Samen met vaste aannemer Istimewa, HZ University of Applied Sciences en technologiepartner ifm electronic onderzoekt de Provincie Zeeland momenteel de mogelijkheden van smart maintenance aan het beweegbare deel van de Zeelandbrug. Dit staaltje open innovatie vindt plaats in de Proeftuin Zeelandbrug, onder regie van de stichting World Class Maintenance, een landelijk samenwerkingsverband van overheden, bedrijven en kennisinstellingen. Doel is te komen tot een generieke methode om meer datagedreven en daardoor efficiënter en effectiever, want voorspelbaar onderhoud te plegen. Met als stip op de horizon deze blauwdruk ook in te zetten bij andere objecten die de provincie beheert. OTAR nr3 -2023
Het balletje ging rollen toen Istimewa, vaste onderhoudspartner voor de Provincie Zeeland, een aantal jaar geleden interesse toonde in big data. “We doen al ruim vijftig jaar het onderhoud aan de Zeelandbrug en waren benieuwd naar de mogelijkheden van datagedreven werken”, aldus Antoine Witkam, projectleider Onderhoud bij Istimewa. De directeur van dit bedrijf, Richard Pijpelink, kwam destijds in contact met Mischa Beckers, lector datascience aan de Hogeschool Zeeland (HZ), die voorstelde een object te betrekken bij deze praktijkopdracht. Dat werd de basculebrug in de Zeelandbrug, in beheer bij de Provincie Zeeland en meteen de trigger voor de Proeftuin Zeelandbrug. “Daarin denken we een effectieve methode te ontwikkelen om beheer en onderhoud van de basculebrug op een efficiëntere manier te gaan doen, meer risicogestuurd en datagedreven”, verklaart Imco Flipse, themabeheerder natte infrastructuur bij de Provincie Zeeland. “We verzamelen nu al veel data via SCADA en plc’s, maar kunnen die data nog beter gebruiken. Dan ontstaat meer inzicht in diverse systemen, zodat we eerder en beter kunnen voorspellen wanneer onderhoud noodzakelijk is.”
Leren van best practices
Om het project in goede banen te leiden, zocht de Provincie contact met de stichting World Class Maintenance (WCM), die tegelijkertijd meerdere proeftuinen begeleidt rond voorspelbaar onderhoud van infrastructuur, aan de hand van digitale en innovatieve methoden en technieken. “Het interessante is dat alle partijen ongeveer tegen dezelfde problemen aanlopen”, aldus Thijs Verbeek, die namens WCM optreedt als proces- en projectbegeleider. “Daarnaast hadden we al ervaring opgedaan bij assets van onder meer waterschappen, ProRail, Rijkswaterstaat, Sitech en gemeenten. We delen de best practices, zodat al die asset owners met verschillende objecten van elkaar kunnen leren.”
Focus aanbrengen
In mei 2020 ging de Proeftuin Zeelandbrug van start, waarbij de Provincie er bewust voor koos alleen de basculebrug in het onderzoek te betrekken. “Een klein doel zorgt voor focus, zodat je kunt leren en niet verdrinkt in alle data. Omdat beweegbare objecten gevoeliger zijn voor storingen vanwege slijtage aan draaiende onderdelen, viel de keus op het draaibare deel van een van onze belangrijkste assets”, verklaart Flipse. “Het voorkomen van storingen in de brug is een ander belangrijk doel, aangezien die leiden tot hoge kosten, negatieve publiciteit en hinder voor het verkeer.” Reden voor de Provincie om zo’n 300.000 euro te investeren in dit project, onder meer vanuit de gedachte dat de uitkomst van de proeftuin – een generieke methode voor voorspelbaar onderhoud – ook ingezet kan worden bij de overige zes ophaalbruggen, twee draaibruggen en twee sluizencomplexen die zij in beheer heeft.
'We ontwikkelen een
effectieve methode voor
efficiënter onderhoud'
Nieuwe inzichten
De eerste fase van de proeftuin bestond eruit de brug beter te gaan begrijpen en te bepalen welke data van het bewegingswerk verzameld dienden te worden. Voor het daadwerkelijk inwinnen van die data werd ifm electronic gevraagd te participeren als technologiepartner voor het leveren en aanbrengen van de sensoren, de vibratiemonitoring en het automatisch binnenhalen van de data. Dit bedrijf is actief in verschillende industrieën in meer dan tachtig landen. “In Nederland brengen we onze kennis en ervaring in bij diverse proeftuinen, waaronder die rond conditiemonitoring van water- zuiveringsinstallaties met hoogheemraadschappen en bij Sluis Eefde”, vertelt Martijn Krot, manager Digital Products bij ifm. “In de Proeftuin Zeelandbrug betreft dit vibratiemonitoring van alle rotating equipment en data van onder meer de oliekwaliteit en temperatuur van de tandwielkasten, samen met de luchtvochtigheid. Dit wordt gecombineerd met informatie uit de plc over het energieverbruik en de positie van het brugdeel. Ook de weersinformatie nemen we daar in mee. Zo onderzoeken we welke nieuwe inzichten er mogelijk zijn ten aanzien van de staat van de brug en het onderhoud.”
Dataplatform
Een hobbel die ifm electronic daarbij moest overwinnen, bleek het bereik op de brug. “Met de 4G router was dat niet overweldigend, waardoor we moeite hadden om de data vanaf de brug naar de wal te krijgen. Daarom gebeurde dit in eerste instantie handmatig via een usb-stick”, aldus Krot. Een lege glasvezelkabel in de brug bood uitkomst en zorgt ervoor dat de sensor- en plcdata nu rechtstreeks vanaf het Moneo-plat- form van ifm communiceren met de server van de HZ. “Dat doen wij om de data in dezelfde tijdsintervallen te krijgen, anders wordt het lastig daar de juist correlaties aan te verbinden. Vervolgens versturen we de data naar de server van de HZ voor data- analyse.”
Hele rekensom
Voor de data-analyse maken Beckers en zijn studenten gebruik van algoritmes gebaseerd op binnen datascience gangbare modellen en maken zij data hiervoor gereed. De praktijk blijkt weerbarstig. “Datasets uit het veld zijn niet altijd volledig en daarnaast moet je data uit verschillende bronnen combineren, soms van diverse tijdeenheden. Dan is het een hele rekensom om ze bij elkaar te krijgen, correlaties te vinden en verdelingen te maken”, aldus Beckers. “Doel is te komen tot een blauwdruk van hoe de brug zich gedraagt onder normale omstandigheden. Op basis daarvan kun je bij metingen onder dan wel boven eerder vastgestelde grenzen concluderen dat er sprake is van een afwijking in het gedrag van de brug, of een trend in de tijd, wat een indicator kan zijn van slijtage.” Toch blijft het lastig om causaal verband aan te tonen. “Het betreft een brug op open zee, waarop weersinvloeden zoals windsnelheden en windrichting impact kunnen hebben. Dan blijft de vraag: is er sprake van normaal gedrag of is er iets anders aan de hand, bijvoorbeeld met de aandrijving.”
Duurzaamheidswinst
Imco Flipse wijst op de voordelen van datagedreven onderhoud. “Een periodieke inspectie is een momentopname. Op basis van een continue datastroom ontstaat meer inzicht in wat normaal gedrag is van de installatie, welke afwijkingen zich voordoen in bijvoorbeeld de tandwielkast of andere onderdelen en hoe ernstig dat is. Daardoor is onderhoud beter te voorspellen.” Verbeek benoemt een ander pluspunt. “Nu worden onderdelen soms te vroeg vervangen, onwenselijk gezien het huidige materiaal- en grondstoffentekort. Je wilt just-in-time ver- vangen en zo het maximale rendement uit je onderdelen halen”, zegt hij. “Verder weet je dat wanneer een motor of pomp rich- ting een storing gaat, deze steeds minder efficiënt werkt en meer energie verbruikt. Op basis van die data kun je dus ook inzetten op het energiezuiniger laten functioneren van de installatie. Tot slot resulteert voor- spellend onderhoud in minder storingen en voorkom je dat vrachtwagens moeten om- rijden – plus de CO2-uitstoot die daarmee gepaard gaat. Dus zowel het object zelf als de hele context is gebaat bij datagedreven werken.” Beckers ziet nog meer duurzaamheidswinst. “Als je op basis van de data ontdekt dat het smeren van de installatie maar één keer per kwartaal hoeft te gebeuren in plaats van elke maand, heb je minder smeermiddelen nodig. Verder is dankzij sensoren op afstand te zien of er iets aan de hand is, terwijl je nu iemand ernaartoe moet sturen voor een inspectie. Ook dat vermindert bijvoorbeeld CO2-uitstoot.” Verbeek: “Dit is ook heel positief in het kader van de huidige perso- neelsschaarste. Als we de mensen alleen hoeven in te zetten wanneer ze écht nodig zijn, scheelt dat capaciteit.”
Drie deliverables
Voor 2023 staan er drie deliverables op het programma bij de Provincie Zeeland. “De resultaten en lessen van de proeftuin moe- ten uitmonden in een generieke methode voor toepassing op de basculebrug en onze andere assets, want we hebben zeker de bedoeling voorspellend onderhoud ook elders in te zetten”, aldus Flipse. “Daarnaast zijn we volop bezig om de business case helder te krijgen. Daarvoor willen we de vaste en variabele kosten van inspecties en onderhoud in beeld brengen. En tot slot gaan onze eigen data-analisten en die van de hogeschool aan de slag met het genereren van inzichten uit de verzamelde data.” Daarvoor zijn ook metingen over verschillende seizoenen noodzakelijk, omdat sommige correlaties pas te bepalen zijn op basis van grote datasets. “Gedurende de winterperiode is er minder scheepvaart en hoeft de brug minder vaak open en dicht. Dat verandert richting de zomer, dan komen dus ook meer data beschikbaar.”
'‘Zowel het object zelf als de hele context is gebaat bij datagedreven werken’ '
Personeel meenemen
Thijs Verbeek benadrukt het belang om onderhoudspersoneel mee te nemen in deze andere manier van werken. “De monteurs onderhouden installaties soms al jarenlang en beschikken over een schat aan kennis. Sommigen zijn bang door datagedreven onderhoud hun baan te verliezen, anderen zetten vraagtekens bij de meerwaarde ervan: wat levert het op, gaat het werken?”, schetst hij. “Databased maintenance kan echter nooit de monteur vervangen, er moet altijd iemand met verstand van het object naar kijken. Wel kun- nen de extra data een verrijking zijn voor hun werk. Als je bijvoorbeeld weet om welke storing het gaat, kun je met het juiste gereedschap naar het object toe.” Beckers heeft in dat kader beheerders van de Provincie Zeeland gevraagd om user stories: “Wat horen en zien zij in zo’n kelder? Hebben zij aanvullende data over storingen?” Istimewa zet op dit moment de eerste stappen op het vlak van data-analyse, zegt Witkam. “Wij zien in de toekomst zeker mogelijkheden, doordat je de levensduur kunt voorspellen en het onderhoud daarop kunt afstemmen. Niet langer wekelijks je ding doen als op basis van data blijkt dat één keer per kwartaal voldoende is. En als er efficiënter gewerkt kan worden, halen monteurs – als je ze meeneemt in deze nieuwe manier van werken – meer voldoening uit hun werk. Het resulteert bovendien in een kostenbesparing waar iedereen, ook de belastingbetaler, bij gebaat is.”
Veel geleerd
Voor Flipse is de Proeftuin Zeelandbrug nu al geslaagd. “We hebben heel veel geleerd bij het ontwikkelen van de methode en wat voorspellend onderhoud kan opleveren. Datascience en -analyse is een vrij nieuw vakgebied voor de Provincie, dat ook bij andere processen een rol speelt. Inmiddels hebben we veel mensen aangenomen en zijn we er een heel eind verder mee.” Verbeek kijkt uit naar de afronding eind dit jaar. “Dat wij dan bij een vraag van andere asset owners een generieke methode en een businesscase kunnen aanreiken, en onze lessen kunnen meegeven. We hebben veel stappen gezet. Dat heeft tijd gekost en dan is het mooi dat het proces in andere projecten sneller kan verlopen.”
