TUE-project Rijkswaterstaat voor sluizen levert technologie en startup op

Het overgrote deel van de Nederlandse sluizen stamt uit de vorige eeuw. Veel ervan zijn aan het eind van hun levensduur. De toenemende intensiteit van het vaarwegverkeer eist ook uitbreiding. Daarom startte Rijkswaterstaat in 2014 het initiatief Multiwaterwerk. MWW heeft als doel om voor 2040 52 van de 137 sluizen te renoveren of te vervangen. Daarvoor is een forse efficiëntieslag nodig, want de overheidsorganisatie produceert jaarlijks net iets meer dan één sluis.

‘We stonden voor het probleem dat we een groot deel van onze sluizen moesten renoveren’, zegt Han Vogel van Rijkswaterstaat. ‘Een voor een is dat zeer inefficiënt.’ Vogel is lid van het team dat dit probleem moest aanpakken. De oplossing moest komen uit standaardisatie en innovatie. Vogel stuitte op een artikel over het standaardiseren van productieprocessen van TUE-hoogleraar Koos Rooda.

Dat leidde uiteindelijk tot een promotieonderzoek door Tim Wilschut. Vogel: ‘In de verkenningsfase werd al snel duidelijk dat we twee zaken tegelijk moesten aanpakken: ten eerste de standaardisatie van de sluisonderdelen en bijbehorende besturingstechniek en ten tweede de standaardisatie van de productieprocessen van de onderdelen.’

‘We zijn begonnen met kijken naar de omvang van de variaties in functionaliteit, werkingsprincipes en uitvoeringsvormen van schutsluizen’, zegt Wilschut. ‘Door alle verschillende schutsluizen met elkaar te vergelijken, konden we komen tot een matrix met zeven groepen van schutsluizen die sterk op elkaar lijken. Die groepen vormen de basis voor een sluisfamilieplatform dat je kunt gebruiken om het onderhoud, de renovatie of de vervanging in de toekomst efficiënt te organiseren. We kregen een beter overzicht van de gemeenschappelijke kerncomponenten die primaire kandidaten zijn voor een standaardisatieslag om kosten, tijd en moeite te besparen.’

Wilschut ontwikkelde bovendien een gemeenschappelijke specificatietaal, essentieel voor het betrekken van partijen zoals aannemers. Vogel: ‘We willen er zeker van zijn dat aannemers een gestandaardiseerd proces volgen. Daarvoor heb je een gestandaardiseerde taal nodig.’

Heilige huisjes

In oktober 2018 richtte Wilschut samen met Tiemen Schuijbroek het bedrijf Ratio Case op om de ontwikkelde tooling met de onderliggende Elephant Specification Language (ESL) bij andere klanten te kunnen inzetten. Wilschut: ‘ESL is een taal voor het schrijven van zeer gestructureerde meerlaagse systeemspecificaties waaruit je automatische systeemarchitectuurmodellen kunt afleiden.’

Wilschut zegt dat hij daarmee een fundamenteel andere benadering kiest dan bestaande methodes voor requirementsmanagement en het modeleren van systeemarchitecturen. ‘De grammatica van functie-, gedrags- en ontwerpeisen hebben wij geformaliseerd’, legt hij uit. ‘Dit heeft een aantal voordelen. Met ESL is het simpelweg niet mogelijk om hele wollige eisen te schrijven. Daarnaast zorgt de semantiek van elke zin ervoor dat de specificaties door de computer leesbaar zijn.’ Hierdoor kan de ESL-compiler volgens Wilschut automatisch allerlei kwaliteitscontroles uitvoeren.

Bovendien legt ESL afhankelijkheden vast tussen functie-, gedrags- en ontwerpeisen, waardoor componenten en ontwerpvariabelen automatisch kunnen worden afgeleid door de gehele systeemdecompositie heen. ‘Dit netwerk van afhankelijkheden vormt de basis van het systeemarchitectuurmodel’, zegt Wilschut. ‘Het architectuurmodel is dus een op een gelijk aan de geschreven systeemspecificatie.’

Dat betekent volgens hem dat zijn specificatietaal modelgebaseerde systeemengineering (MBSE) terugbrengt naar de beginfase van het ontwerptraject. ‘Zodra je begint met het schrijven van een specificatie, maak je al een architectuurmodel.’ Dit in tegenstelling tot veel bestaande SysML-achtige methodes waarin requirementblokken in de regel puur natuurlijke taal bevatten en handmatig aan andere elementen moet worden gelinkt. ‘Dit linken is arbeidsintensief en foutgevoelig, waardoor de kwaliteit van het resulterende model vaak laag is en de bruikbaarheid beperkt’, aldus Wilschut.

Wilschut zegt dat zijn benadering vaak discussie oplevert, omdat Ratio daarmee aanschopt tegen ‘een aantal heilige huisjes’ binnen de klassieke systeemengineering zoals het gebruik van losse functie-eisen en systeemdecomposities.

Op de Bits&Chips Systen Architecting Conference op 22 juni in ’s-Hertogenbosch staat een presentatie over het MWW-onderzoek geprogrammeerd. Tim Wilschut verzorgt in september een presentatie tijdens het Bits&Chips Sysarch-webinar over de methodes van Ratio, en ESL specifiek, met aansluitende discussie.