Sluismodules vergemakkelijken grootschalige renovatie

In de eerste helft van de 20ste eeuw zijn er in Nederland veel sluizen gebouwd. De komende decennia zullen vele daarvan aan het einde van hun levensduur komen en moeten worden vervangen of gerenoveerd. Historisch zijn sluizen projectmatig gebouwd en is elke sluis uniek. Rijkswaterstaat, de beheerder van 127 grote sluizen op het hoofdvaarwegennet, wil echter meer modularisatie en standaardisatie om het beheer te vereenvoudigen. Met andere woorden, Rijkswaterstaat is op zoek naar een bouwdoos voor sluizen met basis- en gespecialiseerde componenten die als legoblokjes in elkaar klikken. En die heeft Wilschut nu ontworpen.

Als Rijkswaterstaat besluit om met Wilschuts systeem te gaan werken, zullen de verjongde sluizen ontworpen moeten worden met deze componenten. Het voordeel is dat men de sluizen sneller en goedkoper kan renoveren of vervangen. Aangezien de totale kosten voor het werk worden geschat op 2 à 3 miljard euro, scheelt een kleine efficiëntieslag al snel tientallen miljoenen.

Sluisfamilies

Wilschut heeft eerst kenmerken van de sluizen verzameld in een grote tabel, zoals afmetingen, type schepen, type deuren en type nivelleersystemen. Door middel van een algoritme vergeleek hij de verschillende sluizen met elkaar. Daaruit volgde dat er ruwweg zeven families van sluizen zijn. Van elke familie is weer één representatieve sluis genomen en gekeken uit welke onderdelen die bestaat en hoe elk onderdeel interactie heeft met elk ander onderdeel. Zo’n interactie kan zijn ‘zit aan elkaar vast’, maar ook ‘geeft energie door’. Door al deze interacties in een tabel te zetten, is eenvoudig te zien welke onderdelen veel interactie met elkaar hebben en welke onderdelen niet (zie afbeelding). Door de verschillende onderdelen met het algoritme te sorteren, is geconcludeerd dat er grofweg 9 groepen van modules nodig zijn. Voorbeelden van een modulegroep kunnen zijn: de besturing, of de sluisdeur. Van elk legoblokje binnen een module kan weer net een andere uitvoering gemaakt worden (om waar nodig bijvoorbeeld een bredere sluisdeur te maken).

Voorbeeld van een tabel die weergeeft welke onderdelen van een sluis interactie hebben met ieder ander onderdeel. Door de rijen en kolommen te sorteren, volgt welke onderdelen bij elkaar horen. (Foto: Tim Wilschut)

Sluizen van ‘lego’-blokjes

Dat de sluisonderdelen en de interacties tussen de sluisonderdelen zo goed te groeperen zijn, laat zien dat de module-aanpak mogelijk is. Met andere woorden: sluizen zijn te vereenvoudigen tot ‘lego’-blokjes in elkaar klikken. Zo is er dus een groep modules te ontwerpen die allemaal dienen om een sluisdeur te kunnen maken, en een groep modules die samen de besturings- en bedieningsmodule omvat.
Terloops ontwikkelde Wilschut ook nog een specificeertaal, een soort computertaal die zowel door mensen als door computers te lezen is. De eisen voor een sluis en voor de componenten daarvan, zoals hoeveel schepen er per uur doorheen moeten kunnen en hoe sterk een sluisdeur moet zijn, zijn nu nog opgeschreven in documenten van vele tientallen pagina’s. Omdat de interpretatie daarvan nog wel eens mis gaat, is Wilschuts specificeertaal een welkome verbetering.

Bedrijf opgericht

Wilschut heeft met zijn systeem de Innovation Award in de TU/e Contest gewonnen en was finalist bij de Philips innovation Awards. In oktober heeft hij met Tiemen Schuijbroek het bedrijf Ratio Computer aided Engineering opgericht, met als doel het verder uitwerken van het algoritme met bijbehorende software en het commercialiseren van zijn onderzoeksresultaten.