Lifecycle management in langdurig wegbeheer

Transcriptie

1 Lifecycle management in langdurig wegbeheer optimalisatie van onderhoud voor beheerder en gebruiker Values in 10^ -6 Distribution for netto contante waarde / totale kosten/c... 3,000 2,500 2,000 1,500 1,000 0,500 Mean=-1,051691E+07 0,000-11,4-11,05-10,7-10,35-10 Values in Millions 5% 90% 5% -10, ,2052 Utrecht, november 2006 auteur: Max ten Cate

2

3 Lifecycle management in langdurig wegbeheer optimalisatie van onderhoud voor beheerder en gebruiker Utrecht, 15 augustus 2007 Max ten Cate Technische Universiteit Delft, faculteit Civiele Techniek Sectie Transport & Planning, infrastructuurplanning, TU Delft Tel: Mail: afstudeerrapport van Max ten Cate Uitgevoerd bij PriceWaterhouse Coopers te Utrecht De begeleiding bestaat uit de volgende personen: Hoogleraar infrastructuurplanning Afstudeercoördinator Transport & Planning Begeleiding sectie Transport & Planning Onafhankelijke begeleider Begeleiding PriceWaterhouse Coopers Prof. ir. F.M. Sanders Drs. E. de Boer Dr. ir. R.J. Verhaeghe Dr. ir. A. Zoeteman Drs. F. Kop

4

5 Voorwoord Tijdens mijn stage in Zwitserland, alwaar ik meedraaide in een team dat een audit uitvoerde op het onderhoud van de Franse spoorwegen, kreeg ik de interesse voor onderhoudsstrategieën en -planningen. Toen de mogelijkheid zich voordeed om af te studeren op lifecycle management twijfelde ik geen moment, om eind 2005 voor deze afstudeerplaats te solliciteren bij PriceWaterhouse Coopers. Langs deze weg wil ik graag alle mensen bedanken die mij tijdens mijn studie hebben geholpen en in het bijzonder tijdens mijn afstudeertraject. Met name wil ik John van Rutten noemen voor de goede excursies en het aanleveren van data, welke ik als input voor mijn model heb kunnen gebruiken. Een bijzondere dank gaat uit naar professor Sanders, de heren Verhaeghe en de Boer, voor de begeleiding vanuit de TU, de heer Zoeteman voor het mij enthousiast maken voor lifecycle management en de begeleiding vanuit de TU en ProRail en de heer Kop voor de begeleiding vanuit PwC. Naast mijn dank aan deze vaktechnische mensen, gaat ook mijn dank uit naar mijn ouders en vriendin, Dianne, die mij door mijn studie heen overal in hebben gesteund. Delft, november 2006 Max ten Cate Lifecycle management in langdurig wegbeheer - Max ten Cate I

6 Samenvatting In dit rapport zal worden gezocht naar een antwoord op de vraag of lifecycle management kan bijdragen in de langdurige onderhoudsplanning van snelwegen die past bij de veranderde rol van Rijkswaterstaat. Het doel is een model te ontwerpen dat de onderhoudsplanning kan helpen optimaliseren. Daarbij is het de bedoeling dat het model een antwoord kan geven op de volgende vragen: Wanneer is het optimale moment om welk soort onderhoud te doen; Wat zijn de financiële consequenties van de planning en wat is het effect op de kwaliteit van de weg. Met kwaliteit van de weg wordt kwaliteit in de breedste zin bedoeld. Hiermee wordt niet alleen de staat van de weg bedoeld, maar ook de mate van beschikbaarheid van de weg. Drie veranderingen geven aanleiding voor dit onderzoek: Sinds het midden van de 20 ste eeuw is de welvaart in Nederland gegroeid. De toenemende welvaart zorgt voor een aanhoudende groei van de mobiliteitsvraag. Door deze groei en een langzamere groei van beschikbare infrastructuur, wordt infrastructuur schaarser. Door de schaarste is het steeds moeilijker om een hogere betrouwbaarheid en beschikbaarheid van de infrastructuur te realiseren. Alleen door efficiënter gebruik te maken van de bestaande wegen, spoor- en vaarwegen kan deze mobiliteitsgroei worden opgevangen. De politiek heeft ervoor gekozen de beheerder van de snelwegen in Nederland, Rijkswaterstaat, een andere rol te geven. In navolging van de wegbeheerders in veelal Angelsaksische landen en Scandinavië moet de organisatie meer de regie van het onderhoud in handen nemen en zich minder met het onderhoud zelf bezighouden [Rijkswaterstaat 2004]. Korte onderhoudscontracten worden vervangen door langdurige integrale onderhoudscontracten, de zogehete geïntegreerde contracten. Deze contracten hebben een looptijd van minimaal 7 jaar en behelzen alle onderdelen van de infrastructuur. Ze zijn gefocust op trajecten en niet op afzonderlijke componenten zoals het wegdek. Voor nieuwe wegen wordt steeds vaker een publiek private samenwerking als contractvorm gekozen. Met behulp van privaat geld wordt de weg gefinancierd, waarna de overheid betaalt voor beschikbare wegcapaciteit aan de private investeerder. Verder is rekeningrijden een belangrijk aspect om de mobiliteit in Nederland op peil te houden [nota mobiliteit]. De marktpartijen in het onderhoud (aannemers) zijn geïnteresseerd in deze geïntegreerde contracten, omdat ze daarmee vrijheid hebben om optimalisatie te zoeken, innovaties in te brengen en daarmee ook meer marge te realiseren. De aannemers willen meer worden afgerekend op prestaties dan op hoeveelheid verricht werk. De 3 bovenstaande veranderingen leiden er toe dat de rol van Rijkswaterstaat verandert naar die van een asset manager, die het totale netwerk stuurt op prestaties. Geïntegreerde contracten en het meer op afstand plaatsen van de onderhoudsplanning en werkzaamheden en het beheren II Lifecycle management in langdurig wegbeheer - Max ten Cate

7 van 1 netwerk leiden tot een andere situatie. Rijkswaterstaat zal genoeg informatie moeten bezitten om in het contract, voor elk onderdeel van het netwerk, met de aannemer de juiste prestaties en prijzen vast te kunnen leggen. Hiervoor is een ander instrumentarium nodig dan tot op heden wordt gebruikt in de contractvorming tussen Rijkswaterstaat en aannemers. Bij de huidige onderhoudsplanning wordt gebruik gemaakt van bestaande voorspellingen voor levensduren. Bij een afwijking van de normale levensduur van een onderdeel, wordt er eerder onderhouden. Impliciet wordt hierdoor op het meest ideale moment onderhoud gepleegd aan dat bepaalde onderdeel (bijvoorbeeld de ZOAB deklaag). Echter, hierdoor ontstaat echter een suboptimale oplossing, omdat er naar alle onderdelen (deklaag, verlichting, geluidsschermen, berm, kunstwerken etc.) apart wordt gekeken. Integraal wordt er door de kennis van de experts wel impliciet geoptimaliseerd, echter dit wordt niet expliciet in kaart gebracht. Bij het aanbesteden van het beheer van een wegdeel, bijvoorbeeld met een geïntegreerd contract, is er behoefte om met behulp van levenscycluskosten (lifecycle management) de kosten voor onderhoud en de risico s in de kosten in te kunnen schatten voor de duur van het contract. Als asset manager wil Rijkswaterstaat het netwerk optimaliseren, waarbij met partijen die onderdelen daarvan in tijdelijk beheer hebben, duidelijke prestatie normen worden vastgelegd en planningen van deze beheerders op elkaar worden afgestemd. Dit houdt een verschuiving in van de filosofie bij infrastructuuronderhoud: het bepalen van onderhoudsstrategieën zal er naast ervaring aan de hand van de technische staat meer gebruik worden gemaakt van voorspellingen en analyses van computermodellen op basis van kennis en statistiek. Lifecycle management, of Lifecycle cost analyse (LCCA), is een economische evaluatietechniek over de levensduur van een kapitaalgoed (bijvoorbeeld weg, spoorlijn of machine) die verschillende alternatieven met elkaar vergelijkt. De verschillende alternatieven houden verschillen in bouw, onderhoud, controle en gebruik in. Alle kosten zoals aanleg, onderhoud, beheer, eventuele inkomsten en soms sloopkosten worden meegenomen [Blanchard, 1992]. Het doel van een LCM is te komen tot een set van alternatieven dat over de levensduur de laagste kosten voor de eigenaar (en gebruiker) met zich meebrengt. De beste balans tussen alle alternatieven is gevonden wanneer de lifecycle kosten het laagste zijn. Voor het ontwikkelen van een lifecycle model, welke Rijkswaterstaat ondersteunt in haar rol als asset manager, is het nodig om inzicht te krijgen in: de kosten van aanleg van de complete weg; de schadesoorten van de verschillende wegonderdelen; onderhoudsmogelijkheden van de verschillende wegonderdelen; mogelijkheden, kosten en effecten van wegafzettingen; kosten van verschillende typen onderhoud; waarde van beschikbaarheid van een weg; mogelijkheden tot optimaliseren van de verschillende soorten levensduren van de verschillende wegonderdelen. Lifecycle management in langdurig wegbeheer - Max ten Cate III

8 Voor een goede modellering van de onderhoudsbehoefte van een snelweg wordt een snelweg opgedeeld in meerdere onderdelen. De verschillende wegonderdelen hebben allen een andere levensduur en onderhoudbehoefte. Al deze onderdelen hebben een heel pakket aan onderhoudsmaatregelen. Sommige maatregelen worden toestandsafhankelijk uitgevoerd, echter de meeste maatregelen gebeuren volgens een vaste frequentie. De degradatie van de deklaag asfaltbeton en de betondegradatie van kunstwerken kunnen met behulp van degradatieformules worden gemodelleerd. Deze formules zijn gebruiksafhankelijk en stochastisch verdeeld, om zo een waarheidsgetrouwe weergave te krijgen. Na bepaling van de hoeveelheid onderhoud, worden de effecten voor de kosten en voor de gebruiker uitgerekend. Het spreekt voor zich dat het clusteren van onderhoudswerkzaamheden voor onderdelen waarvan het onderhoud gelijk valt een besparing oplevert ten opzichte van apart onderhouden. Dit levert dus niet alleen voor de beheerder winst, ook voor de gebruiker; de weg is minder vaak afgezet. Voor het clusteren van onderdelen met een verschillende levensduur of onderhoudsbehoefte kan een model uitkomst geven. Het eerder uitvoeren van onderhoud, betekent onderhoud plegen op een niet optimaal moment. Hierdoor wordt dus eigenlijk geld verloren, omdat er eerder dan fysiek nodig wordt onderhouden. Dit is eigenlijk kapitaalvernietiging. Of het verlies opweegt tegen de winst die het clusteren met zich meebrengt, kan een model met levensduren, kosten voor onderhoud en waarde voor de bereikbaarheid goed berekenen. Als casestudie de A9, traject 9a, van hm (de Gaasperdammerweg) gekozen. Het traject is door de geringe lengte (5.4 km) goed te modelleren en omdat elke 100 meter weg eigen gegevens met zich meebrengt. Het hele traject heeft 2 rijstroken en is het voorzien van matrixborden en verlichting, evenals geluidswallen, waardoor dit traject gezien kan worden als een representatieve weg. Verder heeft dit traject door de ligging parallel aan de A10 zuid, een goede omleidingroute, zodat eventueel s nachts een hele rijbaan afgesloten kan worden. Dit stuk snelweg is in 2005 geheel onderhouden, waardoor recente data voor het onderhouden van dit stuk snelweg bekend zijn. De scenario s die in het model zijn doorgerekend, zijn de volgende: onderhoudsfilosofie zoals nu toegepast wordt door Rijkswaterstaat; de goedkoopste oplossing op basis van een minimum kwaliteit; de beste oplossing als de hoeveelheid verkeershinder ook wordt meegenomen in de afwegingen. Uit de bovenstaande scenario s kan worden geconcludeerd dat het integraal bekijken en toedelen van onderhoud aan een snelweg kan leiden tot andere keuzes dan in het huidige onderhoud. Er kan worden geconcludeerd dat een model, zoals voor dit rapport gebruikt, een betrouwbaar beeld geeft van de onderhoudsbehoefte over de tijd en van de consequenties van het uit te voeren onderhoudsregime in zowel kwalitatieve (kwaliteit van de weg) als kwantitatieve (uitgaven) zin IV Lifecycle management in langdurig wegbeheer - Max ten Cate

9 weer. Verder geeft het model een goed inzicht in de risico s, die langdurige onderhoudscontracten met zich mee brengen. Door de verdeling in de voorspelling van levensduren, kan in een set uitkomsten het groot onderhoud bijvoorbeeld tweemaal in plaats van éénmaal voorkomen. Om deze risico s in kaart te brengen, is gebruik gemaakt van een Montecarlo analyse. Hierbij is de onzekerheid van bepaalde factoren ingevoerd en er worden sets van antwoorden gegenereerd. Hiermee ontstaat een beeld van de spreidingen in de antwoorden. Tot slot kan worden geconcludeerd dat een integrale benadering voor onderhoud, over meerdere onderdelen heen, een aanzet is tot kosten besparing in het wegenonderhoud. Door middel van modellen, die voortdurend gekalibreerd worden, kan een kostenverlaging voor snelwegonderhoud snel worden gerealiseerd. Het huidige model heeft echter wel uitbreidingen en verdere kalibratie nodig. Vooral de onderdelen van levensduren voor deklagen en de bepaling voor voertuig verliesuren moeten in verder onderzoek verder worden uitgediept. Het model zoals dat gebruikt is echter een belangrijk hulpmiddel bij het invoeren van lifecycle management en het bepalen van prestatiemaatstaven voor geïntegreerde contracten. Lifecycle management in langdurig wegbeheer - Max ten Cate V

10 Inhoudsopgave 1 Inleiding en probleemanalyse snelwegonderhoud Aanleiding voor dit onderzoek Verandering van de rol van Rijkswaterstaat naar asset manager Toenemende mobiliteit en veel kleinere groei van de beschikbare infrastructuur De marktpartijen in het onderhoud (aannemers) hebben een groeiende vraag naar het mogelijk maken van meer innovaties Context van het onderzoek Probleemstelling Doelstelling Opbouw van het rapport Leeswijzer Theorie van lifecycle management Inleiding lifecycle management Lifecycle management Geschiedenis van lifecycle management (LCM) Lifecycle management Verschillende typen LCM Asset management Lifecycle management in het onderhoud Waar en wanneer worden asset en lifecycle management toegepast Criteria voor lifecycle management in het wegonderhoud Afweging optimalisatie methoden Lifecycle costs methode Synthese theorie van lifecycle management Lifecycle management bij snelwegonderhoud Lifecycle management bij snelwegonderhoud Het huidige onderhoudsregime Plaats van lifecycle management in de praktijk Contract en aanbestedingsvormen in wegonderhoud Voorbeelden van contractgebruik in de wereld De waarde van beschikbaarheid van een weg Synthese lifecycle management bij snelwegonderhoud Modelbeschrijving Wegopbouw en economische risico s Economische afwegingen Inleiding wegonderdelen Aardebaan en fundering Verhardingen Afwateringssysteem...44 VI Lifecycle management in langdurig wegbeheer - Max ten Cate

11 4.2.4 Pechhavens en verzorgingsplaatsen Wegmeubilair Geleiderails Lichten en lichtmasten Geluidswallen Markeringen Bewegwijzering Overzicht wegmeubilair Dynamische verkeersmanagement systemen Kunstwerken en overgangsvoegen Landschap en milieu Afstemmen van verschillende levensduren Typen wegafzettingen Beschikbare data en aannames Eisen aan het lifecycle management model Synthese modelbeschrijving Modelopbouw Schematische modelopbouw Module onderhoud verhardingen en funderingen Module onderhoud kunstwerken Module overig onderhoud Module voertuig verliesuren bij wegafzetting Scenario s in het model Keuze voor de casestudie Kalibratie van het model Scenario s Basisscenario Scenario 2: minimaliseren netto contante waarde Scenario 3: het optimum tussen kosten en voertuig verliesuren Vergelijking scenario s Conclusies en aanbevelingen Algemene conclusies Aanbevelingen...97 Bijlagen...99 A B Literatuurlijst...i Contractvormen in de civiele techniek...iv C Optimalisatiemethoden...vi C.1 System Engineering...vi Lifecycle management in langdurig wegbeheer - Max ten Cate VII

12 C.2 Totaal productief onderhoud...vii C.3 Betrouwbaarheidsanalyse...viii C.4 Quality Function Deployment...ix C.5 Betrouwbaarheid gebaseerde inspectie en onderhoudsconcepten...ix C.6 Economisch engineering analyse / lifecycle costs... x C.7 CMMS en onderhoudsoptimalisatie...xi D E Tabellen met levensduur ZOAB...xiii Verkeersintensiteiten AVV Rijksweg 9...xvi VIII Lifecycle management in langdurig wegbeheer - Max ten Cate

13 1 Inleiding en probleemanalyse snelwegonderhoud In dit rapport zal worden gezocht naar een antwoord op de vraag of lifecycle management kan bijdragen in de langdurige onderhoudsplanning van snelwegen die past bij de veranderde rol van Rijkswaterstaat. Het doel is een model te ontwerpen dat de onderhoudsplanning kan helpen optimaliseren. Daarbij is het de bedoeling dat het model een antwoord kan geven op de volgende vragen: Wanneer is het optimale moment om welk soort onderhoud te doen; Wat zijn de financiële consequenties van de planning en wat is het effect op de kwaliteit van de weg. Met kwaliteit van de weg wordt kwaliteit in de breedste zin bedoeld. Hiermee wordt niet alleen de staat van de weg bedoeld, maar ook de mate van beschikbaarheid van de weg. Een weg is opgebouwd uit meerdere onderdelen. Van deze onderdelen wordt afzonderlijk de onderhoudsbehoefte bepaald, om daarna integraal een onderhoudsplanning op te stellen. De afweging tussen investeringen en levensduur spelen een belangrijke rol. Bij het opstellen van een onderhoudsplanning spelen meerdere aspecten een rol, zoals kosten en tijdstip van onderhoud. Dit rapport zal inzichtelijk maken dat andere afwegingsaspecten kunnen leiden tot veranderingen in het onderhoudsregime. 1.1 Aanleiding voor dit onderzoek De aanleiding van dit rapport zijn 3 aspecten: Verandering van de rol van Rijkswaterstaat naar asset manager Toenemende mobiliteit tegenover een veel kleinere groei van de beschikbare infrastructuur Interesse van de marktpartijen in het onderhoud (aannemers) in geïntegreerde contracten, omdat ze daarmee vrijheid hebben om optimalisatie te zoeken, innovaties in te brengen en daarmee ook meer marge te realiseren Verandering van de rol van Rijkswaterstaat naar asset manager Het hoofdwegennet in Nederland wordt beheerd door Rijkswaterstaat. Budgetten voor onderhoud en investeringen aan infrastructuur zijn gescheiden. Rijkswaterstaat heeft een lopende begroting voor al het onderhoud, echter nieuwe projecten worden apart gefinancierd door het Meerjarenprogramma Infrastructuur en Transport (MIT). De politiek heeft ervoor gekozen de wegbeheerder, Rijkswaterstaat, een andere rol te geven. In navolging van de wegbeheerders in veelal Angelsaksische landen en Scandinavië moet de organisatie meer de regie van het onderhoud in handen nemen en zich minder met het onderhoud zelf bezighouden. [Rijkswaterstaat 2004] In deze landen kan het onderhoud daardoor goedkoper worden uitgevoerd. Een betere planning van het onderhoud, een grotere marktwerking tussen aannemers en het meer toelaten van creatieve oplossingen hebben hiertoe geleid. Lifecycle management in langdurig wegbeheer - Max ten Cate 1

14 Figuur 1.1: veranderingen waarmee Rijkswaterstaat te maken heeft Onderhoud is bij veel bedrijven en overheden, zowel qua materiaal als qua manuren, een grote kostenpost. Het doel van een onderhoudsdienst of beheersorganisatie is het onderhoud zo efficiënt (zo goedkoop) en effectief mogelijk (best haalbare resultaat) uit te voeren. Deze twee doelen zijn vaak moeilijk te combineren, omdat geld besparen en kwaliteit verhogen vaak tegenstrijdig zijn. Hierdoor moeten er concessies gedaan worden. Een bijkomend effect is dat onderhoud wegcapaciteit reduceert. Om het juiste optimum te vinden tussen onderhoudstrategie en beschikbaarheid van de infrastructuur wordt op dit moment gebruik gemaakt van ervaring en technische metingen. Het voorspellen van faalkansen, levensduurbepalingen en de leggen van een koppeling tussen aanleg en onderhoud worden vaak niet gedaan. Integraal ontwerpen van infrastructuur kan helpen de werelden van aanleg en onderhoud dichter bij elkaar te brengen. Door budgetten van investeringen en onderhoud op elkaar af te stemmen, wordt er gekeken naar de lifecycle kosten van een infrastructuurtraject. Hierdoor is het mogelijk deze kosten, door een juiste balans tussen investeringen en onderhoud, te minimaliseren; er wordt bij investeringsafwegingen gelijk gekeken naar de onderhoudskosten. Rijkswaterstaat (RWS) krijgt de rol van asset manager voor het Nederlandse hoofdwegennet. RWS moet het overzicht houden over de lifecycle kosten van alle trajecten bij elkaar. Hierbij is het doel dat het bedrijfsleven meer invloed krijgt op ontwerp en onderhoud. Om dit te bewerkstelligen is er een verschuiving nodig van werkzaamheden binnen de onderhoudscontracten. De verantwoordelijkheden van de wegbeheerder komen meer bij de aannemers te liggen. De vraagstukken van wanneer en hoe te onderhouden worden niet persé meer door de wegbeheerder behandeld, maar de aannemers krijgen hier zelf meer vrijheden in. Korte onderhoudscontracten worden vervangen door langdurige integrale onderhoudscontracten, de zogenoemde geïntegreerde contracten. Deze contracten hebben een looptijd van minimaal 7 jaar en behelzen alle onderdelen van de infrastructuur. Ze zijn gefocust op trajecten en niet op afzonderlijke componenten zoals 2 Lifecycle management in langdurig wegbeheer - Max ten Cate

15 het wegdek. Kwaliteitseisen spelen een grote rol, om de aannemer te kunnen toetsen. Wegen moeten niet alleen van een bepaalde kwaliteit zijn, in zin van ruwheid van het wegoppervlak, aantal scheuren, etc., maar ook moet de weg voor een bepaald aantal uren beschikbaar zijn. Hoe minder de weg afgesloten is voor onderhoud hoe hoger de beschikbaarheid. De wegkwaliteit kan worden bepaald aan de hand van (weg)metingen. Aannemers kunnen vrij bieden op deze contracten. Naast concurrentie is er meer vrijheid binnen deze contracten. Er staat niet in hoe en wanneer het onderhoud moet gebeuren alleen dat het moet gebeuren. Dit geeft ruimte aan creatieve oplossingen. Geïntegreerde contracten worden steeds vaker toegepast door de publieke sector. Zowel voor spoor, wegen als gebouwen worden voordelen verwacht door de politiek. Geïntegreerd aanbesteden van ontwerp, aanleg, onderhoud en mogelijk financiering en beheer van een project voor een langere periode kan in veel gevallen leiden tot besparingen in de kosten en verbetering van de diensverlening. Deze verwachte voordelen moeten voor een belangrijk deel voortkomen uit een betere afweging tussen investering en onderhoudsinspanningen, de zogenaamde levenscyclus benadering (lifecycle management). Om deze reden wordt er in Nederland geleidelijk geëxperimenteerd met innovatieve contractvormen zoals Design Built (Finance) Maintain (DBFM) contracten (zie bijlage B). Het ontwerp, de bouw, soms de financiering en het onderhoud voor een langere periode vallen onder de verantwoordelijkheid van één partij. Voorbeelden van proefprojecten waarbij DBFM contracten zijn opgesteld zijn de A59, s Hertogenbosch-Oss, en de N31, Leeuwarden-Drachten Toenemende mobiliteit en veel kleinere groei van de beschikbare infrastructuur Sinds het midden van de 20 ste eeuw is de welvaart in Nederland gegroeid. De toenemende welvaart zorgt voor een aanhoudende groei van de mobiliteitsvraag. Door deze toename en een veel langzamere groei van beschikbare infrastructuur, wordt infrastructuur schaarser. Door de schaarste is het steeds moeilijker om een hogere betrouwbaarheid en beschikbaarheid te realiseren. Alleen door efficiënter gebruik te maken van de bestaande wegen, spoor- en vaarwegen kan deze mobiliteitsgroei worden opgevangen. Indien deze mobiliteitsgroei niet kan worden opgevangen, kan dit leiden tot grote capaciteitstekorten en daarmee congestie. Door deze toenemende noodzaak tot efficiency en de facilitering van deze extra mobiliteit is er een verschuiving zichtbaar van vraag naar capaciteit naar vraag naar betrouwbaarheid. De duur van de reis is immers ondergeschikt aan de betrouwbaarheid van de reistijd. Lifecycle management in langdurig wegbeheer - Max ten Cate 3

16 onwikkeling voertuigkilometers en kilometers strooklengte hoofdwegennet index voertuigkilometers HWN rijstrooklengte HWN voertuigkilometers per km rijstrook Figuur 1.2: ontwikkeling voertuigkilometers en kilometers strooklengte hoofdwegennet (index 1995 = 100) [AVV 2003] De druk op het Nederlandse wegennet zal in de toekomst alleen maar groeien. Volgens ramingen van adviesdienst AVV van Rijkswaterstaat zal in de komende jaren het aantal voertuigkilometers per rijstrook op het hoofdwegennet (HWN) alleen maar toenemen (zie figuur 1.2). Uit deze grafiek is duidelijk af te lezen dat de vraag naar mobiliteit de groei van de infrastructuur overstijgt. De voertuigkilometers groeien immers sneller dan het beschikbare aantal rijstrook kilometers van het hoofdwegennet. Hierdoor stijgt het aantal voertuigkilometers per rijstrook kilometer. Dit geeft dus minder tijd om onderhoud te plegen. In dezelfde tijd dat een weg dicht is voor onderhoud, worden meer auto s geëffectueerd. Door het toenemende aantal voertuigen per kilometer weg effectueert onderhoud steeds meer automobilisten. De tijd die beschikbaar is voor onderhoud en daarmee de capaciteit die onderhoud inneemt wordt hierdoor steeds kleiner. In figuur 1.3 is deze trend geïllustreerd. 4 Lifecycle management in langdurig wegbeheer - Max ten Cate

17 tijd/capaciteit nu toekomst tijd/capaciteit voor verkeer tijd/capaciteit voor onderhoud Figuur 1.3: ontwikkeling tijdverdeling wegbeschikbaarheid versus onderhoud De marktpartijen in het onderhoud (aannemers) hebben een groeiende vraag naar het mogelijk maken van meer innovaties De marktpartijen in het onderhoud (aannemers) hebben een groeiende vraag naar het mogelijk maken van meer innovaties. De aannemers willen meer worden afgerekend op prestaties dan op hoeveelheid verricht werk. Dit geeft ruimte aan een eigen uitvoering van het onderhoud. In de huidige onderhoudscontracten is gedetailleerd beschreven wat voor onderhoud wanneer moet worden uitgevoerd. Er wordt nauwelijks gestuurd op kwaliteitseisen. De vraagstukken van wanneer en hoe te onderhouden willen de aannemers zelf kunnen beantwoorden. Hiermee vragen de aannemers meer vrijheden in het uitvoeren van het wegonderhoud. Deze vrijere invulling geeft ruimte voor creatieve oplossingen bij de uitvoer van het onderhoud en mogelijk al aanpassingen aan het wegontwerp, zodat het onderhoud beter kan worden uitgevoerd. Aannemers geloven door meer innovatie toe te passen meer marge op projecten te kunnen realiseren. De concurrentie is nu niet alleen gebaseerd op prijs maar ook op kwaliteit. 1.2 Context van het onderzoek Rijkswaterstaat geeft jaarlijks veel geld uit aan wegonderhoud. Bij onderhoudsstrategieën worden de afwegingen tussen investeringen en verschil- Lifecycle management in langdurig wegbeheer - Max ten Cate 5

18 lende onderhoudsstrategieën nog vaak gebaseerd op een expertmatige benadering. Een kwantitatieve onderbouwing voor deze afweging ontbreekt echter vaak, waar deze onderbouwing impliciet wel wordt gemaakt. Bij het aanbesteden van het beheer van een wegdeel, bijvoorbeeld met een geïntegreerd contract, is er behoefte om met behulp van levenscycluskosten (lifecycle management) de kosten voor onderhoud en de risico s en spreiding hierin, in te kunnen schatten voor de duur van het contract. Dit houdt een verschuiving in van de filosofie bij infrastructuuronderhoud: het bepalen van onderhoudsstrategieën zal er naast ervaring aan de hand van de technische staat meer gebruik worden gemaakt van voorspellingen en analyses van computermodellen op basis van kennis en statistiek. De keuze tussen preventief en correctief onderhoud moet van te voren worden gemaakt. In de productie en logistiek zijn optimalisatiemodellen voor investeringen en onderhoud al veelvuldig ontwikkeld en toegepast. Voor infrastructuuronderhoud zijn er echter nog weinig softwarematige optimalisatiemodellen in gebruik. Een model dat de levenscyclussen van de verschillende wegonderdelen kan berekenen en daarmee de onderhoudsbehoefte kan weergeven ondersteunt de onderhoudsplanning. Het is immers mogelijk om de onderhoudsbehoefte over een lange periode te voorspellen. Als naast de voorspelling van de onderhoudsbehoefte ook de financiële en kwalitatieve consequenties van een onderhoudsmaatregel inzichtelijk worden gemaakt, kunnen verschillende scenario s voor het onderhoud worden vergeleken. Bij het vergelijken van de onderhoudsscenario s kan de nadruk worden gelegd op zowel de financiën als kwaliteit. Beide doelen hebben een andere onderhoudsstrategie tot gevolg. Als onder kwaliteit ook het aantal uren wegwerkzaamheden wordt meegenomen, worden ook de effecten van het onderhoud op de wegcapaciteit inzichtelijk gemaakt. Deze financiële en kwalitatieve inzichten kunnen een grote meerwaarde vormen voor de partijen, die betrokken zijn bij de vorming van een geïntegreerd contract. Een infrastructuurtraject kan worden gezien als een product met behalve kosten ook opbrengsten. Er is een analogie tussen een snelwegtraject en een productieband in een fabriek. Producten of auto s moeten van de ene naar de andere kant en als er onderhoud wordt gepleegd staat de band stil en is er geen productie. Bij een snelwegtraject is er bij onderhoud minder capaciteit beschikbaar, wat kan leiden tot minder doorstroom van het verkeer. Tegenover de kosten van aanleg, beheer en onderhoud staan de opbrengsten van de beschikbaarheid. Voorbeelden van opbrengsten van infrastructuur zijn rekeningrijden, tolsystemen en de gebruikersvergoedingen van operators aan de spoorbeheerder (ProRail). Doordat onderhoud niet alleen van invloed is op de uitgaven, maar door de verminderde beschikbaarheid ook op de inkomsten van de infrastructuur, zal het ontwerp en de onderhoudsstrategie meer gericht zijn op de beschikbaarheid van de infrastructuur. Het onderzoek zal zich richten op de vraag of het mogelijk is onderhoudsstrategieën te bepalen met een model en een antwoord geven op de vraag 6 Lifecycle management in langdurig wegbeheer - Max ten Cate

19 of andere doelstellingen in het onderhoud (goedkoper of minder onderhoudsbehoefte) leiden tot een ander onderhoudsregime. Dit model zal aan de hand van een casestudie worden getest Probleemstelling Met de verschuiving van de rol van Rijkswaterstaat van technisch beheerder van wegen naar kwaliteitsbewaker van wegen is er een toenemende behoefte aan instrumentarium om onderhoudskosten over een lange periode inzichtelijk te maken. Onderhoud aan een infrastructuur wordt uitgevoerd op basis van expertise en technische staat van de infrastructuur. Er wordt nauwelijks gewerkt met optimalisatie modellen, lifecycle management, waardoor de kosten van het onderhoud en de beschikbaarheid van de weg niet optimaal met elkaar in evenwicht zijn. Door toenemende drukte op de infrastructuur is ook beschikbaarheid een belangrijke kwestie in het onderhoud en de politiek geworden. De beheerder en de bouwer zijn verschillende instanties met verschillende, vaak tegenstrijdige belangen, waardoor aanleg, onderhoud en beschikbaarheid van de infrastructuur niet optimaal op elkaar zijn afgestemd. Waar de wegen nu worden gezien als product dat eenmalig wordt ingekocht, kunnen deze in de toekomst meer worden gezien als dienst, waarbij over een langere periode betaald wordt voor een geleverde prestatie (bereikbaarheid). Rijkswaterstaat betaalt de tijdelijke wegbeheerder (aannemer) een vergoeding voor het beschikbaar zijn van de weg. Van deze vergoeding betaalt de aannemer alle kosten voor aanleg, beheer en onderhoud. In geval van rekeningrijden zal het de gebruiker zijn die betaalt voor de aanleg en het beheer van de infrastructuur. Om een duidelijk beeld te krijgen van beheer en onderhoudskosten en om inzichtelijk te maken of de aannemer, op basis van levenscyclusanalyse, andere beslissingen neemt bij een langdurig beheerscontract, is modelmatige ondersteuning nodig Doelstelling Door middel van een model, dat met behulp van lifecycle management, verschillende onderhoudsscenario s kan doorrekenen, voor meerdere scenario s de kosten van het onderhoud, het gebruiksniveau en de beschikbaarheid van de weg inzichtelijk maken. Het model moet een antwoord op de vraag geven of het mogelijk is om de onderhoudsfilosofie met voorspellingen en analyses van een model te ondersteunen. Het model moet een hulpmiddel zijn in de contractvorming tussen beheerder en aannemer in een design/built/maintain-contract. Het meenemen van een tijdsdimensie in het model zal de beschikbaarheid van de infrastructuur kunnen maximaliseren en daarmee de maatschappelijke schade van onderhoud (langere reistijden) minimaliseren. Naar aanleiding van de doelstelling zijn de volgende subdoelen geformuleerd: Wat is lifecycle management en waar wordt het toegepast; Kan lifecycle management een toevoeging zijn in het wegbeheer; Lifecycle management in langdurig wegbeheer - Max ten Cate 7

20 Waaruit bestaat een weg, welke levensduren hebben de verschillende onderdelen en hoe zijn deze op elkaar af te stemmen; Hoe kan het langdurig onderhoud aan een snelweg worden gemodelleerd; Kan een model een ondersteuning zijn voor het strategische proces van het opstellen van design/built/maintain contracten; Leidt het meenemen van een prijs voor beschikbaarheid van infrastructuur tot andere afwegingen dan wanneer alleen naar de goedkoopste oplossing wordt gekeken. 1.3 Opbouw van het rapport Lifecycle management in het wegonderhoud Hoe ziet het huidige onderhoudsregime eruit en welke problemen brengt dit met zich mee; Wat is lifecycle management (LCM) en waar wordt dit toegepast; Welke optimalisatie methode van lifecycle management past het best bij het optimaliseren van snelwegonderhoud; Is LCM een goede methode om te komen tot een optimaal onderhoudsprogramma en gebruiksniveau van een wegvak. Plaats van het onderzoek in de werkelijkheid Wie maakt de afwegingen in het wegonderhoud en wat voor plaats heeft lifecycle management daarin; Bij welke contractvormen tussen aannemer en Rijkswaterstaat kan lifecycle management toegepast worden. Opstellen eisen voor modellering en optimalisatiemethode. Waaruit is een weg opgebouwd, wat zijn de grootste kostenposten en welke onderdelen vormen de grootste risico s; Hoe kunnen de verschillende levensduren en onderhoudsbehoefte van de verschillende wegonderdelen op elkaar worden afgestemd; Wat zijn de maatschappelijke kosten en daarmee het verlies aan beschikbaarheid voor de gebruiker, indien een weg wordt onderhouden; Welke data zijn van belang voor het berekenen van lifecycle kosten van een wegtracé en welke data zijn daarvan beschikbaar; Aan welke eisen moet een model voldoen en wat moet de output van het model in kaart brengen. Verschillende onderhoudsstrategieën Er bestaan verschillende onderhoudsstrategieën en bouwmethoden. Wat zijn de lifecycle kosten als deze strategieën en methoden worden toegepast en wat is het effect op de beschikbaarheid en het gebruiksniveau van de weg. 8 Lifecycle management in langdurig wegbeheer - Max ten Cate

21 Casestudie Is het ontwikkelde model toepasbaar in de realiteit en stroken de uitkomsten met de realiteit. Conclusies Welke conclusies kunnen worden getrokken aan de hand van de resultaten van het model Leeswijzer Na een probleembeschrijving en analyse, zal worden ingegaan op het begrip lifecycle management (lifecycle kosten) in hoofdstuk 2. Wie maken op dit moment de lifecycle management afwegingen in het wegbeheer en welke verschuiving is daarin zichtbaar. Deze deelvragen worden vervolgens in dit hoofdstuk behandeld. De rol van Rijkswaterstaat als asset manager van het snelwegnetwerk en de mogelijkheden om voor bepaalde trajecten het lifecycle management uit te besteden komen aan de orde. In hoofdstuk 4 gaat de modelbeschrijving in op de benodigde informatie voor een modellering voor een langdurig beheerscontract en de aannamen die moeten worden gemaakt. Vervolgens volgt een beschrijving van de modelopbouw en de gebruikte formules in hoofdstuk 5. De casestudie en de scenario s die in het model worden doorgerekend komen aan bod in hoofdstuk 6, waar ook een vergelijking tussen de verschillende scenario s wordt gemaakt. Het geheel wordt afgesloten met conclusies en aanbevelingen voor verder onderzoek. Lifecycle management in langdurig wegbeheer - Max ten Cate 9

22 2 Theorie van lifecycle management 2.1 Inleiding lifecycle management Dit hoofdstuk zal antwoord geven op de volgende onderzoeksvragen: Wat is lifecycle management (LCM) en waar wordt dit toegepast; Welke optimalisatie methode van lifecycle management past het best bij het optimaliseren van snelwegonderhoud; Is de LCM wel een goede methode om te komen tot een optimaal onderhoudsprogramma en gebruiksniveau van een wegvak. In dit hoofdstuk zal worden toegelicht wat lifecycle management (LCM) is en waarom het in de wegenbouw en onderhoud wordt toegepast. Vervolgens worden de optimalisatiemethodes afgewogen en wordt getoetst of deze kunnen bijdragen aan een optimaal onderhoudsprogramma. Deze methode zal ten grondslag staan aan de modellering van het langdurige onderhoud van snelwegen. 2.2 Lifecycle management Wat is lifecycle management (LCM) en waar wordt dit toegepast; Eerst zal de geschiedenis van lifecycle management worden toegelicht, vervolgens komt een definitie, waarna verschillende typen lifecycle management worden toegelicht. Onder deze typen vallen optimalisatie methoden. Verderop in het hoofdstuk zal een type lifecycle management worden gekozen en ook een optimalisatie methode, welke als basis zal dienen voor het lifecycle model. Figuur 2.1: indeling lifecycle management naar typen en methoden 10 Lifecycle management in langdurig wegbeheer - Max ten Cate

23 2.2.1 Geschiedenis van lifecycle management (LCM) Hieronder volgt een korte beschrijving van de ontwikkeling van lifecycle management. De economie van Highway engineering is geïntroduceerd door Gillespie in Manual of the Principles and Practices of Road Making in Het beste kosteneffectieve project werd het project met de beste inkomsten in verhouding met de aanleg en onderhoudskosten. Dit wordt gezien als de basis van het latere lifecycle management. LCM werd in de jaren 30 in Amerika een bekend fenomeen door het boek principles of engineering economy door Eugene L. Grant. Dit boek werd een klassieke referentie voor iedereen die te maken had met effecten van engineering. Tijdens de oorlog ontwikkelde Lawrence D. Miles het concept van value engineering. Dit is veel breder dan LCC, want dit kijkt behalve naar de totale kosten ook naar de functies.[kirk, S. J. 1995] Deze techniek heeft zich in de Tweede Wereldoorlog veelvuldig bewezen in het Amerikaanse leger. LCM keerde pas in de jaren 60 terug in het wegonderhoud. Door relatief weinig gegevens kon er echter geen betrouwbare LCM analyse worden uitgevoerd. Er werd op dat moment vooral gekeken naar informatieverzameling en voorspellingen van voertuiggebruikskosten door experimenten. Grote bedrijfsschandalen in de jaren 80 en 90 ondersteunden de roep van grote investeerders naar transparantere en integere financiën. De London Stock Exchange riep via het voor haar geschreven rapport The Turnbull Report op tot meer financieel management. Op grond hiervan ging men kostenmanagement uitbreiden naar risico gebaseerd kosten management en ook meer focussen op de totale kosten: Lifecycle Costs. [Emblemsvåg, J. 2003] Pas vanaf begin jaren 80 begonnen de Amerikaanse wegoverheden het gebruik van LCM te stimuleren wat uitmondde in een software tool van de Federal Highway Association in [Ozbay, K. 2003] Door ontwikkeling van het lifecycle management principe is het mogelijk om dit toe te passen bij complexe problemen, zoals het beheren van een wegennet. Vanaf begin jaren 70 werden wegbeheerders geconfronteerd met economische recessie en als consequentie daarvan een drastisch verlaagd budget. Hierdoor werden zij gedwongen veel meer op een economisch verantwoorde wijze met bouw en onderhoud van hun wegen om te gaan. De groeiende publieke bemoeienis, aandacht voor fileproblemen en wegcapaciteit en de groeiende economie en mobiliteit hebben dit proces in een stroomversnelling gebracht. De combinatie van een groeiende vraag naar mobiliteit, te weinig geld om alle mobiliteitsproblemen op te lossen en het liberaliseren van de markt voor wegenbouwers hebben wegbeheerders aan het denken gezet. Het wordt een steeds grotere uitdaging om het beste uit een netwerk te halen tegen een zo laag mogelijke prijs. [Rafi, A. 2001] Om deze complexe uitdaging aan te gaan zijn er begin jaren 70 verhardingsonderhoud managementprogramma s geschreven later gevolgd door brug en tunnel managementsystemen. In de jaren 80 werden deze systemen beter en meer betrouwbaar door de verbeterde computertechniek. Pas Lifecycle management in langdurig wegbeheer - Max ten Cate 11

24 begin jaren 90 is het eerste overkoepelende wegmanagementsysteem ontwikkeld. Hiervoor werd data van het hele wegnetwerk bekeken en continu bijgewerkt. Deze systemen, ook wel geïntegreerde wegmanagementsystemen of asset managementsystemen genoemd, worden geacht de meest effectieve en efficiënte manier van wegonderhoud te vinden en de kwaliteit van de weg te verbeteren. Niet alleen de beheerder profiteert hiervan, maar ook de gebruiker en het milieu. Het optimaliseren van wegwerkzaamheden leidt tot minder oponthoud en een betere beschikbaarheid van de weg. Een betere weg betekent snellere doorstroom en daardoor minder uitstoot en verbruik van benzine. Dit komt ten goede aan zowel het milieu als de gebruiker. Bijkomend verschijnsel is een verbeterde betrouwbaarheid. Onderhoud wordt immers zoveel mogelijk gepland uitgevoerd en correctief onderhoud wordt geminimaliseerd. De gebruiker weet in principe wanneer de weg wel of niet (volledig) beschikbaar is. Tegenwoordig wordt LCM op allerlei gebieden toegepast, zoals de logistiek, defensie en in steeds meer gevallen onderhoud van kapitaal goederen zoal gebouwen, infrastructuur, etc Lifecycle management het is niet slim om te veel te betalen, maar het is dom om te weinig te betalen. In onderhoud spelen voortdurend de keuzes tussen repareren of vervangen, preventief of correctief onderhouden, tijdstippen van kwaliteitscontroles etc. Om de keuzes in het wegonderhoud te verduidelijken een voorbeeld: Bij een wegvak van 100 meter springt, veel eerder dan gebruikelijk, op de rechter rijstrook het asfalt er vanaf, waardoor gerafeld asfalt ontstaat en veel losliggende steentjes op de weg liggen. Nu is de vraag wat moet je nu repareren. Moeten de aanliggende wegvakken ook gerepareerd worden of repareer je alleen het gerafelde wegvak of wordt ook de linker rijstrook opnieuw geasfalteerd. Naast de vraag wat te repareren is er ook de vraag hoe te repareren. Wordt hetzelfde type asfalt aangebracht met de kans dat de schade weer zo snel optreedt of wordt er een ander type aangebracht. Het eventueel aanpassen van de wegconstructie zodat de weg minder onderhoud nodig heeft, kan een aantrekkelijke optie blijken. De hogere kosten van de aanleg/renovatie verdienen zich in de tijd terug doordat er minder onderhoud gepleegd wordt. Nu rest de vraag wanneer dit onderhoud moet plaatsvinden. Kan de reparatie s nachts uitgevoerd worden, of moet de weg voor langere tijd dicht. Bijvoorbeeld in een weekend of de vakantieperiode. Of moet de weg over meerdere nachten worden onderhouden? Als onderhoud zowel in 4 nachten als in eenmaal 24 uur kan worden gedaan, welke optie is dan het beste. s Nachts zal er minder verkeer door de (gedeeltelijke) stremming worden gehinderd. Echter de weg moet meerdere malen worden afgezet, het onderhoud duurt langer en de wegwerkers en het materieel moeten 4 nachten naar dezelfde plaats. Overdag zal de ge- 12 Lifecycle management in langdurig wegbeheer - Max ten Cate

25 bruiker veel meer last hebben van het onderhoud, echter de werkzaamheden zijn in 24 uur wel afgerond. Lifecycle management (LCM) of Lifecycle cost analyse (LCCA) is een economische evaluatietechniek over de levensduur van een kapitaalgoed (bijvoorbeeld weg, spoorlijn of machine) die verschillende alternatieven met elkaar vergelijkt. De verschillende alternatieven houden verschillen in bouw, onderhoud, controle en gebruik in. Alle kosten zoals aanleg, onderhoud, beheer, eventuele inkomsten en soms sloopkosten worden hierbij meegenomen. [Blanchard 1992]. Het doel van LCM is te komen tot een set van alternatieven die over de levensduur de laagste kosten (voor de eigenaar en gebruiker) met zich meebrengt. LCM helpt beheerders om keuzes te maken in het levensduurproces van het kapitaalgoed. Gewoonlijk overtreffen de beheers- en onderhoudskosten en de afbraakkosten de aanlegkosten. De optimale balans tussen alle alternatieven is gevonden wanneer de levensduurkosten het laagste zijn. Lifecycle management (LCM) begint met de planning- en ontwerpfase van een object waarin alle belangrijke basisbesluiten worden genomen (ontwerpeisen, levensduur, contractvorm). Daarna volgt de constructie van het object, de operatie en het onderhoud, en tenslotte de verwijdering. Aspecten die bekeken worden zijn de financiën, technische aspecten en de veiligheid. Bij LCM worden de kosten van de verschillende fasen tegen elkaar afgewogen. De kosten van de investeringen worden afgewogen tegen de kosten van (eventueel extra) onderhoud. Ook wordt bij het ontwerp en de kosten daarvan gekeken naar de kans op (gedeeltelijke) uitval van het object. De veiligheid is niet altijd in het geding bij gedeeltelijke uitval en dit leidt ook niet altijd tot grote schade. Als reparatie en herstel snel en relatief goedkoop kan plaatsvinden kunnen (besparingen op) de investeringskosten worden afgewogen tegen de gevolgen van de (toegenomen) kans op uitval. Als onderdeel van LCM moet een informatiesysteem worden opgezet waarin alle relevante gegevens worden opgeslagen. [Brink, M. B. v. d. 2002] Naast kosten kijkt een LCM ook naar de inkomsten en de misgelopen inkomsten als gevolg van onderhoud. Onderhoud neemt capaciteit in, waardoor gebruikers minder capaciteit kunnen benutten. Dit leidt tot extra reistijd voor de gebruiker door file of omrijden. Deze extra kosten voor de gebruikers kunnen in een LCM worden meegenomen, door deze aan de verschillende onderhoudstypen en tijdstippen te koppelen en over de levensduur van het systeem mee te nemen. Hierdoor wordt er niet alleen geoptimaliseerd naar hoeveelheid onderhoud, maar ook naar de kosten van niet beschikbaarheid. Verder is het mogelijk om een systeem te optimaliseren op kwaliteit en performance. De keuze om een bepaalde kwaliteit te garanderen hangt af van het te kiezen ontwerp en de onderhoudsstrategie en het monitoren van de kwaliteit. Lifecycle management in langdurig wegbeheer - Max ten Cate 13

26 LCM studies kunnen worden gebruikt voor: [Barringer, P. 1996] Haalbaarheidsstudies: het meten van de impact van een systeem- of projectlevensduurkosten op lange termijn. Keuze van onderdelen/leveranciers/ontwerp: geschatte lifecycle kosten kunnen worden gebuikt bij afweging van onderdelen, materialen of ontwerp keuze. Onderhoudsanalyse: het bepalen van onderhoudskosten in plaats van dat deze kosten percentages van de totale kosten zijn. Risicoanalyse: door verschillende risico s in een LCM mee te nemen in de afweging kunnen risico s voorkomen of ingecalculeerd worden. In dit onderzoek zal een lifecycle model worden gebruikt voor een combinatie van onderhoudsanalyse en risicoanalyse. Lifecycle management wordt veelvuldig toegepast in de systeemengineering en de logistiek. Het optimaliseren van vervangingsfrequenties van onderdelen met behulp van kansberekening en risicoanalyse over de verwachte levensduur van onderdelen is hier een voorbeeld van. Door elk scenario door te rekenen voor wel of niet vervangen kan men, als men de risico s en schade van falen weet, de beste vervangingsfrequentie vaststellen. Ook bij defensie zijn LCM analyses in gebruik. Bijvoorbeeld bij het opstellen van onderhoudsschema s voor fregatten en tanks. [Stavenuiter, J. 2002] Verschillende typen LCM Er bestaan verschillende LCM typen. Deze typen kunnen grof worden ingedeeld in 2 grote groepen: dynamisch en statisch. Bij statische modellen wordt uitgegaan van een langdurig onveranderde situatie met vaak een tijdshorizon in het oneindige. In dynamische modellen is het mogelijk dat er plotselinge ontwikkelingen plaatsvinden of dat variabelen kunnen veranderen in de tijd (bijvoorbeeld de rentevoet).[dekker, R. 1997] De statische modellen De statische modellen kunnen weer worden ingedeeld in 3 groepen: Correctief onderhoud; Preventief onderhoud; Opportunistisch onderhoud. Degradatie modellen die betrekking hebben op de snelheid waarmee onderdelen verslechteren, worden vooraf vastgesteld en veranderen niet in de tijd. Deze statische methoden worden vooral gebruikt in systemen waarbij de degradatie niet te meten valt, of in situaties waar metingen van de huidige toestand vele malen duurder zijn dan correctief of met vaste regelmaat vervangen. Hierbij kan men denken aan gesloten machines, waarvan de toestand van de onderdelen aan de buitenzijde niet te controleren is. Slechts waneer een onderdeel stuk is, correctief, of bij een periodieke revisie een onderdeel vervangen wordt, preventief, kunnen eventueel omliggende onderdelen (preventief) worden vervangen. Een voorbeeld van statische modellen is het vervangen van lampen van een lichtmast. Het naar beneden halen van de kop, waarin meerdere lam- 14 Lifecycle management in langdurig wegbeheer - Max ten Cate

27 pen zitten, is de grootste kostenpost bij het vervangen van de lampen. Bij een defect aan 1 lamp, moeten de andere lampen dan ook worden vervangen? De levensduur van de lampen is over het algemeen bekend, evenals de stochastische verdeling hiervan. Het vervangen van andere lampen zal afhangen van het tijdstip van defect van de eerste lamp, in verhouding met de levensduur van de andere lampen in de kop. Door met kansberekening te rekenen zal voor elk moment een andere strategie gelden. Levensduur schattingen zullen bij statische modellen echter gedurende de looptijd van de modellen niet worden bijgesteld. Correctief onderhoud Modellen voor alleen correctief onderhoud kunnen worden toegepast in gevallen waarbij de productie door kan gaan als er 1 of meerdere onderdelen uitvallen. Pas als de kosten voor onderhoud gelijk zijn aan de gemiste baten zal er onderhoud worden gepleegd. Alleen de aangetaste onderdelen zullen worden vervangen. Dit principe wordt alleen toegepast bij systemen waarbij preventief onderhoud erg duur is, de kosten van falen van het systeem niet erg hoog zijn of een combinatie van beide. Preventief onderhoud Het voordeel van preventief onderhoud is dat je het kan plannen. Preventieve onderhoudsmodellen zijn weer onder te verdelen in de manier dat deze modellen de onderdelen toedelen voor onderhoud. Het is mogelijk hierin te variëren van vaste groepen naar wisselende groepen onderdelen die tegelijkertijd worden onderhouden. Dit type onderhoud wordt toegepast bij systemen die absoluut niet mogen falen in verband met veiligheid of kosten. Het statische preventieve onderhoud gebeurt vooral bij systemen waarbij de kwaliteit van te vervangen of repareren onderdelen niet of nauwelijks te meten is. Opportunistisch onderhoud In dit modeltype wordt zowel preventief als met correctief onderhoud gepland. Door correctief onderhoud mee te nemen is het lastig een planning te maken. Preventief onderhoud wordt gepland door faalkansen, bijvoorbeeld het falen van een onderdeel, waarna bij vervanging/revisie van het falende onderdeel ook andere onderdelen worden vervangen/gereviseerd. Hierbij wordt niet bijgehouden wat de kwaliteit van de onderdelen is. Bij falen van één onderdeel (correctief) kunnen, omdat het systeem toch uit elkaar wordt gehaald of stopgezet, andere (omliggende) onderdelen ook worden vervangen (preventief). De dynamische modellen Het grote voordeel van dynamische modellen is dat deze modellen kunnen inspelen op veranderende situaties. De samenstelling van het systeem kan bijvoorbeeld worden veranderd en bepaalde typen onderhoud kunnen goedkoper of duurder worden. Deze modellen kunnen in 2 groepen worden ingedeeld: Lifecycle management in langdurig wegbeheer - Max ten Cate 15