nieuws

BOS niet slimmer of sneller dan gewone pc Computer beslist over sluiting stormvloedkering

bouwbreed

“Wij hebben nu voorgesteld om de stopknop op de besturing van de stormvloedkering uit te schakelen. De nee-optie is niet logisch in het geheel van de berekeningen met faalkansen die wij toepassen. Het is wetenschappelijk bewezen dat de mens bij een op de duizend beslissingen een foute keuze maakt en de computer bij een op de honderdduizend. Waarom zou je dan zo’n enorme verantwoordelijkheid bij de mens leggen”, vindt Stanley Deighton, pomanager van het Beslis- en Ondersteunend Systeem (kortweg BOS). Een verhaal over het beslissysteem dat over ruim twee jaar zowel de stormvloedkering van de Nieuwe Waterweg als de Hartelkering gaat besturen. Een computersysteem waar jaren over nagedacht is en eigenlijk niet slimmer of sneller is dan een pc.

“Het is voor de mens bijna onmogelijk twaalf uur van te voren te ke inschatten of er een extreem hoge waterstand is te verwachten. Een computer meet en gaat tot actie over, de mens daarentegen laat zich leiden door menselijke dingen als hoofdpijn of een humeurige baas. Toch is het voorstel om de stopknop weg te laten omstreden. We hebben toch nog altijd het gevoel dat wij de baas moeten blijven over de computer; eind januari valt de definitieve beslissing daarover”, vervolgt Deighton.

Een andere reden die pleit voor het schrappen van de ‘stopknop’, is dat als de kering halverwege de sluiting wordt gestopt er een kleine kans bestaat dat de kering instort als gevolg van dynamische instabiliteit op de Nieuwe Waterweg. Dat gevaar ontstaat ook als de kering niet op tijd open gaat. Maar het risico dat de kering instort, is niet groter dan een op de miljoen keer.

Net als bij alle berekeningen met betrekking tot de stormvloedkering is hier gewerkt volgens de methode van faalkansberekeningen. De kans dat de kering niet opengaat is berekend op 1:10.000 en dat de kering niet dicht gaat mag niet vaker dan een op de 1000 keer voorkomen.

Eiffeltorens

De stormvloedkering in de Nieuwe Waterweg is het laatste grote po van de Deltawerken. De constructie-armen zijn per arm een Eiffeltoren groot en vergen twee Eiffeltorens aan staal. De BMK, de aannemerscombinatie, heeft er de handen vol aan. De kosten van de hele kering bedragen ruim – 1,1 miljard. De kosten van BOS zijn ruim – 5 miljoen en met het hele computersysteem is ongeveer – 15 miljoen gemoeid.

Wie een kijkje gaat nemen in Hoek van Holland (het nieuwe bezoekerscentrum zal binnenkort in gebruik worden genomen) zal zien dat de stormvloedkering al aardig vorm begint te krijgen. Hoe indrukwekkend ook, toch kan de stormvloedkering niet functioneren zonder BOS; “Het is bijna onvoorstelbaar dat een digitale tape van nog geen decimeter groot de hele kering gaat besturen”, vindt Frans van Kruijssen, adjunct directeur van Computer Management Group (CMG), het bedrijf dat de soft- en hardware voor BOS ontwikkelt en opbouwt. “Je kunt je BOS voorstellen als een draaiorgel. Wij bouwen het orgel en de pijpen, maar Rijkswaterstaat levert de muziek.”

Het script – de muziek dus – van Rijkswaterstaat over hoe en wanneer de stormvloedkering in actie moet komen, resulteerde al in vele pagina’s papier. “Wij hebben een draaiboek opgesteld en er alles aan gedaan om duidelijk aan te geven wat we willen. BOS is een universeel concept geworden dat voor iedere kering zou ke werken. Dat is niet echt de opzet geweest, maar door het systeem zo simpel en logisch mogelijk te houden is dat het resultaat”, vertelt Stanley Deighton. Aan deze procedures is anderhalf jaar denkwerk vooraf gegaan, dat ongeveer twintig mensjaar heeft gevergd.

Duizenden stormen

Om een goed script te maken en uitgebreid te ke testen, heeft Rijkswaterstaat de gegevens van 5500 stormen verzameld. Van iedere storm zijn ook nog eens tien varianten ingevoerd, zodat BOS straks op iedere mogelijke storm is voorbereid.

Ten behoeve van de uitvoering van het script maakte Rijkswaterstaat een basisontwerp van 1000 pagina’s.

CMG ging met dit basisontwerp aan de slag en produceerde een ruim 4000 pagina groot besturingsprogramma. “En iedereen die iets begrijpt van programmeren, weet dan hoe groot en gedetailleerd zo’n programma is. Voor alle functies zijn we zeer precies te werk gegaan om een zo hoog mogelijke betrouwbaarheid te creeren. Werkelijk alles is tot op de draad gespecificeerd. Daar is een aparte wiskundige specificatietaal voor gebruikt”, aldus Van Kruijssen. “De faalkansen voor software zijn eigenlijk niet goed uit te drukken. Software is eenmalig en ook met uitgebreid testen kun je niet bewijzen dat het systeem goed is. De betrouwbaarheid zit ‘m dan ook vooral in de aanpak.”

Het besturingssysteem bestaat uit vijf essentiele onderdelen. Te weten; het hydraulisch model, de meetsystemen, de infrastructuur, en niet te vergeten de software en de hardware. “Uitval van een van deze onderdelen kan als gevolg hebben dat de kering niet werkt, dus is aan ieder onderdeel zeer veel aandacht besteed.” Elk van deze systemen heeft dan ook minimaal een dubbele uitvoering.

Het hydraulisch model is door het Waterloopkundig laboratorium ontworpen. De watermeetopstelling wordt gevormd door een aantal pijpen die op diverse plaatsen de stand van het water meten.

Met de infrastructuur wordt de manier bedoeld waarop alle benodigde gegevens naar het bedieningskantoor worden getransporteerd. Deze vooral weerkundige gegevens komen via een digitale lijn naar het bedieningsgebouw. “Op dit moment wordt bekeken of de dubbele uitvoering hiervan nog een lijn zal worden via de satelliet of dat we een aparte frequentie krijgen op de radio”, aldus Stanley Deighton.

Zowel de soft- en hardware worden geleverd door CMG. De hardware is een Fout Tolerante computer. De Stratus – zo heet de computer – kan dus zelf denken. Werkt een bepaald onderdeel niet dan meldt de computer dat zelf bij een centraal punt in Maarssen.

“Het script dat Rijkswaterstaat heeft gemaakt is leesbaar voor mensen, maar een machine begrijpt daar niets van. Een ‘compiler’ vertaalt het script in een taal die de Stratus begrijpt en een ‘interpretater’ zorgt ervoor dat bepaalde signaleringen worden omgezet in concrete opdrachten, als sluit de kering, laat de pompen draaien of stuur een fax uit”, legt Frans van Kruijssen uit.

Begin januari begint de bouw van de computer. Het testen van het beslissysteem zal juli volgend jaar beginnen en maart 1997 zal de eerste proefsluiting plaatsvinden. In de zomer van 1997 moet de stormvloedkering opgeleverd zijn.

Zowel Stanley Deighton als Frans van Kruijssen zijn ervan overtuigd dat deze planning gehaald zal worden.

Problemen voorkomen

Bij grote bouwpoen is het op tijd ontwikkelen van de software vaak een probleem. Bij de stormvloedkering is een aantal maatregelen genomen om vertragingen te voorkomen.

“Het concept is zo simpel gehouden. Waarbij verwevenheid van de diverse onderdelen zoveel mogelijk is voorkomen. Dit betekent dat een wijziging slechts consequenties heeft voor een klein deel van de functies en niet dat de hele programmatuur over gemaakt hoeft te worden”, aldus Stanley Deighton.

Frans van Kruijssen vult daarop aan: “Het detailontwerp hebben we 1 november jl opgeleverd. Daarbij zijn we zorgvuldig te werk gegaan en zijn alle moeilijke delen geinventariseerd. Sommige onderdelen waarbij we moeilijkheden werwachtten bij de uitvoering hebben we al gebouwd en getest. Met deze manier van werken voorkom je vertragingen in de toekomst.”

Elk van deze systemen heeft minimaal een dubbele uitvoering en is optimaal beveiligd. Om de kwaliteit van BOS zoveel mogelijk te waarborgen is voor de procedure gekozen voor het ISO 9001 certificaat. CMG is al in het bezit van dit certificaat en Rijkswaterstaat heeft op dit moment ISO 9002 en “ISO 9001 hopen we maart volgend jaar te halen”. Voor het produkt is de IEC 1508 gekozen dat ook in de ruimtevaart en bij de bouw van kerncentrales wordt toegepast. Onderdeel daarvan is de IEC 65 A. “Alle aannemers en Rijkswaterstaat zelf moeten werken volgens deze norm. Dit geldt trouwens niet alleen voor BOS, maar voor de hele stormvloedkering. Dit betekent heel veel testen en werken volgens strakke regels. Ook externe partijen toetsen de resultaten”, aldus Deighton.

Miljardenschade

Stanley Deighton: “Eigenlijk zou de bediening van de stormvloedkering ke plaatsvinden met een eenvoudige personal computer. BOS is niet slimmer of sneller dan een gewone pc, maar er is een ding waarin hij enorm verschilt. BOS is zo opgezet dat het systeem altijd werkt. Een kantoorsysteem met windows en WP is complexer, maar BOS neemt een veel belangrijker beslissing. Faalt het systeem op cruciale momenten dan breng je mensenlevens in gevaar en stromen er duizenden hectare land onder met een miljardenschade tot gevolg.”

Volgens alle berekeningen gaat de stormvloedkering in de toekomst gemiddeld een keer per tien jaar dicht. Verder zal er waarschijnlijk een keer per jaar een proefsluiting zijn. “Dit zullen we tot een minimum beperken omdat het stilleggen van de scheepvaart op de Nieuwe Waterweg – 8 miljoen per dag kost”, aldus Stanley Deighton.

Iedere tien minuten checkt de computer alle gegevens; waterstanden, weersvoorspellingen enzovoorts. Naar aanleiding van die gegevens ‘leest’ de computer zijn script. Met de vergelijking van die gegevens met het script komt de computer tot de conclusie of er tot actie moet worden overgegaan in de vorm van een sluiting of niet. De computer beschikt daarvoor over een vijftigtal functies. “Je zou het een bak met foefjes ke noemen. Ieder foefje functioneert onafhankelijk van de anderen en is eventueel los te vervangen. Ook ke er andere foefjes worden bijgeplaatst en sommigen zullen nooit worden gebruikt”, aldus de projectmanager.

Toch is de opzet om de computerkasten na de officiele ingebruikname in de zomer van 1997 nooit meer open te hoeven maken voor modicatieve veranderingen. Incidenteel zal de kast open moeten voor preventieve vervangingen en correctieve veranderingen. Dit laatste zijn storingen die de computer zelf aangeeft.

De computer beslist twaalf uur van te voren om in actie te komen. Eigenlijk komt er geen mensenhand aan te pas, maar toch roept de computer personeel op om naar het bedieningsgebouw te komen. De kapiteinstoren wordt gewaarschuwd omdat twee uur voor de feitelijke sluiting de scheepvaart moet worden stilgelegd. Het uitvaren van de twee armen van de kering kost ongeveer een half uur. Vervolgens duurt het ongeveer twee uur voordat de schuiven de bodem van de Nieuwe Waterweg bereiken. Dezelfde tijden zijn nodig om de kering weer te openen.

Reageer op dit artikel
Lees voordat u gaat reageren de spelregels