gegevens en resultaten van
de ene locatie naar de andere over te
brengen. Als we hieraan nog toevoegen het
overbrengen naar een later tijdstip, dan
hebben we het begrip gegevensopslag als een
bijzondere vorm van communicatie
gedefinieerd.
Bij communicatie is er aansluiting nodig op
twee niveaus: fysiek, dat wil zeggen de
technische aansluiting, en logisch, dat wil
zeggen aansluitingvan de gegevensstructuur.
De tendens naar meer gejintegreerd werken is
overal duidelijk waarneembaar. Zo zullen
losstaande tekstverwerkers (stand-alone
apparatuur) terrein verliezen aan de
ge'integreerde (multi-user) systemen.
De hieronder van IDC afkomstige prognose
voor de afzet van tekstverwerkers geeft dat
duidelijk weer.
2. Informatie
Na het agrarische en industriele tijdperk
leven we thans in het informatie-tijdperk.
I n dit huidige informatie-tijdperk wordt
informatie gezien als het vierde produktiemiddel, naast grond, kapitaal en arbeid.
Produktiemiddelen zijn een noodzakelijke
voorwaarde voor het produceren en
verkopen van produkten.
Informatie is voor een bedrijf van wezenlijke
betekenis geworden. Informatie is nodig,
zowel om het primaire produktieproces te
sturen, te beheersen, te administreren, maar
ook voor het voortbestaan van de onderneming (Research en Development).
D e markt vraagt immers steeds sneller naar
nieuwe produkten en diensten. Ook exteme
factoren als bijvoorbeeld wetgevingen milieu
leveren een extra stroom van gegevens op,
die belangrijk kunnen zijn voor de bedrijfsvoering.
Informatie (gegevens) zelf kan ook opgevat
worden als een produkt.
Ieder produkt, dus ook het produkt
informatie (gegevens), kan gekarakteriseerd
worden door een aantal dimensies, zoals:
dimensies 1, 2, 3: plaats (plaats in ruimte)
dimensie 4:
tijd
dimensie 5:
nut
dimensie 6+:
overige produktie-eigenschappen als kosten,
'kleur', 'afmeting', ......
D e dimensies 1 , 2 , 3 en 4 dekken bij het
'produkt' informatie het communicatieaspect af, tenvijl de dimensies 5 en volgende
het 'nut/informatiel-aspect afdekken. Indien
bij veranderingen van de produkteigenschappen het accent ligt op de
dimensies 1 , 2 , 3 dan spreken we van
'distribueren' (en ook we1 communiceren);
d e informatie verandert immers van plaats.
Ligt het accent op dimensie 4 dan spreken we
van 'information storage and retrieval'
(opbergen/terugzoeken).
Iedere kantoormedewerker blijkt in
essentie slechts twee hoofdactiviteiten uit
te voeren, nl.:
A. creerenltoevoegen van informatie;
B. communiceren van informatie (dimensies
1, 2 , 3 en 4).
Een eenvoudig voorbeeld van deze kantooractiviteiten is:
O p een kantoor wordt een offerte-aanvraag
ontvangen (B) en er wordt een conceptofferte gecreeerd (A). Deze offerte wordt
verstuurd naar enkele medewerkers (B), die
e r hier en daar nog informatie aan toevoegen
(A), waarna de uiteindelijke offerte naar de
klant gaat (B). Een kopie van de offerte
wordt opgeborgen in het dossier (B).
D e complexiteit van het (qua activiteiten
'eenvoudige') kantoor wordt veroorzaakt
door d e ingewikkelde samenhangen tussen
processen, procedures, jobs, taken,
verantwoordelijkheden, activiteiten, hulpmiddelen, doelstellingen en niet te vergeten
d e gewone menselijke relaties.
Tapscott heeft deze samenhangen in beeld
gebracht in zijn 'Open Kantoormodel' [lo].
De kantoormedewerkers zijn dus de hele dag
bezig met 'informatie'. Deze informatie kan
in verschillende vormen voorkomen, te weten:
- data (gestructureerde alfa-numerieke
gegevens);
- tekst (ongestructureerde alfa-numerieke
gegevens);
- beeld;
- geluid.
Ieder van deze verschijningsvormen kan op
haar beurt weer afgebeeld worden op CCn of
Afb. I - Tekstvem~erkers(beeldschemletl).Afzetirt aantallet~,1983-1990, West-Eitropa. (Bron: IDC).
,,,x
duizend
0Standalone
aEl Multi-user
meerdere dragers zoals papier, magnetische
schijf, optische schijf, chip, film enz.
D e techniek van de automatiseringis nogniet
zo ver dat alle mogelijke overgangen van de
ene naar de andere verschijningsvorm zonder
menselijke tussenkomst mogelijk zijn. Hier
wordt we1 hard aan gewerkt door de
verschillende leveranciers en werkbare
produkten zullen eerdaags uit het
laboratorium-stadium geraken. Tekst als
'beeld' omzetten naar 'tekst', en 'geluid' naar
'tekst' enlof 'data', zijn twee reele
toekomstige toepassingen.
Vooral bij het opbergen enweer terugzoeken
van informatie is de vorm van veel belang.
Z o kan bijvoorbeeld een document
(document = informatie-drager +
informatie-verschijningsvorm) als beeld
opgeslagen worden op een beeldplaat. Het is
nu niet zonder meer mogelijk om
automatisch te zoeken in de tekst van dit
beeld-document, want dat beelddocument is
geheel opgebouwd uit 'puntjes'.
Ten behoeve van het geautomatiseerd
zoeken moet men dan meta-gegevens in de
vorm van 'dataltekst' (titel), auteur, datum,
trefwoorden) veelal apart en handmatig
invoeren.
Documenten, die op een tekstverwerker
geproduceerd zijn kunnen als 'tekst (digitale
gegevens) opgeslagen worden. Natuurlijk
kan men in dat geval ook nog apart in een
document-profiel de meta-gegevens
opnemen om snel terugzoeken mogelijk te
maken. Het zoeken naar bepaalde woorden
in de tekst is dan mogelijk door de tekst
sequentieel te doorlopen. Voor grote databases moet men dan we1 uren wachtenop het
antwoord. Echter met behulp van free-textretrieval pakketten kan men binnen enkele
seconden de gevraagde tekst krijgen, zelfs in
zeer grote databases.
Een probleem bij het zoeken van tekst in
document-databases is het feit dat de
gebruiker bij een vraag naar 'alle
documenten waar het woord 'fiets' in
voorkomt' eigenlijk ook a1 die documenten
wil hebben waar het woord 'rijwiel' en
misschien ook we1 het woord 'vervoenniddel'
in voorkomt. Een thesaurus is daarbij een
noodzakelijk hulpmiddel. Een thesaurus is
een gestructureerde trefwoordenlijst; diverse
relaties tussen de trefwoorden zijn hierin
opgenomen. Het vastleggen van de relatie
'fiets', 'rijwiel', 'vervoermiddel' in de
thesaurus was in bovenstaand voorbeeld de
oplossing geweest.
Een nieuw probleem ontstaat echter nu weer
en dat is het opbouwen en ook onderhouden
van een thesaurus. Een thesaurus opbouwen
is een moeilijke en arbeidsintensieve klus.
Ieder bedrijf heeft namelijk zijn eigen vakjargon en het beschrijven van de relaties
tussen de trefwoorden is ook zeker niet
eenvoudig. Een branche-gerichte benadering
onderscheidt van de anderen. Bijvoorbeeld
d e mogelijkheden van 'hulp bij de besluitvorming' zoals spreadsheets en grafieken,
'communicatie met derden' zoals X25,
PC-integratie en dergelijke, maar ook
'training, opleiding, support en continui'teit
van d e leverancier' en natuurlijk de
'gebruikersvriendelijkheid' van het pakket.
4. Organisatorische en financiele aspecten
Technisch is er dus steeds meer mogelijk op
het gebied van de kantoorautomatisering,
maar telkens blijkt weer dat het erg moeilijk
is dit organisatorisch op een goede manier in
te passen.
Ten eerste zijn er problemen die dicht tegen
het technische aanliggen, zoals het
onvoldoende gebruik van standaards, zo die
tenminste a1voldoende uitgekristalliseerdzijn.
Ten tweede zijn er problemen binnen de
bedrijfsorganisatie, die de technische
mogelijkheden veelal niet zo snel kan volgen.
Bovendien moet er rekening worden
gehouden met het niet te ontkennen feit dat
verschillende mensen nou eenmaal niet in
hetzelfde tempo veranderingen kunnen
oppakken en zich aan de nieuwe mogelijkheden aanpassen.
Een vergelijkbaar probleem speelt bij de
organisatie van de algemene automatisering,
zoals door Nolan in zijn bekende artikel
gekenschetst is [ll].In dit artikel beschrijft
hij dat een bedrijf bij de automatisering een
aantal stadia moet doorlopen, te weten:
1. Startstadium (start met hier en daar
stand-alone tekstverwerking en personal
computers).
2. Expansiestadium (sterke verbreiding van
apparatuur/programmatuur; wildgroei).
3. Formalisatiestadium (integratie- en
communicatie-behoefte, communicatieinformatie-infrastructuur opbouwen).
4. Consolidatiestadium (verschuiving
accent van techniek naar organisatie).
5. Rijpheidsstadium (uitbreiding van het
proces van innovatie; ontwikkelenlaanbieden
van nieuwe produkten en diensten, 'ondernemen met informatics').
Het is voor ieder bedrijf steeds goed om te
weten in welk stadium het zich bevindt en
zich te realiseren dat men in de ontwikkeling
geen stadium kan overslaan. De techniek kan
het we1 min of meer aan, maar de organisatie
zeker niet. Dit geldt minstens zo sterk voor
kantoorautomatisering.
Door de hier boven geschetste problematiek
is het vaak heel moeilijk van te voren de
financiele consequenties goed te voorspellen,
mede vanwege de psychologische effecten bij
d e gebruikers.
Een duidelijk voorbeeld daarvan was de
invoering van tekstverwerkings-apparatuur.
Aanvankelijk dacht men precies te kunnen
berekenen hoeveel meer werk er nu per
Potential Time Savings Worksheet
Department:
Personnel
Employee Category: Professionals
Managers
Activities
Percent of
Time Spent
Potential
Time
Savings
Percent of
Total Time
Saved
20%
40%
3.0
Document Creation
Percent of
Total Time
Saved
* Wrltins/Revlsins
Proof lns
* Typlns
A. Total:
15
2.2
15
-
3.0
2.2
Administration
* Seeklng
Information
* Seeklns People
* Scheduling
* Flllng/Cop~~ns
* Waltlng for work
* Travellns/Other
B. Total:
5
1
4
1
1
4
50%
25%
30%
5 0%
20%
10%
16
2.5
0.3
.
3.0
0.3
0.6
0.5
0.2
0.3
1.2
0.5
0.2
0.4
5.1
--
4.9
-
2.5
1.8
0.8
-
Communications
* Face to Face
* Telephone
* Readlns
39
10
7
C. Total:
56
5%
20%
10%
2.0
2.0
0.7
4.7
5.1
-
ANALYSIS
* Evaluatlns/
Calculatlns
* Planning
10
3
D. Total:
13
Total Potential Time Savings:
25%
20%
2.5
0.6
1.3
0.6
3.1
15.9
-
1 9
14 1
Afb. 3 - Poret1tial Time S a ~ ~ i r gWorkslleet.
s
(Bron:Booz,Allen en Hamilton).
typiste verricht kon worden, nu vooral het
moeizame wijzigen (overtikken) van stukken
veel gemakkelijker geworden was.
Na een eerste fase waarin dat effect optrad,
bleken echter enige tijd later zowel de
typistes als de auteurs slordiger te zijn gaan
werken omdat het veranderen nu toch zoveel
makkelijker was.
H e t eindeffect was dater niet minder typistes
nodig waren, maar we1 dat de auteurs hun
stukken sneller konden schrijven en er toch
een betere kwaliteit mogelijk was. E r waren
pas minder typistes nodig, toen ook de
auteurs d e beschikking kregen over
apparatuur waarop zij hun eigen teksten
gingen inbrengen. D e auteurs gingen veelal
hun eigen teksten bewerken om die pas in de
laatste fase, v66r de eindopmaak, aan de
typistes door te geven. De aard van het werk
van d e typistes veranderde hierdoor ook, in
plaats van typsnelheid werd nu handigheid in
het opmaken en het manipuleren van teksten
met behulp van de apparatuur belangrijk.
Hoewel a1 aangegeven is dat door dit soort
effecten het heel moeilijk is een betrouwbare
kosten-baten analyse op te stellen, zal dit
toch bijna altijd nodig zijn. Als we kantoorautomatisering volgens de 'traditionele'
definitie beschouwen is het met de hieronder
geschetste methode we1 mogelijk een
berekening te maken. Echter in de praktijk
blijkt telkens weer dat dit slechts een
uitgangssituatie is die door de invoering van
kantoorautomatisering zelf verandert,
waardoor d e cijfers niet meer kloppen.
D e bedoelde methode werkt als volgt: per
type kantoormedewerker (secretarieel,
manager, professionele specialist) wordt
bepaald hoeveel tijd aan welk type activiteit
besteed wordt in de huidige situatie.
Dan wordt, o p basis van uit de literatuur
bekende verbeteringspercentages berekend
hoeveel winst de verschillende technieken
van d e kantoorautomatisering o p deze
activiteiten opleveren, waardoor percentages
tijdwinst verkregen worden wat in geld
vertaald kan worden. De kosten worden daar
tegenover gezet om tot een kosten-baten
analyse te komen. In de hieronder gegeven
tabel, afkomstig van Booz, M e n & Hamilton
wordt zo'n berekening gegeven.
We1 moeten we ons realiseren dat we niet
alles 10s van elkaar kunnen bekijken om het
niveau van de investering per type medewerker per type activiteit te bepalen. Er zijn
nu eenmaal niet lineaire effecten, bijvoorbeeld het gebruik van electronische post zal
pas echt werken als de meeste mensen
waarmee iemand cornmuniceert er over
beschikken. Hier is er dus een 'kritische
massa' nodig om het systeem succesvol te
laten zijn.
5. Aanpak en i n v o e ~ g
Voor d e 'aanpak en invoering' van kantoorautomatisering is geen eenduidig recept te
geven, want ieder bedrijf is weer anders;
heeft een andere bedrijfscultuur. Een van de
indicatoren van deze bedrijfscultuur is de
automatiseringsgraad. Deze automatiseringsgraad wordt mede gekarakteriseerd door de
genoemde stadia van Nolan.
Kantoorautomatisering hoeft men veelal niet
echt te starten; het sluipt vaak ongemerkt
binnen in de oranisatie. Men moet echter
kantoorautomatisering we1 managen, want
het gaat zeker niet automatisch goed.
E r behoort nu eenmaal coordinatie en
afstemming te zijn om de juiste integratie en
communicatie mogelijk te maken, die
uiteindelijk moet leiden tot het gewenste
doel: 'profit'.
Zeker bij kantoorautomatisering moet in
eerste instantie altijd gepoogd worden om
met behulp van bestaande pakketten de
kantoorgenerieke behoeften af te dekken.
Het zelf ontwikkelen en onderhouden van
deze pakketten (tekstverwerking,
elektronische post, archivering en dergelijke)
is veel te kostbaar en te tijdrovend.
Hoewel niet altiid een formeel selectieproces nodig is, omdat het apparatuurl
programmatuur-beleid weinig keuze biedt,
verdient het toch aanbeveling de kantoorautomatiseringstrategie, de keuze en
invoering van een kantoorautomatiseringpakket volgens de normale fasering van een
automatiseringsproject te laten verlopen.
E r zijn methodieken ontwikkeld om dit soort
processen te beheersen. De bekendste
daarvan, SDM-System Development
Methodology van PANDATA [12], kent de
volgende fasen: Informatieplanning [0],
Definitiestudie [I], ,Basisontwerp [2], Detailontwerp [3], Realisatie [4[, Invoering [5] en
Gebruik en Beheer [6].
I n SDM-termen gesproken, moet in de
Informatieplanningsfase het beleid ten
aanzien van kantoorautornatisering aan de
orde komen en bij de start van de invoering
van kantoorautornatisering, dient een
definitiestudie uitgevoerd te worden.
Tijdens d e informatieplanningsfase behoort
men een beleidsvisie ten aanzien van
Kantoorautomatisering te ontwikkelen.
Het bedrijfsdoel en de bedrijfsstrategie zijn
d e vertrekpunten voor deze beleidsvisie, die
uitmondt in een informatieplan.
Dit informatieplan dient ten aanzien van de
kantoorautomatisering de volgende facetten
te bevatten:
- informatie-communicatie-infrastructuur
strategie (gewenste functionaliteit, integratie
e n communicatie);
- planning kantoorautomatisering
(prioriteiten, tijdplanning, kosten en baten);
- ondersteuningsorganisatie voor de eindgebruikers (informatie-centrum);
- informatie-administratie (toegang tot
gegevens, beveiliging, beheer van data, tekst,
beeld en geluid).
D e definitiestudie bepaalt het kader, doel en
omvang van het totale project. Hierin vindt
bijna altijd de selectie van een (kantoorautomatisering-) pakket plaats.
Binnen d e definitiestudie worden de eisen en
wensen gei'nventariseerd, wordt de
pakketten-markt verkend, offertes
vergeleken, technische-, financiele- en
organisatorische consequenties geanalyseerd
en wordt advies aan management gegeven.
Deze activiteiten zijn voorbereidend voor de
feitelijke invoering van kantoorautomatisering en bepalen de prioriteit,
voorwaarden en verwachtingen. Zij zijn
daardoor mede bepalend voor het
uiteindelijke succes en de meetbaarheid
daarvan.
Na de definitiestudie en het besluit tot
aanschaf van het 'juiste' kantoorautomatisering-pakket volgt veelal
SDM-fase 5: 'Invoering'.
Het gehele invoeringsproces van het
kantoorautomatisering-pakket is simpel
samen te vatten in de vraag: 'hoe zorgen we
dat d e kantoormedewerkers met het
kantoorautomatisering-pakket kunnen en
willen gaan werken'?
Ook voor de kantoorautomatiseringinvoering is om voornoemde redenen geen
eenduidige aanpak mogelijk. Zelfs per
afdeling of voor de diverse kantoormedewerkers (management, stafmedewerkers, administratief medewerkers,
secretaressen) kan de invoering verschillen.
Bij de invoerings-aanpak van kantoorautomatisering gelden we1 enkele algemene
regels enlof aanbevelingen:
- betrokkenheid top-management;
kantoorautornatisering moet men (willen)
leren;
- opleidingsmogelijkheden moeten ruirnschoots aanwezig zijn;
- lange termijnbeleid is noodzakelijk;
- bepaal nieuwe standaarden ten aanzien
van documenten;
- eis van uw leverancier dat hij van internationale standaards gebruik maakt. Bedenk
dat d e hardware investering (afgeschreven in
enkele jaren) slechts een klein gedeelte is van
de totale investering. U investeert uiteindelijk
veel meer geld in d e opleiding van uw
mensen, d e invoer van de teksten en
gegevens e n het vaststellen van de
procedures en standaarden;
- afspraken ten aanzien van procedures
zullen moeten worden bijgesteld. Soms is
organisatie-aanpassing noodzakelijk;
- maak gebruik van externe adviseurs.
Maar bedenk we1 dat de 'eigen mensen' er
uiteindelijk mee zullen moeten werken.
Het kan dus nooit alIeen van een adviseur
komen, de verantwoordelijkheid ligt
uiteindelijk bij het management.
De betrokkenheid van uw eigen organisatie
is bovendien een belangrijke factor voor
succes.
-
Wij denken overigens dat de vraag niet
zozeer is of kantoorautomatiseringingevoerd
moet worden, maar veel meer hoe en in welk
tijdschema. D e marktontwikkelingen en de
algemene bedrijfs-infkastructuur zullen u er
vroeger of later toe dwingen.
Naar mate de tijd voortschrijdt en de
automatiseringsgraad van het kantoor
toeneemt wordt gek genoeg de problematiek
van d e kantoorautornatisering complexer.
Oorzaak hiemoor zijn onder andere:
- men wil meer (elektronisch)
communiceren. Zowel intern (binnen de
afdelinglbedrijf) als extern (buiten het
bedrijf, thuis werken, databanken en
dergelijke) ;
- men wil 'alle' informatie snel beschikbaar
hebben. O p dit gebied van de 'Information
Storage and Retrieval' (ISR) zijn vele
ontwikkelingen gaande, zoals beeldplaat,
documenten, data bases met vrije tekst,
zoekmogelijkheden en dergelijke;
- men wil meer integreren. Zowel bestaande
als nieuwe toepassingen uit de Informatie
Technologie, die afkomstig kunnen zijn van
verschillende leveranciers, wil men op elkaar
laten aansluiten. Ook de integratie met de
primaire taak van de medewerkerlmanager
wordt belangrijker;
- d e automatiserings-afdeling heeft niet
meer het alleen-recht ten aanzien van selectie
e n invoering van kantoorautomatiseringpakketten. Andere gebruikersafdelingen
nemen hierbij zelf initiatieven;
- d e -.
gebruiker is zeker geen dornme
Expertsystemen bij chemische laboratoria
Inleiding
~x~ersts~stem
zijn
e nde laatste tijd erg
populair aan het worden.-Dit kan onder
andere worden opgemaakt aan het aantal
artikelen dat hierover verschijnt in tijdschriften (bijvoorbeeld LAB-ABC,
PC-WORLD), het aantal boeken dat erover
wordt geschreven en het aantal lezingen en
cursussen dat erover wordt gehouden.
Een belangrijke reden hiemoor is de snelle
ontwikkeling van de huidige computers
zowel wat capaciteit (werkgeheugen) als
rekensnelheid betreft.
Gezien titel en inhoud van dit verhaal zal
alleen aandacht besteed worden aan de
laatste methode. De vraag die nu rijst is:
hoe gaat een expert te werk bij de indentificatie van de stof aan de hand van het
massaspectrum?
Een mogelijke werkwijze is de volgende [2]:
D e expert begint met een eerste, globale,
waarneming aan de hand van een aantal
hoofdkenmerken en doet vemolgens een
meer gedetailleerde waarnemingaan de hand
van secundaire kenmerken.
Bij de tweede, meer gedetailleerde, waarneming kijkt hij naar:
- de directe omgeving van de vier a vijf
grootste pieken (zijn het clusters of komen zij
alleen voor);
- pieken op +I- 1plaats van de grote pieken
- pieken o p +I2 plaatsen van de grote
pieken.
Als hij dit heeft gedaan gaat hij de tweede
codering maken die samen met de eerste
codering resulteert in de codering van het
massaspectrum.
Bij de eerste waarneming (eerste oogopslag)
kijkt hij naar:
- de vier a vijf grootste pieken van het
massaspectrum, waarbij grote pieken die heel
dicht bij elkaar zijn gelegen als CCn piek
worden gezien;
- de lengte van het massaspectrum (lang
duidt o p een grote molucuul, kort op een
kleine molecuul):
T o t nu toe is het woord expertsysteem al een - d e verdeling van de pieken over het massaaantal keren gevallen zonder dat aangegeveT.1 spectrum;
is wat we eronder verstaan. Een mogelijke
- de positie van de grootste piek in het
definitie voor een expertsysteem is de
massaspectrum (achter duidt op een sterke
volgende [I]:
molecuul);
Eetl expertsysteem is een complcter- de positie van de kleinste piek in het
programma dat kennis en desk~mdigheidvan massaspectrum (achter duidt op een zwakke
e.upert(s) bevat etz eetz mechanisrne dat her in
molecuul);
staat stelt te redeneren.
- d e positie van de laatste piek die nogenige
betekenis heeft (dat wil zeggen waarvan de
Expertsystemen komen het best tot hun recht grootte minstens een zeker percentage, bijals ze ontwikkeld worden voor een
voorbeeld 10,van de grootste piekwaarde is).
afgebakend (specialistisch) gebied. Dit is niet
zo verwonderlijk gezien het feit dat ook
Als hij dit heeft gedaan gaat hij tellen,
experts in de regel veel kennis en desmassawaarde van de grootste pieken bekundigheid o p een beperkt gebied bezitten
palen en een eerste codering maken.
(ze weten erg veel van weinig).
Aan het einde van deze eerste, giobale,
waarneming stelt de expert vast of hij de stof
Werkwijze van een expert
al dan niet herkent. Vervolgens zal hij het
Alvorens nader in te gaan op expertsystemen
massaspectrum nader bekijken op secundaire
is het nuttig stil te staan bij de wijze waarop
kenmerken voor verificatie (bij herkenning)
een expert te werk gaat bij het oplossen van
of o m nieuwe informatie te verkrijgen voor
problemen. Als voorbeeld is hier gekozen de de identificatie.
identificatie van een stof met behulp van
massaspectrometrie.
Afb. I - Co~~~ponenteti(r?~od~~le~)
snn eel1 erpertsysteetT1.
D e werkwijze van massaspectrometrie
is als volgt:
- een stof wordt in een massaspectrometer
gebracht en gebombardeerd met elektronen
waardoor het in stukken uiteen valt;
- van de verschillende stukken wordt de
massa en de intensiteit geregistreerd en tegen
acguisitle
elkaar uitgezet (dit geeft het massaspectrum).
Aan d e hand van het aldus verkregen massaexpert systeem
spectrum moet worden vastgesteld om welke
stof het gaat. O m dit te doen kan een aantal
methoden worden gebruikt zoals:
- het vergelijken van het massaspectrum met massaspectra van bekende
stoffen;
- het karakteriseren van het massaspectrum
zodat het beter herkenbaar wordt;
- het gebruik maken van expertsystemen.
Componenten van een expertsysteem
Een expertsysteem bestaat uit een aantal
componenten (modules) zoals dit aan de
hand van afbeelding 1te zien is. Tevens zijn
er twee modules die buiten het expertsysteem
vallen, te weten de expert zelf en de
gebruiker (degene die met het expertsysteem
zal gaan werken). Functie en inhoud van de
verschillende componenten zullen hieronder
nader worden uitgewerkt.
Kennisbank
De 'kennisbank' bevat de kennis van de
expert. Deze kan in twee delen worden opgesplitst, te weten:
- een deel dat de feitelijke kennis van de
expert bevat;
- een deel dat de regels bevat volgens de
welke de expert werkt.
In het geval van de massaspectrometrist
houdt de feitelijke kennisverband met kennis
over massawaarde, isotopen, massaspectra
van een aantal stoffen enz.
De regels zijn veelal in de vorm van:
als <voonvaardel>,<voorwaarde2>
<voonvaardeN> dan <conclusie>.
...
In het geval van de massaspectrometrist
hebben de regels betrekking o p de volgorde
van de grootste pieken en de onderlinge
afstand ertussen, de positie van de grote en de
kleine pieken, de aanwezigheid van pieken
o p een en vooral twee lagere massawaarden
enz. Een voorbeeld hiervan is:
als < onderlinge afstand tussen grote pieken
14 bedraagt >
dan < betreft het alkanen >
Deze kennis is in vele gevallen afkomstig van
ervaring die de expert heeft opgedaan bij het
verrichten van zijn werk (taak) en bevat de
alom bekende vuistregels. In vele gevallen
valt dit onder de kop 'het geheim van de kok'.
Uiteraard is de hier opgesomde kennis
slechts een fractie van de kennis van de
expert o p het gebied van de massaspectrometrie. Als dit niet zo was dan zouden uen ik
nu ook a1 expert zijn op dit gebied en dit
zou een devaluatie van het expert zijn
betekenen.
het best gebeuren aan de hand van een aantal
criteria, zoals:
- de te verwachten taak is goed afgebakend
Expertsystemen komen het best tot hunrecht
als het gaat om een beperkt gebied. Het is
niet zinvol om een expertsysteem te bouwen
voor identificatie van stoffen in het water.
Het is echter we1 zinvol dit te doen voor
indentificatie van stoffen met behulp van
massaspectrometrie.
- de te verrichten taak is goed gedefinieerd
Voordat men begint, met het bouwenvan het
expertsysteem moet bekend zijn hoe de
invoer en de uitvoer zal zijn alsmede wat de
gebruikersgroep is. Tevens dienen voldoende
voorbeelden voorhanden te zijn om het
expertsysteem goed te kunnen testen.
- er moet een expert beschikbaar zijn die rnee
wil werken
Het heeft uiteraard weinigzin om een expertsysteem te bouwen als er geen expert binnen
het bedrijf aanwezig is (het is niet zonder
meer onmogelijk, omdat zeker kennis en
soms ook expertise uit artikelen in boekenl
tijdschriften enz. te halen is). De tweede hier
genoemde voorwaarde is dat de bij het bedrijf
aanwezige expert tijd moet hebben om
hieraan mee te werken en het ook moet zien
zitten (hij moet gemotiveerd zijn). Het is
tevens te hopen dat hij niet tijdens de
bouw van het systeem het bedrijf verlaat
omdat het dan niet onmogelijk is dat het
hele proces opnieuw gestart moet worden.
- de te verrichten taak is niet te moeilijk en
niet te makkelijk
Bij het bouwen van een expertsysteem moet
rekening worden gehouden met de zwaarte
van de taak. Als het een eerste systeem
betreft dient men ervoor te waken niet
meteen het moeilijkste probleem op te willen
lossen. D e reden hiervoor is dat deze
problemen vaak erg veel tijd in beslag nemen
terwijl men graag snel wil scoren. Het heeft
uiteraard ook weinig zin een simpel probleem
TABEL I - Toetsinatoeoassinaen nun criteria.
Inter~retatie Permeatie
spectra leidingen
taak
afgebakend
taak
gedefinieerd
expert
aanwezig
algorithme
aanwezig
gebruikersgroep aanwezig
programmatuur
aanwezig
baten t.0.v.
kosten
++
+
Opstellen Ontwikmeetkelen
orotomeetcollen methoden
+
--
++
++
+
++
+
0
keuze
probleem
ontwikkeiing
expert systeem
opzet
kennisbank
validotie
acceptotie
eindgebruiker
onderhoud
expert systeem
Afb. 2 - Fusering borov e.upertsysten~en
rnergeschatte
per fare.
relotieve d~rr~r
aan te pakken dat eenvoudig op een andere
manier kan worden opgelost.
- er zijn geen algorithmische oplossingen
voorhanden
Indien het probleem op eenvoudige wijze
met behulp van 'brute force' (het 'domweg'
doorwerken van alle mogelijke oplossingen)
kan worden opgelost dan is hetverstandig dit
ook zo te doen. Expertsystemen komen pas
goed tot hun recht als er symbolisch
redeneren en heuristische (op ewaring
gebaseerde) zoekmethoden vereist zijn.
- er is een gebruikersgroep voorhanden
Het ontwikkelen van expertsystemen heeft
voor een bedrijf pas zin als er (toekomstige)
gebruikers zijn. Indien dit niet het geval is
dan heeft het pas zin als er buiten het bedrijf,
bijvoorbeeld binnen de bedrijfstak,
potentiele gebruikers (klanten) zijn.
- er is programmatuzlr voorhanden
Het ontwikkelen van expertsystemen is een
specialistische taak. Zeker bij het
ontwikkelen van het eerste systeem is het van
belang over goede programmatuur te beschikken die eenvoudig te hanteren is.
Momenteel wordt veel gebruik gemaakt van
zogenaamde '(empty) shell's' (lege omhulsels).
Dit zijn expertsystemen waarvan de kennisbank weggehaald is maar niet de overige
elementen zoals het redeneerrnechanisme en
de uitlegfaciliteit. Als men eenrnaal ervaring
heeft met het opzetten en bouwen van
expertsystemen kan ook gebruik worden
gemaakt van speciale programmeertalen
zoals LISP en PROLOG.
Mogelijke toepassingen bij laboratoria
Een aantal mogelijke toepassingen bij
(water1eiding)laboratoriawaarvoor het zin
heeft om een expertsysteem te bouwen zijn:
- interpretatie van spectra;
- permeatie door leidingen;
- opstellen van meetprotocollen;
- ontwikkelen van meetmethoden.
Toetsing mogelijke toepassingen aan criteria
Het nagaan of bovenstaande toepassingen
geschikt zijn voor expertsystemen kan alleen
vanuit de situatie van een gegeven
laboratorium (aanwezigheid van experts,
kennisanalysten, programmatuur enz.).
Als voorbeeld is voor wat het KIWA betreft,
gepoogd aan te geven hoe dat zit met betrekking tot bovenstaande toepassingen. Het
resultaat hiervan is weergegeven in tabel I.
Aan de hand van de resultaten van deze tabel
kan worden besloten voor welke toepassingen het zin heeft een expertsysteem te
bouwen. Hieruit valt ook op te maken dat het
momenteel weinig zinvol is een expertsysteem te bouwen voor het ontwikkelen van
meetmethoden.
Fasering bouw expertsystemen
Het bouwen van een expertsysteem kan niet
in Ckn keer gebeuren maar dient gefaseerd te
worden aangepakt. D e fasering die hierbij
gebruikt wordt is vergelijkbaar met de
fasering zoals die voor projecten wordt
gehanteerd. Dit is in feite niet zo verwonderlijk omdat de bouw van een expertsysteem ook een project is met duidelijk
begin en eindpunt. De voorgestelde fasering
is weergegeven in afbeelding 2.
Zoals bij de beschouwing over de
componenten van een expertsysteem is aangegeven, is kennisacquisitie (opzet kemisbank) een belangrijk en moeilijk onderdeel.
Dit heeft tot gevolg dat het expliciet maken
van de kennis en het invoeren ervan relatief
veel tijd zal vergen. Ook de bouw zal de
nodige tijd vergen maar hierop kan tijd
gewonnen worden als, zoals hierboven reeds
aangemerkt, gebruik wordt gemaakt van
aanwezige programmatuur ('empty-shells').
Literatuur
1. Swaan Arons, H. de en Lith, P. van (1984).
Esperfsyste~~letz.
Academic Sewice-Den Haag.
2. Noordsij, A. ( 1979). GC-IMS-Dnfusvsteernnls
hrrlptt~iddelbij de k~vcrliteitsbeoordelir~g
lJa~z
water
KIWA SWI 272.
tijdens het zui~,errt~gsproces.
Automatisierung in der Wasserversorgung
I. Einleitung
Wasserversorgungsanlagen sind im
allgemeinen gepragt durch ihre grolje
Ausdehnung. Dies trifft fur die Gewinnung,
Aufbereitung und Verteilung sowohl von
Oberflachenwasser als auch von
Grundwasser zu.
Der Zwang uber weite Entfernungen Daten
zu ubertragen und moglichst vie1 an
Intelligenz vor Ort zu installieren, fiihrte bei
der Wasserversorgung bereits fruhzeitig
d a m , mehrere Rechner zu installieren
FRANZ MAILANDER
DWL Rotterdam
und sie im Verbund miteinander arbeiten zu
lassen.
Im folgenden sollen zwei typische Anlagen
dieser Art vorgestellt und auf ihre
Gemeinsamkeiten und Unterschiede untersucht werden.
2 . Automatisierungsbeispiele
2.1 Speicherbeckenverband
Brabantse Biesbosch
Der Speicherbeckenverband Brabantse
Biesbosch hat die Aufgabe, die Stadte
Rotterdam und Dordrecht und auch einen
Teil der Provinz Nordwestbrabant mit dem
notwendigen Rohwasser zu versorgen.
Das Wasser wird aus der Maas entnomrnen
Bild I
- Das SpeiclzerbeckettverbatldBrabatitse Biesboscll.
und in drei hintereinanderliegenden Becken
(De Gijster, Honderd en Dertig
und Petrusplaat, siehe Bild 1) mit einem
insgesamt nutzbaren Inhalt von
50 Million m3 gespeichert.
Der Vorrat an Wasser wird zo groR gehalten,
daR die Einnahme gestoppt werden kann,
falls die Maas zu wenig Wasser fiihrt oder
deren Verschmutzungsgrad zo groR ist.
Durch den Aufenthalt des Wassers in den
Becken entsteht zudem ein Selbstreinigungseffekt. Eine weitere Erhohung der Wasserquatitat wird durch Zusatz verschiedener
Chemikalien erreicht (Teilenthartung).
Vier Pumpstationen stehen fiir den
Transport des Wassers zur Verfiigung.
Mit Hilfe der Pumpstation Kerkslot wird das
Wasser aus der Maas entnommen und im
Normalfall dem Becken De Gijster
zugefuhrt. Es kann aber, falls notwendig,
direkt in das Becken Honderd en Dertig
~
gepumpt werden. Die ~ b e r l e i t u ndes
Wassers von De Gijster nach Honderd en
Dertig erfolgt entweder uber geodatisches
Gefalle oder, falls dieses nicht ausreichend
ist, mit Hilfe von Pumpen. Fur die Forderung
des Wassers vom Becken Honderd en Dertig
zum Becken Petrusplaat ist die Pumpstation
Honderd en Dertig zustandig. Normalerweise wird der Wasserspiegel im Becken
Honderd en Dertig so hoch gehalten, dab fiir
die ~ b e r l e i t u n
des
~ Wassers das geodatische
Gefalle ausreichend ist.
Aus dem Becken Petrusplaat wird das
Wasser uber die Pumpstation Petrusplaat
dem Behalter der Transportstation
zugefuhrt. Auch hier ist im Normalfall die
geodatische Hohe fur die Weiterleitung
ausreichend. Die Forderung des Wassers zu
den Abnehmern erfolgt uber die Transportstation. In Richtung Rotterdam und
Dordrecht is standig der Einsatzvon Pumpen
erforderlich. Fur den Transport des Wassers
nach Nordwestbrabant ist das geodatische
Gefalle ausreichend.
Fur die Speicherung und Zufuhrung der
Chemikalien sind umfangreiche Anlagen
vorhanden. Die elektrische Energie wird
vom Energieversorgungsunternehmen uber
zwei Leitungen auf dem Hauptverteiler eingespeist und von dort auf die einzelnen
Pumpstationen verteilt. Die Pumpstation
Petrusplaat, die Transportstation, die
Anlagen fur die Speicherung und Verteilung
der Zusatzstoffe sowie die Haupteinspeisung
der elektrischen Energie bilden zusammen
die Zentralstation.
Der prinzipielle Aufbau des AutomatisierungsBild 2 - Struktiir des Autotnarisierimgssystetttes.
systems wird im Bild 2 gezeigt. ProzeRrechner sind in der Zentralstation und in den
Pumpstationen Honderd en Dertig und
Kerkslot installiert und uber ein sternformiges Netz miteinander uber ein serielles
Interface verbunden. Die Ankopplung an
den ProzeB und an die jeweilige Warte erfolgt
in jeder Station in gleicher Weise.
Die Gbenvachung und Steuerung der
Stationen Honderd en Dertig und Kerkslot
kann sowohl von den jeweiligen Warten als
auch von der Zentralwarte vorgenommen
werden. Die Zentralstation wird nur von der
Zentralwarte aus ubenvacht und gesteuert.
Wie in Bild 2 ersichtlich ist fur die Steuerung
aller Stationen die Funktionsfahigkeit der
zugehorigen Rechner notwendig.
In der Zentralstation ist ein Doppelrechnersystem installiert. Beide Systeme konnen
alternativ den ProzeS fiihren. Eines davon ist
jedoch so ausgeriistet, daB eine weitere
Programmentwicklung in effizienter Weise
moglich ist.
Bild 4 - Struktrrreller Airfbar1 cines Werkes.
2.2. WasserverbztndHamburg
Die Wasserversorgung der Hamburger
Wasserwerke ist in funf Verbrauchszonen
unterteilt und m a r in die Zonen Mitte, Nord,
Ost, Sud und West (siehe Bild 3). Zwanzig
Wassenverke, die uber das ganze
Verzorgungsgebiet verteilt sind, speisen in
das Verbundnetz ein. ~ b eein
r System von
Haupttransportleitungen wird das Wasser
sowohl innerhalb den Verbrauchszonen als
auch uber die Zonengrenzen hinweg verteilt.
In den Zonen Mitte, Nord, und Ost wird der
Druck im Netz ausschliel3lich von den
Pumpen in den Wassenverken gehalten.
In den Zonen Sud und West wird der Druck
vorwiegend durch die Zonenbehalter
bestimmt, in die die Werke dieser Zonen
hineinpumpen. Wahrend in den einen
Verbrauchszonen mehr Wasser zur
Verfugung steht als verbraucht werden kann,
sind die Verhaltnisse in den anderen gerade
umgekehrt. Der Ausgleich zwischen dem
Angebot und der Nachfrage in den einzelnen
Zonen wird von den Zonenubergangen
durchgefuhrt.
Fur die Forderung des Wassers in
Bild 3 - Wasseryerblmd der HWW.
Wassergewlnnung
Auf berertung
I
1
Spe~cherung Reinwasserabgabe
I
1 Begasunq
Brunnen
Vakuurn-
anlage
Relnwasser-
behal ter
&-
EVU -E~nspe~sung
Relnwasser-
purnpen
Verbund-
netz
Energieversorgung
Verbrauchszonen mit hoherem Druck sind
Druckerhohungsstationen vorhanden.
Im umgekehrter Richtung wird der
WasserfluS durch Klappen gesteuert.
Die groljere Anzahl der Wassenverke sind in
der Struktur ihres Aufbaues gleich.
Das Rohwasser wird vonviegend aus Tiefbrunnen gewonnen. Begasungsanlagen
zugefuhrt und anschlieRend uber Filteranlagen geleitet (siehe Bild 4).
Behalter, die in ihrer GroSe etwa einem
Drittel der Tagesforderung entsprechen,
nehmen dann das Reinwasser auf. Von dort
wird anschlierjend das Wasser uber
Reinwasserpumpen dem Netz zugefuhrt.
In Jeder Zone ist ein Werk das sogenannte
Gruppenleitwerk. Dieses ist hauptsachlich
fur die Druckhaltung bzw. fiir den
Bedarfsausgleich zustandig.
Das Automatisierungssystem besteht aus
12 ProzeS- und 32 Microrechner, die uber
ein sternformiges Netz miteinander
verbunden sind (sie Bild 5).
Das Automatisierungssystem ist in drei
Ebenen unterteilt: Zentrale, Zone, Werk.
J e nach Bedeutung des Werkes und der
Anzahl der zu erfassenden Datenpunkte ist
auf der untersten Ebene entweder ein
ProzeSrechner mit mindestens zwei Mikrorechner oder nur ein Mikrorechner
installiert. In beiden Fallen haben die Mikrorechner die Aufgabe, den Informationsaustausch mit dem ProzeS vorzunehrnen.
D a das Automatisie~ngssystemnachtraglich
in bereits laufende Werke integriert
worden ist, bleiben die manuellen
Steuerungsmoglichkeiten unverandert.
Eventl. existierende Vor Ort-Automatiken
wurden dem System zu Nutze gemacht.
Auf der Zonenebene sind auf jeden Fall
ProzeSrechner vorhanden. Diese befinden
Zentraie
Zone
I
Werk
I
@&._I
z
I
uarzch
Bild 5 - Recl~t~erstrrrktrtr.
sich in den Gruppenleitwerken und haben
deshalb bezogen auf diese Werke auch die
Funktion der Werkrechner iibernommen.
Aus diesem Grunde sind sie auch mit Wkrorechnern ausgeriistet, die mit dem dortigen
Prozelj gekoppelt sind.
Auf der Zentralebene sind zwei ProzeRrechner installiert und m a r die sogenannten
Netz- und Hintergrundrechner. Letzterer
dient als Back Up des Netsrechners.
Im allgemeinen werden auf ihm jedoch
Programmentwicklungen vorgenommen.
Zur Zeit sind 16 Wasserwerke an das
Automatisierungssystem angeschlossen
(siehe Bild 6). Der Anschlurj der restlichen
zur Zone Mitte gehorenden Werke is
geplant.
Alle Zoneniibergange, Dmckzonen, Hochbehalter, Schieberschachte und Netzdruckmeljstellen sind galvanisch oder iiber
Fernwirkanlagen an diejenigen Werke bzw.
Gruppenleitwerke angebunden, denen ihre
~ b e r w a c h u nobliegt.
~
3. Prozefidarstellung
Wenn auch die Aufgabenstellung fiir die
beiden Automatisierungssysteme sehr unterscheidlich ist, so konnen dennoch grolje Teile
der Anwendersoftware gleich gestaltet
werden. Dies ist vorallem darauf zuriickzufiihren, daR viele der individuellen
Eigenschaften der Prozesse in Form von
Daten dargestellt werden konnen. Dies trifft
vorallem bei der Darstellung der relevanten
ProzeRelemente zu. Unter diesen sind zu
verstehen die:
- analogen Meastellen;
- Zahler;
- Meldungen;
- Befehlsausgaben;
Aggregatteile (Stellamaturen, Pumpen,
Geblase, Schalter usw.);
- Aggregate (Brunnen, Oxidator, Filter,
Forderpumpe, Becken usw.);
- Aggregatgruppe (Brunnenfassung,
Filterstralje, Pumpengruppe usw.);
- Werksbereiche (Wassergewinnung,
Aufbereitung, Pumpenstation usw.).
-
Alle ein Prozeljelement beschreibenden
Daten bilden eine Einheit, die rnit dem
Namen ProzeRobjekt bezeichnet wird.
ProzeRobjekte, die diegleichen Objektdaten
Bild 6 - Leitrtgstzetz.
beinhalten, gehoren demselben Objekttyp an.
Fur den Beschreibung eines Prozesses geniigt
es nicht, nur dessen ProzeRelemente
darzustellen, vielmehr auch die zwischen
ihnen bestehenden Beziehungen angegeben
werden. So mu8 aus der Prozeljbeschreibung
hervorgehen, welche Meljstellen zu einem
Aggregatteil, welche Merjstellen und welche
Aggretatteile zu einem Aggregat usw.
gehoren. Auch die umgekehrte Zuordnung
mu13 moglich sein.
Alle Objekte kbnnen als die Elemente einer
mehrstufigen hierarchischen Struktur
angesehen werden. In Bild 7 ist ein
Ausschnitt aus einer realisierten Objektstruktur dargestellt. In einer solchen Struktur
werden die einem Element direkt untergeordnenten Elemente Tochter genannt, das
Tochtern iibergeordnete Element is die
Mutter. Elemente, die keine Tochter haben,
sind die Blatter, dasjenige Element, das keine
Mutter hat, ist die Wunel.
Bei dem Automatisierungssystem Brabantse
Biesbosch sind in beiden Rechnern der
Zentralwarte je eine vollstandige ProzeBdarstellung abgelegt. In den Rechnern der
Pumpstationen Kerkslot und Honderd en
Dertig sind dagegen nur die Beschreibungen
der dort angeschlossenen Meljstellen und
Befehlsausgaben vorhanden.
Bei dem System der Hamburger Wasserwerke
beinhalten die beiden Rechner in der
Zentralwarte ebenfalls die gesamte
Darstellung der Prozesses, die Rechner in
den Gruppenwerken kennen davon jedoch
nur den Teil ihrer Zone und die in den
Werken installierten Rechner haben nur
Aanpak en gegevensverwerking bij grondwatermodellering, toegepast
bij onderzoek naar de invloed van de Duitse bruinkoolwinning
1 Inleiding
Dit artikel beschrijft een aantal bestanden
die door ons zijn gemaakt en die zijn gebruikt
bij de uitwerking van een complex grondwatervraagstuk, namelijk de invloed van
grondwateronttrekkingen ten behoeve van
de Duitse bruinkoolwinning in de Roerdalslenk op de grondwaterhuishouding in
Nederland. Het gemodelleerde gebied tussen
Weert en Euskirchen is met zijn 3.000 km2
niet alleen groot, maar bovenal complexdoor
het grote aantal watervoerende pakketten en
de vele, belangrijke geologischebreuken.
ING. A. A. M.KUSSE
(RIVMILBG)
De gepresenteerde bestanden vormden een
zeer belangrijke schakel in het project en
waren onzes inziens essentieel in het beheersbaar houden van de modelcomplexiteit.
De in dit artikel beschreven aanpak is vrij
algemeen toepasbaar en verdient onzes inziens om deze reden bredere belangstelling.
2. Hydrologic van de Duitse
bruinkoolwinning
In de Niederrheinische Bucht bevindt zich
55 miljard ton bruinkool, waarvan er
35 miljard winbaar wordt geacht. Deze
winning vindt plaats in enorme open groeven,
die stuk voor stuk een oppervlakte bereiken
in de orde van vierkante kilometers en
momenteel tot 300 m beneden maaiveld gaan.
In de toekomst zal plaatselijkzelfs een diepte
van 600 m worden bereikt.
Het behoeft geen betoog, dat voor het
drooghouden van deze groeven enorme
bemalingen noodzakelijk zijn. Het totale
waterbezwaar beloopt gemiddeld dan ook
1,2 miljard m3 per jaar, waarvan het grootste
deel via het oppervlaktewaterwordt
afgevoerd.
Grote, over het geheel genomen zeer slecht
doorlatende geohydrologische breuken
verdelen de Niederrheinische Bucht in
afzonderlijke compartimenten: Rurscholle
(of Roerdalslenk), Venloslenk, Kolner
Scholle. Ville-Scholle en Erft-Scholle.
Het door ons gemodelleerde compartiment
Roerdalslenk (afb. 1)is in het zuiden
afgesloten door de breuk genaarnd Feldbiss,
waarachter zich in hoofdzaak vast gesteente
bevindt. In het noorden wordt de Roerdal-
slenk begrensd door de Peelrandbreuk
(overgaand in de Rurrand) waarachter zich
de Erftscholle bevindt. De Roerdalslenk
vormt zo, met zijn breedte van slechts 25 km,
een langgerekt grondwaterbassin dat zich
uitstrekt van Bonn tot Weert en vandaar,
onder de naam 'Centrale Slenk', tot ver in
Noord-Brabant reikt.
In deze situatie ligt het in de lijn der verwachtingen, dat de verlagingen door de
droogmaling van de bruinkoolgroeven in het
Duitse deel van deze Roerdalslenk enerzijds
tot de slenk beperkt blijven, doch zich
anderzijds tot in Nederland zullen
kunnen uitstrekken. Om deze reden kon de
studie vooralsnog beperkt blijven tot de
Roerdalslenk.
Uit de geologische doorsnede ( a h 2) blijkt
dat de slenk ook zelf nog weer is verdeeld
door een aantal breukvlakken. Bovendien
blijkt de ondergrond opgebouwd uit een
groot aantal etages. Voegen we daaraan toe
dat het modelgebied een oppervlakte beslaat
van ongeveer 3.000 km2,dan kan met recht
van een complex vraagstuk worden gesproken. In een dergelijke situatie is het nuttig en
noodzakelijk tevoren goedna te denken over
de te volgen aanpak en de daarbij behorende
consequenties.
In dit artikel wordt de gegevensverwerking
beschreven die voor de modelstudie, die is
uitgevoerd door het Laboratoriumvoor
Bodem- en Grondwateronderzoekvan het
Afb. I
RIVM, nodig was. Door deze vorm van
gegevensverwerking kon de noodzakelijke
flexibiliteit bij de modellering worden
bereikt.
De bruinkoolstudie is uitgevoerd in samenwerking met:
Provinciale Waterstaat van de provincie
Limburg, Maastricht;
Geologisch Bureau, Heerlen;
Rijkswaterstaat, afdeling Maas, Maastricht;
Dienst GrondwaterverkenningTNO, Delft.
3. Vergelijking oude en nieuwe werkwijze
Hierna wordt een overzicht gegeven van de
gebruikelijke manier van werken bij het
modelleren van grondwaterregimes. Het is
ook de methode die wij voorheen hebben
toegepast. Voor het onderhavige project zou
zij niet meer toereikend zijn, terwijl ook de
huidige stand van de ontwikkelingen op het
gebied van de informatics welhaast dwingend
een nieuwe aanpak voorschreven.
De werkwijze die tot nu toe door de meeste
hydrologen wordt toegepast terrealisatievan
een grondwatermodelleringprojectkan als
volgt worden getypeerd:
1. hijlzij maakt een begroting en een
projectplan op basis van ervaring, intuitie en
summier vooronderzoek;
2. kiest onmiddellijk het model dat zal
worden gebruikt;
3. kiest direct het modelnetwerk, dat wil
zeggen het elementennetwerk;
- Overzicht modelgebied met geologie-netwerk.
DUITSLAND
boring is over honderd jaar nog altijd een
boring);
3. de bestanden zijn eenvoudiguit te breiden
en up to date te houden;
4. inventarisaties voor studies hoeven niet
steeds vanaf nu1 te beginnen;
5. een effectief beheer van de gegevens
wordt mogelijk;
6. de gegevens worden voor vele toepassingen en modellen bereikbaar en toepasbaar;
7. de bewerkingvan de gegevens, zoals deze
bij verschillende onderzoekingen is en wordt
uitgevoerd, wordt reproduceerbaar.
Het voorgaande lijkt gemakkelijkergezegd
dan uitgevoerd. Het gemak waarmee de
gegevens en de informatie kunnen worden
vergaard en waarmee zij kunnen worden
Een andere maatregel die wordt toegepast
verwerkt en gepresenteerd, is bepalend voor
om latere problemen zoveel mogelijk te
de praktische toepassing. De bewerkingen
beperken, is het africhten van het elemendie nodig zijn om vanuit bestanden zoveel
tennetwerk op de loop van de rivieren, beken mogelijk automatisch een complete invoer
en dergelijke en het plaatsen van knoopvan een rekenmodel te genereren, zijn alleen
punten op onttrekkingen en soms zelfs op
effectief met een goed geprogrammeerde
waarnemingsputten. Bij een flexibele
computer uit te voeren. Toepassingsmodellering is dit niet nodig en blijft men vrij programma's zijn nodig voor:
om het modelnetwerkte kiezen op grond van 1. toevoegen aan, selecterenuit, enwijzigen
de hydrologie zelf, dat wil zeggen verfijnen
in bestanden;
op die plaatsen waar dat hydrologisch gezien 2. interpoleren, omzetten, samenvoegen en
wenselijk en qua doelstellingpoodzakelijk is presenteren van gegevens.
en niet op grond van toevallig aanwezige
In het kader van het bruinkoolproject is voor
onttrekkingen en waamemingsputten.
dit doe1 een 40-tal programma's door ons
(Op welke wijze dit kan worden gerealiseerd geschreven. De meeste hiervan zijn niet
zal worden beschreven in een artikel dat
specifiek en dus voor elk modelvraagstuk
speciaal aan de modellering is gewijd.)
bruikbaar. Tezamen met de gegevens
vormen deze, met een moeilijk woord, een
4. Andere aanpak
'database management system voor grondNa alle bovenstaande kritische overwegingen watermodelleringsvraagstukken' en aanrijst vanzelfde vraag hoe modelleren dan we1 verwante toepassingen.
zou moeten. Op deze vraag kan natuurlijk
De bestanden zelf en hetgeen men er zoal
geen absoluut antwoord worden gegeven.
mee kan doen wordt hiema beschreven.
Desondanks kan een aantal algemene
principes worden geformuleerd, die het
5. Model-onafhankelijke bestanden
genoemde dilemma kumen oplossen.
Bij de opzet van bestanden wordt meestal
1. stel keuze van het model uit;
direct gedacht aan een zogenaamd 'DataBase
2. stel de keuze van het elementemetwerk Management System'. Dergelijke bestandsuit ;
beheerprogrammatuur is overal te koop en
3. stel de hydrologischeschematisatieuit;
wordt in de praktijk en de industrie veel
4. verzamel eerst de gegevens en verwerf
toegepast. Wij hebben geen gebruikgemaakt
het nodige inzicht in het hydrologische
van dergelijke speciale programmatuur
systeem;
omdat:
5. leg deze gegevens vast in bestanden;
1. het besturingssysteem op de RTVM6. doe dit vastleggen op een manier die zo
computers (UNIX) in zichzelf reeds een
goed mogelijk past bij de gegevens zelf,
dergelijk systeem is;
ongeacht het later te gebruiken model en
2. wij bij de aanvangvan het projectnogniet
elementennetwerk;
konden en wilden vastleggen welke bestaiden
7. maak bij dit vastleggen scherp onderwe zouden opslaan en welke vorm zij zouden
scheid tussen harde en zachte gegevens.
krijgen. Door toepassing zou moeten blijken
Het bovenstaande komt neer op het doorwat een geschikte vorm is voor de afzondervoeren van een zo strikt mogelijke scheiding lijke bestanden;
tussen de gegevens enerzijds en het model
3. een apart systeem blijkens ervaring een
anderzijds. Alleen door deze scheiding kan
zwaar beslag legt op de computercapaciteit
het volgende worden bereikt:
en daardoor in zijn geheelminder efficient is;
1. gegevens blijven in de bestanden als
4. het op onze computer draaiende,
zodanig herkenbaar;
populaire besturingssysteem 'UNM' dus2. gegevens behouden hun waarde (een
danig boordevol gereedschappen zit, dat
informatie te kunnen ontlenen aan het totale
regionale model. Zulke verfijningen kunnen
lang niet altijd hydrologisch worden gemotiveerd. Dit is bijvoorbeeld het geval indien
het model wordt toegepast om details van het
geheel te bestuderen. In zulke situatieswordt
steeds het gehele model doorberekend,
terwijl de gezochte invloed te allen tijde
beperkt blijft tot een klein deelvan het totale
model. Het hoeft nauwelijks betoog dat een
dergelijke aanpak vele modellen nodeloos
zwaar en de computenuns duur maakt.
Soms is dit de feitelijke reden dat een model
op een grotere computer moet worden
gedraaid dan met een andere aanpak nodig
zou zijn geweest.
specifieke database management programmatuur overbodig mocht worden geacht.
Achteraf hebben wij vastgesteld dat het
geheel der bestanden voldoet aan de definitie
van een 'Relational Database Management
Systeem', dat wil zeggen een systeem waarin
de gegevens zijn vastgelegd in de vorm van
'relaties'. Een relatie blijkt daarbij niets
anders te zijn dan een lijst. Aldus bestaat elk
bestand in ons systeem uit een lijst, zoals
hierna wordt beschreven. Een Relationeel
Database Management Systeem is dus niets
anders dan een verzameling lijsten, met
daarbij een reeks programma's die op en met
deze lijsten nuttige bewerkingen kunnen
uitvoeren.
De volgende bestanden zijn door ons opgezet
en gebruikt, waarbij wij een onderscheid
maken tussen harde oftewel relatief onaanvechtbare bestanden aan de ene kant en
zachte oftewel meer discutabele bestanden
aan de andere kant.
Harde gegevens zijn in onze optiek:
1. Geologic, onderverdeeld in:
1.1. boringen,
1.2. breukvlakken,
1.3. formatieleeftijden,
1.4. geologisch driehoekennetwerk;
2. rivieren, beken, kanalen, meren en
sloten;
3. onttrekkingen;
4. waarnemingsputten;
5. grondgebruik;
6. meteo;
7. stijghoogten.
Zachte gegevens zijn:
8. k-waarden (doorlatendheidscoefficienten);
9. de geohydrologische schematisatie;
10. breukvlakweerstanden;
11. intredeweerstand van de afzonderlijke
rivieren etc.
6. D e afzonderlijkebestanden en
toepassingen
6.1. Harde gegevens
Het boringenbestand:
Het boringenbestand bestaat uit een
verzameling boringen. Een boring in deze
verzameling bestaat uit de volgende
gegevens:
naam x y 'info'
geologische-formaties.
De eerste regel van elke boring spreekt
grotendeels voor zich wat betreft de naam
(bijvoorbeeld 60F-349 volgens RGD) en de
coordinaten van de locatie.
'info' kan van alles bevatten, zoals boorjaar,
boormeester etc.
Geologische-formatiesvormt op zichzelf
weer een verzameling die voor elke boring
anders kan zijn. Elke abonderlijke formatie
daaruit bestaat in dit verband uit vier
onderdelen:
naam leeftijd materiaal z
'naam' is hier de naain van de formatie zelf,
zeals 'Nuenen', 'Sterksel', 'Pey' etc. De naam
dient slechts voor gemakkelijke herkenning
en wordt gebruikt bij het automatisch
tekenen van profielen en dergelijke.
Hoewel (ook) in (de opgeslagen) Duitse
boringen andere namen worden gebruikt dan
in de Nederlandse (bijvoorbeeld Rotton
versus Brunssum), dient zo'n formatie over
de landsgrens heen natuurlijk we1 als
dezelfde herkenbaar te zijn. Hiertoe dient de
leeftijd, een nummer dat de formaties qua
leeftijd ten opzichte van elkaar ordent.
D e absolute waarde van dit nummer doet
weinig ter zake, van belang is slechts dat
eenduidigheid bestaat over het a1 dan niet
samenhangen van lagen en hun onderlinge
opeenvolging. De meeste zoekacties geschieden in dit bestand dan ook op basis van
de leeftijdnummers.
Het materiaal dat per formatiewordt ingevuld
kan van alles zijn, leemhoudend-zand, grind
of wat voor aanduidingen dan ook. In het
Duitse deel van ons geologiebestandis
hiervoor het nummer gebruikt, waarmee op
de ons ter beschikking staande profielen het
soort materiaal was aangegeven, welke een
verwijzing inhoudt naar een aantal gestileerde
zeeflcrommen. Voor het Nederlandse bestand
is door ons afgezien van detail en is voor het
materiaal eenvoudig de formatienaam zelf
gebruikt. Op deze wijze wordt later de
doorlatendheid niet zozeer gekoppeld aan
een materiaalbeschrijving, als zand, grind
etc., maar aan de afionderlijke geologische
formaties zelf; een k pet formatie zogezegd.
Het is duidelijk dat deze beperking geen
gevolg is van de methode alswel van de
manier waarop zij door ons is toegepast.
De z-waarde die per formatie wordt opgeslagen is per dekitie de onderkant van
deze formatie ten opzichte van NAP.
Het zal duidelijk zijn, dat wij zijn uitgegaan
van geologische formaties als kleinste
onderdeel van ons boringenbestand.
De geologische fomatie bepaalt aldus het
oplossend vermogen van dit bestand en van
hetgeen wij ermee kunnen doen. Wij achten
deze grens en de daawoor noodzakelijke
nauwe samenwerking met de geoloog
gewenst, aangezien alleen de geologische
formaties houvast geven ten aanzien van het
al dan niet doorlopen van lagen. Zonder deze
informatie kan geen grondwatermodel
worden gemaakt.
Waar mogelijk zijn de beschikbare boorbeschrijvingen op deze wijze ingevoerd.
In een aantal gevallen moest echter gebruik
worden gemaakt van profielen. Dit is met
name het geval in het Duitse deel van het
modelgebied, waarvoor ons geen boor-
beschrijvingen ter beschikking stonden.
Profielen zijn ook gebruikt om geologicbeschrijvingen pal ter weerszijde van
geologische breuken te verkrijgen. Zou dit
niet worden gedaan, dan zou later een
geleidelijke overgang ontstaan in plaats van
de in werkelijkheid zo abrupte overgang die
een breuk veelal met zich meebrengt.
Gezien het belang van de breuken voor de
grondwaterstroming in de slenk zou dit
onacceptabel zijn geweest.
Het gehele bestand beslaat ca. 600 van deze
echte en uit profielen overgenomen
'boringen'.
Het geologiebestandvormt een complete
driedimensionale beschrijving van de
ondergrond van het gebied. Ook zonder
direct over te stappen op het automatisch
aanmaken van de uiteindelijke invoer voor
een model, kent een dergelijk bestand reeds
een aantal nuttige toepassingen:
1. creeren van een geologische beschrijving
in willekeurige andere punten in het gebied;
2. maken van geologische doorsnedenlangs
willekeurige lijnen door het gebied;
3. maken van contourkaarten van de
bovenkant, de onderkant en de dikte van
relevante formaties of combinaties van
formaties;
4. automatisch vaststellen van de
geologische formatie waarin zich een
gegeven driedimensionaalpunt bevindt.
Geologische beschrijvingen van willekeurige
punten in het gebied worden gemaakt door
rniddel van interpolatie. Wij pasten de meest
eenvoudige interpolatietechniek toe,
namelijk lineaire interpolatie in een driehoek
die wordt opgespannen door drie opgeslagen
boringen op zijn hoekpunten. Deze wijze van
interpoleren heeft het voordeel dat zij kan
worden toegepast met willekeurig over het
gebied verdeelde boringen. Voorts garandeert de lineariteit dat elke laag die zich in de
verschillende boringen boven een ander
gegeven laag bevindt, ook op elke plaats
binnen de driehoek boven een bepaalde laag
is gelegen. Dit laatste is een essentiele
eigenschap voor interpolatie van geologische
gegevens. Voor deze interpolatie is een
programma geschreven. Het is voor dit
programma om het even of lagen die in de
eneboring aanwezig zijn ook in de andere
voorkomen.
Het opvragen van losse boorbeschrijvingen
in niet gegeven punten is niet alleen nuttig bij
het voorspellen van de bodemopbouw op
punten waar boringen gepland zijn. Door ons
zijn boringen gegenereerd pal langs de
Afb.3 - Diktekaart van het 3e watervoerendepakket in her grensgebied Nederland-Duitslond,
NEDERLAND
belangrijke breuken van de slenk, door
lineaire extrapolatie vanuit drie naburige,
aan dezelfde kant van de breuk gelegen
boringen. Deze kunstmatige hulppunten
waren nodig, om de sprong in de geologie
over de breuken naar behoren te kunnen
vastleggen in het bestand. Bij het verdere
werken met de gegevens worden deze
boringen niet onderscheidenvan de echte.
In het bestand zelf zijn zij echter gemerkt en
kunnen er te allen tijde uit worden verwijderd.
Geologische doorsneden
Vanuit bovenstaande interpolatie is het een
betrekkelijk kleine stap om rechtstreeks uit
het bestand geologische profielen te laten
tekenen langs willekeurige lijnen.
Het programma dat we voor dit doe1 hebben
gemaakt verlangt de namen van een reeks
boringen. Vervolgens worden deze in het
bestand opgezocht en tekent de plotter
hierlangs een doorgaand profiel (afb. 2).
Profielen langs willekeurige lijnen waarop
zich geen boringen bevinden worden gemaakt
door eerst nieuwe 'boringen' aan te maken op
een aantal punten langs de gewenste lijn en
vervolgens het profielentekenprogramma
op dit 'nieuwe kunstmatige boringenbestand'
10s te laten.
Contourkaarten
Contourkaarten kunnen rechtstreeks uit het
geologiebestand worden getekend. Het betreffende programma selecteert de lagen op
grond van de opgegeven leeftijd. Worden
twee leeftijden opgegeven, dan wordt de
dikte tussen de betreffende leeftijden
gecontourd. Om de bovenzijde te krijgen
neme men eenvoudig een leeftijd die juist
lager is dan de gezochte. Het punt behorend
bij de opgegeven leeftijd wordt vervolgens in
alle bestandsboringen opgezocht,waarna een
hoogtelijnen-programma de laag uittekent
(afb. 3). Om dezelfde reden als boven wordt
bij het contouren een lineaire interpolatie
toegepast.
Om deze wijze van contouren mogelijk te
maken, is een driehoekennet nodig, dat
bepaalt welke drie boringen voor elk willekeurig punt zullen worden gebruikt bij de
interpolatie. Dit zogenaamde geologische
netwerk, met een boring in elk knooppunt, is
met een programma aangemaakt (afb. 1).
(Dit 'geologische' netwerk heeft niets te
maken met een eventueel 'rekennetwerk',
het elementemetwerk, dat door het model
zal worden gebmikt.)
O p deze wijze was het mogelijk omvoorheen
niet bestaande, zelfs internationale dikte- en
dieptekaarten te maken voor het gehele
modelgebied, uitsluitend gebaseerd op de
gegeven boringen, de profielen en de breuklijnen. De zo gecreeerde kaarten zijn aan de
desbetreffende geologische instanties voorgelegd ter verificatie (afb. 3).
Het geologiebestandgeeft, in combinatiemet
het geologische netwerk, een compleet
ruimtelijk beeld van het gebied. Het is aldus
mogelijk automatisch uit te vinden in welke
geologische formatie zich een willekeurig
punt x,y,z bevindt. Hierop zal in het navolgende worden ingegaan.
Oppervlaktewater
Het oppervlaktewater wordt door ons
opgevat als een verzarneling oppervlaktewaterpunten. Elk punt vertegenwoordigteen
stukje sloot, beek, rivier en dergelijke.
Om voldoende oplossend vermogen te verkrijgen is ervoor gezorgd dat de punten op
niet te grote onderlinge afstand zijn gelegen.
In ons bestand bedraagt deze afstand
ongeveer honderd meter. Het bestand is
verkregen door a1 het oppervlaktewater van
de verschillendeDuitse en Nederlandse
(waterstaats)kaarten te digitaliseren.
Elk punt van dit meer dan 23.000 punten
tellende oppervlaktewaterbestandheeft de
volgende vorm:
naam x y z dl b d i
hierbij zijn de naain van het betreffende
water en de puntcoordinaten x y tijdens het
digitaliseren verkregen. Daarna is voor elk
punt dl berekend, de lengte waarvoor dit
punt relevant is. De andere drie parameters
zijn door tijdgebrek niet exact bekend, doch
afgeleid uit kaarten. Zo is het peil van het
oppervlaktewater automatisch afgeleid uit
een gedigitaliseerde, gedetailleerde
isohypsenkaart voor het freatische pakket.
Deze methode is primitief, doch onder de
gegeven omstandigheden het beste wat we
konden doen en voor het nagestreefde
projectdoel afdoende. Voor de rivierbreedte
is een klasse-indeling gemaakt. De diverse
klassen zijn per gegeven naam in een lijst
gezet en automatisch aan het bestand
toegevoegd. Waar de naam van een bepaald
oppervlaktewater, zoals een lange rivier als
de Rur, niet relevant geacht kan worden voor
zijn totale lengte, zijn subnamen gebruikt:
Rurl, Rur2 etc. ' ~ rivierdiepte
e
is door ons
noodgedwongen gekoppeld aan de genoemde
breedteklasse. Bij dit alles is het vanzelfsprekend, dat te allen tijde de werkelijke
breedte en diepte kunnen worden ingevuld,
wanneer deze uit metingen bekend zijn.
De laatste parameter i is een code die aangeeft of dit punt hydraulisch contact maakt
met het grondwater. In een aantal gevallen is
namelijk gebleken, dat volgens eerste
modelberekeningen, sornmige stukken open
water meer invloed op het resultaat uitoefenden, dan op grond van de isohypsenkaarten mogelijk was. In zulke situaties is de
parameter i gebruikt om het punt effectief uit
te schakelen. Evengoed zou in die gevallen
een grotere intredeweerstand kunnen worden
gebruikt. Indien veldgegevens hierover
beschikbaar zijn, verdient dit de voorkeur.
DUITSL AND
Zulke gegevens waren ons echter niet bekend.
Uiteindelijk moet het model worden gevoed
met intredeweerstanden die op de afzonderlijke punten betrekking hebben. Wij gebruikten totnogtoe hiervoor de eenvoudige
methode, namelijk een specifieke intredeweerstand per rivier (zie aparte alinea onder
zachte gegevens). Het is echter niet zo
moeilijk, om hiervoor een beduidend meer
geavanceerde methodiek toe te passen, die
rekening houdt met de eigenschappen van
het eerste watervoerende pakket. Immers
door combinatie van het rivierenbestand met
het geologische bestand is voor elk rivierpunt
bekend in welke geologische formatie de
rivierbedding ligt. Aldus kan rekening
worden gehouden met een daarbij behorende
doorlatendheid. Evenzeer is, onder combinatie met het geo-hydrologische schema
(zie onder 6.2.) bekend hoe dik het eerste
watervoerende pakket onder elk rivierpunt
is en, onder toevoeging van de k-waarden
(zie onder 6.2.) wat het totale doorlaatvermogen is. A1 deze informatie kan de
liefhebber gebruiken bij de berekening van
d e intredeweerstand voor elk van de
rivierpunten. Alle hiervoor noodzakelijke
gegevens liggen onder handbereik in het
geheel van gegeven bestanden.
Het oppervlaktewaterbestand zelf kan
rechtstreeks worden uitgetekend (afb. 4).
Het is door ons steeds op de kaarten met de
berekende stijghoogten in het freatische
pakket geplot.
Onttrekkingen bestand
D e onttrekkingen zijn door ons opgeslagen in
d e volgende vorm:
naam x y zl 22 tijdvak Q
D e twee z-waarden hebben betrekking op de
onderkant en de bovenkant van het putfilter.
Zoals hiervoor is beschreven is voor dit
geologische bestand berekend in welke
geologische formatie z l en 22 zich bevonden.
Met een aparte lijst waarin staat tot welk
watervoerend pakket of welke scheidende
laag elke afzonderlijke formatie behoort is
dan tevens bekend in welk pakket zich elk
putfilter bevindt. In die gevallen dat het filter
meerdere pakketten bestreek, is de onttrekking overeenkomstig deze afzonderlijke
pakketten opgesplitst. Op grond van
informatie van de Provincie Limburg is ook
de onttrekkingshoeveelheid in zulke gevallen
over de afzonderlijke watervoerende
pakketten verdeeld.
Dit bestand is verder rechtstreeks bij de
modellering gebruikt. Selectie op tijdvak
(jaartal) levert alle onttrekkingen in dat
tijdvak op, tenvijl selectie-op-naam de
volumestroom geeft voor deze specifieke
onttrekking door de tijd heen. Anderzijds
levert selectie op de toegevoegde formatie of
watervoerend pakket en tijdvak alle ont-
trekkingen in dit tijdvak in dit specifieke
pakket op. Dit bestand is gebleken voldoende
krachtig te zijn voor de modellering.
Indien in een andere studie een andere
indeling van de watervoerende en scheidende
pakketten wordt gewenst, moet de pakketinformatie in dit bestand worden vervangen.
Dit kan dan automatisch worden uitgevoerd.
Waarnemingsp~lttenbestand
Dit bestand bevat de waarnemingsputten
die wij voor dit project van DGVJTNO
hebben ontvangen. Per waarnemingsput is
opgeslagen:
naam x y z l z 2 Phi Phi Phi ? Phi ..
waarbij de zl en 22 de bovenzijde en de
onderkant van het filter weerspiegelen en de
Phi.. de gemeten stijghoogte is op een
bepaald tijdstip (hier steeds april en oktober
van elk jaar). Ontbrekende stijghoogten of
z-waarden krijgen een vraagteken ('?').
Wij hebben aan dit bestand (geheel
automatisch) de geologische formatie toegevoegd waarin zich elk punt bevindt. Met de
bovengenoemde relatie (lijst) tussen
geohydrologische pakketten en geologische
formaties is tevens bekend in welk pakket
zich elke waarnemingsput bevindt. De peilputten in een bepaalde formatie kunnen dan
als zodanig worden geselecteerd en per
afzonderlijk pakket (of zelfs formatie) kan
een isohypsenbeeld worden gegenereerd.
-
Het grondgebruiksbestand maakt nuancering
van d e in te voeren nuttige neerslagmogelijk.
Het bestand bestaat uit een verzameling bosen stadcontouren. Uiteraard kan het bestand
gemakkelijk worden uitgebreid met akkerbouwcontouren etc.
Met deze verzameling contouren kan voor
elk willekeurigpunt worden uitgezocht of het
punt bos, stad, akker of wat dan ook is.
Vervolgens kan deze informatie worden
meegenomen in de berekening van de actuele
verdamping.
Het ware aan te bevelen tevens grondsoortcontouren en grondwatertrappencontouren
van de bodemkaarten te digitaliseren, om de
nuttige neerslag verder te kunnen preciseren.
Dit laatste is nog niet door ons uitgevoerd.
Meteobestand
Het meteobestand bestaat feitelijk uit twee
bestanden. Het eerste bevat per weerstation
het Thiessenpolygondeel waarbinnen dit
station geldig is. Het tweede bevat per
weerstation de open-waterverdamping (Ep)
en de neerslag (N) per decade. Het bepal&
van de neerslag in een bepaalde decade voor
een willekeurig punt verloopt via het
Thiessenbestand, waarmee wordt bepaald
welk station voor het gegeven punt moet
worden gebruikt. Hiema wordt de feitelijke
waarde in het tweede bestand opgezocht.
D e nuttige neerslag wordt hierna voor dit
punt berekend onder invloed van het
grondgebruiksbestand (en eventueel het
grondwatertrappen- en het grondsoortenbestand). De feitelijke berekening kan op
velerlei manieren worden uitgevoerd en is de
verantwoordelijkheid van de onderzoeker.
Wij pasten een zeer eenvoudige methode toe,
namelijk de neerslag minus een gewasfactor
maal de open-water-verdamping.
6.2. Zachte gegevens
Zachte gegevens zijn gegevens die relatief
gemakkelijk aangevochten kunnen worden.
Dit zijn in het algemeen afgeleide gegevens,
parameters die niet gemeten zijn of slecht
gemeten kunnen worden. Dit is onder meer
het geval voor k-waarden, breukweerstanden,
intredeweerstanden van rivieren en de
geohydrologische schematisatie die wordt
gekozen. Zachte gegevens zouden eigenlijk
hard moeten zijn, en worden dit ook, wanneer
zij onafhankelijk zouden worden gemeten.
In zulke praktische omstandigheden is de
keuze van zulke parameters niet triviaal.
Het succes van een model wordt er in sterke
mate door bepaald. In feite vormt het bestaan
van zachte gegevens de basis en motivatie van
d e ijkingsinspanningen en de uitvoering van
gevoeligheidsanalysen.
k-wnnrdenlijsf (doorlatendheden)
D e formaties in het geologiebestand bevatten
allemaal een kolom met daarin een materiaalbeschrijving. Deze beschrijving is volledig
vrij, bijvoorbeeld 'fijn-slibh-zand' of iets
dergelijks. De k-waardenlijst zet tegenover
alle in het geologiebestandvoorkomende beschrijvingen een k-waarde (doorlatendheid).
~ i e r m e d kan
e automatisch aan elke formatie
een eigen k-waarde worden toegevoegd.
In het bruinkoolproject hebben wij voor de
Duitse boringen in het bestand inderdaad een
aanduiding opgenomen voor het materiaal
zoals dat voor de betreffende formaties uit
d e Duitse gegevens bekend was. Voor de
Nederlandse boringen is een eenvoudiger
methode toegepast. O p de plaats van het
materiaal hebben wij de naam van de formatie
zelf ingevuld. Voor deze boringen is er
derhalve een directe koppeling aangebracht
tussen k-waarde en geologische formatie.
Het zal duidelijk zijn dat de methode alle
mogelijkheden in zich bergt om dit naar
believen te preciseren met of zonder handhaving van deze directe koppeling, danwel
een bepaald ruimtelijk verloop in de
koppeling aan te brengen.
Breukweerstandenlijst
Elke breuk heeft een weerstand. De waarde
ervan is zelden bekend en dient dan door
ijking te worden geschat. Het breukenbestand bevat onder meer een lijst van de
voorkomende breuknamen en de daarbij
gekozen weerstand. In eerste instantie is
he{ a1 dan niet doorlatend zijn van de verschillende breuken en onderdelen daaman
afgeleid op grond van de beschikbare
stijghoogtebeelden.
Zntredeweerstand van rivieren
Deze lijst geeft voor elke in het rivierenbestand voorkomende naam een intredeweerstand. Met deze lijst en het rivierenbestand kan een programma een nieuwe lijst
aanmaken die per rivierpunt de intredeweerstand deelt door het bijbehorende
oppemlak, zodat de resulterende file direct
aan het rekenmodel kan worden doorgegeven.
Geohydrologisch schema
Het geologiebestandbevat geen informatie
omtrent de geohydrologischeschematisatie:
daarin zijn slechts geologische formaties
opgenoken. De g~o-hydrologischeschematisatie is in een aparte lijst vastgelegd. In deze
lijst komen alle formaties voor met daarbij
het watemoerende pakket waar zij deel van
uitmaken. Indien de schematisatieper regio
wisselt, worden aparte lijsten per regio
toegepast. De regio's zelf zijn daarbij in de
vorm van contouren vastgelegd.
Doorlaatvennoaens
en c-waarden
"
Uiteindelijk kan het doorlaatvermogen en de
weerstand van elke formatie afzonderlijk
danwel van elke reeks tezamen worden
berekend. Het hiemoor door ons gemaakte
programma berekent beide tegelijkertijd.
Voor elke formatie die wordt gevraagd,
wordt zowel k maal D als D gedeeld door k
berekend. Zo ontstaat voor elke formatie
afzonderlijk of voor elke sene formaties kD
en c, keurig samengestelduit de afzonderlijke
formaties.
Het programma voert de bewerking uit op
grond van twee opgegeven formatieleeftijden,
voor elk der boringen in het bestand.
De resulterende file op zijn beurt kan dienen
als invoer voor contouringprogramma's of
interpolatieprogramma's.De laatste wordt
gebruikt om waarden per rekenelement te
verkrijgen.
7. Conclusies
Met de aangegeven door ons gebruikte
bestanden kan de invoer van een nagenoeg
willekeurig rekenmodel voor grondwaterstroming worden aangemaakt. De oorspronkelijke gegevens blijven intact en in hun
eigenlijke vorm als zodanig herkenbaar,
waardoor de bestanden ook op langere
termijn waardevol blijven en bmikbaar voor
andere onderzoekingen.
Het wijzigen, aanvullen en aanpassen van de
gegevens is gemakkelijk en overzichtelijk,
wat de onderhoudbaarheidvan de bestanden
zeer ten goede komt.
De opslag en de venverking van de gegevens
geschiedt geheel onafhankelijk van de
modelkeuzeenvandekeuzenvaneen
eventueel rekennetwerk. De methodiek is
derhalve voor willekeurige rekenmodellen en
onderzoekingen te gebruiken.
De gemakkelijke aanmaak van complexe,
complete modelinvoerenmaakt de methodiek
zeer geschikt voor het uitvoeren van ijkingen
en gevoeligheidsanalyses.De directe toegang
tot de oorspronkelijke gegevens geeft de
ijking de flexibiliteit die het nodig heeft om
effectief te kunnen zijn.
Het behoud van waarde van de gegevens zou
een dergelijk bestandsbeheer aantrekkelijk
moeten maken voor instanties die zijn belast
met de verantwoordelijkheid ten aanzien van
het grondwater. Daarmee wordt immers
voorkomen dat binnen een bepaald gebied
meer dan eens een complete inventarisatie en
modeloptuiging moet plaatsvinden, uitsluitend omdat de oude gegevens niet meer
up-to-date, niet aangepast aan het nieuw te
starten onderzoek, danwel onbruikbaar zijn
omdat niemand meer weet wat de bestanden
uit vorige studies exact inhouden of hoe deze
precies zijn verkregen.
Inhoud
Procesbesturing bij (gr0nd)waterwinningen -levering - ir. J. Dijkstra 5
Robotisering - P. Mastenbroek 9
'Ontwikkelingen in gegevensverwerking en beleidsadvisering' prof. dr. ir. M. J. M. Bogaerts 12
'Praktische ervaringen met een laboratorium informatie- en managementsysteem drs. 0. I. Snoek 16
Procesregeling en automatisering - prof. ir. H. B. Verbruggen 2 1
Computertoepassingen bij inname en berging van oppervlaktewater;
groei naar expertsystemen? - ir. J. M. J. Waals 27
Kantoorautomatisering - drs. J. Verburg en drs. J. Ravelli 33
Expertsystemen bij chemische laboratoria - ir. J. T. Groemou 39
Automatisierung in der Wasserversorgung- Franz Mailander 42
Aanpak en gegevensverwerkingbij grondwatermodellering,
toegepast bij onderzoek naar de invloed van de Duitse bruinkoolwinningir. Th. N. Olsthoorn en ing. A. A. M. Kusse 47

Database-administrator

Download presentatie

Montage persverbindingen 12 t/m 54 mm

Agenda zum

folder_privateshelter - Provincie West

HET MAKEN VAN EEN (VIKING)DRINKHOORN

APS 0066_medivere-nl_Stuhldiagnostik_Histamin im Stuhl_mit

Bekijk het artikel "Gemerts dialect"

FLEXIBELE PARTIËLE PROTHESEN UIT

1b Catalogusbladen - Hijswerktuig