Stap 5: onderbouwen voorkeurskeuze alternatieven
Om varianten te evalueren en tot een voorkeursvariant te besluiten, is een variantenmatrix of trade-off matrix nodig waarin de criteria uit de doelstellingfunctie transparant zijn verwerkt. Meestal wordt gebruikgemaakt van weegcriteria en een multicriteria-analyse (MCA). Het voordeel van een dergelijke analyse is dat een integrale afweging op basis van zowel kwalitatieve als kwantitatieve criteria meegenomen kan worden in het besluit. Bij het uitwerken van een MCA wordt uitgegaan van de veronderstelling dat het beslissingsproces van een individu op dezelfde manier verloopt als dat tussen individuen. Als voor betrokkenen de rangorde van alternatieven op grond van de set criteria hetzelfde is, of als één van de alternatieven op voorhand duidelijk de voorkeur verdient, dan kan een MCA achterwege blijven, maar als dat niet zo is dan stelt een MCA beslissers in staat om de balans te vinden tussen vaak conflicterende criteria van concrete objecten of abstracte ontwerpdoelen. De MCA tijdens het ontwerpen kan weergegeven worden in een trade-off matrix, waarin op basis van een uitruil tussen richtinggevende ontwerpdoelen gezocht wordt naar het meest optimale alternatief op grond van een integrale afweging. Echter, een zo objectief mogelijke invulling van de matrix is alleen mogelijk als de criteria meetbare eenheden bevat die te plaatsen zijn op een schaal met een absoluut nulpunt, zoals afstand, tijd, temperatuur (Kelvin), et cetera. In alle andere gevallen is de invulling altijd subjectief. Door verschillende deskundigen met kennis en ervaring op het gebied van specifieke criteria bij het proces te betrekken, is de kans op een objectieve keuze groter. Eén persoon is meestal niet deskundig genoeg om een variant op alle criteria even zorgvuldig af te wegen. Meestal is deze slechts deskundig op een beperkt aantal criteria van een variant. Door een en ander in teamverband te doen, kunnen diverse deskundigen overleggen over overeenkomsten en verschillen en gezamenlijk tot de meest aanvaardbare keuze komen.
In de trade-off matrix wordt het ontwerp op een aantal vaste criteria beoordeeld. Deze criteria zijn voor elke variant uitgewerkt en geven weer wat de opdrachtgever belangrijk vindt. Een hoofdstructuur voor een trade-off is in tabel 10 weergegeven conform het format van ProRail.
Aangezien alternatieven alleen verschillen op grond van de ondersteunende functies en niet op grond van de basisfuncties, moet eerst aangetoond worden dat alle alternatieven aan de basisfuncties voldoen. Pas dan kan een MCA opgesteld worden voor de overgebleven alternatieven. De afweging vindt dan plaats op basis van aspecteisen omdat dat de eisen zijn die de ondersteunende functies weergeven.
Criteria kunnen een bepaalde weegfactor bezitten, waarmee de belangrijkheid ervan wordt aangegeven, maar in het algemeen levert dit een schijnzekerheid op omdat de weegfactoren niet altijd op basis van een schaal met absoluut nulpunt zijn weer te geven.
In het project Onderdoorgang Nootdorp is dit voor drie van de vijf varianten uitgewerkt. De varianten 2 en 5 zijn op grond van kosten afgevallen.
Kosten
De vraag is of varianten van deelsystemen moeten worden beoordeeld op kostprijs. Vele afwegingsmethoden zoals multicriteria- methoden maken onderscheid tussen criteria die de baten beschrijven en criteria die de kosten beschrijven [7]. In dit project is de kostprijs wel bepalend geweest als één van de keuze criterium, naast vele anderen (zie tabel 10). Hiervoor is geen uitgebreide en gespecificeerde begroting gemaakt, maar slechts een richtprijs per meter tunnel.
Complicatie ingevulde variantenmatrix
De structuur van de variantenmatrix, zoals door de opdrachtgever beschikbaar gesteld, bevat veel elementen die wederzijds afhankelijk zijn en van verschillende niveaus, zoals uitvoeringsduur, uitvoerbaarheid en ervaring, duurzaamheid en levensduur.
Oorzaak
De structuur en methode van afwegen uit de vraagspecificatie geeft onvoldoende inzicht in de wijze waarop een zorgvuldige trade-off uitgevoerd kan worden. Het invullen van de variantenmatrix met weegcriteria en criteria van verschillend niveau en mate van onderlinge afhankelijkheid leidt tot een score die subjectief is en een grote mate van schijnzekerheid weergeeft. Als vervolgens de hoogste score zonder kritische beschouwing als voorkeursvariant wordt aangewezen, kunnen er grote vraagtekens gezet worden bij het uiteindelijke besluit.
Remedie
De afweging is altijd subjectief vanwege de mix aan kwalitatieve en kwantitatieve criteria. Weegfactoren zijn wel toepasbaar, maar zullen een schijnzekerheid weergeven per alternatief omdat ze niet te schalen zijn ten opzichte van een absoluut nulpunt. Eerst moet worden aangetoond dat varianten voldoen aan de basisfuncties weergegeven met de functie-eisen. Varianten die hier niet aan voldoen, bijvoorbeeld vanwege ontwerp of uitvoeringsrisico’s of onvoldoende verificatiemogelijkheden van de eisen, vallen op voorhand af. In dit geval is dat alleen gedaan op basis van kosten, maar kosten zijn niet weergegeven als basisfunctie, dus ontbreekt de eigenlijke onderbouwing. Wel kan het zijn dat de opdrachtnemer kosten als cruciale basisfunctie heeft benoemd en daarop zijn afweging heeft gebaseerd, maar dat moet dan expliciet toegevoegd worden aan zijn afgeleide set van eisen en criteria.
In principe onderscheiden varianten zich op grond van de mate waarin ze aan aspecteisen voldoen. Tussen deze varianten moet gekozen worden. Hiervoor biedt de beschikbare variantenmatrix niet een geldige structuur, zoals van een gedegen MCA of trade-off techniek verwacht mag worden. Een hiërarchische beslissingstechniek zou hiervoor beter voldoen. De zogenoemde Analytical Hierachical Process (AHP) techniek is dan een geschikte methode die past binnen een systeembenadering en trade-off studie. Een alternatieve, eenvoudiger werkwijze is die volgens MAU-T (Multi-Attribute Utility Techniek) en de methode volgens Choosing By Advantages (CBA). Zie voor uitleg van deze technieken [7].
Beoordelingsaspecten
Maatgevende eisen
De vraagspecificatie van de opdrachtgever bevat de eisen waaraan een ontwerp en het uiteindelijke gerealiseerde product moeten voldoen. Vaak zijn dit eisen m.b.t. de functies van het object. De topeisen geven aan wat de uiteindelijke functie moet zijn: als het ontwerp daaraan voldoet, voldoen de onderliggende eisen. Omdat in de vraagspecificatie afgeleide eisen zijn weergegeven, gaat de opdrachtnemer ervan uit dat als hij aan de eisen op het laagste niveau voldoet, hij ook aan de eisen op topniveau voldoet. Het voldoen aan eisen wordt via de verificatielus uit het SE-procesmodel bepaald. In de tenderfase zal dan van een groot aantal eisen de verificatie pas in de opvolgende fasen uitgevoerd worden. Het is wel belangrijk nu al met een bepaalde zekerheid na te gaan of dit na de tender ook haalbaar is. Tevens moet er een grote mate van zekerheid zijn dat elke variant aan alle functie-eisen op het laagste niveau voldoet, anders is niet voldaan aan de bijbehorende functie en dus niet aan de doelstelling van de opdrachtgever. Tijdens de variantenkeuzen is dus nog niet geborgd dat aan alle eisen uit de eisenspecificatie is voldaan. Dit is een risico dat we op grond van ervaring en kennis moeten schatten.
Kosten
Varianten van deelsystemen met een hogere kostprijs kunnen meerwaarde hebben voor de prestaties van het gehele systeem ten opzichte van die met een lagere kostprijs. Het is dan ook verstandig eerst de varianten te beoordelen zonder naar de kostprijs te kijken en vervolgens een kostenbatenanalyse tussen de varianten uit te werken. Als we kunnen aantonen dat een variant met beperkt hogere kostprijs kwalitatief of zelfs functioneel beter scoort dan andere varianten, zouden we dat de opdrachtgever in overweging kunnen geven. Ook hier geldt dat onderbouwing en het traceerbaar en transparant weergeven van het keuzeproces zeer belangrijk zijn.
Realisatieproces
De uitvoeringsmethoden van een variant kunnen sterk bepalend zijn, zeker voor realisatie van objecten binnen bestaande infrastructuur. Aspecten als beschikbaarheid van bestaande infrastructuren gedurende de realisatie zijn voor de beheerders vaak maatgevend bij de keuze van een variant. Maar ook een bouwbedrijf heeft zijn voorkeuren. Als “variant 1” uitvoeringsmethoden vraagt waar nauwelijks ervaring mee is dan wordt deze op dit punt vaak lager gewaardeerd dan “variant 2” met een bekende uitvoeringsmethode. De realisatie voor “variant 1” kan wel via kennis en ervaring ingehuurd worden, maar het blijft een risico.
Uitvoerbaarheid
Een ontwerp kan heel goed aan alle eisen voldoen, maar kan lastig zijn te realiseren op de betreffende locatie, bijvoorbeeld vanwege toegankelijkheid voor materiaal en/of materieel. Al in de tenderfase zal inzicht moeten bestaan over het aspect uitvoerbaarheid. Aspecteisen, externe raakvlakeisen en realisatie-eisen uit de vraagspecificatie en analyse vanuit de beschikbare expertise spelen een belangrijke rol.
Risico’s
Om de risico’s voor een object te bepalen moeten de eisen, de objecten en de realisatie ervan kritisch worden bekeken vanuit de onderdelen, hun samenhang, het geheel en omgevingscondities. Hergebruik van informatie uit een risicodatabase kan hierbij een bruikbaar hulpmiddel zijn. Het gaat dan om risico’s die vergelijkbaar zijn met die van gelijksoortige en gelijkwaardige projecten in gelijksoortige en gelijkwaardige omgevingen. Hieronder is een aantal onderwerpen uitgewerkt waarop de varianten met betrekking tot de risico’s zijn beoordeeld.
- Financieel
Als een ontwerp veel onzekerheden bevat, bestaat de mogelijkheid dat bij het verder specificeren van het ontwerp nog grote kostenposten naar voren komen. Het kan ook voorkomen dat innovatieve oplossingen in de varianten zijn verwerkt waar nog geen risico-informatie uit voorgaande projecten van is. - Tijd
Door het introduceren van risicovolle bewerkingen in termen van seizoensinvloeden of materieelinzet is de kans op het uitlopen van een project groter dan wanneer dit niet het geval is. - Kwaliteit
Maak onderscheid tussen kwaliteit van het product en het proces. Leg de kwaliteit van producten vast via verificaties. In de tender- fase is het van belang dat van elk objectdeel zekerheid bestaat over de te borgen kwaliteit. De kwaliteit van het proces heeft te maken met de realisatie van de objecten. Aantonen van een bepaalde kwaliteit van een object is dan niet voldoende, want door werkzaamheden aan een deelobject kan de kwaliteit van een ander deel afnemen. Het trillen van een damwand in de buurt van een vers gestorte betonvloer kan de eindsterkte ervan nadelig beïnvloeden. Ook hier geldt weer dat kwaliteit beschouwd moet worden vanuit het geheel, de delen, de onderlinge relaties, de fasering in de tijd en omgevingscondities. Ervaring speelt hierin een belangrijke rol. - Veiligheid
Maak onderscheid tussen veiligheid van het eindproduct, bijvoorbeeld gebruiksveiligheid van de tunnel zoals die in aspecteisen vanuit het beeldkwaliteitsplan en het vormgevingsdocument zijn verwerkt, en veiligheid tijdens de realisatie op grond van een veiligheids- & gezondheidsplan. Een variant die tijdens de realisatie veel veiligheidsrisico’s met zich meebrengt, zowel op de bouwplaats als in de omgeving, is niet gewenst. - Omgeving
Factoren uit de omgeving kunnen risico’s veroorzaken voor het te ontwerpen en realiseren object. De externe raakvlakeisen zijn hiervoor sturend. Als een kraan binnen de infrastructuur van het bestaande spoor moet kunnen draaien, kan niet worden uitgesloten dat de beschikbaarheid van infrastructuur onder druk komt te staan. Vooraf moeten we nadenken over de wijze waarop omgevingsvoorwaarden vormgeving en realisatie van een variant beïnvloeden.
Voorbeeld aspecteis veiligheid voor gebruik onderdoorgang Nootdorp
De onderdoorgang Nootdorp moet voldoen aan diverse veiligheidseisen voor gebruik. De bindende informatie uit het beeldkwaliteits- en vormgevingsplan over verlichting en vorm van de tunnel, maakt duidelijk dat dit voor de opdrachtgever veel aandacht verdient; zie figuur 14.
[ link ]
Figuur 14. Veiligheidsaspect verwerkt in verlichting en vormgeving
Ervaring
Als in het verleden gelijksoortige ontwerpen zijn gemaakt, kunnen de ervaringen opgedaan met deze projecten worden meegenomen in de keuze voor dit project. Ervaringen zijn een belangrijk beoordelingsaspect omdat sommige gebreken niet uit het ontwerp of de calculatie blijken, maar in werkelijkheid wel bestaan. Belangrijk is dat we de gelijksoortigheid en gelijkwaardigheid van object en bijbehorende omgeving goed in kaart brengen, om bij hergebruik de informatie verantwoord te kunnen toepassen.
Ervaringen zijn een kostbare bron van kennis voor een bedrijf. Ze kunnen de keuze voor een bepaald ontwerp vergemakkelijken en dit aantoonbaar maken richting de opdrachtgever. Deze kennis moet niet alleen in de hoofden van medewerkers zitten, maar zo goed mogelijk voor iedereen beschikbaar zijn.
Levensduur
In de SE-werkwijze ligt sterk de nadruk op de levenscyclus van alle fasen van een object en daarmee de levensduur van het geheel, de delen en hun relaties tot hun omgeving. Een systeem bestaat uit onderdelen met elk een specifieke technische en economische levensduur die invloed hebben op aard en type van de samenhang tussen de onderdelen. Objectdelen met een beperkte levensduur zijn vaak fysiek gekoppeld aan objectdelen met een veel langere levensduur. Vanuit beschikbaarheids-, betrouwbaarheids- en onderhoudbaarheidseisen is hierop te sturen. Gedurende de gehele levensduur van het totale object zullen onderdelen vaak meermalen vervangen moeten worden. Bereikbaarheid en vervangbaarheid is dan van belang en dat aspect moet tijdens de ontwerpfase al in het ontwerp aantoonbaar verwerkt worden. Het kan zelfs zo zijn dat het te vervangen onderdeel gedurende de tijd een verandering zal ondergaan (trendontwikkeling). ProRail noemt dit in eisen vaak ‘aantoonbaar toekomstvast’.
Uitvoeringsduur
De uitvoeringsduur van een project is belangrijk in verband met de overlast voor de omgeving. Dit geldt met name voor vervoersinfrastructuren zoals spoor-, weg-, water-, energie- en datatransport. Varianten met een minimale verstoring van deze infrastructuren gedurende realisatie, maar ook gedurende beheer en onderhoud, verdienen hierin de voorkeur.
Inpassing in de omgeving
In sommige gebieden is het van belang dat een ontwerp goed in de omgeving past. Vaak zijn esthetische aspecten, ecologische aspecten en milieuaspecten hierin van belang, door rekening te houden met bestaande systemen uit die omgeving. De ervaring met dit project laat zien dat in de beschikbaar gestelde vraagspecificatie deze aspecten niet altijd voorkomen vanwege een sterke componentgerichte benadering van het engineeringsproces. Dit geldt tevens voor de delen die de opdrachtnemer toegevoegd heeft.
Voorbeeld aspecteis inpassing omgeving onderdoorgang Nootdorp
In de vraagspecificatie is op grond van een aantal bindende documenten over vormgeving, beeldkwaliteit, ecologie, architectonisch en milieu de aspecteis inpassing landschap vastgelegd. Het project moet dan ook voldoen aan diverse gebiedsontwikkelingsplannen, zie figuur 15. Belangrijk in dit specifieke geval is nog de nadruk op de verwachte sanering van een gedeelte van de ondergrond.
[ link ]
Figuur 15. Inpassing project in omgeving
Duurzaamheid
Een steeds belangrijker beoordelingsaspect is duurzaamheid van een ontwerp en de gebruikte materialen. Als bij het realiseren van het ontwerp minder grondstoffen of energie nodig zijn of producten langer meegaan, verdienen deze de voorkeur. Beoordelingsaspecten waar de opdrachtgever belang bij heeft, kunnen een voorkeur hebben in de trade-off matrix. Hiervoor kunnen de criteria voorzien worden van weegfactoren, die het belang van de criteria ten opzichte van elkaar weergeven.