I I IINFORMATICA IAUTOMATISERING ENPREFABRICAGEKNELPUNTEN EN PERSPECTIEVENingL.Toepoel, TU Delft, faculteit Civiele Techniek, sectie BetonconstructiesSterk gestandaardiseerde produkten en een voortgaande verbetering en beheersingvan het produktieproces vormen in de prefab-betonindustrie een sterke stimulansvoor de toepassing van geautomatiseerde systemen. Dit heeft binnen de bouwsectorreeds een versterking van de marktpositie van prefab beton tot gevolg. Bovendienneemt de Nederlandse betonwarenindustrie, naast die van Finland en Belgi?, binnenEuropa kwantitatiefen kwalitatiefeen vooraanstaande plaats in. In dit artikel wordtde huidige situatie in beeld gebracht. Uit een verkenning van de te verwachtenontwikkelingen op automatiseringsgebied worden conclusies getrokken omtrent denoodzaak van onderzoek en samenwerking op branche-niveau.De meestebedrijvenindebeton-warenindustrie zijn begonnenmet eenkleinassortimentpro-dukteninserie te fabriceren. In eenlate-re fase werd het scala van produktenverbreed door uitbreiding van produk-tiemiddelen ofovername van bedrijven.Daar de produktiemiddelen per typeprodukt vaak sterk verschillen, hebbende meeste bedrijven ook nu nog een af-gebakend pakket produkten, dat eendeel van het totale assortiment beton-waren omvat.Globaal is de volgende indeling in pro-duktgroepen mogelijk:a. constructieve elementenvoor gebou-wen (kantoren, woningen, industrie);hierbij nemen vooral een aantalvloersystemen een belangrijke plaatsin;b. heipalen;c. constructieve elementen in degrond-, weg- en waterbouw (via-ducdiggers, duikers, keerwanden);d. leidingelementen (riolering, water,gas enz.);e. bestrating (platen, tegels, klinkers,straatmeubilair);f. stapelelementen (blokken, stenen);g. specialeelementenvoorde agrarischesector.Bij dragende elementenvoor gebouwenen viaducten wordt veel gebruik ge-maakt van voorspanning.Ditartikelis primairgericht op de fabri-cage van constructieve elementen. Met56 Cement 1991 nr. 9opdrachten markt_infoopdracht-verwerving I productontwikkeling I I marketing I verkoop ImaterialenopdrachtverwervingFABRICAGE element~nondersteuningfabricageI calculatie Iontwerp II logistiek II productie II planning IIassemblage I1 Algemeenbesturingsmodel 2 Model hoofdpro~essenTabel!Automatiseringsgraad belangrijkstedeelpro~esseno = niet; + = matig; ++ = veelassembleren- transport naar bouwplaats +- opslag op bouwplaats +- voorbereiding montage 0- montage 0- aanvullende werkzaamheden 0ontwerpen- aanpassen standaardprodukt 0~ berekenen krachten, spanningen ++- berekenen wapening, voorspanning +- tekenen vorm, montageplan ++- ontwerpen wapening, voorspanning 0- tekenen wapening, voorspanning +automatiseringsgraaddeelprocestekort aan gespecialiseerd personeel opde bouwplaats, zullen op langere ter-mijn tot gebruik van computergestuur-de montagetechmeken leiden.Daarnaastzullen met behulp van CAD/CAM-systemen nieuwe produktvor-menenproduktieprocessenontwikkeldkunnen worden.Illustratief is een onderzoek dat mo-begroten ++nacalculatie +logistiek +planning produktie +planning order +beheer materialen +produktontwikkeling 0marketing +inkoop +produceren- specificeren produkten ++- maken wapeningsconstructie +- gereedmaken bekisting 0- voorzieningen voor installaties 0- maken betonmortel +- storten element +- ontkisten +- nabehandeling 0- opslag +Nieuwe ontwikkelingenUit het bovenstaande blijktdat een aan-tal deelprocessen nog niet, of met eenonvoldoende kosten/batenverhouding,kunnen worden geautomatiseerd.Bij de creatieve processen, waarbij devormvanelementen, wapeningofvoor-spanning wordt bepaald, is het moeilijkom de procedures te formaliseren. Het-zelfde geldt voor keuzes die bij de voor-bereiding van de produktie moetenworden gemaakt. Voor grotere bedrij~ven liggen hier mogelijkheden om in denaaste toekomst speciaal ontwikkeldeexpert-systemen te gebruiken.Bij automatisering van intern transportbehoort robotisering tot de toekomstigemogelijkheden.De werkzaamheden bij de montage enafwerking op de bouwplaats wordennog op een niet-industri?le wijze uitge-voerd. Mogelijke inzet van robots zalnog veel onderzoek en grote investerin-gen vergen. De verdere technische ont-wikkelingen op dit gebied, de noodzaakook dit gedeelte van het bedrijfsprocesbeter onder controle te krijgen en het- fabricage;- ondersteuning;- opdrachtverwerving.Een verdere indeling in hoofdprocessenvolgens figuur 2 is dan mogelijk.Stand automatiseringHet huidige gebruik van geautomati-seerde hulpmiddelenbetreftvrijwel allein figuur 2 weergegeven hoofdproces~sen.Er wordt hoofdzakelijk gebruik ge-maakt van standaard programmatuur,soms in branchegerichte versies. Dehardware bestaat uit kleine zelfstandigeapparatuur, meestal van diverse fabri-kanten.Binnen elk hoofdproces zijn meerderedeelprocessen te onderscheiden. Bij eenaantal deelprocessen wordt nog geengebruik gemaakt van automatisering.De automatiseringsgraad op het niveauvan de belangrijkste deelprocessen is intabel 1 weergegeven.de produktie als centraal proces kan eenbedrijfbestuurlijkvolgens figuur 1wor-den weergegeven.Schematisering van processenDe betonindustrie bestaat uit een grootaantal bedrijven, vari?rend van 50 tot600werknemers eneenornzetvan 10tot160 miljoen gulden. Bij kleine bedrijvenzijn uiteraard minder verschillendeprocessen als organisatievorm herken-baar dan bij grote ondernemingen. Inhet algemeen kunnen drie procesni-veaus worden onderscheiden:Cement 1991 nr. 9 57menteel aan de TU Delft wordt uitge-voerd met betrekking tot de produktievan gevelelementen. Hierbij wordt ge-tracht het modelleren, berekenen, teke-nen, specificeren en produceren vancomplexe gevelelementen met behulpvan een CAD/CAM-systeem in ??nproces te realiseren.Standaardisatie van processenBij de inzet van niet-gekoppelde deel-systemen is verbetering van de kwaliteitvan informatie, zo niet het primairedoel, dan toch wel het belangrijkste ge-volg. Kostenbesparing treedt, indien deinvesteringen op eenverantwoorde ma-nier worden afgeschreven, niet of nau-welijks op [1].Indien binnen een bedrijfmet verschil-lende onafhankelijke deelsystemenwordt gewerkt betekent dit, dat dezelf-de gegevens meerdere malen moetenworden ingevoerd. Het wordt dan snelduidelijk dat koppeling van systemenkostenbesparing, tijdwinst en vermin-dering van fouten totgevolg heeft. Dezekoppeling van apparatuur plus pro-grammatuur is door het ontbreken vanstandaardisatie moeilijk te realiseren envormt de grootste hindernis bij verdereschaalvergroting van de produktiege-richte automatisering.Omeenefficientekoppeling ofintegra-tie mogelijkte maken, iseen omvangrij~ke standaardisatie van processen, pro-dukten en informatiedragers een dwin-gende noodzaak. Daar de meeste syste-men moeten kunnen communicerenmet de omgeving van het bedrijf (ont-werper, leverancier, klant, projectorga-nisatie), moet deze standaardisatie gro~tendeels op branche-niveau plaatsheb-ben. Consistente, volledige en op de au-tomatisering afgestemde normen enrichtlijnen vormen een goede basis enverminderen de ontwikkelingskosten.WapeningOp het gebied van wapeningsconstruc-ties is in de afgelopen jaren door eenCIAD-projectgroep een onderzoek uit-gevoerd naardebelemmeringenenpro-blemen die optreden bij het ontwikke-len en gebruiken van CAD-systemenvoor het ontwerpen en tekenen vanwa-pening en de mogelijke koppeling naardeproduktie.Hetbleekdatervooral be-hoefte is aan volledige en consistentenormen en aan standaardisatie van pro~dukten envoor overdrachtvan gegevens[2].Door CUR, CIAD en TU Delft is alsvervolg daarop een plan opgesteld voorhet aanpassen en uitbreiden van nor-men en CUR-rapporten voor wape~ning. Het blijkt dat de bestaande nor-58IINFORMATICAmen ingrijpend moeten worden gewij-zigdenuitgebre?d; twee nieuwenormenzijn noodzakelijk. Algemene uitgangs-punten voor het detailleren van wape-ningsconstructies zullen in een CUR-rapport worden vastgelegd.In aansluiting daarop zal de overdrachtvan wapeningsgegevens tussen ontwerpen produktie worden gestandaardi-seerd.Uitwisseling vangegevensVoor de uitwisseling van gegevens metbetrekking tot administratie, organisa-tie, produkten en onderdelen zullenkeuzes moeten worden gemaakt tussenbestaande methodieken [3]. Door deontwikkeling van de telecommunicatiezullen deze mogelijkhedenin de naastetoekomst zeker nog uitbreiden. Alleeneen ondubbelzinnige keuze door allebedrijven binnen de branche zal doorontwerpers, opdrachtgevers en project-organisaties op den duur worden geac-cepteerd. In feite betekent dit, dat ookde standaardisatie van produkten enhun onderdelen (namen, coderingen,tekeningen enz.) binnen de huidige be-drijfssystemen reeds opelkaarzou.moe-ten worden afgestemd.Door het ontbreken van ontwikke-lingsplannen en van onderzoek opbranche-niveau, heeft de benodigdestandaardisatie thans fragmentarischplaats,gericht op produkten en proces-sen binnen een automatiseringsprojectdat op korte termijn gerealiseerd moetworden. Deelontwikkelingen sluitendan niet op elkaar aan of blijken laterhiaten te vertonen of onjuiste elemen-ten te bevatten.FlexibiliteitNaast de verbetering van kwaliteit envermindering van kosten als direct ge-volg van automatisering, wordt hetsteeds belangrijker dat standaardisatieen.mechanisering niet totverminderingvan flexibiliteit leiden. In een tijd datnormen enprodukteninde bouwsteedssneller wijzigen en ook processen enmechanischesystemensnel verouderen,wordt de flexibiliteit vaneen totaal pro-duktiesysteem (produktie, ondersteu-ning en opdrachtverwerving) een cruci-aal gegeven. In bedrijven buiten debouw zienwe dan dat het logistieke sys-teem daarbij een steeds belangrijkerplaats gaat innemen (fig. 6).Fasering van nieuweontwikkelingenUitgaande van het ontwikkelingstrajectvoor standaardisatie, de beschikbaretechnische middelen en de noodzake-lijke aanpassing van werkmethoden enorganisatie, is een duidelijke en geplan-de fasering van de komende schaalver~grotende ontwikkelingen gewenst.Op basis van de thans bestaande tech~nieken voor beheer en overdracht vangegevens zou een dergelijke fasering erals volgt uit kunnen zien:1. Koppeling van deelsystemen binnenontwerp, produktie en assemblage.2. Koppeling CAD-, CAM- en CAC-systemen (respectievelijk ComputerAided Design, Manufacturing enConstruction).3. Invoering van EDI (Electronic DataInterchange).4. Invoering van PDI (product Data In-terchange).5. Verdere opbouw van een CIM-mo-del (Computer Integrated Manufac-turing).De belangrijkste kenmerken voor deverschillende fasen kunnen als volgtworden samengevat.fase 1Het is niet noodzakelijk dat in eenCAD-, CAM- of CAC-systeem alledeelprocessenvolledig zijn geautomati~seerd. Voor koppeling aan andere syste-men is wel noodzakelijk dat het totaleproces is geformaliseerd en dat ook in-grepen met de hand (wijzigingen in hetontwerp, correcties op de produktie),procedureel eninhoudelijkinhetinfor-matiesysteem zijn opgenomen. Denoodzakelijke standaardisatie van pro-dukten en processen heeft plaats op be~drijfsniveau, maar met gebruik van al-gemene normen en bij voorkeur vanproduktmodellen [4].f?se2Koppeling van CAD-, CAM- en CAC-systemen berustvooral op goedgestruc-tureerde produktgegevens en gestan~daardiseerde informatiedragers. Hierspeelt de communicatie met de omge-ving al eenbelangrijkerol (fig.3),watbe-tekent dat branche-concepten als basismoeten dienen.f?se3De uitwisseling van berichten en admi-nistratieve gegevens volgens het EDI-concept is meestal primair gericht opactiviteiten als kopen (offerte, bestel-ling, levering, facturering), planning enbegroting.Naaststandaardisatievan eengrootaan~tal documenten is ook een volledige co-dering en classificering van de produk-ten noodzakelijk Een branche-modelpassend in een groter Bouw-kader ishiervoor dejuiste basis. Er bestaat reedseen stichting EDI-Bouw, die een eersterealisatiefase bij enkele bedrijven bege-leidt [3].Cement 1991 nr. 9r------~--~~---------------~----~-----lI II II Iproductontwikkelingo! Imarketing ol lverkoop ol II II bouwkunde 0 0 materialen II Iiconstructie 0 Icalculatieol II09istiek ol Iplanning 0 I o onderdelen IJIinstallaties 0 0 wapening :I I: lontwerp 0 I Iproductieo! Iassemblage 0 I II II IL ~ ~ ? ----.Jontwerpers bedrijf leveranciersKoppeling en integratie van systemenkost veel voorbereidende inspanning ophet gebied van normering en standaar-disatie van produkten, documenten enandereinformatiedragersenhetmodel-leren van gegevens. Hiervoor zullen zosnel mogelijk kaders op branche-niveaumoeten wordenontwikkeld, omdat an-ders kostenverspilling en stagnatie zul-len optreden.Het is gewenstzo snel mogelijk een ont-wikkelingsplan voor de branche op testellendatdevolgende elementenbevat:- noodzakelijke aanpassing Van be-staande voorschriften;- benodigde nieuwe norrnen en richt-lijnen;- onderlinge afstemming van bedrijfs-standaardisatie;- ontwikkeling van algemene gege-vens- en produktmodellen voor pre-fab betonelementen;- participatie in de ontwikkeling vanbranche-versies van PDI en STEP;- overleg met ontwerpers en leveran-ciers over standaardisatie van gege-vensoverdracht;- gewenste opleidingsmogelijkhedenvoor medewerkers in de betonwaren-industrie.(vervolg op blz. 60)In volgende fasen zal het accent komente liggen op de koppeling van systemenbinnen een bedrijf en naar buiten. Ditzal bij de huidige bedrijfsstructuur lei-dentoteenbesparingvankostenenpro-duktietijd. Hetverder doorgroeien naareen CIM-model en de daarbij behoren-de aanpassing van de organisatie, zullenvooral mogelijkheden bieden om meteen breder produktenpakketflexibel opeen sneller veranderende markt te rea-geren. Het logistieke systeemzal daarbijeen spilfunctie innemen (fig. 6).Deze ontwikkelingblijftdoorgaan eninde komendejaren zullen nog een aantalnieuw ontwikkelde systemen wordeningevoerdvoor ondersteuningvan deel-processen.4 Componenten CIM-modelSamenvattingen conclusiesDe toepassing van kleine, onaf-hankelijke geautomatiseerde systemenen numeriek bestuurde produk-tiemachines is thans in de betonwaren-industriealgemeen gebruikelijk. Hetleidt primair tot kwaliteitsverbeteringvan processenen informatie. De feitelij-keproduktiestaathierbij centraal (fig. 5).richte processen binnen een bedrijfmetzijn omgeving op elkaar zijn afgestemd(fig. 4). Ook hier is het zeker niet nodigdat invoering moet wachten tot allecomponentenvolledigzijn geautomati-seerd.Bij de keuzevan eenmodelis hetvanbe-lang volgens welk principe gegevensworden gestructureerd, opgeslagen enbeheerd en op welke wijze de reeds ge-realiseerde ontwikkelingen worden ge-?ntegreerd.ontwerpIcalculatieproductontwikkeling3 In- en uitvoerverzatnelingenfase 5Het CIM-concept houdt in, dat een sys-teem ontstaat waarin alle produktge-fase 4PDI betreft de interne en externe uit-wisselingvanprodukt-enproduktiege-gevens en is een logisch vervolg op EDI.Hiervoor moeten gegevens over geome-trie, materialen, plaatsing,verbindingenenz. wordenvastgelegd doormiddelvanalfa-numerieke gegevens en relationeleinformatie.Op Europees en nationaal niveau zijnreeds onderzoeksprojecten van PDI ge-start die gebruik maken van op interna-tionaal niveau in ontwikkeling zijndemodelleringstechnieken (STEP, Stan-dard Exchange Productdata). Er moetechter nog een lang ontwikkelings-tr:yect worden afgelegd voordat prakti-sche toepassing aan de orde is [5].Iproductontwikkeling I I marketing II calculatie I logistiek IverkoopI planningI productontwikkeling II calculatie. Iontwerp Iverkoop II planning IIassemblage I5 Kernactiviteiten nu 6 Kernactiviteiten in de toekomstCement 1991 nr. 9 59I I IPREFAJ3RICAGECOMMUNICATIE BIJTEKENWERK EN KEURINGVAN PREFAB BETONJ.H.M.Oude Kempers, ABT-Adviesbureau voor Bouwtechniek, VelpDe ontwikkeling van prefabricage in de bouw vergt veel van decommunicatietechnieken van de bouwpartners.Een goede afstemming van zaken tussen de betrokkenen bij het bouwproces vormt??n van de grootste knelpunten van de kwaliteitszorg. Tekeningen zijn eenafspiegeling van de kwaliteit van de onderlinge communicatie. In dit artikel wordtaandacht besteed aan de procedures rond het tekenwerk en de keuring vangeprefabriceerde betonelementen in utiliteits- en woningbouw. Met eenmatrix/routingschema wordt aangegeven hoe de communicatie rond het tekenwerkkan worden verbeterd.De tekening is het eindproduktvan het ontwerpproces. Ditprodukt wordt veelal geleverddoor tekenkatners van ontwerpers ofproducenten. Ontwerpers zijn werk-zaam bij architecten- en ingenieursbu-reaus of bij de ontwerpafdeling van(grotere) aannemersbedrijven en pro-ducenten.De produktkwaliteit van de tekeninghangt afvan de proceskwaliteit, waarbijdeze laatste een maat is waarop de on-derlinge communicatie verloopt. Deproceskwaliteitbezitveel multidiscipli-naire aspecten. Doorgaans is in het tra-ditionele bouwproces niemand verant-woordelijk in de zin van aansprakelijk~heid voor de proceskwaliteit. Maarwei-nig opdrachtgevers stellen vooraf eisenaan de proceskwaliteit, tenzij voorafkwaliteitssystemen in bestekken zijnopgelegd. Meestal wordt de proceskwa-liteit bepaald door de kennis en de wiltot samenwerking van de partners.Eenprefabconstructievereisteenuitge~breide werkvoorbereiding. Bij het hui-digesysteemvanwerkeninde bouwkanmet deze voorbereiding nauwelijks eer-der worden begonnen dan direct na de(vervolg van blz. 59)Literatuur1. Hertogh, M],C. en L. Toepoel, Cad-crete (VIII) - CAD-tekenen van wape-ning: kosten en baten. Cement 1989, nr.12.60aanbesteding. Onder zware druk wor-den dan de gegevens van de constructie,de bouwkundige detaillering en de in-bouw van de installaties aangeleverd.Vooral de technische gegevens (sparin-gen, instortvoorzieningen) van de in-stallaties leveren vaak veel problemenop.Bijzondere aandachtisvereistindienvoorzieningen moeten worden getrof-fen voor aansluitende staalconstructies.Taakverdeling tekenwerkIn het voorbereidingsproces moet hetduidelijk zijn hoe de taken bij het ver-vaardigen vanwerktekeningen zijn ver-deeld. Deze taakverdeling dient in hetbestek te zijn aangegeven.De ontwerpende partijen moeten ge-ruime tijdvoorde aanbestedingeenglo-baal uitvoeringsschema maken en hier-op de werktekeningenprocedure entaakverdeling afstemmen.In deze beschouwing wordt er van uit-gegaan dat de bouwpartners (ontwer-pers, uitvoerders) op basis van de UAVenin het traditionele bouwpatroon metelkaar samenwerken.Nadeaanbesteding dient eenprocesvanvervaardigen en controleren van teke-2. Wapenen met CAD-CAM.Eindrap-port CIAD-projectgroep 'Wapening enbuigstaten'. CIAD' Zoetermeer, 1989.3. Kreuvels, C.M.A. en J.E van Voort-huizen, EDI in de bouwnijverheid. In-formatie 1991, nr. 1.4. Toepoel, L., Cadcrete (X) - Van com-ningen op gang te komen. Primair hier-bij is dat er tijdig gegevens en details be-schikbaar komen.De ontwerpers moeten de ontwerp-principes hebben aangegeven, de aan-nemer of producent de vervaardi-gingsprincipes.TekenproceduresHet is van groot belang, als onderdeelvan de voorbereiding van een project,een procedureovereen te komen envastte leggen.Een veel gehanteerd uitgangspunt is:- de ontwerper maakt principete-keningen;- de aannemer, producent ofeen derdemaakt produktie-enassemblageteke-ningen (merken, montage, verbindin-gen);- de ontwerpers controleren deze teke-nmgen.Het bestek kan aangeven dat de co?rdi-natie bij de aannemer berust. Dit isvooral van belang wanneer de prefabconstructie door verschillende produ-centen wordt vervaardigd.In de praktijk blijkt dat de produktiete-puterprogramma naar informatiesys-teem. Cement 1990, nr. 3.5. Kwadijk, J]', PDI is optelsom vanproblemen EDI en CAB. CA-Techniek1991, nr. 4.Cement 1991 nr. 9