Risicoanalyse in de wegenbouw

Transcriptie

1 Risicoanalyse in de wegenbouw ir. F. Tolman KOAC NPC, Instituut voor materiaal- en wegbouwkundig onderzoek B.V. ir. A.J. van Leest & dr. ir. M.M.J. Jacobs CROW, kennisplatform voor infrastructuur, verkeer, vervoer en openbare ruimte Samenvatting In het algemeen zijn er verschillende soorten risico s binnen een project, variërend van politiek, financiering, actiegroepen tot technisch inhoudelijke keuzes, die echter wel op eenzelfde manier kunnen worden benaderd. Het perspectief van risicoanalyse in de GWWsector wordt getoond en er wordt ingegaan op de actualiteit. CROW heeft een Kennisprogramma Risicomanagement ingericht, waarbij een doel is dat instrumentaria voor risicomanagement worden ontwikkeld die gebruikers ondersteunen bij het analyseren, toedelen en beheersen van risico s in de verschillende fasen van het bouwproces. CROW werkgroepen zijn consistent bezig met onderdelen van risicoanalyse. Er is daarbij een rechtstreeks verband met het beheersen van het bouwproces en kosten en kwaliteit. CROW streeft er tevens naar om alle resultaten van de diverse werkgroepen onder te brengen in het software programma TRIWEG dat dé praktische risicotool voor aannemers en opdrachtgevers moet gaan worden in de GWW-sector. De stand van zaken van deze ontwikkelingen wordt gerapporteerd. Trefwoorden Risicoanalyse, risicobeheersing, risicomanagement, risicomodel

2 Inleiding Het waarderen van risico's is van alle tijden en omstandigheden. Vooral de zeer grote en met succes genomen risico's blijven kennelijk de moeite van het hervertellen waard, Hannibals tocht over de Alpen, de bouw van het Panamakanaal,. De waardering voor zulke werken hangt sterk af van de betrokkenen, de tijd waarin het speelt en het bereikte resultaat. Een heldenverhaal heeft een andere strekking voor de betrokkenen dan voor de buitenstaander. En achteraf ziet een opgave er anders uit dan wanneer men ervoor staat. Een gebeurtenis die de kosten waard geacht wordt, wordt soms zelfs als heldendaad beschreven, terwijl de mislukte een roekeloosheid wordt genoemd. Deze scenario's treden vrijwel dagelijks op, zij het meestal in minder spectaculaire mate. Het doel van een risicoanalyse is de waardering in mindere mate te laten afhangen van deze willekeuren. Het menselijk instrument daartoe is rationalisering. Het probleem wordt opgedeeld in elementaire eenheden waarover men een eensluidend standpunt inneemt. Volgens regels der logica wordt dan de conclusie over het geheel getrokken. Een onderliggend probleem is dan wel de keuze van hetgeen wel en wat niet tot het probleem behoort, maar ook dit probleem kan op dezelfde wijze van verdelen en beheersen worden behandeld. Belangrijk is het besef dat een risicoanalyse het risico niet verkleint. Ook een sterkteberekening verkleint de belasting of vergroot de sterkte niet. Wel wordt duidelijk of het totale risico aan een criterium voldoet of niet en hoe de partiële risico's het beste verdeeld kunnen worden. Ook dit is analoog aan een ontwerpberekening op sterkte. De wijze om met risico's om te gaan is veleer een kwestie van toedeling van risico's dan van eliminatie ervan. In dit opzicht veranderen de Nederlandse overheden hun beleid. Waar in het verleden de (rijks)overheid op het gebied van de weg- en waterbouw de technische autoriteit en de financier was, worden deze bekwaamheden met hun risico's overgedragen aan particuliere ondernemers. Doordat zij een andere opvatting over de economische exploitatie hebben, is het kwantificeren van risico's voor beide partijen de overheid en de ondernemer, beide in hun nieuwe rol van groot belang voor het afrekenen van de wederzijdse verplichtingen. Vakmanschap zou zo dat al niet het geval was in de toekomst wel eens samen kunnen vallen met het omgaan met onzekerheden en risico's. Een risicoanalyse vergroot de kennis en daarmee de betrouwbaarheid van beslissingen. In de (wegen)bouw worden op diverse fronten gereedschappen ontwikkeld om risico's beter te beheersen. De basis van risicoanalyses is tamelijk voor de hand liggend en rechttoe rechtaan. In het Nederlandse taalgebied zijn vrij goede beschrijvingen beschikbaar in de RISMAN publicaties. RISMAN (risicomanagement) is ontwikkeld door een conglomeraat van instituten (Bouwdienst RWS, RWS Directie Zuid-Holland, TU Delft, Twijnstra en Gudde, gemeentewerken Rotterdam, ProRail). Voor wegenbouwprojecten gebruikt Rijkswaterstaat een methodiek met aandacht voor niettechnische risico's. De risico's worden vaak uitgedrukt in de drie hoofdaspecten: kosten, tijd en kwaliteit. Kwaliteit is hierbij niet nader gespecificeerd. In CROW verband worden deze beginselen operationeel gemaakt voor de bouw van wegen en terreinverhardingen. Er zijn werkgroepen bezig geweest of nog bezig met secundaire materialen (publicatie 178), funderingsmaterialen (publicatie D939: cd-rom TRIWEG), asfaltverhardingen (werkgroep RAAV, die in 2006 de eindpublicatie levert) en betonverhardingen (werkgroep RAB). 2

3 Risicoanalyse Een risicoanalyse begint met een goede afbakening en analyse van het probleem. Hieraan wordt tegenwoordig vaak het vakgebied system engineering verbonden. In de figuren 1 t/m 5 worden de belangrijkste onderdelen weergegeven. 1. probleemafbakening en opdelen in elementen en relaties (figuur 1) 2. vaststellen van het doel en de uitgangspunten en van de belangrijkste handelingen om van uitgangspunten tot doel te komen (figuur 2) 3. structurering van de elementen en relaties (figuur 3) en toepassing op de bouw (figuur 4 en 5) Als hulpmiddel bij het vaststellen van risico's in concrete projecten zijn algemene checklists nuttig. De voornaamste functie is het generen van ideeën met betrekking tot het beschouwde probleem. Checklists zijn uit de aard der zaak onvolledig: de werkelijkheid is immers onzeker. systeemgrens systeem element omgeving relatie subsysteem Figuur 1: Probleem wordt opgevat als een systeem Figuur 2: System engineering model van processen 3

4 object component 1 component 2 component n component 1.1 component 1.2 component 1.3 component n.1 component n.2 Figuur 3: Structurering van de risico-elementen in een boom belanghebbende omgeving beschouwde systeem proces product Figuur 4: Belangrijkste dimensies voor de bouw partij / belanghebbende ( doel functie) object = weg verharding kunstwerken water en groen installaties proces ontwerp bouw gebruik Figuur 5: Concretisering van de boomstructuur voor de bouw De tweede fase is het kwantificeren van bepaalde kwalitatief benoemde onderdelen. Hiervoor is een risicotabel, waarvan de onderdelen in tabel 1 zijn weergegeven, ontwikkeld. LTU zijn 4

5 respectievelijk de laagste, meest voorkomende en hoogste waarden die in praktische zin in het beschouwde probleem voorkomen. Tabel 1: Risicotabel nr vraag gebeurtenis oorzaak gevolg maatregel risicodrager nr symbool gebeurtenis kans op gebeurtenis eenheid gevolg L T U bijdrage gebeurtenis aan gevolg correlatie met andere gebeurtenissen risico De derde fase is het berekenen van risico's. In figuur 6 is een voorbeeld gegeven, waarbij de spreiding in de invoer-, tussen- en uitvoerparameters is gegeven in de vorm van variatiecoëfficiënten en de mate waarin elke parameter bijdraagt aan de resultaatparameter, in dit geval de levensduur uitgedrukt in aantal lastherhalingen N f. 0,6 0,5 cv invoer bijdrage cv log(nf) 0,4 0,3 0,2 0,1 0 productie verwerking gebruik.. laagdikte ontmenging verdichting Figuur 6: Resultaat risicoberekening De informatie wordt verkregen op grond van literatuuronderzoek voor de theoretische kennis en het ondervragen van deskundigen op het betreffende technische gebied voor de praktische kennis. De resultaatparameters kunnen van verschillende aard zijn. Meestal worden kwaliteit, geld en procestijd gebruikt. Kwaliteit wordt meestal uit meerdere, maar ieder op zich wel meetbare grootheden samengesteld en is dus, net als bijvoorbeeld en dagen een gespecificeerde, kwantitatieve grootheid. De dimensie zal meestal een verhoudingsgetal zijn van bereikte kwaliteit en de range waarin de betreffende parameter kan variëren. De vierde fase is het voorstellen van maatregelen en het nemen van beslissingen. In figuur 7 zijn de principiële houdingen weergegeven als functie van de gevolgen en de onzekerheden. 5

6 kans beheersen werkveld vermijden risico accepteren verzekeren gevolg Figuur 7: Principiële houdingen bij het managen van risico's CROW risicomodellen De CROW-werkgroepen RAAV en RAB hebben aan deze risicoanalyse in verschillende mate invulling gegeven. Het streven is te komen tot een geïntegreerd en geautomatiseerd risicoberekeningsmodel, een vervolg op TRIWEG, waarvan de gebruikersinterfaces zijn: 1. een data invoermodule, waarvoor risico checklists de aanzet vormen 2. een uitvoermodule met a. het berekende totale project risico (uitgedrukt in kwaliteit, geld en tijd), dat een belangrijke post op iedere begroting hoort te zijn en die momenteel waarschijnlijk sterk wordt onderschat b. een gekwantificeerde lijst van de gebeurtenissen die daartoe het meest bijdragen, zodat een programma met beheersmaatregelen kan worden opgezet Als gevolg van veranderingen in de rollen die opdrachtgevers en opdrachtnemers in de wegenbouw nastreven en de verandering in contractvormen verschuiven de risico s in ontwerp en uitvoering van verhardingen. Hierdoor neemt de belangstelling voor het benoemen en kwantificeren van risico s toe. Diverse CROW-werkgroepen leveren hulpmiddelen om risico s te kwalificeren en/of kwantificeren. Secundaire materialen In 2002 is door CROW een risicoanalysemodel uitgebracht dat ingaat op de risico s op het gebied van civiele techniek, arbeidsomstandigheden, milieu en logistiek die een rol spelen bij het gebruik van secundaire materialen. Het is een methodiek, bedoeld voor ontwerpers, opdrachtgevers en leveranciers bij het toepassen van secundaire materialen in wegbouwkundige werken. Generieke risico s worden aan de hand van checklisten op een kwalitatieve wijze ingeschat. Met het resultaat van de analyse kan een onderbouwde afweging worden gemaakt om bepaalde materialen al of niet toe te passen en tussen de eventueel daarbij horende kosten van preventieve of correctieve maatregelen. 6

7 Om te voorkomen dat de opsteller van een risico-analyse in ieder project telkens handmatig de analyse moet doorlopen, is de methodiek geautomatiseerd. Met het softwareprogramma SMAR (Secundaire Materialen Analyse van Risico s) kunnen door middel van het beantwoorden van vragen de eventueel additionele risico s (ten opzichte van primaire materialen) van het toepassen van secundaire materialen in de wegenbouw kunnen worden geïdentificeerd. SMAR biedt verder een methodiek om risico s te evalueren en om tot een afweging te komen voor gebruik van secundaire materialen en het treffen van eventuele maatregelen. De uitkomst van de analyse kan leiden tot een aangepast ontwerp of tot een heroverweging van het gebruik van secundaire materialen of tot een nadere specificatie van voorzieningen. Met SMAR wordt een structuur voor een heldere en beknopte rapportage van de bevindingen geboden. De waarde van een risicoanalyse staat of valt met de inbreng van de deelnemers of uitvoerder van de analyse. Een goede voorbereiding en gebruik van (de) juiste informatie bepalen de kwaliteit van de analyse. Dit geldt ook voor een analyse met het programma SMAR. De gebruiker zal zelf informatie moeten verzamelen en kansen en gevolgen moeten inschatten. Dit kan SMAR niet doen, omdat eenvoudigweg ieder wegontwerp weer anders is. Wordt er verkeerde of onvolledige informatie gebruikt, dan kan dit dus tot een verkeerde afweging of conclusie leiden. Op basis van de geschatte kans- en gevolgcategoriën kunnen de risico s geëvalueerd worden. Hierbij wordt gebruik gemaakt van navolgende risicomatrix. Groen / middelgrijs (linksboven gebied) betekent een aanvaardbaar risico, (verdere) maatregelen zijn niet noodzakelijk. Geel / lichtgrijs (midden gebied) betekent een hoog risico, het treffen van (verdere) maatregelen moet worden overwogen. Rood / donkergrijs (rechtsonder gebied) betekent een onaanvaardbaar hoog risico, waarbij (verdere) maatregelen noodzakelijk zijn. Schaal van kans 1. Zeer klein 2. Klein 3. Gemiddeld 4. Groot 5. Zeer groot Figuur 8: Risicomatrix Schaal van gevolg 1.Verwaarloosbaar 2. Klein 3. Aanzienlijk 4. Ernstig 5. Zeer ernstig De resultaten van iedere stap van de risicoanalyse zijn met deze methodiek: - Benoemde ongewenste gebeurtenissen; - Samenhang tussen de gebeurtenissen; - Top tien gebeurtenissen en onzekerheden; - Kansen en kosten van correctieve maatregelen; - Een overzicht van (het effect van) de te nemen (preventieve) beheersmaatregelen. Het resultaat van een dergelijke risicoanalyse is dat men (meer) inzicht heeft gekregen in de aandachtspunten en eventuele risico s bij toepassing van secundaire materialen. Het levert een bijdrage bij de totstandkoming van het ontwerp en bij het nemen van beslissingen. Het daadwerkelijk invulling hieraan geven begint dan in feite pas. Op basis van de risicoanalyse worden definitieve keuzes gemaakt in het ontwerp. Het legt daarmee zowel het ontwerpbestek vast, als definieert het aandachts- en meetpunten in de uitvoering en in het beheer en onderhoud. 7

8 Funderingsconstructies en onderbouw De in 2005 door CROW uitgebrachte software TRIWEG (Toegepaste Risico Inventarisatie Wegbouwkunde En Geotechniek) is een programma dat ondersteuning biedt bij de uitvoering van risico-inventarisaties en risicoanalyses in de verschillende projectfasen (planvorming, ontwerp, uitvoering en beheer) bij de aanleg en beheer van lijninfrastructuur. Het is een hulpmiddel om de analyse op een gestructureerde wijze uit te voeren. De technische risico s worden inzichtelijk gemaakt en de ernst hiervan wordt berekend. De gebruiker kan aangeven of maatregelen om risico s te verkleinen effectief zijn. Het programma is een hulpmiddel bij de verdeling van die risico s. TRIWEG is met name geschikt voor de kleinere werken. De bijgeleverde database bevat relevante technische risico s op het gebied van grondwerk en funderingen van lijninfrastructuur, inclusief het toepassen van secundaire materialen. Hoewel het programma in eerste instantie is opgezet voor deze deelgebieden, is het eenvoudig mogelijk risico s op andere terreinen in de database op te nemen. Hiertoe is het programma Wijzig TRIWEG ontwikkeld waarmee de database kan worden aangevuld of gewijzigd. De werkwijze is als volgt: Aan de hand van kenmerken die samenhangen met het project, geeft TRIWEG aan welke risico s er worden gelopen. Op basis van alle kenmerken wordt een checklist aan risico s samengesteld. Vervolgens kan op een schaal van 1 tot 5 worden aangegeven hoe groot de kans is dat het risico optreedt en eveneens van 1 tot 5 hoe groot het gevolg is. Daarmee is de grootte van het risico duidelijk, want risico = kans x gevolg. Door in het programma aan te geven welke maatregelen er worden genomen, kunnen risico s worden verkleind of uitgesloten. Uiteindelijk leidt dit tot een lijst, die aangeeft welke risico s er worden gelopen, met de grootste in rood boven, de gemiddelde in oranje eronder en de kleinste in groen onderaan. Betonverhardingen Het doel van het project Risicoanalyse betonverhardingen (RAB) is theoretische en praktische risico's in beeld te brengen en te kwantificeren (in kosten uit te drukken). En uiteindelijk de invloed van de risico s op de levensduur van betonverhardingen te kunnen beperken. Het kwantificeren is een wiskundige zaak, die daarom zoveel mogelijk buiten het blikveld van de gebruiker van de methodiek gehouden zal worden. De activiteiten van de werkgroep zijn voornamelijk: aangeven van mogelijke risico s en vaststellen welke risico's belangrijk zijn, alsmede beoordelen of de eindresultaten van het project plausibel zijn De producten die de werkgroep beoogd te leveren voor toepassing in de praktijk zijn: - een lijst van risicofactoren (checklist bij starten van een werk); - indicaties van grootte van de risico's (basis voor berekenen van de kosten van risico's); - een lijst van mogelijke maatregelen om de risico's te beheersen / verkleinen; - een procedure om een risicoanalyse voor betonverhardingen uit te voeren. De procedure die wordt gevolgd om een kwantitatieve risicoanalyse uit te voeren omvat de volgende stappen: - afbakenen van het beschouwde probleem; - beschrijven van het model; - houden van interviews om de praktijk (vakmanschap) in beeld te brengen; 8

9 - verzamelen van data of kwaliteitsgegevens (verdeling, ligging, spreiding) uit literatuur; - gebruik van informatie uit de interviews (om kansen en gevolgen van de parameters waarop het object beoordeeld wordt en de veroorzakende parameters te kwantificeren); - probabilistisch doorrekenen van de boomstructuren; - gebruik van informatie uit de interviews om maatregelen te benoemen. Een risico is een kans dat een (ongewenste) gebeurtenis optreedt maal de gevolgen als de gebeurtenis daadwerkelijk optreedt. Een kans is een getal tussen 0 en 1 (of 0% en 100%). Een gevolg kan in diverse eenheden worden uitgedrukt. De meest voor de hand liggende algemene noemer is. In de interviews wordt aan de hand van een gangbaar type werk (project) uit de dagelijkse praktijk getracht deze inventarisatie uit te voeren. Hierbij wordt aangegeven of de gebeurtenissen zelden tot frequent optreden op een schaal van 1 tot 4. Tabel 2: klassenindeling kansen score Frequentie 1 minder dan 1 op de 100 keer dat een project of een deel van een project voorkomt 2 tussen 1 op de 25 en 100 keer 3 tussen 1 op de 5 en 25 keer 4 vaker dan 1 op 5 keer (dat is een gebeurtenis die normaal begroot hoort te worden) Tevens wordt het belang van een gebeurtenis aangegeven; hierbij wordt bijvoorbeeld aan de consequenties in worden gedacht, maar ook een meer subjectief gevoel van de belangrijkheid kan goed bruikbaar zijn. Tabel 3: klassenindeling gevolgen score globale omvang in omschrijving 1 ongeveer 0 0,001 maal de projectsom de veelvuldig voorkomende kleine ongemakken (waar gehakt wordt vallen spaanders) 2 0,001 0,01 maal de projectsom enkele van deze gebeurtenissen kunnen in een project optreden 3 0,01 0,1 maal de projectsom bij optreden van deze gebeurtenis had het project net zo goed niet kunnen worden aangenomen 4 0,1 1 maal de projectsom bij optreden van deze gebeurtenis wordt het project sterk verliesgevend 5 groter dan de projectsom rampzalig project / bedrijfsprobleem 9

10 Asfaltverhardingen Het doel van de werkgroep Risicoanalyse asfaltverhardingen (RAAV) is het opstellen van een risicoanalyse model van de aanleg en het gebruik van asfaltverhardingen op wegen. De risicoanalyse is gericht op de levensduur van de verhardingsconstructie, met name op het bepalen van de meest kritische parameters voor de levensduur met betrekking tot de volgende drie aspecten: - het vergroten van de gemiddelde levensduur (ligging); - het reduceren van de spreiding, met name aan de kant waar de levensduur verkort wordt; - het elimineren of reduceren van zwakke plekken. Het primaire doel van de werkgroep is het reduceren van de spreiding van de asfalteigenschappen waardoor het tijdstip van onderhoud, gebaseerd op de plekken met schade, verlaat kan worden. 3 2,5 2 uitgangsverdeling gemiddelde vergroot spreiding verkleind zwakten geelimineerd 1,5 1 0, ,5 1 1,5 Figuur 9: Kansverdelingen van typische vormen van risico beïnvloeding op eigenschappen (vertikaal: kans, horizontaal: fenomeen; getallen zijn willekeurig) Het product van de werkgroep is een overzicht van de factoren die de meeste invloed op het product uitoefenen in termen van: - gevoeligheid (relatief kleine variaties leiden tot grote gevolgen); - beïnvloedbaarheid (het gevolg van een variatie is op zich matig, maar de bandbreedte waarin variatie mogelijk is, is groot); - risico (er is een kans van optreden van (on)gewenste gevolgen). In het proces worden de volgende fasen onderscheiden: - de samenstelling en eigenschappen van de grondstoffen en het mengen - de mechanische eigenschappen van het verharde asfalt (na de aanlegfase en aan het begin van de gebruiksfase) en het verwerken - de schadebeelden bij het einde van de gebruiksduur (onderhoud, renovatie of sloop) en het gebruik en beheer De stappen om tot dit doel te komen zijn: - beschrijving van het proces via een systematische analyse, bijvoorbeeld gebeurtenissenbomen van de bovenbeschreven factoren; 10

11 - het geven van globale kansen van optreden en grootten van de gevolgen; concrete werken zullen in de regel sterk afwijken door de specifieke aard van ieder afzonderlijk werk; - het onder een noemer ( of aantal lastherhalingen tot bezwijken) brengen van de gevolgen door een multi-criteria analyse; - het opstellen van relaties tussen de factoren; - het uitvoeren van de risicoberekeningen met nader te bepalen software (spreadsheets voor vermoeiing, spoorvorming, scheurvorming en rafeling) voor 7 standaard wegconstructies; - samenvatten van de berekeningen tot 28 figuren (4 schadebeelden x 7 constructies) met invloedsfactoren. Conclusies en stellingen Er worden op basis van de inspanningen van diverse CROW-werkgroepen een redelijk complete risicoanalysemodel en softwaretool ontwikkeld die helpen bij het inschatten van risico s bij ontwerp, aanleg, gebruik en beheer van GWW-projecten. Hieraan is sterke behoefte vanuit de markt vanwege het op de markt brengen van Design & Constructcontracten. Bij SMAR worden generieke risico s aan de hand van checklisten op een kwalitatieve wijze ingeschat. Bij TRIWEG kunnen ook de specifieke risico s worden aangegeven. Bij RAAV en RAB wordt zo veel mogelijk geprobeerd generieke en specifieke theoretische en praktische risico's in beeld te brengen en te kwantificeren (in kosten uit te drukken). En uiteindelijk de invloed van de risico s op de levensduur van verhardingen te kunnen beperken. RAAV is beperkt tot de techniek en met een nadruk op de wiskundige behandeling. Bij RAB komen ook niet-technische aspecten aan bod. Het lijkt dat de bij RAAV ontwikkelde systematiek goed is, maar veel tijd kost. Er zijn echter nog ontwikkelingen gaande. Uitgangspunt is dat er een eenvoudige en praktisch bruikbare methodiek wordt opgezet die gebruikt kan worden door aannemers en overheden voor het kwantificeren van risico's bij de aanleg van verhardingen. De resultaten hiervan worden in TRIWEG ingebouwd. Het geheel van het project moet eind 2006 zijn afgerond. Tevens wordt het TRIWEG-vervolg waarin alle resultaten komen, en dat dé CROW-methodiek moet worden voor risicoanalyse, in de loop van 2006 opgestart. Een risicoanalyse verkleint het totale risico niet. Ook een sterkteberekening verkleint de belasting niet of vergroot de sterkte niet. Wel wordt duidelijk of het totale risico aan een criterium voldoet of niet en hoe de partiele risico's het beste verdeeld kunnen worden. Ook dit is analoog aan een ontwerpberekening op sterkte. 11

12 Referenties - Risicoanalyse secundaire materialen Leidraad voor de wegenbouw. Publicatie 178. Ede, CROW, TRIWEG 1.0. Programma voor de uitvoering van risico-inventarisaties en risicoanalyses. Cd-rom D939. Ede, CROW, Integrale risicobeheersing verhardingen. Bijdragen Wegbouwkundige Werkdagen Ede, CROW, De RISMAN-methode Een instrument voor het risicomanagement van grote infrastructuurprojecten. Bouwdienst RWS, Gemeentewerken Rotterdam, ProRail, RWS Directie Zuid-Holland, TU Delft, Twijnstra en Gudde, CROW RAAV (in voorbereiding) - CROW RAB (in voorbereiding) 12