‘Twaio’ berekent faalkans van transportleidingen

Onder een vierkante kilometer grond in Nederland bevindt zich gemiddeld dertig kilometer aan kabels en leidingen. Die kunnen natuurlijk allemaal kapot. De vraag is alleen: wanneer en in welke volgorde? Om hier een beter inzicht in te krijgen, ontwierp de technisch wiskundige ‘twaio’ (tweejarige assistent in opleiding, ofwel ontwerper) Saskia Geervliet een model dat de faalkans van ondergrondse transportleidingen voorspelt.

Voor een beheerder van een leidingnet moet het een nachtmerrie zijn: een graafmachine die met een harde klap een transportleiding lekslaat en daarmee de beheerder opzadelt met een forse schadepost. ‘Lekslag door derden’, heet dat in vaktermen. Maar ook een ‘spontane’ lekkage in een leiding zal de man hoofdbrekens bezorgen. In dat geval is corrosie vaak de boosdoener.

Aan corroderende transportleidingen valt gelukkig veel te doen door middel van preventief onderhoud. Helaas kan je niet alle leidingen tegelijk onderhouden en moet je prioriteiten stellen. Geavanceerde rankingtools moeten het nemen van die beslissing vereenvoudigen, maar doen dat volgens Geervliet niet goed genoeg. ,,Die rankingtools zijn in het buitenland ontwikkeld en zijn voor een groot deel niet van toepassing op de Nederlandse situatie. Verder is in deze tools geen onzekerheid opgenomen.”

Genoeg reden voor Geervliet om, als afsluitende opdracht van de ontwerpersopleiding, in opdracht van een leidingnet-beheerder een beter rekenmodel te ontwerpen, waarin zowel gegevens uit Nederland als een zekere mate van onzekerheid in zitten verwerkt. Door met dat model de kans op falen van een leiding te voorspellen, kun je op een verantwoorde manier prioriteiten stellen voor het plegen van preventief onderhoud. Leidingen met een grote faalkans worden gewoon eerder onder handen genomen dan leidingen met een kleinere neiging tot lekken.

Bij het ontwerp van het model stuitte Geervliet op een groot probleem: er waren veel te weinig gegevens over het falen van Nederlandse leidingen beschikbaar. Om de invloed van diverse leidingeigenschappen en omgevingsfactoren op de faalkans te kunnen bepalen, paste ze daarom de expertmeningen-methode toe. Deze methode gaat uit de kennis die experts over een bepaald vakgebied hebben. In dit geval moesten leidingnet-experts dus de invloed van iedere eigenschap en omgevingsfactor op de faalkans inschatten. Ook moesten ze aangeven hoe zeker ze van die schattingen waren. ,,Veel experts overschatten zich zelf”, vindt Geervliet. ,,Bij factoren waarvan ze het juiste belang niet zeker konden weten, gaven ze toch een klein onzekerheidsinterval aan.”
Plotten

Om deze overdreven zelfverzekerdheid uit de antwoorden weg te werken, gebruikte Geervliet prestatiescores. Met een aantal standaardvragen bepaalde ze hoe ‘goed’ een bepaalde expert in zijn vakgebied is. Aan antwoorden van de wat mindere expertshechtte ze vervolgens minder waarde dan aan antwoorden van ware leidingnet-goeroe’s. Zo kwamen er betrouwbare schattingen te voorschijn, of zoals Geervliet het zegt: ,,De uiteindelijke resultaten waren eigenlijk heel goed.”

Het model dat na een jaar onderzoek uit de bus rolde, is opgebouwd uit een aantal lineaire benaderingen rond bekende situaties. De variabelen die in deze benaderingen voorkomen, staan allemaal voor een bepaalde omgevingsfactor. Zo’n lineaire opzet lijkt op het eerste gezicht niet zo ingewikkeld, maar het venijn zit in de diverse parameters waarmee de variabelen worden vermenigvuldigd. Die parameters zijn het uiteindelijke resultaat van het expert-onderzoek en representeren stuk voor stuk een andere kansverdeling.

Om het model de verdeling van de faalkans van een zekere transportleiding te laten uitspugen, is speciale simulatiesoftware nodig. Dit programma, dat door technische wiskunde zelf is ontwikkeld, berekent een groot aantal keren de uitkomst van de lineaire functie. Bij elke berekening doet het programma een trekking uit de verdelingen van de verschillende parameters, zodat de uitkomst telkens anders is. De verdeling van de faalkans wordt nu verkregen door de diverse uitkomsten in een grafiek te plotten.

,,Het model zoals het er nu ligt, is goed bruikbaar”, vindt Geervliet. Maar om nog zekerder van de zaak te zijn, is nader onderzoek op een paar gebieden noodzakelijk. Geervliet geeft hier een voorbeeld van: ,,Voor de graaffrequentie in Nederland heb ik één waarde genomen, die niet afhangt van de lokatie van een bepaalde leiding. Maar op sommige plaatsen wordt nu eenmaal meer gegraven dan op andere.”

In het algemeen overheerst echter een gevoel van tevredenheid, zowel bij de opdrachtgever als bij Geervliet zelf. ,,De twaio-opleiding vond ik een goede manier om toepassingsgericht mijn kennis te vergroten.” Maar voordeel bij het solliciteren levert het niet op: ,,Ik twijfel er aan of het bedrijfsleven de opleiding erkent.” (R.L.)