Tag archieven: vooruitgang

Artikelen

Pensioen breekt aan voor prof.dr.ir. Herman van Bekkum – Scheikunde is leuk (24 september 1997, nr. 16)

 

HermanvanBekkum1997nr16_24-9

TWEEDAAGS INTERNATIONAAL CONGRES TER ERE VAN DELFTSE HOOG­LE­RAAR + KATALYSE BRACHT DE SCHEIKUNDE ENORME VOORUITGANG

 

Pensioen breekt aan voor prof.dr.ir. Herman van Bekkum

 

Scheikunde is leuk

 

De leermeester gaat met pensioen. Nog een jaar lang wikkelt prof.dr.ir. Herman van Bekkum lopende zaken af, maar daarna is het over en uit. Medewerkers van de vakgroep Organi­sche Chemie en Katalyse van de faculteit Scheikunde aan de TU Delft orga­niseerden stiekem een tweedaags internationaal congres ter ere van de 65-jarige. Helaas belde een buitenlandse collega Van Bekkum op: ‘Hé Herman, natuur­lijk kom ik!’ Scheikunde is leuk, maar zonder Van Bekkum iets minder.

‑ Erwin van den Brink ‑

 

De auteur is redacteur van de Ingenieur.

 

Een van zijn laatste publicaties verschijnt in een boek met de titel Heilig Vuur. Het gaat niet over scheikunde maar over wat wetenschappers drijft. Soms is een wetenschappelijke discipli­ne niet meer dan een van de vele mogelijke uitwegen voor één enkele passie. In het geval van Herman van Bekkum lesgeven. ‘En onderzoek’, zegt hij er direct bij. De passies vonden hun uitweg via de organische scheikunde en de katalyse. Min of meer toeval, geeft hij toe. Het had ook natuurkunde kunnen zijn of een andere exacte studie. Van Bekkums scheikundeleraar aan de HBS maakte echter de meeste indruk, gewoon omdat hij zo’n leuke leraar was. Leuk. Dat woord gebruikt hij vaak.

Dat Van Bekkum binnen het vak scheikunde voor katalyse koos, zal evenzeer toeval zijn geweest. Het was de tijd: Van Bekkum studeerde af in 1949. In die jaren kwamen organische chemie en de katalyse op met het in zwang raken van kunststof­fen. Met name het aantal toepas­singen van katalysato­ren is inmiddels ontelbaar en varieert van de uitlaatkatalysa­tor tot zeoliet in wasmiddelen.

Een huwelijksmakelaar is dé manier om een chemische reactie te bewerkstelligen. Shokubai is het Japans woord voor huwelijks­makelaar en voor katalysator. Van Bekkum: ‘Chemische processen zijn enorm verbeterd doordat we er in geslaagd zijn katalysa­toren veel en veel selectiever te maken en we katalysatoren ontwikkelen die ofwel heel lang werken ofwel geregenereerd kunnen worden.’

Katalyse heeft vooral een grote toekomst in de fijnchemie (reuk‑ en smaakstoffen, farmacie, agrochemicaliën, anti‑oxi­danten om bijvoorbeeld kunststoffen te verduurzamen en derge­lijke), wat echter meer afval oplevert dan producten. ‘Daar zie je een golf van research en de procesverbete­ringen zijn enorm­.’

Van Bekkum, tevens lid van de KNAW, vecht tegen het nog steeds ondergeschoven imago van scheikunde en kreeg voor zijn didac­tische en promotionele werk de Delftse Leermeesterprijs. ‘Een gemiddelde vwo‑leraar kan dat imago bij zijn leerlingen niet in zijn eentje weg­werken.’ De hoogleraar begon daarom een ondersteunend project om middelbare scholie­ren te laten zien ‘hoe leuk chemie is’. Hij zorgt dat grote fabrikan­ten als Unilever en Akzo Nobel gratis zeo­lietmonsters ter beschik­king stellen en scholieren mogen dan thuis de hoeveel­heid zeoliet in het waspoeder bepalen. In feite bootst dit proefje het waspro­ces na: het zeoliet NaA wisselt Natrium kationen (Na+) uit met in het waswater opgelos­te calcium kationen (Ca2+). Het zeoliet vervangt daarmee het milieubelas­tende fosfaat als wateronthar­der.

Er doen nu zo’n 350 scheikundeleraren mee aan dit project dat sinds anderhalf jaar loopt. ‘Er moeten veel meer van dit soort dingen gebeuren’, stelt hij. Want het is tegen de stroom oproeien. ‘Zo’n affaire waarbij door export van onzuivere glycerol Haïtiaanse kinderen om het leven komen, doordat zij met deze glycerol aangemaakte hoestdrank hebben geslikt ‑ ver­schrikkelijk. Als ik dat lees dan denk ik ook: dat kost ons studenten. Chemie staat dan weer in een kwade reuk.’

 

‘Mijn leukste vak’

Voorzitter R. van der Meer van de Vereniging van de Nederland­se Chemische Industrie (VNCI) waarschuwt dat Nederland zijn chemici straks uit het buitenland moet halen. In Nederland zijn in augustus zo’n 500 eerstejaars aan een studie scheikun­de begonnen. In 1990 waren dat er nog 1200. Delft kan 160 eerstejaars scheikundige technologie bergen; slechts 70 stu­denten hebben zich aangemeld.

Zij leren net als de scholieren die meedoen aan Van Bekkums project, de scheikunde ontdekken door bestaande alledaagse producten te ontleden. Van Bekkum noemt dat ‘mijn leukste vak’. Het heet ‘chemie van organische producten’ en gaat over wasmiddelen, cosmetica, sportdranken, geur‑ en smaak­stoffen, noem maar op. ‘Het eerste college is al een feest: een deskun­dige komt wat over zo’n product vertellen.’

Hij laat een scriptie zien van een studente die vervolgens ‘in de lipstick’ is gedoken. Van Bekkum wil maar zeggen: chemici zijn geen enge smeerpoetsen. Hij laat geen gelegenheid na om dat te benadrukken. Vorig jaar hield hij tijdens de 154ste dies natalis van de TU‑Delft een rede met de titel ‘Van fos­siel naar groen’, waarin hij uitlegt dat de scheikundige technologie die de wereldeconomie zonder fossiele energiedra­gers ongestoord kan laten doordraai­en, in aantocht is: de waterstofeconomie. ‘Wanneer 1 % van het op aarde ingestraalde zonlicht wordt opgevangen op zonnecel­len, het rendement van de omzetting van zonne‑energie naar elektri­citeit 20 % zou bedra­gen en het rendement van de elek­trolyse van water (elektrisch ontleden van H2O in O2 + 2H2) 60 % be­draagt dan kan een ener­gie‑equivalent van 2500 exa (1018 of miljard maal miljard, red.) joule aan waterstof worden gepro­duceerd. Dat is ongeveer driemaal de hoeveelheid energie die volgens de huidige inzich­ten nodig is in 2040!’

Van Bekkum toont een tabel waarin de prestaties van een nieuwe pro­ductielocatie van Shell Moerdijk worden vergeleken met die van de oude faciliteit. Het gaat om een fabriek waar ethylben­zeen wordt gemaakt, een grondstof waaruit via styreen polysty­reen wordt gefabriceerd. Vast afval produceert de fabriek in de nieuwe opzet met zeolietkatalysator in het geheel niet meer. Ook worden geen chemicaliën meer verbruikt. Er resteert nog een vloeibare afvalstroom van 264 ton met benzeen verza­digd water en 35 ton gasvormig afval. Respectievelijk minder dan 0,1 % en honderdsten van procenten van de jaarpro­ductie van de fabriek. ‘In de pers komen achter die getallen helaas vaak drie nullen, omdat journalisten van tonnen graag kilo’s maken; dan lijkt het erger’, weet Van Bekkum. Het zijn dezelf­de journa­listen die gewasbe­schermingsmiddelen consequent ‘land­bouwgif’ noemen.

 

Groene grondstoffen

Toch moeten chemici niet allergisch zijn voor de maatschappe­lijke verontrusting die schuilgaat achter zulke op zichzelf vaak onterechte voorstellingen van zaken, meent Van Bekkum. ‘Een trend is nu: groene grondstoffen. Je kijkt welke stoffen de natuur voortbrengt, daar ga je mee aan de slag.’ In Delft is bijvoorbeeld een nieuwe kunstzeep ontwikkeld op basis van natuurlijke stoffen, die is geoctrooieerd. De kunstzeep be­staat uit fructose als hydrofiele kop en het molecule heeft een hydrofobe staart afkomstig uit natuurlijke oliën en vet­ten. De fructose is afkomstig van inuline dat sinds enkele jaren in Nederland wordt gewonnen uit cichorei.’

Het doet hem deugd dat de chemie zo steeds ‘groener’ wordt. Als oud‑topsporter gaat Van Bekkum – hij speelde in het natio­nale volleybalteam – in het jaar dat hij zijn hoogleraarschap afbouwt nog proberen het grootste aantal promoties bij één hoogleraar, dat nu op naam staat van prof. Waterman (70 promo­ties), te over­treffen. ‘Een promotie is en blijft the loneli­ness of the long distance runner ‑ als promo­tor loop ik steeds maar een kleine stukje mee.’

Daarna het onvermijdelijke afscheid van de academische prak­tijk. Dat is voor hem een beetje als halverwege een spannende film weglopen uit de bioscoop. Het verhaal neemt juist een nieuwe, leuke wending. Maar het gaat ook eindeloos door.

 

(KADER)

 

Symposium: Organic Chemistry and Catalysis. Op 2 en 3 oktober in het auditorium van de TU Delft. Met lezingen van onder anderen J.W. Geus (Utrecht), F. Lichtenthaler (Darmstadt), P. Gallezot (Villeurbanne), J.W. Frost (Michigan), P.B. Venuto (Yardley), P.A. Jacobs (Leuven), A. Corma (Valencia), E.G. Derouane (Liverpool) en J.M. Thomas (Cambridge). Toegang voor studenten gratis, niet-studenten betalen f 100 voor een dag en f 150 voor twee dagen. Aanmelding: M.A.A. van der Kooij‑van Leeuwen, tel. 015 278 26 83, fax 015 278 14 15, e-mail: secre­ta­ri­at‑OCK@stm.tudelft.nl

 

(FOTO)

 

(BIJSCHRIFT)

 

Van Bekkum: ‘Door met zonne‑energie wereldwijd waterstof uit water maken is driemaal te voldoen aan de voorspelde energie­behoefte in 2040.’

 

(Foto: Michel Wielick, Amsterdam)

Artikelen

Benchmarking

AT-Turbine-Engine-Prep-3_2

 

1997-02

 

OMSLAGARTIKEL

 

BENCHMARK IS IJKPUNT VOOR PRESTATIEVERBETERING + VERGELIJKEND ONDERZOEK NAAR HONDERD EUROPESE PRODUCTIEBEDRIJVEN + 80 % PRODUC­TIEKOSTEN WORDT VASTGELEGD IN ONTWERPPROCES

 

Ingenieurs brengen goeroedom naar de werkvloer

 

Managementhypes vertaald

in bruikbaar gereedschap

 

Het vertalen van goeroewijsheid over trends zoals lean produc­tion en business process redesign (BPR) is vaak net een stap te ver voor managers in de industriële productieomgeving, vooral in het midden- en kleinbedrijf. Dagelijkse beslom­me­ringen eisen alle aandacht op. Grote adviesbureaus hebben echter methoden ontwikkeld om de nieuwe organisatieconcepten te concretiseren voor specifieke productiesituaties.

– Erwin van den Brink –

 

De auteur is redacteur van De Ingenieur.

 

De tijd van de grote managementhypes van de jaren tachtig en negentig is aan het overwaaien. Terwijl de orakeltaal van goeroes zoals Tom Peters en Michael Hammer nog nagalmt, zijn de ingenieurs Mat de Vaan en Maurits Verweij (Beren­schot), Rufus Udo en Remco Overwater (Andersen Consul­ting) met het down to earth-monnikenwerk begonnen om de verlichte ideeën te enginee­ren tot gevali­deerde, gestandaar­diseerde methoden die direct in de bedrijfspraktijk toepasbaar zijn.

Het adviseren heeft zich daarmee verplaatst van ons nachtkast­je – waar de boeken van Drucker, Peters, Hammer en Jones al dan niet gelezen liggen – naar de werkvloer. Trends zoals lean produc­tion (Jones) en business proces rede­sign (Hammer) hebben inmiddels hun sporen nagela­ten in grote be­drijven in de auto-industrie en de (zake­lijke) dienstver­le­ning. Hiervan afgeleide methoden sijpelen nu door in kleine indus­triële onder­nemin­gen en beogen de prestaties te verbeteren van be­paalde bedrijfs­functies zoals de product­ontwik­ke­ling. Wat deze methoden gemeen hebben is hun praktische toe­pasbaar­heid.

 

Onderzoeksschool Beta

De adviessector boort steeds meer specifieke marktsegmenten aan. De Twe­nts-Eindho­vense onder­zoeks­school Beta stelt infor­matica cen­traal bij het herzien van bedrijfsprocessen, terwijl TNO in het programma ‘Modern produceren in het MKB’ een hele reeks aan (bestaande) technolo­gieën en methodologieën (vari­rend van cadcam tot just in time) heeft aangepast aan de prak­tijk van kleine bedrij­ven.

Dit jaar hoopt ir. Maurits Verweij van adviesbureau Berenschot uit Utrecht te promo­ve­ren op een proefschrift waarin hij de mogelijkheden onderzoekt om de kennis van de grote onder­zoeks­instituten zoals TNO en de universiteiten toegankelijker te maken voor het MKB. Tot het MKB behoren volgens de Europese Unie alle bedrij­ven met minder dan 250 medewerkers, een omzet van minder dan veertig miljoen ecu (f 86 miljoen) die voor minder dan een kwart eigendom zijn van een groot bedrijf. Doorgaans komt nieuwe kennis voor dergelijke bedrijven van de klanten en toeleve­ranciers. Waar moeten zij beginnen om hun kennishorizon te verbreden?

Verweij: ‘Nodig is een eenvou­di­ge, goedkope methode om een snelle diagnose te stellen van de eigen produc­tieorgani­sa­tie.’ Kleine onderne­mers kunnen het zich immers niet veroor­lo­ven om met hun perso­neel een week op de hei te gaan zitten: wie neemt dan de telefoon aan?

Daarom heeft ­Berenschot samen met het de TU-Eind­hoven, de universi­teit van Hannover en het Duitse adviesbureau Kien­baum in het kader van het Europe­se onderzoeks­pro­gramma Brite Euram II een metho­de ontwikkeld voor het heront­werpen van het pro­ductiepro­ces bij kleine en middel­grote bedrij­ven die actief zijn in enkelstuks- of klein­serie­fabricage. Een vorm van BPR die praktisch te hanteren is voor kleine industriëlen. Reorga­niseren met beide benen op de werkvloer.

‘We wilden de drempel verlagen voor middelgrote en kleine bedrij­ven’, zegt prof.ir. Mat de Vaan van Berenschot. ‘De algemene methodiek BPR is eigenlijk helemaal toegesneden op de dienstverlenende, informatieverwer­kende bedrijven en niet op de industriële productie, laat staan op de kleinschalige pro­duc­tie.’

 

Vaan
prof.ir. Mat de Vaan van Berenschot (2010)

Centraal in de Berenschotmethode die HOPE heet (Human Orien­ted Produc­tion Enginee­ring), staat de zogenoemde Producti­on De­scription Langu­age (PDL). Deze taal (zie kader) beschrijft de optimale productieorganisa­tie voor een bepaald werkstuk of product in termen van bekende basis­typen zoals de assemblage­lijn, statio­naire samen­bouw (in een dok of op een platform), een mobiel assemblage­platform en de productiecel of taakgroep.

PDL wordt niet alleen gebruikt om de optimale organisatie van de productie te bepalen, maar is tevens een instrument voor benchmarking. In vervolg op het HOPE-project neemt Beren­schot momenteel deel aan benchmarking van honderd productiebe­drij­ven in Duits­land, Zweden, Groot-Brit­tan­nië, Spanje en Italië. Dat gebeurt in het kader van het Europese Betti-pro­ject (B­enchmark Tool To Improve The Production Performance), on­der­deel van het nieuwe Europese technologieprogramma Inno­vation. Doel hiervan is het creëren van een database met Euro­pese productiegege­vens. De prestaties van de onderzochte bedrijven worden bij benchmarking ten op­zichte van elkaar geijkt. Daarmee kunnen bedrijven snel meten hoe zij het doen ten opzichte van verge­lijk­bare bedrij­ven in Europa.

 

Productontwikkeling

Ook Andersen Consulting uit Eindhoven heeft recentelijk het nodige gedaan aan bench­marking. Dit wereldwijd opererende bureau richt­te zich daarbij niet op een bepaalde categorie bedrijven maar op een bepaalde bedrijfsfunctie, namelijk de productont­wikke­ling of engineering. ‘Na de hausse van verbete­ringen in het logis­tieke proces wordt langzaam duidelijk dat de weg naar verdere verbe­te­ring van de concurrentie­positie loopt via het ontwerp­pro­ces’, stellen dr. ir. Remco Overwater en ir. Rufus Udo in een publicatie van Andersen Consulting. Dit bureau deed in de VS een benchmar­k-onder­zoe­k naar het enginee­ring-pro­ces­ van tien grote indus­triële pro­duc­tiebe­drij­ven, recent gevolgd door een bench­mar­k-onderzoek in vijf Neder­landse pro­duc­tiebe­drijven. Uit dat onderzoek komt naar voren dat de situa­tie in grote indus­triële bedrijven in de VS en in Neder­land niet dramatisch verschilt: in beide landen valt nog een hoop te verbete­ren. In de VS is men over het algemeen verder met interne gegevensuitwis­seling (bedrijfs-automa­tise­ring) en wordt eerder gekozen voor technische oplos­sin­gen, terwijl Europese ondernemingen eerst kijken naar de organi­satie: dat geeft snel resultaat en hoeft niet veel geld te kosten. Toch zijn goed beheer van product- en procesgege­vens en effi­ci­nte uitwisse­ling van zulke gegevens binnen bedrijven en tussen samenwer­kende bedrijven de grote proble­men die in Europa de komende jaren moeten worden opgelost. In toepas­sing van infor­matica hebben wij een achterstand op de Amerika­nen.

In dit verband adviseerde Andersen Consulting de laatste tijd een aantal bedrijven in de machinebouw over een verkorting van de door­looptijd van hun ontwerpproces (‘enginee­ring’).

Re-engineering, het herontwerpen van bedrijfsprocessen, nam in de pro­ductieom­geving al snel de gedaante aan van lean produc­tion: zonder voorraden (just in time leveren van onderdelen) en zonder wachttijden produceren. Dat had veel te maken met het verbeteren van de logistiek. Nu sijpelt het herontwerpen van processen steeds meer door naar de enginee­ring-afdelingen.

‘Engineering is erg traditioneel en van oudsher een machtig bolwerk binnen het bedrijf’, zegt ir. Remco Overwater die voor Andersen Consulting een aantal re-engineering-projecten deed. ‘De inge­nieur die daar zit is zeer gehecht aan hetgeen hij nodig heeft om creatief en goed bezig te zijn. Hij hanteert vaak zijn eigen doelstellingen. Ontwerpers zijn bijvoorbeeld geneigd de kwaliteit van het ontwerp te verbeteren ten koste van de tijd die nodig is om het product te vervaardigen.’

‘Tachtig procent van de productiekosten wordt bepaald in het ontwerpproces’, licht zijn collega ir. Rufus Udo toe. Hij noemt als voorbeeld een machinefa­briek waar Andersen Consul­ting over de vloer is geweest. ‘Een machine die voor negentig procent uit eerder ontworpen of stan­daardonderdelen bestaat, werd toch telkens voor honderd procent ge-engineerd. We hebben daar modu­laire ontwerpen ingevoerd, waarbij je met een vaste set van verschillen­de modules machines kunt bouwen die aan alle specificaties van de klant voldoen zonder dat de con­structie-afdeling er nog aan te pas komt. Dat werkt zo funda­menteel anders dat het veel tijd kostte ingenieurs te overtui­gen. Op dit moment zijn ongeveer tien van de dertig machine-ontwer­pen gemodulariseerd. De mentale barrière is echter overwonnen zodat we moge verwachten dat de modularisatie van de overige ontwerpen in een fractie van de tijd wordt gereali­seerd die het tot nu toe heeft gekost.’

 

Nieuwe generatie

‘Doordat ingenieurs zich veelal richten op het engineeren van or­ders, in feite het aanpas­sen van bestaande ontwerpen voor nieuwe klanten, schiet de ontwikkeling van geheel nieuwe producten er bij in en terwijl de ingenieur daar juist waarde aan kan toevoe­gen. Nu zie je alleen maar zeer incrementele pro­ductontwikke­ling; een machine blijft in grote lijnen twin­tig jaar hetzelf­de, er is geen tijd om een nieuwe genera­tie te ontwikke­len.’

Wat geldt voor engineering geldt vooral in kleine indus­triële bedrijven. Zoals de constructie-afdeling van be­drijven in enkelstuks- en kleinseriefabricage is gespitst op het ‘engi­neeren van orders’ zo is ook de productie gericht op het ‘op tijd de deur uit krijgen’. Bedrijven hebben het druk met het hoofd boven water te houden.

De Vaan: ‘We leven in hoge-loonlanden. Om te kunnen blijven concurreren moet je alles uit de productieorganisatie halen wat er uit te halen is. Moderne apparatuur, automatise­ring, is wel een voor­waarde, maar biedt niet voldoende soelaas. Automa­tisering en produc­tieorganisa­tie waren toch twee aparte werel­den. Daarom wilden wij een alomvattende methodiek maken die de technische én de mense­lijke aspec­ten be­schrijft.’

‘Stel: een bedrijf twijfelt tussen opti­maliseren van de pro­ductie en verhuizen naar een lage-loonland. De eerste stap een in onze visie is dan: doe een benchmark. We zijn nu in staat op een works­hopachtige manier tot een zeer snelle analyse te komen. We kunnen de productie binnen ver­schillende bedrijfs­onderdelen snel typeren en de totale performance van een bedrijf in kaart brengen. Er zijn internati­o­naal kengetal­len beschikbaar over bij­voorbeeld assemblagebe­drijven die betrek­king hebben op de bewer­kings- en doorlooptijd. Als kenge­tal­len dan niet worden gehaald, weet je vaak dat het ligt aan een subop­timale produc­tieorganisatie van bepaalde be­drijfsonderde­len.’

 

Concurrent engineering

‘Benchmarking is een inderdaad een vertrekpunt’, bevestigt Overwater. ‘Vervolgens kun je zover gaan dat je niet alleen je bedrijfspro­cessen heront­werpt, maar dat je de hele business herdefi­nieert, abstra­heert, waardoor je bijvoor­beeld overeen­komsten ziet ontstaan tussen het ontwikke­len van een zaktele­foon en een auto. Zo kun je daar als auto­maker ook wat van opsteken.’

Een goede consultant spaart daarbij ook zichzelf niet. Udo: ‘Ook wij zijn voortdu­rend bezig te zoeken naar mogelijkheden de doorlooptijd te verkorten van onze eigen projec­ten bij klanten. We ontwikkelen daarvoor methodologieën waarin aspec­ten zijn verwerkt van concurrent engi­neering. Een van de initiatieven in dit verband noemen we re-inventing sys­tems­buil­ding.’

‘Concurrent engineering, waarbij je tegelijkertijd met een product samen met alle betrokkenen – klant, Marketing & Ver­koop, Inkoop, leveranciers, engineering – de daarvoor benodig­de processen ontwerpt, komt uit een heel andere wereld. Ook dát is een vorm van bench­mar­king, het verge­lij­ken en ijken van pro­ces­sen. En dan krijg je wat re-inven­ting the business wordt genoemd: soms ontkom je er niet aan de kernactiviteit te herdefi­niëren, te greenfiel­den, om hele­maal out of the box, los van alle bedrijfsbe­slomme­rin­gen, buiten de gebaande paden, je af te vragen wat je compe­tence is waarin je bedrijf zich in essentie onderscheidt van andere bedrij­ven.’

 

Harley Davidson

Zo herdefinieerde motorfietsenfabrikant Harley Davidson onder de hoede van Andersen Consulting zijn business als een be­paal­de, vrijgevochten levensstijl. Je hebt motor­rijders en Harley Davidson-­rij­ders. Eerst moest natuurlijk de Japanse concurren­tie worden geëvenaard door de grote hoeveel­heid foutpro­ducten uit te bannen. Dat betekent reworking en terugdringen van de ineffi­ciëntie in de pro­ductie (grote voorraden, laag produc­tietem­po, lange wacht­tijden, veel onder­handen werk en dus een groot kapitaal­be­slag). Door lean te gaan produ­ceren dus.

Maar vervolgens werd om Harley Davidson een nieuw imago opge­tuigd. Bij de HD-dealers in de VS vindt de klant een kiosk met een pc waar je á la carte je eigen motor­fiets kunt samenstel­len: van kleur tot en met het motorgeluid. Udo: ‘Als een machine wordt samengesteld uit door engineering vrij­gege­ven, gevalideerde modules, is het niet meer nodig om met die order langs enginee­ring te gaan.’

Ontwerpers zijn geneigd zich daar tegen te verzetten. Bij DAF-trucks is sprake van client driven engineering, waar een configurator, een computerprogramma, klanten in staat stelt een vrachtwagen volgens eigen wensen en eisen samen te stel­len. De configurator geeft aan welke combi­naties van modules wel en niet kunnen. Een configurator is het front end van het logistiek systeem; de productie en de inkoop van onderdelen wordt er mee aange­stuurd. De configurator moet worden onder­houden vanuit engi­neering.

Met zulke methodologie en technologie hebben bekende producen­ten zoals Harley Davidson dus het Aziatische tij weten te keren. Hetzelfde geldt volgens Mat de Vaan voor kleine bedrij­ven die nu aan zet zijn: ‘Een Taiwanese fietsenfabrikant gaat hier in Nederland een fietsenfabriek opzetten, omdat hij dichter bij de markt wil zitten en zo sneller kan leveren. Tegenwoordig wordt de pro­ductiviteit meestal bepaald door de mens-machine-combina­tie: als de bediener van een dergelijke machine een beetje doel­treffender gaat werken, verhoogt dat de produc­tiviteit zodanig dat het loon­kos­ten­voordeel van een lage-loonland in het niet valt.’

 

(FOTO 1

 

(BIJSCHRIFT )

 

Klanten van DAF kunnen, als zij een nieuwe vrachtwagen kopen, deze met behulp van een zogenoemde configurator geheel naar eigen wens samenstellen. (Foto: DAF)

 

 

(FOTO 2)

 

(BIJSCHRIFT )

 

Prof.dr.ir. Mat de Vaan (links) en ir. Maurits Verweij: …met een een­voudige metho­de de drempel verlagen voor kleine en middelgrote bedrijven die hun processen willen verbeteren… (Foto: Michel Wielick).

 

 

(FOTO 3)

 

(BIJSCHRIFT)

 

Dr.ir. Remco Overwater (links) en ir. Rufus Udo: ‘Na de hausse van verbete­ringen in het logistieke proces wordt lang­zaam duidelijk dat de weg naar verdere verbete­ring van de concur­rentie­positie loopt via het ontwerppro­ces.’

 

(Foto: Michel Wielick)

 

 

(KADER)

 

Er is HOPE voor het MKB

 

De HOPE-methode van Berenschot beoogt niet zoals de aanpak van Andersen Con­sulting om in laatste instantie de eigen be­drijfsactiviteit, de business, te herdefin­iëren en aan de hand daarvan het bedrijfsproces fundamenteel te heront­werpen. Bij fundamenteel herontwerp is het aangrijpingspunt al gauw de productontwikkeling, de ontwerpafdeling, omdat meestal daar het bedrijfs­proces begint.

Het aangrijpingspunt van de HOPE-metho­de is het productiepro­ces. Door het productieproces te herontwerpen aan de hand van (slechts) zes basisty­pen, wordt tijd en dus geld bespaard. Lean produc­tion en BPR veronderstellen vaak inzet van automa­tise­ring; informati­ca en robotica zijn dan dus duur en tijdro­vend.

Ir. Maurits Verweij: ‘Voor het beschrijven van een productie­omgeving kun je een aantal basisvormen onder­scheiden. De proble­men waar een bepaald be­drijf tegen aanloopt, zijn mis­schien te wijten aan een ver­keerde grondvorm. Het gaat er daarbij om hoe ingewikkeld een product is, hoeveel exempla­ren er van moeten worden ge­maakt en welke eisen aan flexibi­li­teit worden gesteld. Daarbij moet je kengetallen waarderen in hun context: een serie van tien vliegtuigen is al heel wat, een serie van tien auto’s is nie­ts.’

‘De autonome groep, manufacturing cell of Produc­tions Insel, is een van die grond­vor­men ofwel basic types: een team maakt geheel zelfstandig een afgerond (onderdeel van een) produc­t. Aan het andere uiterste van het spectrum bevindt zich de functio­nele afde­ling, waar slechts een taak van een order wordt verwerkt waarna de order doorschuift naar een volgende afdeling. Daartussen ligt bijvoor­beeld het Flexibel Manufactu­ring System (FMS), de geau­tomati­seerde versie van de produc­tie­cel. Verder onder­scheiden we de multi­productie­lijn en het stroomdok. Hierbij verplaatst het product zich nog wel serieel langs een assembla­ge­lijn, maar op elk station werkt een groep­je mensen aan parallel­le taken. Ten slotte is er statio­naire productie waarbij men voor uit­eenlo­pende handelin­gen specia­listen naar de ‘bouw­plaats’ stuurt.’

‘Met suit­abi­lity profiles, een waarderingsmatrix van verschil­lende productieaspecten zoals seriegrootte, product­variëteit, hoeveelheid onderdelen, aantal montagehande­lingen e.d., geven we aan hoe in verschillende situa­ties ver­schillen­de grondvor­men meer of minder geschikt zijn.’

 

Kort cyclische arbeid

HOPE neemt niet zozeer de technische mogelijkheden als uit­gangspunt maar het aanwezige menselijke kapitaal en zoekt daarbij de beste technologische mogelijk­heden. Een bedrijf kan voor een productieproces kiezen uit een taakgroep of een pro­ductie­lijn. Een dergelijke keuze hangt af van het opleidings­niveau of zelfs van persoon­lijke voorkeuren.

De Vaan: ‘Niet alle mensen hebben dezelfde verwachtingen ten aanzien van hun werk. Je kunt dus niet zonder meer zeggen dat kort cy­clische arbeid aan een assemblagelijn altijd voor ieder­een vervreemdend werkt – alhoewel arbeid met extreem korte cycli, dus met een hoge mate van eentonigheid, voor niemand leuk is. Maar je zit uiteindelijk met economische randvoor­waarden.’

‘De productiesituatie is bepalend. Daarbij gaat het niet alleen om de aard van het product en hoe het geproduceerd moet worden, maar ook met het soort personeel. Voor een lijnpro­ductie zijn andere mensen nodig dan voor produc­tiecellen. In sommige situaties zijn pro­ductiecel­achtige structuren en een assemblagelijn gelijk­waar­dige alternatie­ven.’

Het Duitse bedrijf Windhoff AG (machinebouwer van met name industriële transport­middelen, 450 personeelsleden) was een van de drie bedrijven in het HOPE-project, samen met het Eindhovense bedrijf Frencken (onderdelen voor onder meer lucht- en ruimtevaartindustrie) en het Belgische bedrijf Verhaegen (fabrikant van bedden en lattenbo­dems).

De trend bij Windhoff is dat het productenpalet steeds groter wordt en de series kleiner. Dat leidde tot voorraadbe­heer, interne logistiek, planning en besturing.

Toen HOPE bij Windhoff werd ingevoerd, waren net twee assem­blagelijnen op elkaar aangesloten en optimaal ge­schikt voor het produ­ceren van een groot aantal uni­forme pro­ducten. Op een van deze lijnen werden twee verschillende soorten bouwma­chines gemaakt: een met veel klantspecifieke onderdelen en een met minder klantspeficieke onderdelen. Omdat grote aantallen nodig waren van beide typen, werd de lijn beurtelings drie weken voor het ene en drie weken voor het andere type ge­bruikt. Dat betekende lange levertijden voor exemplaren van de afzonder­lijke typen.

Besloten is de producten met speciale eisen voor de klant niet langer tussen het standaardpro­duct door op een lijn samen te bouwen, maar pas te monteren nadat het product de assem­blage­lijn heeft verlaten. Heeft een pro­duct heel veel klant­speci­fieke onderde­len dan wordt het stationair in een bouw­dok geassem­bleerd. Kwaliteitsborging wordt gedaan door de produc­tiemede­werkers zelf om zo de doorlooptijd te verkorten. Er kwam een nieuwe lakplaats, die voldoet aan de laatste milieu-eisen en tegelijkertijd ver­schil­lende machines in andere kleuren kan spuiten. Gemiddeld is de lever­tijd verkort met 40 %, zijn de voorraden gehalveerd terwijl de hoeveelheid manke­menten is verminderd met 25 %.

 

(FOTO 4)

 

(BIJSCHRIFT)

 

Een assemblagelijn bij Windhof AG. (Foto: M. Verweij)

 

(TEKENING)

 

(BIJSCHRIFT)

 

De zes basistypen die verschillende wijzen van produceren weergeven.

Geen onderdeel van een categorie

Vage logica onzichtbaar overal aanwezig (1996, nr. 9) FUZZY LOGICS IN CONSUMENTEN-ELEKTRONICA + TOEPASSINGEN IN INDUSTRIËLE PROCESBESTURING + OOK IN: VERKEERSMANAGEMENT, BEVEI­LIGING STROOMNET, (FINANCIËLE) BESLUITVORMING

FuzzyLogic vagelogicakaderOMSLAGARTIKEL

 

FUZZY LOGICS IN CONSUMENTEN-ELEKTRONICA + TOEPASSINGEN IN INDUSTRIËLE PROCESBESTURING + OOK IN: VERKEERSMANAGEMENT, BEVEI­LIGING STROOMNET, (FINANCIËLE) BESLUITVORMING

 

Nederland dreigt achterop te raken

 

Vage logica onzichtbaar overal aanwezig

 

Het deze maand opgerichte DICI (Delft Institute for Computational Intelligence) moet helpen voorkomen dat Nederland achterop raakt in de vage logica, de wiskundige aanpak die tegenwoordig een sterke invloed heeft in de meet- en regel­tech­niek, maar inmiddels ook zijn invloed doet gelden op veel andere gebieden van wetenschap en technologie, zoals de ontwikkeling van ken­nissys­te­men.

– Erwin van den Brink –

 

De auteur is redacteur van De Ingenieur.

 

 

Nederland heeft volgens prof.ir. H.B. Verbruggen van de faculteit Elektrotechniek van de TU Delft ten opzichte van Japan, de VS en Europese landen waaronder vooral Duitsland een achter­stand in de toepas­sing van vage logica of fuzzy logics. In Duitsland zijn grote bedrijven actief op dit gebied zoals Siemens en Klöckner-Müller, maar ook veel kleine bedrijven.

In Nederland valt vooral bij de produkt­ont­wikke­ling in het midden- en kleinbe­drijf nog een hoop zendings­werk te verrichten ondanks inspan­ningen van instellin­gen zoals het Centrum voor Micro-Elektro­nica (CME). DICI beoogt voor bedrijven de weg te effenen naar toepasbare kennis (bij de TU en TNO) over vage logica en meer in het algemeen over computational intelligence.

Wat is vage logica? De wiskundige methode is het eerst toegepast in de regeltechniek. Waarom? Mensen regelen eigenlijk alles vaag, dat wil zeggen niet met exacte waarden. De proces­opera­tor die ’s morgens onder de douche staat regelt volgens de ‘als-dan’-regel die zo kenmerkend is voor vage regeling: ‘Als het water me te heet is, dan meng ik een beetje koud bij’, maar vraag hem niet wat ’te heet’ is en wat ‘een beetje koud’. Als hij om negen uur plaats neemt achter zijn controle­paneel in de zeeppoeder­fa­briek doet hij vaak onbewust iets soortge­lijks. Boven in een droogkolom zit een sproeikop die zeepsus­pensie in druppels verspreidt die onderin moeten neerdalen als vlokken van ongeveer gelijke grootte; derhalve een proces met vage (namelijk ‘ongeveer’) regelaspecten. Weliswaar is het proces voorzien van een aantal conventionele PID-regelaars ­(zie Kader), maar een aantal regelkringen wordt door de proces­opera­tor bestuurd.

‘De operators hebben in de loop der jaren zo veel ervaring opgebouwd, dat het proces redelijk in de hand te houden is’, legt Verbruggen uit. ‘Toch gaat het wel eens mis. Er doen zich onvoor­zie­ne omstandigheden voor, een operator heeft zijn dag niet, zijn inschatting is onjuist geweest. Als je hem vraagt wat voor regels hij hanteert, dan weet hij dat niet eens precies. Door de operator gade te slaan kunnen we verban­den ontdekken tussen de te regelen grootheden en bepaalde externe omstandig­heden zoals temperatuur en voch­tigheid. Die verbanden hebben een ‘als-dan’-karakter. Dat is een andere beschrijving dan een fysisch of mathematisch model waaraan technici doorgaans gewend zijn.’

 

‘Short cut’

De verbanden zijn niet lineair, maar ‘vaag’, rekkelijk, elastisch als het ware, net als in de alledaagse werkelijkheid waar we verbanden aangeven in taal en niet in wiskunde. Verbruggen: ‘Zo’n linguïstisch model kan daarom de werkelijkheid van een proces heel goed beschrijven. Soms is het zelfs de enige mogelijkheid om een systeem te beschrijven. Of het zou volgens de klassieke methode een enorme exercitie zijn. Ver­taald in hard­ware zou dat enorme rekencapaciteit vergen. Vage logica is in die zin een short cut die even goede resul­taten oplevert met gebruik­making van bescheiden modellering en idem dito reken­kracht.’

Voor de moderne industriële procesbesturing is vage logica dan ook bijzonder geschikt. ‘Dank zij toepassing van vage logica kunnen menselijke ervaring en geleidelijkheid van overgangen tussen verschillende regelacties goed in een besturingssysteem worden verwerkt’, aldus Verbruggen.

Elektronische circuits, kleppen, ventielen en motoren kunnen echter niet met deze ‘als-dan’-regels en vage infor­matie uit de voeten. Zij zijn afhankelijk van harde waarden.

Exacte meetwaarden worden daarom eerst omgezet in vage grootheden zoals ‘heet’, ‘warm’ of ‘koud’. Een besturingssysteem dat werkt met ‘als-dan’-regels gebaseerd op vage logica, neemt dan een ‘vage’ beslissing zoals ‘voeg een beetje koud water toe’. Voor de aansturing van kleppen en ventielen moet die vage beslissing worden vertaald in een hard, crisp, getal: dit heet defuzzificatie, ‘ontvaging’.

Het mooie van vage logica is dat die omzetting van menselijke waarneming en besturing naar kunstmatige besturing veel natuurlijker is, veel meer aansluit bij de wijze waarop wij zelf met kennis omgaan, dan andere vormen van transforma­tie die voornamelijk zijn gebaseerd op ‘klassieke’ mathematische modellen zoals diffentiaalvergelijkingen .

 

Soepeler regelgedrag

Fuzzificatie is nodig om de transformatie te verzorgen van het crispe domein (bijvoorbeeld 35 °C) naar het vage domein (warm, heet of aangenaam). Verliezen we dan niet enorm veel informatie? Wel als onze indeling star is, harde grenzen heeft zoals 25…35 °C is aangenaam, 35…50 °C is warm en hoger dan 50 °C is heet. Maar dat is niet zo: vage verzamelingen overlappen elkaar namelijk gedeeltelijk, waardoor een temperatuur zowel aangenaam, warm als heet kan zijn, zij het in verschillende mate. Die mate waarin een temperatuur behoort tot een vage verzameling is een ander kenmerk. In de vage logica heet dat de ‘lidmaatschapsfunctie’ en zij wordt uitgedrukt in een fracti­oneel getal van 0 tot en met 1. De functie heeft vaak een trapezi­um- of piramidevorm. Waar de trapezia, dan wel pyrami­den, elkaar overlappen, zie je dat oplopen­de waarden in afne­mende mate behoren tot de ene verzameling en in toenemende mate tot de andere: de overgang is geleidelijk, vaag.

Door te rekenen met zulke vage verzamelingen krijg je een over het algemeen soepel regelgedrag. De regeling is rustiger­ omdat de instel­waarden veel geleidelijker veran­deren. Een buschauffeur rijdt ook niet exact midden op de rijbaan, die nooit zuiver kaarsrecht is. Zou hij dat wel doen, dan werden zijn passagiers waar­schijnlijk wagen­ziek van het ge­slinger. Derge­lijk stuurgedrag zien we terug bij handmatige procesbestu­ring, maar ook in met fuzzy logics geregelde autofo­cussystemen van (Japanse) video­- en fotocamera’s.

 

Kennissystemen

Japanners waren de eer­sten die fuzzy logics – ‘foezai’ in Anglo­japans – op grote schaal toepas­ten in (draagbare) consumenten-elektronica. Europeanen pasten eerder al fuzzy logics toe in regelsystemen in de cementindustrie.

Vage logica vergt aanzienlijk minder rekencapaci­teit. De benodigde micro-elektronica is daardoor compacter te houden. Verbruggen: ‘Samen met mijnbouwkunde hebben we de slijtage van een tren­cher, een sleuvengraver, beschreven. Hoe snel de tanden op de graafketting verslijten is afhankelijk van de bodemgesteld­heid; die is niet exact te omschrijven, maar duidelijk is wel het causale verband tussen bijvoorbeeld de grootte van de te ontgraven rotsblokken en de slijtagesnelheid: if blocksize is small then bitconsumption is small, waarbij bitconsumption staat voor de slijtage van de graaftan­den. Zo hebben we een model gemaakt met zestig regels die heel goed de slij­tage beschrij­ven, zodat je weet hoeveel reserveon­derdelen er nodig zijn.’

Ook is vage logica bruikbaar voor expert- en decision support-­systemen die redeneren op basis van kennis die gerepre­senteerd kan worden in ‘als-dan’-regels. In verzekerings­bedrijven kunnen kennissystemen worden gebruikt voor het berekenen van de risico’s en dus van de premies (zie De Inge­nieur, nr. 15 van 27 september 1995, blz. 26-29). Daarnaast is vage logica geschikt voor systemen die vage contouren en patronen moeten herkennen, bijvoor­beeld een systeem dat hand­ge­schre­ven tekst kan ‘lezen’ of een systeem dat in staat is om op een satellietop­name bewolking van een bepaald type te herkennen.­

Een dergelijk patroonherkenningssysteem zou weer onder­deel kunnen zijn van een veel groter kennissysteem dat uiteindelijk in staat zal zijn weersverwachtingen te maken, legt dr.ir. J.C.A. van der Lubbe uit. Hij is verbon­den aan de vakgroep Informa­tietheorie van de faculteit Elek­trotechniek TU Delft en een van de initia­tiefne­mers van DICI. Meteo­rologi­sche ken­nis, vooral het interpreteren van satelliet­beelden, heeft vage aspecten; wanneer is sprake van een wolk, van sluierbewolking en wanneer van heiig weer?

In zo’n kennissysteem wordt, anders dan bij procesbesturing, geen output teruggekop­peld. Het weer valt immers niet te regelen. Er kan wel een terugkoppe­ling achteraf in worden opgeno­men waarbij het systeem kijkt in hoeverre de opgegeven weersverwachting is uitgekomen en waar dat aan ligt. Dit leren kan met bijvoorbeeld neurale netwerken (zie De Inge­nieur nr. 20 van 6 december 1994, blz. 6-10), in dit geval fuzzyneurale net­wer­ken (omdat zij niet altijd op vage logica gebaseerd hoeven te zijn).

 

Achterstand

Van der Lubbe werkt samen met het KNMI (Koninklijk Nederlands Meteorologisch Insti­tuut) en het NLR (Nationaal Lucht- en Ruimtevaart­laboratorium) aan een systeem voor meteorologen dat automatisch weersatel­liet­beelden interpreteert.

Van der Lubbe: ‘Om te zeggen dat Nederland hopeloos achterloopt is te sterk uitgedrukt, maar in het bui­tenland is men veel verder. In Duitsland bijvoorbeeld bestaan al veel grote door de overheid gesteunde samenwer­kingsverbanden. Daar wordt alles ingezet op vage logica. Het is verbazingwekkend dat wij in Nederland niet voortva­render zijn.’

‘We zijn in Nederland vrij goed in fundamenteel onderzoek, maar vage logica wordt niet als zodanig gezien; als zuiver wiskun­dige behoor je je er niet mee bezig te houden’, zo verklaart Ver­bruggen het gebrek aan belangstelling voor vage logica. ‘In Duitsland is men toch pragmati­scher. Dat is een land waar spullen gemaakt moeten worden. Vage logica komt daarbij van pas. Wij zijn geen maak­land.’ Van der Lubbe denkt dat de Duitse cultuur, waarin men wat filosofischer is ingesteld, een vrucht­baarder bodem is voor vage logi­ca.

Vage logica bete­kent niet alleen een fundamenteel andere benadering van het oplos­sen van meet-, regel- en besturingsproblemen, maar is volgens Van der Lubbe ook een breuk in het Westerse Cartesiaanse denken: de tegenstelling tussen ener­zijds de werkelijkheid en anderzijds het beeld dat wij hebben van de werkelijkheid; een typische vorm van bipolair denken: iets is waar of niet waar. In het Oosterse denken heeft nooit zoiets bestaan als de klassie­ke logica. Mogelijk verklaart dat waarom vage logica daar zo’n hoge vlucht heeft genomen.

De fractionele getallen, waarin vage logica uitdrukt in welke mate iets behoort tot een bepaalde verzameling, interpre­teren wij westerlingen al gauw als kansgetallen, statistiek: in ons wiskundig denken is gewoon geen plaats voor nuanceringen in termen van ‘een beetje waar’.

Van der Lubbe: ‘Mensen zijn in het dagelijkse leven meesters in het omgaan met vaagheid, maar we leren het af in de wiskunde.’

Toch werd al in de Europese klassieke oud­heid behalve aan klassieke logica ook veel gewerkt aan vage logica, door Plato en Aristoteles; Plato onderscheidde gradaties tussen waar en on­waar. Van der Lubbe: ‘Nu langzamerhand het Cartesiaanse denken op de helling wordt gezet, ontstaat ook hier meer ruimte voor vage logica. Alleen binnen de technische universiteiten hebben we daar nog moeite mee. Buiten de TU’s tref je nauwe­lijks nog Cartesianen aan. Daar is men al lang af van het bipolaire denken in begrippen zoals waar en onwaar.’

 

 

 

 

(BIJSCHRIFTEN)

 

(BIJ OPENINGSBEELD DIA HOLLANDSE HOOGTE + OPENGEWERKTE CAMERA)

Op grote schaal werd fuzzy logics voor het eerst toegepast door de Japanners in consumenten-elektronica.

(Foto’s: Roberto Rizzo/HH, Amsterdam; Canon, Hoofddorp)

 

 

 

 

(QUOTE BIJ PORTRETFOTO)

‘Mensen zijn in het dagelijkse leven meesters in het omgaan met vaagheid, maar we leren het af in de wiskunde’, prof.ir. H.B. Verbruggen (links) en dr.ir. J.C.A. van der Lubbe

(Foto: Michel Wielick, Amsterdam)

 

 

(BIJ FOTO 1 EN 2)

Bij TNO en de TU Delft is een robotarm ontwikkeld die wordt bestuurd met vage logica; de arm is een hulpmiddel voor gehandicapten.

(Foto’s: TNO TPD, Delft)

 

 

(BIJ FOTO 3)

Met behulp van fuzzy logics is de slijtage van een sleuvengraver beschreven; aan de hand van een model met zestig regels kan worden bekeken hoeveel reserveonderdelen er nodig zijn.

(Foto: Vermeer International, Goes)

 

 

 

 

 

(KADER)

Onderzoek

 

DICI houdt zich bezig met afstemming van onder­zoek en onderwijs op het gebied van vage logica, neurale netwerken, neurofuzzy algoritmen, approximate reasoning, fuzzy expertsystemen, genetische en evolutionaire algoritmen en chaotische systemen. DICI richt zich behalve op meet- en regeltech­niek en patroon­herkenning ook op nieuwe toepassingsgebieden zoals foutdetec­tie en -diagnose, maatschappelijke problemen, onder­steuning van besluitvorming, financiële be­slisproblemen en planning- en schedulingproblemen.

Informatie: prof.ir. H.B. Verbruggen (E-mail: verbruggen@et.tu­delft.nl) of dr.ir. J.C.A. van der Lubbe (E-mail: vdlub­be@et.tudelft.nl), TU Delft, faculteit der Elektrotechniek, postbus 5031, 2600 GA Delft, fax (015) 278 66 79.

 

 

 

 

 

(KADER)

Fuzzy regelaar

 

Bij een PID-regelaar staat ‘P’ voor het stuursignaal dat evenredig, proportioneel, is met het foutsignaal. De ‘I’ staat voor de regelactie ‘integreren’: de regelaar kijkt terug in de tijd naar het verloop in het verschilsignaal door dit te integre­re­n. Op den duur zorgt deze regelactie ervoor dat het foutsignaal nul wordt. De ‘D’-regelac­tie differen­tieert het verschil­signaal: het meet de komende verandering en stemt daar de sturing op af.

In een PID-regelaar kunnen echter geen vage causaliteiten tussen subjectieve noties worden opgenomen zoals ‘als water te heet, dan een beetje koud bijmengen’. Daarvoor is vage logica nodig.

Op 19 april 1996 had in Leeuwarden een symposium plaats, georgani­seerd door de Noordelijke Hogeschool Leeuwarden, waar prof.ir. H.R. van Nauta Lemke, oud-hoogle­raar regeltechniek in Delft en in Nederland sinds begin jaren zeventig pleitbezorger van vage logica, de werking van een (willekeu­rige) vage regelaar uiteenzette.

Het voorbeeld heeft betrekking op een eenvoudig proces met een enkele in- en uitgang, geregeld door een fuzzy regelaar (afbeel­ding 1) die gebruik maakt van een proportione­le en een differenti­ërende regelactie. Van belang zijn het verschilsignaal E en de afgeleide dE. E is het verschil tussen de gemeten en gewenste waarde terwijl dE de verandering weergeeft van E. Beide worden gemeten en als ingangssignaal voor de regel­aar ge­bruikt, terwijl de uitgang U van de regelaar de (bij)sturing is van het proces.

Aangezien de meetwaarden E en dE in geval van een technisch proces niet vaag zijn maar hard, of crisp, moeten de grootheden eerst worden geclas­sificeerd, dat wil zeggen worden onder­gebracht in vage verzame­lingen. Die verzamelingen komen over­een met subjectieve noties zoals ‘groot’ en ‘klein’. Een meetwaarde is dan zowel groot als klein, maar in een verschillen­de mate die varieert van 0 tot 1 (of 0 % tot 100 %). De waarde is bijvoor­beeld met een mate van 0,4 ‘groot’ en een mate van 0,8 ‘klein’; de verschillende lidmaatschapsfuncties zijn niet elkaars complement, hun som hoeft niet atijd 1 te zijn.

We gaan er in dit voorbeeld vanuit dat vijf vage verzamelingen worden gedefi­nieerd voor zowel het signaal E als de afgeleide dE (afbeelding 2). De namen van die verzamelingen zijn negatief groot (NB), negatief klein (NS), ongeveer nul (Z), positief klein (PS) en positief groot (PB).

De sturing U wordt geclassificeerd in zeven vage verzamelin­gen (afbeelding 3): negatief groot (NB), negatief gewoon (NM), negatief klein (NS), ongeveer nul (Z), positief klein (PS), positief gewoon (PM) en positief groot (PB).

Het kennissysteem bevat de logische kennis over de besturing van het proces, in de vorm van kennisregels die vertellen wat er moet gebeuren in termen van ‘al­s-dan’-regels: ‘Als A, dan B’ Een voor­beeld van een dergelijke kennisregel is: als de fout E positief klein (PS) is en de veran­dering van de fout, dE, is onge­veer nul (Z), dan moet de sturing U positief klein (PS) zijn.

Tegelijkertijd kan op de gemeten waarde E echter ook een andere kwali­ficatie van toepassing zijn, zij het doorgaans in een andere mate of met een andere lidmaatschapsfunctie. Bijvoorbeeld: E is positief groot. Zoiets geldt ook voor dE: die waarde kan tege­lijker­tijd posi­tief klein zijn. Er zijn derhalve ook gelijk­tijdi­g meer kennisregels van kracht, zij het in verschil­lende mate. De geldigheid van de gelijktijdige regels, in casu de stuurwaarde U die uit elke regel voortvloeit, wordt eveneens gewogen in ‘waarheidsgraden’ van 0 tot 1. Uit die weging wordt uitein­delijk een definitieve ‘harde’ stuurwaar­de herleid.

Zowel E als dE behoren elk tot vijf vage verzame­lin­gen en dus zijn 25 kennisregels mogelijk, gerangschikt in een matrix (afbeelding 4). Meer informatie bevat het toe­standsvlak (afbeelding 5) waarin E en dE tegen elkaar zijn afgezet. De gear­ceerde stroken zijn de geleidelijke overgangen tussen de vage verzamelingen. De romeinse en arabische cijfers duiden de vage verzamelingen aan van E respectievelijk dE, de letters die van U.

Het zogenoemde ‘inferentiesysteem’ bepaalt welke van deze 25 regels in een bepaalde situa­tie van belang zijn. Voor de waarden van E en dE op tijdstip 1, E1 en dE1 zijn twee regels relevant waar­bij de lidmaatschap­s­functie tussen haakjes staat:

-als E is positief klein (0,75) en dE is positief klein (1), dan is U positief medium;

-als E is positief groot (0,25) en dE is positief klein (1), dan is U positief groot.

De geldigheid van de regel, in casu van de voorgeschreven stuuractie U, is uit oogpunt van voorzichtigheid doorgaans gelijk aan de laagste waarde van de twee lidmaatschapsfuncties die horen bij E en dE. Hoe de waarden van E en dE worden getransponeerd naar U is te lezen in afbeelding 6.

Een tweede taak van het kennissysteem is: uit de geldigheid van de relevante kennisregels de resulterende sturing berekenen. U wordt als het ware bepaald uit een gewogen gemiddelde van de sturing die door de actieve regels wordt voorge­schre­ven. Een manier is de zwaartepuntmethode. We nemen de omtrek­ken van de twee grafieken die de verzamelingen U is positief klein en U is positief medium weergeven. Deze grafieken toppen we af op achtereenvolgens 0,75 en 0,25. Van de samengevoegde figuur die zo ontstaat nemen we het zwaartepunt; dát nu komt overeen met een harde, specifie­ke, stuurwaarde U.

 

 

(BIJSCHRIFTEN TEKENINGEN KADER)

 

Afb. 1

 

Afb. 2

 

Afb. 3

 

Afb. 4

 

Afb. 5

 

Afb. 6

Artikelen

Klimaatdebat mmv ministerie VROM bij KIVI, 1996 met prof. dr. Jan Kommandeur, prof. dr. ir. Pier Vellinga, dr. Frits Bottcher e.v.a.

 

klimaatdebat1996_1

Hier klikken voor de PDF:    klimaatdebatComb

HET WORDT ENKELE GRADEN WARMER + NEDERLAND KAN DE GEVOLGEN AAN + BEDREIGING VOOR KLEINE EILANDSTATEN + MAATREGELEN HEBBEN PAS OVER 10…20 JAAR EFFECT + KLIMAATVERANDERING DUURT 50..­.200 JAAR + GEEN GROTE STORMEN + GEEN AMERS­FOORT AAN ZEE

 

Broeikastheorie kent veel meer onzekerheden dan zekerheden

 

Over geloof en weten in het CO2-debat

 

De Klimaatnota van de regering, die deze maand verschijnt, en de publikatie van het 1995-rapport van de IPCC (the Inter­go­vern­mental Panel on Climate Change) hebben de kwestie van het broeikaseffect weer aan de orde ge­steld. Het valt daarbij op dat maar weinig Neder­landsta­lige litera­tuur be­schik­baar is, waarin duidelijk wordt uiteen­gezet wat het broeikasef­fect nu eigen­lijk is. Dat maakt het moeilijk om tot een afweging te komen. Voor een beter geïnformeerde me­ning­vor­ming moeten we feiten scheiden van aannamen en veron­derstellingen.

– Prof. dr. Jan Kommandeur –

 

De auteur is emeritus hoogleraar fysische scheikunde van de Rijks Universiteit Groningen.

 

Hoe komt de Aarde aan zijn temperatuur? Onze planeet is een door vacuüm zeer goed geïsoleerde bol die vrijwel alleen door de Zon wordt verwarmd. Hoe groot is het vermogen dat op de Aarde wordt ingestraald? Als eenheid nemen we de hoeveelheid ener­gie die per seconde door een loodrechte denkbeeldige kolom dampkring met een doorsnede van één vierkan­te meter vloeit: de fluxdicht­heid (S). De hoeveelheid zonne-energie die zo de Aarde bereikt, is S = 1368 watt per m2.

 

De blote Aarde

De Aarde presen­teert aan het zonlicht een opper­vlak­te van πR2, waarin R de straal van Aarde plus de atmosfeer is. Het door de Aarde ontvangen vermo­gen van de Zon is dus πR2S. De totale opper­vlakte van de Aarde is 4πR2. De over tijd en ruimte gemid­delde flux aan de rand van de atmosfeer is dus ¼S = 342 Wm-2. Van deze inkomen­de stra­ling wordt 31 %, dat is 106 Wm-2, door het aardsys­teem gereflec­teerd en dus wordt er gemid­deld 236 Wm-2 aan zonnestra­ling door Aarde en atmosfeer geabsor­beerd.

In de stationaire toestand, als de tempera­tuur van de Aarde constant blijft, moet ook gemiddeld 236 Wm-2 aan infra­rode (IR) straling (‘warmte’) de Aarde verlaten. Daardoor heeft de Aarde een eindige temperatuur. Die kunnen we bereke­nen door de Aarde op te vatten als een bron van infrarode straling met een spectrum dat wordt gege­ven door de Wet van Planck. Door nu de energieën bij alle golflengten bij elkaar op te tellen, krij­gen we de wet van Stefan-Boltzmann: W = σT4, waarbij σ de stra­lings­con­stante (5,67032 x 10-8 Wm-2) is, T de absolute tempe­ra­tuur en W het uit­gezon­den vermogen zijn. Eenvoudig invullen levert voor W = 236 Wm-2 een tempe­ratuur van 254 K. Van grote afstand ziet de Aarde er dus uit als een bol met een tempera­tuur van 254 K ofwel -19 °C. Al deze waarden zijn nauw­keurig tot op één of twee eenheden, reden waarom men ook wel -18 °C als ‘stralings­tempera­tuur’ ziet.

Ruwweg wordt onze bereke­ning beves­tigd door metingen van de temperature­n op de Maan, die immers ‘bloot’ is.

 

 

De aangeklede Aarde

Gelukkig is -19 °C niet de gemiddelde temperatuur waarbij wij moeten leven. Want er is meer aan de hand dan het stralings­evenwicht. Er is namelijk het broeikas­effect. Dat de gemid­del­de temperatuur op Aarde reeds jaren ongeveer 15 °C is, dus 34 graden hoger dan de ‘stralingstemperatuur’, is aan dat effect te danken.

Wat is het nu precies, dat broeikasef­fect? Daarvoor moeten wij eerst de samenstel­ling en de temperatuur­verde­ling van de atmosfeer bekijken.

De atmosfeer bestaat ruwweg voor 4/5 deel uit stikstof (N2), 1/5 uit zuurstof (O2) en 1 % uit het edelgas argon. Daarnaast bevat de dampkring zogenoemde broeikasgas­sen waaronder water (H2O), het verbran­dingsgas (ook wij ademen het uit) ­ko­olstofdi­oxide (CO2), methaan (CH4), lachgas (N2O) en ozon (O3). Deze broeikas­gas­sen hebben de eigen­schap in hun molecu­laire tril­lingen infrarood licht te absorbe­ren omdat ze asymmetrisch zijn; ze bestaan uit verschillende atomen. Zuurstof (O2) en stikstof (N2) bestaan elk uit twee identieke atomen en absor­beren geen infrarood vanwege hun symme­trie.

Naast de samenstelling is het verloop van de temperatuur in de atmosfeer over verschillende hoogten belangrijk. Aan het aardop­pervlak heeft de atmos­feer een gemiddelde tempera­tuur van 15 °C. Zij koelt vervol­gens 6 °C per km af tot op onge­veer 14 km hoogte een mini­mum van pakweg -70 °C wordt bereikt. Dit niveau heet de tropo­pauze. Hieronder spreken we van tropo­sfeer, daarboven van stratosfeer. Als we in de stra­tosfeer komen en we blijven doorstijgen, dan zal de tempera­tuur weer toenemen met zo’n 2 °C per km. Dat komt doordat de daar aanwe­zige ozon inkomend ultraviolet licht absorbeert. Die tempe­ratuur­stijging­ gaat door totdat geen omgevingstempera­tuur meer gemeten kan worden omdat de atmos­feer daarvoor dan te ijl is.

De pure stralingsafkoeling van de troposfeer bedraagt ongeveer 1 °C per dag, voor ongeveer 80 % veroorzaakt door straling die afkom­stig is van waterdamp. Maar ook de afwezig­heid van water­damp kan een rol spelen. Daardoor kan de Aarde ongehin­derd naar het heelal stralen. In een woestijnnacht is dat duidelijk merk­baar; het koelt dan snel af. Wéér moet worden opge­merkt dat de getallen gemid­delden zijn. Zeker het latente verticale trans­port kan in sommige gebieden oplo­pen tot meer dan tien maal de gegeven waarden. Het overschot wordt afgevoerd door hori­zonta­le lucht­circulatie. Sommigen hebben daarom voor­speld dat een extra broeikaseffect tot grote stormen zou leiden, maar dat is zeer speculatief.

 

Modellen

Het globale begrip van de atmosfeer is empirisch goed ontwik­keld. Dat wil niet zeggen dat ­men de gevolgen van veranderin­gen een­voudig kan uitre­kenen. Daar­voor is het systeem veel te ingewikkeld. Te meer omdat er complexe zogenoemde mee- en tegen­koppelingen in voorko­men. Om tot kwan­titatieve uitspra­ken te komen moet men gebruik maken van (grote) compu­ters.

De oudste modellen waren globaal. Zij hadden een wereld­wijd karak­ter. Alles werd uitgere­kend aan de hand van gemid­delden voor de hele Aarde. Dat schept problemen. Het CO2-gehalte zal wel zo’n beetje overal gelijk zijn, alhoe­wel de seizoenschom­me­lingen die men overal heeft gemeten wel aangeven dat de men­ging (wereld­wijd) op termijn van één jaar niet volledig is. Maar hoe zit het met de gemid­delde tempera­tuur? Hoe dicht moet het net zijn waarmee men die meet en hoe moet men de getallen wegen met het oppervlak waarvoor ze kenmer­kend worden geacht? Of moet men de meetdichtheid blijven verho­gen totdat het niets meer uitmaakt als men meetpun­ten toe­voegt? Het lijkt erop dat men dat punt nu heeft bereikt, maar is dat waar voor alle andere gege­vens waar­over men dient te beschikken? Na­tuur­lijk heeft men de beschik­king over satellietgegevens over de wol­ken­be­dek­king, maar kan men altijd nauw­keurig hun reflecti­vi­teit voor kortgolvige straling en absorptiever­mo­gen voor langgol­vige straling bepalen? En voor globale modellen: welke rol speelt de structuur in de wolkbedekking die op wereld­schaal niet kan worden meege­nomen? Vragen te over.

Overigens bestaan er ook zekerheden. De albedo (= weerkaat­sing) van de Aarde (0,31) is goed bekend, evenals de samen­stel­ling van de damp­kring en de optische eigenschap­pen van de samen­stel­lende delen. Die eigenschappen zijn bijvoorbeeld hun brekingsin­dex voor kort­gol­vig licht om de strooiing ervan te berekenen en hun absorp­tiebanden in het infra­rood.

Met deze absorptie is overi­gens voor de in wat hogere concen­tratie aanwezige gassen zoals CO2, CH4 en N2O nog iets bijzon­ders aan de hand. Welis­waar is er tot op een hoogte van 14 km slechts een geringe concen­tratie van deze gassen, maar er is toch zoveel CO2 aanwezig dat alle infraroodemissie van de Aarde in het golflengtegebied tussen 13,7 μm en 16 μm al in de eerste 100 meter wordt opgenomen in de atmosfeer­. Dat heeft sommi­gen ertoe verleid te stellen dat deze absorptie al is ‘verzadigd’ en dat verder toevoegen van CO2 geen effect zou hebben. Dat is niet juist.

Als we de mate waarin infrarood wordt geabsorbeerd, afzetten tegen de golfleng­ten, dan krijgen we een klokkrom­me: in het midden van het golfleng­tegebied is zij het hoogst. Naar de flanken (13,7 μm en 16 μm) wordt zij wel minder, maar er blijft een zekere mate van absorp­tie bestaan. Deze flankab­sorptie verzadigt veel minder gauw, omdat zij zo veel zwakker is! Wel wordt het effect van een toena­me van CO2 minder naar­mate er meer van is. Daarom wordt het stralingsef­fect ten gevolge van CO2 als een loga­ritmi­sche term voor de absorp­tie aan de flanken meege­no­men (zie afbeelding 2a).

Een dergelijk verschijnsel doet zich voor bij methaan. Ook daar treedt een zekere ‘verzadiging’ op, maar veel minder sterk, zodat het stralingseffect met een vierkants­wor­tel afhankelijkheid kan worden beschreven. Tevens moet er rekening gehouden worden met overlappende absorpties zoals van CH4 en N2O. Dáárvoor worden dan ook gewogen mengtermen in de bereke­ningen meegeno­men. Alle andere broeikasgas­sen zijn van een dermate grote verdunning dat ze een­voudig lineair kunnen worden behan­deld: twee keer zoveel gas, twee keer zo groot de absorptie van aardse infraroodstra­ling.

Tot nu toe bespraken we alleen de zogenoemde directe effecten van infraroodabsorp­tie door CO2 en andere BKG’s (broeikasgas­sen). Er zijn echter veel mee- en tegenkop­pelin­gen denkbaar, zelfs op wereld­schaal, die de modellen sterk niet-lineair maken. We noemen er hier een paar: hogere temperaturen beteke­nen in eerste instantie minder wolkvor­ming, dus een grotere zonin­straling en dus een meekoppe­ling, een vererge­ring. Een ander gevolg van temperatuurverandering zou kunnen zijn dat het ijs van gletsjers maar vooral van de poolkappen zou gaan smelten. Daardoor wordt de Aarde minder wit en dus minder weerkaatsend. Zij zal als een zwarte zonne­collector meer zonlicht opnemen. De temperatuur stijgt nog meer, een klassiek geval van meekoppeling, waardoor grote veran­deringen zouden kunnen plaats­vinden.

Maar hogere temperatuur betekent ook hogere luchtvochtigheid. Nu is het aan de polen nog erg droog. Als vochtige lucht daar naar toe zou worden getrans­porteerd, kan men veel meer sneeuw verwachten, waardoor de witheid en dus de weerkaatsing van de Aarde zou toenemen, waardoor de temperatuur zou afnemen. Een klassiek geval van tegenkoppeling dus: alle verande­ringen worden min of meer afgeremd.

Wat overheerst? Het zal duidelijk zijn: alleen zeer gedetail­leerde beschou­win­gen, uitgaande van zeer goed gevalideerde gegevens kunnen met zekerheid uitsluitsel over deze dilemma’s geven.

 

Stralingsforcering

Als de temperatuur van de Aarde gemiddeld constant is, heerst er in de strato­sfeer gemiddeld stralingsevenwicht: de inkomen­de stralingsenergie van de Zon is gelijk aan de uit­gaande infrarode stralingsenergie. Wanneer aan de atmos­feer zoge­noemde broeikasgas­sen of aërosolen worden toegevoegd, dan zal de stralings­balans veranderen. De atmo­sfeer zal meer infraro­de aard­stra­ling tegenhou­den. Men noemt dit toene­ming van de ‘stralin­gs­force­ring'(F).

Als ijkjaar nemen we 1765 toen er nog bijna geen industrie was. Dat was al duizenden jaren zo ge­weest. De atmosfeer had dus voldoen­de tijd gehad om in even­wicht te komen. Met behulp van de eerder besproken modellen kan men de flux­veran­de­ring aan de tropopauze bereke­nen. Door dat voor ver­schillende concentra­ties te doen krijgt men een serie uitkom­sten. Die kunnen dan aan een functioneel verband worden aange­past, waardoor er gemakkelijker mee valt te reke­nen. In tabel I is een aantal van die relaties gege­ven.

Andere broeikasgassen zoals CFK-11 en CFK-12, enzovoorts, zijn line­air in hun effect, ΔF = kC, waarin de factor k varieert tussen 0,2 en 0,3 als de concentratie C in ppb (delen per miljard) wordt gegeven.

Met deze gegevens konden onderzoekers afbeelding 3 constru­eren, nadat zij met behulp van massa­spectrometrische methoden uit in ijs ingeslo­ten luchtbelletjes hadden gemeten wat de concen­traties vóór 1950 waren. Het is duidelijk dat de stra­lings­force­ring sinds 1775 behoor­lijk is toegenomen.

 

Water

Het belangrijkste broeikasgas is ongetwijfeld waterdamp. Toch wordt het die naam meestal niet gegeven. De hoeveelheid water­damp in de atmos­feer wordt ‘intern geregeld’; de mens heeft daarop geen directe invloed. We kunnen nog steeds niet op enige schaal regen maken. Veranderingen in de hydro­logi­sche cyclus zijn een eventu­eel indirect gevolg van menselijk hande­len, maar kunnen niet antropo­geen genoemd worden. Wél moet die cyclus altijd in de modellen meegenomen worden. Ruwweg draagt water voor zo’n 80 % aan het broeikaseffect bij.

 

 

Koolstofdioxide (CO2)

Na water is CO2 het belangrijkste broeikasgas. Voor zover de mens het broei­kaseffect versterkt, komt dit vooral door dit gas (zie afbeelding 4). Vandaar de huidige onge­rustheid. Het is daarom de moeite waard om de globale koolstofcyclus te bezien (zie afbeelding 5; de hoeveelheden zijn in gigaton koolstof (GtC); 1 gigaton CO2 zou 44/12 maal zo veel zijn).

Voor de mens zijn twee fluxen belangrijk, want wellicht be­nvloedbaar.

Voor de mens zijn twee fluxen belangrijk, want wellicht be­nvloed­baar: het resultaat van verbran­den van fossiele brand­stoffen (5 GtC per jaar) en de CO2 die vrijkomt door het kappen en verbranden of laten verrotten van hout (2 GtC per jaar)

en door sommige indus­triële acti­vitei­ten (cementproduk­tie) . Die activiteiten over de laatste 200 jaar worden verant­woorde­lijk gehouden voor de toename van de CO2-concen­tratie (afbeel­ding 4).

Het duurt ongeveer vier jaar voordat een atmos­ferisch CO2-molecu­le tijdelijk wordt vastge­legd in een plant of in de oceaan. Dit is niet de tijd die het CO2-systeem neemt om na verho­ging van de concentra­tie terug te keren naar het oor­spron­kelijk gehal­te. Deze is iets van 50…200 jaar. Zo lang neemt het voor de extra CO2 om defini­tief vastgelegd te worden in ge­steente. Deze lange tijden zijn belangrijk wanneer men tot verlaging van het CO2-gehalte wil komen. Maatre­gelen daartoe zullen pas merkbaar effect hebben op een termijn van tientallen jaren.

Een redelijke vraag is natuurlijk of al die extra CO2 sinds 1765 is veroorzaakt door de mens. Schat­tin­gen leiden tot een jaar­lijkse emissie in 1995 van 5,5 GtC/a. Naast CO2 van fossie­le brandstof en cementproduktie is er ook nog CO2-toename ten gevolge van ontbossing in de tropen. Deze hoeveel­heid wordt geschat op 1,6 GtC/a. Dat is een getal met een grote fouten­mar­ge (± 0,5 GtC/a). Voorlopig lijkt het vrij­ge­ko­men land hoofd­zake­lijk voor land­bouw te worden ge­bruikt en dan is de tijd waarvoor CO2 wordt vastgelegd (in gewas) te kort om in de CO2-balans te figureren. Maar herbe­bossing in subtro­pische en matige streken legt jaar­lijks naar schatting 0,5 GtC vast.

CO2 is ook een ‘meststof’ voor bomen. Men schat dat zo (met een grote foutenmarge) circa 1,3 GtC per jaar extra wordt vast­gelegd.

Over de uitwisseling van het oppervlaktewater van de oceanen met de diepere lagen is heel weinig bekend, maar als we het jaarlijkse budget van de antropo­gene CO2 opmaken, dan ziet dat er ongeveer uit zoals weergegeven in tabel II. Het lijkt er een beetje op dat men als een ‘missing sink’ de definitieve opslag in de diepe oceaan heeft genomen. Erg veel ander be­wijsmateriaal is er niet. Maar een feit is dat het CO2-gehalte van de atmosfeer sinds 1960 jaarlijks met zo’n 1,6 ppm is toegeno­men tot de huidige waarde van 358 ppm.

 

Methaan

Methaan (aardgas, CH4), het na CO2 meest bijdragende broei­kasgas, komt momen­teel met een gehalte van 1,72 ppm in onze atmosfeer voor. De concen­tratie neemt met 0,8 % per jaar toe. Waarom zouden we ons over zo weinig CH4 druk maken? De Green­house Warming Potential (GWP) van methaan, de effec­ti­vi­teit voor stra­lingsfor­cering, is door zijn sterke­re infra­roodab­sorp­tie ruw­weg 60 keer zo groot per gram als die van het broeikas­gas CO2. Daar staat tegen­over dat CH4 door hy­droxyl- (OH-)radicalen binnen negen jaar al tot de helft wordt afge­bro­ken tot H2O en zwak-IR-actieve produkten. Het effect is daar­door kortston­dig verge­leken met dat van CO2, maar als men een systeem be­schouwt waar elk jaar een tiental ppt (parti­cles per trillion, 1012) bij­komt, dan draagt ondanks zijn lage concen­tra­tie methaan dus toch aan­zienlijk bij aan de stra­lings­focering en dus aan het broeikas­effect.

Wat zijn de bronnen van me­thaan in de atmosfeer? In eerste instantie moeras­sen (bij ons heette methaan vroeger niet ‘aardgas’, maar ‘moerasgas’). Ook schijnt er een vergelijk­baar proces op te treden in natte rijstvelden (alhoe­wel dit door Indiase wetenschappers wordt bestre­den). Darmgisting bij dieren, produktie door termieten en verliezen bij winning van olie en aardgas zijn andere bronnen. Dan zijn er nog ver­schei­de­ne kleinere zoals steenkoolmij­nen, aange­plempte gronden (vaak afval) en de oceanen. Ten slotte nog de lekkage van pijplij­nen voor aardgas. Met name de Siberische vertonen veel lekken.

Er is nog een verbor­gen moge­lijkheid. Methaan vormt zogenoemde hydra­ten met water, die bij lagere temperatuur en/of onder hogere druk stabiel zijn. Er is de veronder­stel­ling geuit dat de grond van de toendra veel van deze hydra­ten bevat. Een tempe­ratuurver­hoging van de Aarde zou deze hydraten kunnen doen ontleden, waardoor veel extra methaan in de atmo­sfeer vrij zou komen. Een dergelijke ‘voorraad’ methaan wordt ook wel veronder­steld zich in de diepe oceaan te bevinden. Ver­hoogde temperaturen zouden ook die hoeveel­heid kunnen vrijma­ken. Hoeveel dat zou zijn is pure speculatie, we laten het daarom bij deze opmerking.

 

Andere broeikasgassen

Naast CO2 en CH4 zijn er nog enkele andere broeikasgassen, zoals N2O (lach­gas) en CFK en in het algemeen halo-alkanen. N2O komt vooral vrij uit occanen en (sterk variërend) uit zoet-waterreservoirs. Het is nog niet duide­lijk welke proces­sen tot N2O-vorming leiden. Vooral bodems lijken N2O vrij te maken, door nitrificatie onder anaërobe condities. Verder geven explo­siemoto­ren en de chemische industrie N2O af en komt het vrij bij verbranden van biomassa. Het gehalte aan N2O is nu 0,310 ppm, dat is 8 % hoger dan in het pre-indus­triële tijd­perk; de toename is circa 0,2…0,3 % per jaar, kennelijk een heel geringe antro­po­gene bijdrage.

Daarnaast hebben we nog de CFK’s, de volledig gehaloge­neerde koolwa­terstof­fen. Eenmaal in de stratosfeer dragen ze bij aan het ontstaan van het ozongat. In de tropo­sfeer dragen ze bij aan het broeikaseffect. Ze zijn zeer stabiel en zullen hun bijdrage lang leveren. Hun Global Warming Potenti­al is zéér hoog, tussen 4000 en 8000. Dat wil zeggen bij gelijke hoeveel­heid zijn ze 4000 tot 8000 keer zo effec­tief voor opwarmen als CO2! Gelukkig zijn de concentra­ties niet zo hoog, ze liggen rond de 100 ppt en alles te zamen circa 2000 ppt. Zij dragen toch bij tot het (extra) broeikas­effect. Gelukkig zijn hun concentraties in de atmo­sfeer nu gestabili­seerd of licht aan het dalen. Ge­vreesd moet echter worden dat de CFK’s door HFK’s (waterstof-fluorkoolwaterstoffen) vervangen zullen wor­den. Die laten ozon ongemoeid, maar zijn een broeikasgas met een aan CFK’s gelij­ke GWP. Naast N2O en de CFK’s heeft men dan nog O3 (ozon) in de tropo­s­feer. Onge­veer 10 % van het O3 in de strato­s­feer wordt naar de tropos­feer gevoerd, maar het komt ook vrij bij de oxidatie van methaan. Ozon in de troposfeer draagt bij aan het broeikasef­fect, in de stratosfeer vangt het de directe zonne­straling in. Meer ozon dáár betekent afkoe­ling. In de laatste jaren is boven Antarc­ti­ca een vermindering van het ozongehalte geconsta­teerd, in mindere mate evenzo boven Arcti­ca. Bij de tropen lijkt het onveranderd te zijn. Er is van het O3 netto een klein verwar­mend effect te verwach­ten.

 

Aërosolen

Aërosolen worden veroorzaakt door stofstor­men, door zeezout, maar ook door het onder invloed van zonlicht en water samen­klon­teren van zwaveldi­oxidegas tot kleine druppeltjes zwavel­zuur (zure regen). Ongeveer 10 % van het stof en vrijwel alle zure regen is van antropo­gene oorsprong, en dat geldt waar­schijn­lijk ook voor het verbranden van biomassa, al is dat niet echt zeker. De verblijftijd van aërosolen in de tropo­sfeer is van de orde van enige dagen tot enige weken. Voor een accumu­lerend effect behoeft dus niet te worden ge­vreesd. Het vóórkomen van aëroso­len is erg ongelijk, omdat zij vaak van lokale oorsprong zijn en betrekkelijk snel weer neerslaan. Zo wordt bijvoorbeeld 80 % van de massa van natuurlijke en ant­ro­po­gene aërosolen op het noorde­lijke halfrond gevonden.

Sulfaat-aërosolen vergroten vooral de totale weerkaatsing van de Aarde en leiden tot afkoeling. Roet­deel­tjes echter zijn meer als een broeikasgas. Het totale directe gemid­delde effect van aërosolen op de stra­lingsforcering is niet onbelangrijk en zal onder voorbehoud waar­schijn­lijk tot enige afkoeling lei­den.

 

De temperatuur van de Aarde

De stralings­force­ring is sinds 1765 behoorlijk toegenomen. Maar is het daardoor sindsdien ook warmer op Aarde gewor­den? Redelijk betrouwbare temperatuurreeksen zijn beschik­baar, maar zij zijn althans voor de vroegste decennia (1860-1890) open voor dis­cus­sie. Zijn de thermome­ters goed genoeg geweest, was het meetnet dicht genoeg, enzovoorts.

Het wordt alle­maal iets be­trouw­baarder wanneer we alleen naar de verschil­len tussen de jaren kijken; dan vermijden we wel­licht de syste­mati­sche fou­ten. Afbeelding 6 laat het verloop van deze verschil­len ten opzichte van het gemid­delde van 1920-1940 zien. Over de gehele 134 jaar zou men tot een opwarming van 0,5 °C kunnen besluiten. De afgelopen 130 jaar lag die tempe­ra­tuurverhoging binnen de natuurlijke schommeling van het kli­maatsysteem, maar dat zegt niets over het gedrag in de vol­gende 100 jaar. De statis­tiek van het tempe­ratuurver­loop is over langere tijd niet goed bekend en zal dat voor­lopig ook niet worden.

Maar wellicht bieden recente, heel uitvoerige klimaat­simula­tiepro­gram­ma’s wél soelaas. Zij nemen vooral ook het gedrag van de oceanen en hun koppe­ling via het klimaat aan de land­mas­sa’s mee. We kunnen die programma’s bij verschil­lende begin­voorwaarden laten starten. Elke keer krij­gen we een verloop in de tijd te zien van aller­lei grootheden, waaron­der de tempera­tuur. Door dat een groot aantal keren voor ver­schil­lende beginwaar­den te herhalen, krijgen we een soort ruis, een soort statistiek.

Als we voldoende statistiek hebben over de huidige situatie, laten we het programma weer lopen, maar vergroten we heel lang­zaam bijvoor­beeld de CO2-concentratie tot men een verdub­be­ling ten opzichte van de eerdere situatie heeft bereikt. Ook dat herhalen we een aantal keren en we bekijken of de bereken­de waar­den voor de inmiddels verlopen jaren aanslui­ten bij de geme­ten waarden en of latere boven de ‘synthetische’ ruis uitste­ken. Het resul­taat voor twee compu­terberekenin­gen zien we in afbeelding 7. De huidige temperatuur is aange­geven. Men zou kunnen conclu­de­ren, dat het opwarmend effect van de broei­kas­gas­sen nèt waarneem­baar is.

Er zijn ook andere, meer experimentele indicatoren denk­baar: gede­saggre­geerde gege­vens, vooral in conti­nenten en oceanen ge­schei­den. Ze zijn samen­gevat in afbeelding 8. De stratosfeer lijkt tussen 1979 en 1994 zo’n 0,6 °C kouder te zijn gewor­den. De troposfeer werd tussen 1958 en 1994 zo’n 0,3 °C war­mer, maar toont geen veran­dering over de laatste 15 jaar, terwijl de tempera­tuur op het aardop­per­vlak zo’n 0,3…0,6 °C hoger schijnt te zijn gewor­den.

De gemiddelde sneeuwbe­dekking op het Noor­delijk Halfrond lijkt 10 % te zijn afgenomen over de laatste 21 jaar en de gletsj­ers geven in het algemeen een teruggang te zien. Het opper­vlakte­water in de oceaan volgt de aardtem­pera­tuur: een stij­ging van 0,3 °C tot 0,6 °C sinds het eind van de vorige eeuw. Opmer­kelijk is dat over de laatste 40 jaar de nacht­temperatu­ren sneller zijn gestegen dan die van de dag, iets wat ook uit de compu­ter­modellen naar voren komt. Ten slot­te is het zeeijs op het Noordelijk Halfrond wat verminderd over de laatste 20 jaar en sinds 1990 óók op het Zuidelijk Halfrond.

 

Naast de temperatuur zijn er ook hydrologische verschijn­selen waar­neembaar. Ze zijn in afbeelding 9 aangegeven: de hoge bewol­king is sinds 1951 toegenomen, maar blijft sinds 1981 gelijk. De middenniveau-bewolking op het Noordelijk Halfrond is ook toegenomen, evenals de hogere convectieve wolken. De mooi-weercumulus is echter afgenomen. Min of meer hetzelfde geldt voor het Zuidelijk Halfrond. De subtropen zijn droger gewor­den en de verdamping van water in de VS en in het terri­torium van de voormalige Sovjetunie is afgeno­men. Zo is ook de grond in dat gebied natter geworden. Boven de oceaan vindt men overi­gens meer waterdamp dan vroeger in de lucht. Al deze ver­schijn­se­len kunnen in verband gebracht worden met modelle­ringen ­van het broei­kas­ef­fect, maar zeker­heid geven ze niet.

Als er al een verandering komt is het steeds de vraag of menselijk handelen daarvoor verantwoor­delijk is. Van bijzon­der belang is het mogelijke stijgen van de zeespiegel. Het bepalen van de hoogte daarvan is aan verschil­lende moeilijk­heden onderhevig. Men meet de zeespiegel ten opzichte van het land, maar wat als de bodem daalt? Meten we de zee- (of ijs-)hoog­te met een satel­liet, dan moet men de baan van die satel­liet tot op de centime­ter nauw­keurig kennen. Aan beide tech­nieken is veel aan­dacht besteed, de consen­sus lijkt te zijn dat een stijging van 2…7 c­m over de laatste honderd jaar heeft plaatsge­von­den. Deze wordt vooral veroor­zaakt door de warmte­uitzetting. Door de lang­zame uitwisse­ling van diep en ondiep oceaanwater kan verwacht worden dat de ‘rijzing’ nog vele jaren door zal gaan.

De Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) van de VN bestudeert intensief alle gegevens over het broeikaseffect. Het panel durft in stelligheid niet verder te gaan dan dat ‘The balance of evidence suggests a discernible human influen­ce on global climate‘. Voorzichtiger kun je het niet zeggen: niet eviden­ce, maar the balance of eviden­ce. Niet shows, maar su­ggests. En: discernible human influence in plaats van per­cep­ta­ble, of zelfs maar gewoon human influen­ce. Nee je moet erg goed kijken voor je het ziet, het gaat niet vanzelf: dis­cerni­ble. En dan influ­ence on global climate: Er wordt niet eens gepoogd aan te geven wàt voor invloed. Wordt ’t kouder, war­mer, natter, droger? Het IPCC zegt het niet, maar erkent wel de invloed van de mens. Het is moeilijk om met die uit­spraak van mening te verschillen.

 

Conclusies

Klimatologen adviseren regeringen over de moge­lijke gevolgen van het (extra-) broeikaseffect. Moeten zij adviseren alle industriële CO2-produktie te verbieden, haar te belasten of de zaak op zijn beloop laten? Ik benijd de klimatologen niet. Zij zouden toch eigen­lijk een antwoord moeten kunnen verzin­nen. Maar dat lijkt niet zo te zijn. Het is eerder: ‘Er moet nog meer onder­zoek gebeu­ren’.

Ik ben zelf geen klimatoloog, ik ben spectroscopist en weet als zodanig iets van licht en materie af. Maar ik heb dit verhaal na enige studie geschre­ven en voel mij als een onbe­trokken intermediair. Dan vind ik het passend als ik voor de lezer opschrijf wat ik er van denk. En wel in drie categorie­n: wat weten we (vrijwel) zeker, wat vermoeden we en wat kunnen we voorlopig alleen maar geloven?

De toename van de CO2– en CH4-concentraties zal voorlopig nog wel door­gaan, zeker wat het effect op de temperatuur be­treft. Dat heeft een ‘uitlooptijd’ van ten minste honderd jaar. Dat bete­kent dat we wel zeker weten dat het warmer wordt in de volgende honderd jaar. Gemiddeld 2…3 °C en méér aan de polen dan aan de evenaar.

Dat betekent ook dat – puur door thermi­sche expansie van het oppervlak­tewater – de zee­spiegel ongeveer twintig centi­me­ter zal stijgen, mis­schien iets meer. Ik vermoed dat de ‘verwoes­tij­ning’ van het subtropisch gebied verder zal worden bevor­derd en dat in het alge­meen soorten landbouw die het al moei­lijk hebben verder in de verdrukking komen, behalve als ze door de opwar­ming juist minder marginaal worden. Toch weer wijn uit Nederland? Gegeven onze geografische positie zal de druk op de subtropen wellicht leiden tot een hogere druk van politieke of economi­sche vluch­te­lingen. Ik vermoed ook dat Nederland de veranderingen bij zal kunnen houden, het is een verstandig land dat, als het getij verloopt, de bakens tijdig verzet.

Ik geloof niet dat we binnen afzienbare tijd ‘Amersfoort aan Zee’ zullen mee­maken. Wel geloof ik, gegeven de onzeker­heid van de berekeningen, dat de zogenaamde Small Island States zich terecht zorgen maken. Het gaat toch niet aan de bewoners van deze eilanden in grote moeilijkheden te brengen door onze emissies.

Ik geloof niet dat voldoen­de bewijs beschik­baar is dat grote stormen zullen plaatsvinden. Ik geloof niet dat in Neder­land een subtro­pisch klimaat zal ontstaan.

Wat geloof ik dan wel? Ik vermoed, met aan zekerheid grenzende waarschijn­lijkheid, dat het langdurig effect, typerend voor het broeikaseffect van CO2, juist is. En dát betekent dat regeren in dit geval echt vooruit­zien moet zijn. Maatrege­len die we nu nemen zullen hun effect over 10…20 jaar heb­ben, dus is het hoog tijd om ermee te beginnen.

(EINDE TEKST)

 

(QUOTES IN KADERS)

Als er al een klimaatverandering komt, is het steeds de vraag of menselijk handelen daarvoor verantwoor­delijk is

 

Het gaat toch niet aan de bewoners van eilanden in grote moeilijkheden te brengen door onze emissies

(BIJSCHRIFTEN)

(BIJ TEKSTKADER)

Afb. 1 UV- en IR-stralingsfluxen door de atmosfeer.

 

(BIJ TEKSTKADER)

Afb. 2 Netto UV-, IR- en convectiefluxen.

 

(BIJ DE EERSTE TEKSTCURSIVERING)

Afb. 2a Absorptie bij toenemende concentraties. Het gas blijft in de flanken absorberen. Het midden van de absorptieband gaat een steeds kleinere rol spelen.

 

(BIJ DE TUSSENKOP WATER)

Afb. 3 Stralingsforcering van verscheidene broeikasgassen vanaf 1765.

 

(BIJ DE TUSSENKOP KOOLSTOFDIOXIDE)

Afb. 4 Toename van de concentratie van atmosferische CO2 in de laatste 250 jaar afgeleid uit metingen aan in Antarctisch ijs gevangen luchtbelletjes en uit metingen op Hawaii sinds begin jaren vijftig.

 

 

(BIJ DE TUSSENKOP KOOLSTOFDIOXIDE)

Afb. 5 De koolstofreservoirs en -stromen in giga-metrieke ton (109). De onderstreepte getallen hebben betrekking op CO2-accumulatie ten gevolge van menselijke activiteit.

 

(BIJ DE TUSSENKOP DE TEMPERATUUR VAN DE AARDE)

Afb. 6 De eenjarige voortschrijdende gemiddelde afwijking van de gemiddelde temperatuur in de periode 1925-1935.

 

(BIJ DE TUSSENKOP DE TEMPERATUUR VAN DE AARDE)

Afb. 7 Huidige afwijking van de gemiddelde temperatuur in de ‘synthetische’ ruis van twee broeikasmodelberekeningen. (TOE­VOEGEN) MPI CO2 anom is de verhoging van de gemiddelde we­reldwijde temperatuur bij toename van de CO2-concentratie vol­gens het klimaatmodel van het Duitse Max Planck Instituut. Hadley CO2 anom : hetzelfde, maar dan berekend met het kli­maatmodel van het Britse Hadley Institute. MPI aer anom en Hadley aer anom : in beide klimaatmodellen wordt nu ook uitge­gaan van hogere concentratie aërosolen. Die zorgen voor afkoe­ling, c.q. gerin­gere opwarming van CO2 alléén zou doen. De grafiek in het horizontale vlak laat zien hoe het klimaat zich volgens beide modellen zonder toename van CO2 en aërosolen zou g­edragen.

 

(BIJ DE TUSSENKOP DE TEMPERATUUR VAN DE AARDE)

Afb. 8 Temperatuurindicaties voor het broeikaseffect.

 

(BIJ DE TUSSENKOP DE TEMPERATUUR VAN DE AARDE)

Afb. 9 Hydrologische indicaties voor het broeikaseffect.

 

 

 

(KADER BIJ FIGUUR 1 EN 2 EN BIJ TUSSENKOP MODELLEN)

De Aarde ontvangt en weerkaatst kortgolvig (UV) licht en zendt licht met een lange golflengte (IR) uit. Aan de hand van afbeelding 1 be­schrijven we hier de weg die kortgol­vig (ultra­vio­let en zicht­baar) licht aflegt dat op de Aarde valt. Eerst moet het licht de stratosfeer passeren. De aldaar (nog) aanwe­zige ozon fil­tert het UV-deel weg en verder wordt het licht voor- en ach­terwaarts verstrooid (blauw licht meer dan rood licht, daarom is de lucht hier beneden blauw, boven de atmo­sfeer is de hemel zwart). Doordat de druk er laag is, neemt de lichtin­tensi­teit naar beneden toe maar langzaam af. Nadat de tropo­pauze is gepas­seerd wordt de dicht­heid van de dampkring en daardoor de ver­strooiing van het licht groter. Er treedt enige absorptie op door water en troposfe­risch ozon. Het licht wordt ver­strooid, geabsor­beerd en gere­flec­teerd door aller­lei soorten van wolken en het wordt verstrooid en geabsorbeerd door atmo­sferi­sche stof­deeltjes. Van de 342 Wm-2 die binnen­kwam, bereikt gemid­deld 183 Wm-2 het aardopper­vlak, waarvan 23 Wm-2 direct weer wordt weerkaatst. Netto ont­vangt het aard­op­per­vlak dus 160 Wm-2. We volgen deze kortgol­vige flux vanaf de Aarde terug de ruimte in. Aller­eerst wordt hij vergroot door het terug­ver­strooi­de licht van stofdeeltjes en moleculen in de tropos­feer en door het van de wolken de ruimte in weer­kaatste licht. Alles te za­men treedt aan de buitenzijde van de atmos­feer 106 Wm-2 uit. Dat is 31 % van de inkomen­de 342 Wm-2 ofwel de ‘albedo’ van de totale Aarde, de weerkaatsing, is 0,31.

Alle objecten van een eindige temperatuur stralen licht uit. Ook de Aarde en de omringende atmos­feer. Bij de tempe­ra­tuur die beide hebben is dat infra­rode straling. Zoals ge­llus­treerd in afbeelding 1 volgen we de infra­rode flux, maar nu vanaf het aardop­pervlak. Gemid­deld is de IR-flux daar 395 Wm-2 (naar boven). Door absorptie in waterdamp, wolken, CO2, CH4 en andere broeikas­gassen neemt deze flux naar boven toe af tot ongeveer 240 Wm-2 bij de tropopauze en treedt er uiteinde­lijk 236 Wm-2 uit. Daarmee is de Aarde in stralings­evenwicht, want deze flux, vermeer­derd met de gereflec­teer­de kortgol­vige flux (106 Wm-2), is exact gelijk aan de 342 Wm-2 die op het aard­sys­teem viel.

Het feit van de stralingsbalans zou een mogelijkheid kunnen scheppen het broeikasef­fect direct te meten. Als de Aarde opwarmt, of afkoelt, is de balans uit even­wicht. Nauwkeu­rige infrarood- en ultraviolet-metingen met satellieten zouden deze onbalans moeten kunnen constateren.

Er is ook een benedenwaartse infrarood flux, die echter niet van buiten de dampkring komt maar in de stratosfeer ontstaat, sterk toeneemt in de tropos­feer en uiteindelijk 335 Wm-2 op het aardoppervlak deponeert. Deze is het gevolg van de in alle richtingen uitgezon­den straling van eerder met lichtener­gie opgeladen broeikasgassen en wolken. Daarnaast, zagen we, valt er 160 Wm-2 kortgolvige straling op het aardopper­vlak. Samen met de langgol­vige is dat dus 495 Wm-2.

Door het aardop­per­vlak wordt 395 Wm-2 uitge­zon­den. Er is dus een overschot van 100 Wm-2 dat, wil het aardopper­vlak gemiddeld een constan­te temperatuur hebben, op een andere wijze dan door straling moet worden afgevoerd. In tegenstelling tot de bui­ten­zijde van de atmosfeer is de ‘binnen­zijde’, het aardop­pervlak, niet in stralings­evenwicht. Het ‘overschot’ aan de aardzijde moet naar de atmos­feer worden afgevoerd. Dit trans­port heeft twee compo­nenten: het latente en het sensi­bele trans­port. Het eerste wordt veroor­zaakt door het verdampen van water en het weer conden­seren in een hogere lucht­laag. Deze flux bedraagt 85 Wm-2, waarmee per jaar gemid­deld 970 mm water wordt gecircu­leerd. De resterende 15 Wm-2 wordt als sensibele flux door geleiding en turbu­lente bewegingen in de tropos­feer verzorgd.

De ver­schillen­de netto fluxen zijn weergegeven in afbeelding 2. Bedacht moet daarbij worden dat over wereldwijde gemid­delden is gesproken.

 

(TABEL BOVEN TUSSENKOP WATER)

Tabel I

 

Stralingsforcering (ΔF in Wm-2) voor gassen

 

 

Gas  Functie   Opmerkingen

CO2  ΔF = 6,3 ln(C/C0)   met C0 = 279 ppm

CH4  ΔF = 0,036 (ÖM – ÖM0)*   met M0 = 790 ppb

N2O  ΔF = 0,14 (ÖN – ÖN0)*    met N0 = 0,027 ppb

*met correctie termen voor overlappende absorpties van CH4 en N2O (C = koolstof, M = methaan, N = stikstof)

 

(TABEL BOVEN TUSSENKOP METHAAN)

Tabel II

Jaarlijks Budget

 

EMISSIES                           OPSLAG

 

Brandstof en/of cement   5,5 ± 0,5 Atmosfeer      3,3 ± 0,5 GtC/jr

Hergroei       0,5 ± 0,5

Tropisch Bos       1,6 ± 1,0 Bemesting      1,3 ± 1,5

          Oceanen   2,0 ± 0,8

Totaal               7,1 ± 1,1      7,1 ± 1,3

 

Artikelen

NedCar etaleert zijn kennis met Access (1996 7)

 

Schermafbeelding 2016-01-21 om 20.58.50

 

NedcarAcces

1996 7

TECHNISCH NIEUWS

 

‘ECO-SPACEWAGON’ VERBRUIKT 1 LITER OP 21 KM + GEWICHTSBESPARING 22 % + TOTALE CO2-UITSTOOT 40 % OMLAAG + MILIEUBELASTING 25 % MINDER

 

NedCar etaleert zijn kennis met Access

 

Auto op zoek naar fabriek

 

In krap drie jaar heeft NedCar de Access ontwikkeld. De auto is licht, zuinig en gemaakt van veel herbruikbare materialen. Met de Access profileert NedCar zich als ontwerpbureau voor auto’s. Het zoeken is nu nog naar een fabrikant die de Access in produktie wil nemen.

– Erwin van den Brink –

 

De auteur is redacteur van De Ingenieur.

 

 

Hoewel de technologie die Product Deve­lopment & Engineering (PD&E) van NedCar in de Access heeft gestopt in menig opzicht baanbrekend is, schuilt het werkelijke belang van het project in de strategische positie die NedCar er als ontwerpbureau mee hoopt te verove­ren in de auto-indus­trie. De auto, waarvan een prototype tijdens de Geneefse autosalon werd gepresenteerd, is figuurlijk slechts een vehi­kel om de technologie van NedCar te marke­ten binnen de auto-industrie.

NedCar nodigt geïnteresseerden van over de hele Wereld dan ook uit om op 7 en 8 mei 1996 in Eindhoven het pretentieuze Europe­an Automotive Technology Congress 1996 bij te wonen, waar Europees commissaris Edith Cresson zal spreken. Wat Cresson ook te melden heeft, hét onderwerp van de vele lezingen en fora is: de Access (Aluminium-based Concept of a CO2-Emissions Saving Sub-compact Car). In feite is dat con­gres de etalage waarin de auto, in casu de kennis van NedCar PD&E, moet worden verkocht aan een autobou­wer, of aan meerdere als zij delen willen gebruiken van het ontwerp. Dat laatste zou jammer zijn, maar dan nog is het project geslaagd: de bedoeling is over het voetlicht te bren­gen wat Nedcar allemaal kan: het ontwikkelen van een compleet systeem voor wie dat wil.

 

Uitbesteding

NedCar is als bouwer van Volvo’s te klein om een full size PD&E in stand te houden. Deze handicap én het nadeel dat Nedcar geen merknaam is, bleken een blessing in disguise.

Autobouwers besteden namelijk steeds meer constructiewerk uit. De ontwikkeling van nieuwe technologie heeft steeds meer plaats op subsysteemniveau (carrosserie, aandrijftrein, elektronica en dergelijke) bij de toeleveranciers die een enorme schaalver­groting beleven. Toeleveranciers opereren steeds meer wereld­wijd met hun expertise en verkopen hun spullen tegelijkertijd aan meerdere grote, concur­rerende, auto­bouwers. De autobouwers zelf positioneren hun produkten steeds meer emotioneel, op grond van een gevoelsmatig onderscheid (bij de consument) in plaats van een technisch onderscheid.

De volgende stap is dat automerken hun totale produktontwikkeling gaan uitbesteden aan een externe systeemarchitect zoals NedCar, om zich helemaal te kunnen richten op de emotiemarke­ting. Voor de grote engineeringafdelingen van de autobouwers is die voorwaartse integratie een bedreiging. Voor NedCar geldt dat niet, omdat het geen merknaam is.

Aan Access werken twintig Europese automotivebedrijven mee uit Duitsland, Frankrijk, Groot-Brittannië, België, Noorwegen, Liechtenstein en Nederland. Een op zichzelf staand ingenieursbureau, wat NedCar PD&E in deze is, kan net zo goed als een constructieafdeling van een auto­maker subsys­temen integreren tot een optimaal systeem. En misschien nog wel beter; het turn key uitbesteden van verwer­ving van de nodige technologie is voor NedCar PD&E minder bedreigend dan voor de grote opgetuig­de constructiebureaus van de autofabri­kanten die daardoor hun eigen competentie zien afkalven.

Om het gevestigde belang van deze bureaus te kunnen aanvallen, om daadwerkelijk autobouwers te interesse­ren voor uitbesteding aan Ned­Car stelde het Helmonds bedrijf zich twee voorwaar­den. NedCar benadrukt dat zijn ontwerp uitont­wikkeld is en gereed voor massa­produktie. Het project is dermate gedetailleerd uitgewerkt dat de gebruiker van de auto alleen nog maar een op afstand uitleesbare smartcard bij zich hoeft te dragen. Als je naar de auto toeloopt, ontgrendelt hij zich, schakelt de elektronische systemen in en is startklaar. Bij het verlaten van de auto gebeurt het omgekeerde.

Ten tweede moest de Access ten opzich­te van de nieuw­ste bestaande model­len in zijn klasse (middel­grote ge­zinsauto) een technolo­gische sprong voorwaarts zijn. Dat kon mede doordat NedCar erin slaagde het project te laten opnemen in het Europese technologiepro­gramma Eureka.

 

Licht en zuinig

Het bedrijf definieert het ontwerp vooral in termen van een kleinere ‘milieug­ebruiks­ruimte’ gedurende de gehele levenscyclus: de auto is niet alleen lichter en zuiniger maar is ook gemaakt van een groter percen­tage herbruikbare materialen waarvan de verwerking minder energie vergt. Het bouwen, ‘op­rijden’ van een Access en het hergebruiken van zijn sloop­materiaal veroor­zaakt 40 % minder CO2-uitstoot dan het geval is bij een conventionele auto. De totale milieubelasting (ener­gieverbruik en grondstoffenver­bruik) vermindert met 25 %.

Het spaceframe van de carrosserie is opgebouwd uit geëxtrudeerde aluminiumprofielen van Reynolds Automotive, een onder­deel van het gelijknamige aluminiumconcern. Veel gewichtsbe­sparing en torsiestijfheid is te danken aan het bijzondere ingelijmde dakpaneel dat is gemaakt van Hylite, een laminaat van kunst­stof en alumimium dat is ontwikkeld door Koninklijke Hoog­ovens. Het frame wordt aan de buitenkant opgetuigd met koets­delen van kunststof: bumpers, spatborden en deurpanelen. Bumpers en spatborden weerstaan een botsing bij 16 km/h zonder blijvende vervorming, een voordeel boven blikken auto’s in het steeds drukkere stadsverkeer.

De 1,7 viercilinder multipoint injectiemotor (met variabele regelbare keramische kleppen, van Hoechst) die NedCar ontwikkelde, weegt 50 % minder dan zijn conven­tionele tegenhangers (83 kW bij 5500 toeren). Hij voldoet aan de strengste Europese en Amerikaanse (Californische) emissie-eisen en verbruikt 4,7 liter benzine op 100 km in de Europese Test Cy­clus.

Ten slotte is ook het chassis gemaakt van robuuste geëxtrudeer­de profielen van alumium (Reynolds). Dat alles maakt de auto ongeveer 250 kg lichter dan gezinsauto’s van vergelijkbare afmeting (4,23 m x 1,68 m x 1,48 m): 850 kg tegen gemiddeld 1100 kg.

Als het ontwerp werkelijk helemaal produktierijp is, zoals NedCar stelt, dan is dat opmerkelijk: het hele project is in krap drie jaar gerealiseerd. Veel autofabrikanten hebben toch gauw vijf jaar nodig hebben om een opvolger van een bestaand model te ontwikkelen, waarbij de technologische verbeteringen dan incrementeel zijn en niet substantieel zoals bij dit model.

 

‘Europe­an Automotive Technology Congress’, 7 en 8 mei 1996, Eindhoven. Inl.: Euro­forum, postbus 845, 5600 AV Eindhoven, tel. (040) 29 7 48 90, fax (040) 297 49 76.

 

 

 

 

(BIJSCHRIFTEN)

 

(OPENINGSFOTO FOTO 1)

 

(BIJ FOTO 2 + 4)

Achteras (links) en voorwielophanging van de Access; er is gebruik gemaakt van veel herbruikbare materialen.

 

(BIJ FOTO 3)

Het spaceframe van de carrosserie is opgebouwd uit geëxtrudeerde aluminiumprofielen van Reynolds Automotive.

 

(BIJ FOTO 5)

Door gebruik van een op afstand uitleesbare smartcard wordt de auto ontgrendeld en worden de elektronische systemen ingeschakeld, zodat de auto direct startklaar is.

interviews

Hoofdstuk 10 van Das Kapital of: het bouwen van koetsen Marx inspireerde bedrijfskunde, De Sitter (interview)

DeSitterBEDRIJFSKUNDIGE DE SITTER STAAT CENTRAAL OP KIVI/NIRIA-CONGRES + PROCESSEN NOG STEEDS VAAK NODELOOS INGEWIKKELD

Ulbo_de_Sitter

Hoofdstuk 10 van Das Kapital of: het bouwen van koetsen

 

Marx inspireerde bedrijfskunde

 

‘Marx was de eerste die neerdaalde uit zijn ivoren toren om heel platvloers op te schrijven wat in fabrieken gebeurde.’ Prof.dr. L.U. de Sitter prijst de bedrijfskundige kennis van Marx. ‘Hij is bij mijn weten de eerste geweest die minutieus heeft be­schre­ven hoe een koets wordt gemaakt, een locomotief of een horlo­ge.’

– Erwin van den Brink –

 

De auteur is redacteur van De Ingenieur.

 

 

Scheepswerktuigkundige ing. De Sitter, vlak na de oorlog opgeleid aan de Rotterdamse Machinistenschool, moest varen om zijn strepen te halen. ‘Ik ben me gaan interesseren voor bedrijfskunde door de manier waarop de rede­rij KNSM omging met het personeel. Toen ik eens in de machinekamer lampen van 40 Watt verving door lampen van 100 Watt omdat werken in het halfduister levensgevaarlijk is, kreeg ik naderhand op mijn donder van zo’n dorknoper, zo’n boekhoudertje. Dat zette me aan het denken.’

‘Ik wilde iets van werk en van organisatie te weten komen, dus ik ben sociologie gaan studeren. Be­drijfskunde bestond toen nog niet. Wel organisatiesociologie als bijvak, vlak voor je zou afstuderen.’

‘Ik studeerde af net voordat die linkse, marxistische up­swing begon. Dat heb ik altijd kritisch bekeken. Niet dat ik niet links was hoor – was niet iedereen links in die tijd? Ik heb nog eens een artikel geschreven – ik denk dat ik de enige technicus ben die dat ooit heeft gedaan – in het literaire tijdschrift De Gids, tegen A. de Swaan, tegenwoordig een be­dachtzaam columnist in NRC Handelsblad. Hij was in die perio­de echt een pure, opgewon­den, oproerkraaiende mar­xist.’

‘De teneur van mijn artikel was dat die neo-marxisten, zoals het woord al zegt, geen marxisten waren. Ze waren neo, meer niet. Ik vond dat ikzelf daarentegen wel bepaalde, echt marxisti­sche, opvattingen huldigde.’

 

Marx

‘De theoretische concepten van de neo-marxis­ten ware in feite in-burgerlijk want idealistisch: als ze de mensen nu maar konden verheffen zodat ieder­een zou inzien hoe het onrecht in de Wereld in elkaar zat, zou het allemaal vanzelf wel goed komen. Die veronderstelling, dat de manier waarop we leven een recht­streeks uitvloeisel is van ons denken – verbeter de Wereld, begin bij jezelf – vind ik intens burgerlijk. Dat is eerder Hegel dan Marx, eerder Plato dan Aristoteles. Ik dacht veel technischer, in structuren, zoals Marx zelf ook doet. In arbeidsstructuren, een zeer abstract begrip. Hoe een netwerk van relaties werkt en hoe dat een diepgaande invloed heeft op de keuzemoge­lijkhe­den en -onmogelijkheden die mensen hebben, op de ervaringen die ze op­doen, de oplossingen die ze zoeken.’

‘Daarom noemde ik me marxist in die zin dat als je zoekt naar de materiële grondslag, je die moet zoeken in wat de sociologie ‘structuren’ noemt, arbeidsstructuren. Een produktie­organisatie zag ik als socioloog in de context van arbeid. Daarbij is een machine, zoals Marx stelt, ‘gestolde arbeid’; wie of wat de arbeid verricht, doet er niet toe.’

‘Hoe komt het dat wij mensen organi­saties het liefst zo ingewikkeld mogelijk maken in plaats van zo eenvoudig mogelijk? De functioneel geconcentreerde organisatiestructuur, waarbij alle min of meer gelijksoortige taken binnen één afdeling zijn gegroepeerd en een bedrijf een groot aantal strikt ge­scheiden afdelingen heeft, is de ingewikkeldste structuur die denkbaar is, met een enorm aantal relaties.’

‘Marx heeft dat goed verklaard. De klassieke bedrijfsfuncties in de industriële produktie stammen van de oude ambachten. Neem de bouw van koetsen zoals Marx die zo prachtig minutieus heeft be­schreven. In het pre-industriële tijdperk had je leerbewer­kers, houtbewerkers, metaalbewerkers. In de industri­ële produktiestructuur werden dat binnen de fabriek de leer-, hout- en metaalbewerkingsafdeling, omdat alleen binnen zulke functionele afdelingen de ambachtelijke, niet-geformaliseerde kennis bewaard kon blijven door ze over te dragen van genera­tie op generatie. Tegenwoordig is ‘oude’ kennis over materiaalbewer­king allemaal vastgelegd en geformaliseerd, maar toch bestaat er binnen functionele afdelingen nog een hoop niet-geformali­seer­de ‘nieuwe’ kennis, ongrijpbare collectieve ervaring.’

Ford en Taylor hebben vervolgens de bouw van een auto geanaly­seerd en alle benodigde kennis formeel vastgelegd, zodat zij het voortbrengingsproces in heel veel kleine stappen konden verde­len die elk heel weinig kennis en ervaring vereisen: ze waren niet meer afhankelijk van de ervaring van ambachtslieden, ze konden elke arbeider ogenblikkelijk vervangen door een ander.

 

Arbeidsdeling

De socio­techniek die prof.ir. Jan In ’t Veld en De Sitter hebben beschre­ven, hekel­t dan de vervreemding. Het individu heeft als zoda­nig part noch deel aan het gemaakte produkt, zijn bijdrage is niet te herleiden. Ook de korte cyclustijden (de dwangma­tig­heid en eentonigheid van het werk) is in feite een heel mar­xisti­sch the­ma.

De Sitter: ‘Kijk, Marx is zo beladen dat mensen er niet nuchter tegen­over kunnen staan. ­Theoretisch heb ik niets van Marx ge­leerd, maar wat ik in Marx ontdekte, om precies te zijn in hoofdstuk 10 van Das Kapital, was zijn bedrijfskundige kennis. Hij is bij mijn weten de eerste geweest die minutieus heeft be­schre­ven hoe een koets wordt gemaakt, een locomotief of een horlo­ge. Hij was de eerste die neerdaalde uit zijn ivoren toren om heel platvloers op te schrijven wat in fabrieken gebeurde, door er naar toe te gaan en te kijken, heel goed te kijken, gewoon zijn ogen de kost te geven.’

‘Met die instelling van Marx identificeerde ik mij als arbeidssocioloog. Dat was voor mij ook niet zo moeilijk, want als machi­nist had ik oog voor machines als ik in fabrieken kwam – ik was daar niet bang voor. Een socioloog-van-huis-uit is wel bang voor machines, hij ziet die al gauw als iets negatiefs dat arbeid elimi­neert. Ik vind een machine juist een creatief produkt van de menselijke geest, een mooi iets. Ik hou van machines.’

‘Het argument klopt niet dat arbeid voor heel veel mensen niet zo leuk is omdat de arbeidsdeling en de organisatiestruc­tuur effici­ënt moeten zijn. Een vergaande arbeidsdeling is namelijk helemaal niet doelmatig. Ze leidt tot vervreemding en dus tot stress, frustratie, demotiva­tie, ziekteverzuim, lijdelijk verzet uitmondend in produktiefouten, afstemverliezen, wachttijden. Kortom tot grote inefficiëntie.’

 

Lean production

In de auto-industrie denkt men die manco’s te hebben verholpen met het organisatieconcept lean production. De Sitter: ‘Het blijft een moderne versie van de lopende band, waarbij echter de afstemverliezen en produktfou­ten worden geëli­mi­neerd door het invoeren van een kadaverachtige arbeidsdiscipline. De meting van de resultaatverbetering van lean production heeft geen wetenschappelijke basis, omdat het niet wordt vergeleken met andere organisatiestructu­ren maar slechts met de klassieke massapro­duktie, waarvan het slechts een variant is.’

Het concept dat Volvo eens toepaste, waar­bij een team van technici samen een complete auto bouwt op één plek waar alle onder­delen naartoe worden gebracht, wordt volgens de Sitter door de voorstanders van lean production slec­hts bekri­tiseerd en niet geanaly­seerd.

De Sitter: ‘De veronderstelling dat je die afstemverliezen en wachttijden langs zoiets als een lopende band kunt uitbannen is de ontkenning van het wezen van arbeid: een arbeidshandeling, hoe precies gere­geld ook, is geen tweede keer exact hetzelfde. Mensen zijn geen machines. Lean production gaat er vanuit dat een proces in alle opzichten constant kan zijn. Dat is een illusie. Dat wordt bewezen door het feit dat industriële robots veel minder worden toegepast dan men tien jaar geleden voorzag: er blijven toch allerlei variaties in de omstandigheden die robots niet aankunnen.’

Om het initiatief, de talenten en de creativiteit van het perso­neel tot bloei te laten komen, moeten produktieprocessen drastisch veranderen. De Sitter noemt dat Human Resources Mobilization, een parafrase op HMR, Humans Resources Manage­ment. De sociotechniek beschrijft die benodigde veranderingen. Busi­ness Proces Reengineering of Redesign is een Amerikaanse managementhype die vrijwel hetzelfde beoogt als de socio­tech­niek: het herontwer­pen van bedrijfsprocessen.

De sociotechniek heeft volgens De Sitter een praktisch bruikbaar instrumenta­rium, gereed­schap om het in de praktijk toe te passen, terwijl De bijl aan de wortel, Hammer’s en Champy’s boek over BPR, net zoals andere goeroeliteratuur, blijft steken in sweeping statements. Hebben anderzijds de sociotechnici vergeleken bij Michael Hammer niet wat weinig aan de weg getimmerd? De kennis is er kennelijk, maar zij slaat niet neer in de bedrijven.

De Sitter: ‘In ’t Veld en ik dachten dat de logica van ons werk zo evi­dent was, de analyse zo voor de hand liggend dat de stichting NKWO (Nederlandse stichting voor Kwaliteit, Werk en Organisatie) die wij oprichtten ter verbreiding van onze bedrijfskun­dige kennis zichzelf na uiterlijk tien jaar weer zou kunnen ophef­fen.’

Dat is tegengevallen. ‘Maar’, aldus De Sitter, ‘sinds wij begin jaren tachtig systematisch die kennis naar bedrijven zijn gaan uitdragen, is er toch veel veranderd. Alle veranderingsprocessen die nu plaatshebben in de indus­trie en in de kantooromgeving gaan niet langer in de richting van nog verdere arbeidsdeling, niet meer in de richting van verder functio­nalisering, maar in de rich­ting van minder arbeidsdeling, minder functionalisering.’

 

De Sitter, prof.dr. L.U. (m.m.v. drs. J.L.G. Naber en ir. F.O. Verschuur), Synergetisch produceren. Human Resources Mobilisation in de produktie: een inleiding in de structuurbouw; Van Gorcum & Comp, Assen 1994; 420 blz., f 79,50; ISBN 90 232 2862 6.

 

 

 

(BIJSCHRIFTEN)

 

(BIJ OPENINGSFOTO: PORTRET)

Pro­f.dr. L.U. de Sitter, samen met prof.ir. J. In ’t Veld de naoorlogse grondleg­ger van de moderne bedrijfskunde in Neder­land.

(Foto’s: ’t Sticht, Utrecht

 

(QUOTE BIJ PORTRET)

‘Ik vind een machine juist een creatief produkt van de menselijke geest, een mooi iets. Ik hou van machines’

 

 

 

 

(KADER, IN BEGIN VAN ARTIKEL)

De Sitter op symposium

 

Op 9 mei 1996, van 19.00-22.00 uur, heeft in Den Haag een klein symposium plaats met de titel ‘Organiseren zonder bazen, over structuur, gedrag en prestaties’. Pro­f.dr. L.U. (Ulbo) de Sitter is daar de voor­naamste spreker. De Sitter is samen met prof.ir. J. In ’t Veld de naoorlogse grondleg­ger van de moderne bedrijfskunde in Neder­land. Zijn laatste boek, Synergetisch Produceren, is het afgelopen jaar door de Orde van Organisatie Adviseurs (OOA) uitgeroepen tot Boek van het Jaar op het gebied van de organisatiekunde. Het boek is een standaardwerk op het gebied van de sociotechniek die zich onder meer richt op het vereenvoudigen van bedrijfsprocessen, waardoor de mogelijkheden voor menselijke inbreng worden vergroot.

Het symposium is een initiatief van KIvI Bedrijfs­kunde West, NIRIA Bedrijfskun­de en de Haagse Hogeschool. Wie het symposium wil bijwonen moet zich wenden tot NIRIA Congresbureau, Diana Pronk, tel (070) 352 12 21. Deelname kost f 75 voor leden van KIvI en NIRIA en f 125 voor niet-leden.

Artikelen, Uitvinders

MegaPower, grootschalige energiewinning uit de natuur (De Ingenieur, nr. 20, 6 december 1995)

 

MegaPower_ill

 

Hier de PDF van het artikel in De Ingenieur: Megapower1995-2016

En hier onder twee websteks waar je er nog wat over vindt:

http://www.solar-tower.org.uk/megapowertower.php?PHPSESSID=5e87907ea6cf285f917966588c1c7c1f

http://www.lgwkater.nl/energie/megapower/megapower.htm

GESLOTEN SYSTEEM VOOR OPWEKKING VAN ENERGIE + BENUTTEN VAN TEMPERATUURVERSCHILLEN IN ATMOSFEER + VOLGENS NLR IS CONSTRUCTIE TECHNISCH MOGELIJK

 

MegaPower, grootschalige energiewinning uit de natuur

 

Toren van 5 km in Noordzee voor opwekken energie

 

Het principe van witte steenkool kan een zeer grootschalige toepassing krijgen. Plaats een gigantische toren in zee, laat gas via een pijp opstijgen tot 5 km hoogte, waar het condenseert en als vloeistof terugloopt tot zeeniveau, waar het door een turbine wordt omgezet in elektrisch vermogen. Onmogelijk? Nee, eerste studies rechtvaardigen nader onderzoek.

– Ing. R.M. van Ginkel –

– Frank Hoos –

– Ir. R.M. Krom –

– Drs.ir. P. van Summeren –

 

Ing. Van Ginkel en ir. Krom zijn werkzaam bij de Hoogovens Groep BV, Frank Hoos, bedenker van het MegaPower-idee, is werkzaam bij Seatec BV en drs.ir. Van Summeren is free-lance projectleider. Dit haalbaarheidsproject wordt gesteund door Novem. Ook Linde heeft aan het project deelgenomen.

 

 

Onder de naam MegaPower wordt sinds een jaar gewerkt aan een haalbaarheidsstu­die voor een grootschalig vermogensopwekkings‑ en conversiesysteem. Het voorstellingsvermogen moet hiervoor haast even groot zijn als het installatievermo­gen: 7000 MW in een installatie van tussen de 4 km en 7,5 km hoog­te. Het principe is dat van een gesloten systeem, waarbij een vloeistof verdampt op zeeniveau en op zeer grote hoogte bij de daar heersende lage temperatuur condenseert en terugge­leid wordt naar zeeniveau onder opwekking van vermogen. Het principe is vergelijkbaar met vermogensopwekking uit witte steen­kool: water verdampt, stijgt op, beregent de bergen en in de afdaling naar de zee worden waterkrachtcentrales ingezet voor het genereren van vermogen. De eerste studies tonen aan dat het project zowel fysisch als bouwtechnisch haalbaar kan zijn.

In het jaar 2050 naderen de gas‑ en olievoorraden hun einde, terwijl de wereldwijde energiebehoefte blijft stijgen. Er ontstaat dus behoefte aan grootschalig vermogen met andere bronnen dan gas en olie. Steenkool vormt op de lange termijn geen optie, want gezien het laatste rapport van de VN is wel vast komen te staan dat de klimaat­verandering daadwerkelijk in gang is gezet en dat CO2 daarin een voorname rol speelt. Dit noodzaakt te zoeken naar andere en betere oplossingen.

Met MegaPower komt een zeer milieuvriendelijke oplossing in beeld zonder enige CO2-produktie. Uitganspunt voor MegaPower is dat de temperatuur op grote hoogte (5000…8000 m) aanzien­lijk lager is dan op zeeniveau. Om hiervan gebruik te maken in een gesloten systeem zijn zeer grote installaties nodig, waarbij allerlei uitdagingen in de realisatie ervan opdoemen: de constructieve haalbaarheid, de thermodynamische voorwaar­den en de uitwerkingen daarvan.

Het fysische principe van een dergelijk geslo­ten systeem wordt verduidelijkt in afbeelding 1. Het systeem is in de Noordzee ge­dacht. Het bestaat uit een verdamper op zeeniveau, een stijgpijp voor het gas, een condensor op 5000 m hoogte, een pijp waardoor de vloeistof terugstroomt en een turbine op zeeniveau. De temperatuur op 5000 m hoogte is gebaseerd op de Nasa-standaard die aangeeft hoe de temperatuur met de hoogte varieert voor een standaardatmosfeer. De temperatuur van het zeewater komt overeen met de temperatuur van de Noord­zee in juni. De relatief hoge temperatuur is gunstig voor de verdamping van het medium. Het vloeibare medium wordt in de verdam­per een gas, stijgt op totdat het in de condensor komt, waar het condenseert. Daarna valt het terug tot op zeeniveau. De potentiële energie van de vloeistof in de condensor wordt in de turbine omgezet in elektrisch vermogen.

 

Rekenmodel

Om überhaupt berekeningen te kunnen uitvoeren moet het temperatuurverloop op grote hoogte en op zeeniveau bekend zijn. Aan het KNMI zijn derhalve gegevens gevraagd over het weer boven de Noordzee. Omdat het weer boven De Bilt niet signifi­cant verschilt van dat boven de Noordzee, zijn de weerdata van het jaar 1986 als uitgangspunt genomen. Deze zijn aangevuld met data van zeewatertemperaturen uit internationale klimaatatlas­sen. De data van het KNMI geven de hoogte van een drukniveau, de bijbehorende temperatuur en wind (in richting en snelheid).

De zeewatertemperaturen zijn af te lezen uit afbeelding 2. Dit tempe­ratuurverloop is een gemiddelde over tien jaar. Aanvullende gegevens van een bepaald meetpunt, de zeewatertempera­tuur bij Noordwijk in 1986, zijn in overeenstemming met die in deze afbeelding.

De temperatuur op 5500 m wordt weergegeven in afbeel­ding 3. Daarin is duidelijk te zien dat grote dagelijkse afwijkingen van de Nasa-standaard optreden.

In het MegaPower-project wordt uitgegaan van de meest ongunstige situatie. Hoe hoger de temperatuur is op 5500 m, des te slech­ter dat is voor conden­satie. In afbeelding 3 wordt door een ge­trokken lijn een ongunstig verloop aangegeven.

MegaPower heeft een rekenmodel ontwikkeld waarin het gewenste vermogen, de eigenschappen van de damp, de temperaturen op zeeniveau en op 5000 m hoogte zijn opgenomen. Dit model is gebaseerd op de aanname dat gedurende het transport van beneden naar boven geen warmte met de omge­ving wordt uitgewisseld. In het model is het verloop van de druk van een gas met de hoogte in een zwaartekrachtveld in rekening gebracht.

Bij uitwerking van dit model voor butaan, een gas dat ver­dampt bij ‑0,5 °C en dat een geringe verdampingswarmte heeft, blijkt dat voor een pijp met een doorsnede van onge­veer 50 m (of een bunde­l pijpen met in totaal een equivalent inwendig oppervlak) en 5000 m leng­te, een elektrisch vermogen van 7000 MW beschikbaar kan komen. De butaandamp stijgt op van het zeeniveau met een snelheid van ongeveer 50 m/s en komt op 5000 m hoogte aan met 20 m/s.

Uit de eerste berekingen bleek dat zuiver butaan niet kan voldoen, omdat er geen condensatie optreedt bij gestelde omgevingstemperaturen. Er zijn aan het butaan derhalve additieven toegevoegd. Deze condenseren tijdens het transport en geven hun warmte af aan het butaan. Daardoor komt het butaan met hogere druk dan voorheen aan bij de condensor en is condensa­tie mogelijk.

Door het geringe temperatuurverschil met de omgeving worden zowel de verdamper als de condensor buitenspo­rig groot. Bovendien betekenden de gegevens van het KNMI voor het MegaPower-project dat een systeem met butaan als medium vele maanden per jaar niet zou kunnen werken. Dit was aanleiding tot het zoeken van andere media en andersoortige systemen.

 

Medium

Het ontwikkelde rekenmodel biedt de mogelijkheid ook andere media in te voeren. Uit de eerste ervaringen was duidelijk geworden dat de tempe­ratuurniveaus de beperkende factoren waren, en niet zozeer de constructie. Daarom is een aantal stoffen onderzocht op hun mogelijke toepasbaarheid.

De minimaal vereiste temperatuur voor de verdamper moet altijd lager zijn dan de minimum zeewatertemperatuur van 4 °C (in de winter). Deze minimale temperatuur is bovendien afhan­kelijk van de con­struc­tie. In het onderzoek is de minima­le temperatuur van de verdamper op 0 °C gelegd. Voor de condensor geldt een soortgelijke beschouwing. Daar is de condensortemperatuur 6 °C hoger genomen dan de omringende lucht.

In de zomer is de temperatuur op 5000 m het hoogst en het temperatuur­verschil met het zeewater het klei­nst. Derhalve ligt bij die situatie de strengste systeem­eis. Daarnaast zijn er uit over­wegingen van stabiliteit en sterkte van de constructie nog eisen voor de drukken die mogen optre­den in het systeem. Het drukverschil met de omgeving mag niet te groot zijn en zeker niet lager dan de omgevingsdruk.

Een eerste keuze van mogelijke materialen leverde zeventien potentië­le kandidaten op. Ook de invloed van addi­tieven op deze materialen is onderzocht. Uit het reken­model blijkt dat met voornoem­de systeemeisen slechts drie potentiële materia­len over­blijven. Na invoering van andere voorwaarden zoals vrije convectie van de lucht in de condensor bleef alleen NH3 als medium over. Alhoewel het systeem binnen de gestelde temperatuurgren­zen functioneert, worden de con­densor en verdamper door gerin­ge temperatuurver­schillen en grote verdampingswarmte van NH3 relatief erg groot. Er zijn nog andere voorstellen gedaan, maar die vragen nog nadere uitwerking.

 

MegaPower-toren

Er is aan het NLR opdracht gegeven na te gaan of een dergelijke constructie technisch gerealiseerd kan worden. De Mega­Power-toren wordt getuid vanuit drie punten op zeeniveau. Er zijn twee versies (afbeelding 4, 5 en 6). Beide versies zijn opgebouwd uit modules die een kern van kunststof hebben met aan beide zijden aluminium. Enerzijds wordt de massa van de toren hierdoor beperkt, ander­zijds wordt de stijfheid groter. Bovendien is de protec­tie van belang, inwen­dig naar de gebruikte media, uitwendig naar meteorologische invloeden. In het MegaPower-project zijn dikten van 250 mm gebruikt.

In versie I zijn er om de 1200 m drijflichamen met water­stof. Er zijn dan vier drijflichamen die een elliptische vorm hebben. De inhoud van deze lichamen varieert met de hoogte. Beneden is de opwaartse kracht groot, dus kan de inhoud relatief klein zijn. Boven is de atmosferi­sche druk klein en moet het drijflichaam relatief een grotere inhoud hebben. Gedacht wordt aan langsdoorsneden van 360 m tot 900 m.

In versie II is het drijfvermogen geïntegreerd in de pijp. Deze wordt daardoor twee keer zo breed op zeeniveau. Ook hier speelt de atmosferische druk op grote hoogten een rol. Daardoor neemt de doorsnede toe tot 165 m op ongeveer 5000 m hoogte.

Het blijkt dat beide versies constructief mogelijk zijn. Bij een flinke storm is de statische deflectie bovenaan de pijp bij versie I (met vier drijflichamen) 344 m, bij de geïntegreerde versie slechts 57 m. Dat is voor beide ver­sies verras­send weinig. Nog meer indruk echter maakte het dynamische gedrag van beide versies. Windstoten van sinusvorm en beperkte duur werden aan de beide versies gegeven. Indien een windstoot op 4500 m wordt gegeven, is de deflectie maximaal 20 m respectievelijk 1 m.

De natrilling van beide ver­sies was ver­schil­lend. De dunne mast heeft veel eigenfre­quenties voor buigen onder de 0,1 Hz, terwijl de gedistribueerde versie begint bij 10 Hz. De reden voor deze kleine uitwijkingen moet gezocht worden in het enorme gewicht van de condensor. Deze functio­neert als stabilisator voor de pijp eronder.

Ook de tuidraden zijn technisch interessant. Zonder de toe­passing van nieuwe materialen zal het niet mogelijk zijn de toren te tuien. Nu blijkt dat doorsneden van 0,2 m2 van een modern materi­aal de spannin­gen kunnen opvangen, die ont­staan bij stormen en windsto­ten. De mechanische constructie is derhalve technisch moge­lijk.

De manier waarop de pijp opge­bouwd moet worden ligt daarmee nog niet vast. Binnen het MegaPower-pro­ject is een aantal ideeën bedacht om een pijp van een derge­lijke lengte op te bouwen. Uit verder onderzoek van het NLR blijkt dat con­structies van nog grotere dimensies technisch mogelijk zijn. Dit opent nieuwe wegen voor andere voorstellen.

Milieutechni­sche aspec­ten zijn voor MegaPower van groot belang. Men kan zich voor­stellen dat een puntvormige vermogens­winning zich heel anders gedraagt in het milieu dan een vermo­genswinning die over een groot oppervlak is verdeeld. Hiervoor zou een model ontwikkeld moeten worden voor zowel de condensor op grote hoogte als de verdamper in de zee. Vanwege de beperk­te duur en mogelijkhe­den van de huidige voorstudie kon alleen de haal­baarheid naar constructie en thermodynamische opzet bekeken worden.

 

Ten slotte

Door de opmerkelijke resultaten van de voorberei­dende haalbaarheidsstudie moet er een uitgebreid voor­ontwerp komen waarin alle aspecten uitge­werkt, geëvalu­eerd en afgewogen worden. Er zijn nog veel onuitgewerk­te mogelijkheden. De koppeling tussen techniek en techno­logie moet met grote harmonie tot stand worden gebracht. Voorbeelden daarvan geeft de natuur in grote diversi­tei­ten.

Het idee van MegaPower komt vanuit bewo­genheid met de natuur en moet daarom een eerlijke kans krij­gen. Zou het niet prachtig zijn als op economische verant­woorde wijze door middel van dit ‘luchtkasteel’ op grote schaal energie uit de natuur gewon­nen kan worden?

 

 

 

 

(BIJSCHRIFTEN)

(CREDIT BIJ DIA)

(Illustratie: Hans Pihl)

 

Afb. 1 Butaan/NH3-procescyclus; de vloeistof wordt door het zeewater verdampt en condenseert op grote hoogte; de druk en het debied van de vloeistofkolom worden in energie omgezet.

 

Afb. 2

 

Afb. 3

 

(VOLGENDE DRIE AFBEELDINGEN BIJ ELKAAR PLAATSEN)

Afb. 4

 

Afb. 5 Separate waterstof drijflichamen.

 

Afb. 6 Drijfvermogen geïntegreerd in de pijp.

 

interviews

Erik van de Linde: Zwemmen in een zee van kennis (DI 1995, nr. 19)

 

ErikvandeLinde1995

1995 19

 

DRS. ERIK VAN DE LINDE NIEUWE DIRECTEUR VAN STT

 

Ervaringen van technisch-wetenschappelijk attaché in de VS

 

Zwemmen in een zee van kennis

 

De nieuwe directeur van de Stichting Toekomstbeeld der Techniek, drs. Erik van de Linde, is vijf jaar technisch-wetenschappelijk attaché (TWA) in de VS geweest. ‘Een combinatie van kookboek en handigheid’, zegt hij over een deel van het werk. ‘Wie echter trends in technologie-ontwikkeling wil ontdekken, is bij de TWA’s aan het goede adres.’

– Erwin van den Brink –

 

De auteur is redacteur van De Ingenieur.

 

 

In het zojuist verschenen Tussen­tijds Bericht van de Stichting Toekomst­beeld der Techniek (STT) schrijft dr. J.C.M. Hovers, voorzit­ter van de Raad van Bestuur van Stork, dat in de toekomst bedrij­ven zich alleen van concurrenten kunnen blijven onder­scheiden door de kennis die zij in hun produkten weten toe te passen. Voor­zover het daarbij gaat om technolo­gie, moeten bedrijven zich volgens Hovers de vraag stellen: waar ter Wereld bevindt zich welke technologie, hoe krachtig is zij inhoudelijk, octrooi­technisch, wat levensfase betreft, in hoeverre is zij verkrijg­baar, in licentie of door koop, of juist niet.

De nieuwe directeur van STT, drs. Erik van de Linde, heeft zich de afgelopen vijf jaar beziggehouden met juist deze vraag: hij was technisch-wetenschappelijk attaché (TWA) op de Neder­landse ambassade in Washington.

Nederland is klein maar heeft daardoor een groot buitenland, luidt een gevleugelde uitspraak die ook geldt voor ingenieurs. Daar­bij komt dat in dit grote buiten­land de waardering voor techniek vaak groter is dan bij ons. De VS besteden per jaar 150 miljard dollar aan onder­zoek. Industrie en overheid nemen elk ongeveer de helft van dit bedrag voor hun reke­ning. Amerikanen kijken daarbij niet alleen naar het commerciële rendement van geïnvesteerde kennis. Er moet ook nog eens iets moois te beleven zijn of iets van een nationale ambitie vorm krijgen. Amerikanen houden daarbij van flink uitpakken zoals met het onderzoekprogramma Biosphere 2 en de Deltaclipper, een raket die verticaal kan landen.

 

Trends ontdekken

Er valt dus voor inge­nieurs over de grens nog heel wat kennis te delven. Met name in de VS, waar Van de Linde de afgelopen vijf jaar TWA was. Toch ziet hij niet veel ingenieurs als technisch ondernemer op eigen houtje poolshoogte gaan nemen in dit eldorado van onder­zoek en ontwikkeling.

Van de Linde: ‘Ik denk dat het redelijk is om te zeggen dat ik meer Nederlandse zakenlieden en wetenschappers tegenkwam dan ingenieurs. Maar naar het schijnt gaan er hoe dan ook minder onderzoekers naar de VS toe dan vroeger, om redenen zoals een moeilijk verkoop­baar huis, een werkende partner. Een deel van de bezoeken onttrekt zich aan mijn waarne­ming: werkne­mers die voor hun be­drijf worden uitgezon­den, congressen bijwonen en dergelijke, hebben daar niet de technisch-wetenschappelijk attaché voor nodig. En alle grote bedrijven hebben een eigen kantoor in de VS.’

De missie van de TWA luidt dat hij voor het Nederlandse bedrijfsleven, maar ook voor overheid en andere instellingen de antenne in het buitenland is voor technische ontwikkelingen. De TWA is direct aan­spreekbaar, via telefoon, fax of tijdens het perio­dieke werkbezoek aan Nederland. De TWA’s in Washington krijgen ongeveer zeshonderd vragen per jaar. Ze moeten zich bevin­den in het stadium vóór commercialise­ring. ‘Als de vragen een marktkarakter hebben, geven wij ze door aan bijvoorbeeld de Nederlandse Kamer van Koophandel in de VS. Als het er echter om gaat trends te ontdekken, dan is een vraag bij ons aan het goede adres.’

Een deel van het werk bestaat uit ‘een combinatie van kookboek en handigheid’. Van de Linde: ‘Bijvoorbeeld: noem een paar adressen van bedrijven die bezig zijn met visionsys­temen in plantenkas­sen. Dat is vrij snel op te zoeken. Veel omvattender is een vraag als: wie zijn de spelers op het gebied van de tele­communicatie, wat gaat de overheid doen, wat wordt de regelgeving, welke fusies verwacht je binnenkort, welke sleuteltechnologieën spelen daarbij een rol.’

 

Direct contact

Zolang het niet gaat om staatsgeheimen, is het volgens Van de Linde niet moeilijk om aan informatie te komen. ‘Die ligt op straat en voor het opscheppen. Amerikanen praten graag en veel. Het probleem is hoe je het aanbod van informatie selecteert.’

Behalve de financieel-economische computerdatabank Dialog gebruikte Van de Linde vooral de Encyclopaedia of Associati­ons: ‘In de VS is voor alles een vereniging, omdat Amerikanen altijd heel erg ‘netwerk­minded’ zijn geweest: je moest elkaar kennen. Dus wemelt het er van de branche- en belangenorganisaties. Die bel je dan op. Dan krijg je iemand aan de lijn die zijn onderwerp propageert. Als hij dan wordt gebeld door iemand die er in is geïnteresseerd: whow! Die kent wel weer drie, vier namen van andere mensen die met die materie bezig zijn. Uit een Dailog-file haalde ik altijd wel een paar namen. Via via kwam ik altijd wel terecht bij een champion, een trekker op het gebied waarover de vraag ging, die mij recente artikelen of papers wilde toefaxen. In mijn ogen was dat betrekkelijk gemakkelijk verkregen informatie. Voor de steller van de vraag was het een enorme uitkomst.’

Maar het bellen van organisaties en van Dialog kan toch ook vanuit Nederland?

Van de Linde: ‘Toch denk ik dat je als je in Washington woont, beter met zo iemand aan de telefoon kunt praten dan wanneer je dat vanuit Nederland doet. Niet alleen vanwege het tijdverschil, maar ook omdat je door onder de Amerikanen te zijn het beste in de gaten krijgt hoe je Amerikanen kunt toespreken. Als je daar woont, zie je meer Amerikaanse televisie, kranten en wat dies meer zij. Ja nu, nu zou ik het ook vanuit Neder­land kunnen. Maar naar verloop van tijd zou ik toch de touch verliezen.’

Die vrijgevigheid met informatie is moeilijk te rijmen met het beeld dat Amerikanen harde ondernemers zijn die niet zomaar kennis weggeven. Van de Linde: ‘Maar organisaties bestaan uit veel mensen en in de VS heb je hele grote organisaties, denk maar aan de federal labs. Daar­van zijn er 250, waaronder hele gro­te, zoals Los Alamos en Sandia van het Department of Energy. Als ik informatie wil halen uit een federal lab, kan ik gaan bellen met een tech-tran­sfer ­officer. Ik kan ook recht­streeks bellen met een onderzoe­ker, want die mensen hebben gewoon een eigen E-mailadres of faxnummer. Onderzoekers praten graag honderduit. En passant schrijf je dat allemaal netjes op. Het is heel lang zo geweest dat men over allerlei soorten van onderzoek geen echte zwijgplicht had. Overigens is die openheid wel een beetje aan het dichtslibben.’

Klopt het beeld dat de VS minder goed dan de Aziatische economieën in staat zijn kennis om te zetten in succesvolle produk­ten? Van de Linde: ‘Ach, er zijn ook technologieën waar Amerikanen wel degelijk heel veel mee verdienen, zoals de auto­markt. De grote drie doen het momenteel weer uitstekend. Op het gebied van chipproduktie zijn de VS nog steeds de groot­ste. Die positie hebben de Japanners nooit kunnen overnemen.’

 

Technologiebeleid VS

Ook in de VS woedt nu de discussie over de stagnerende onderzoekinspanningen. De Amerikaanse doctrine luidt dat program­matische sturing van R&D nauwelijks zin heeft. Wie investeert in kennis, krijgt uiteindelijk daarvoor ample reward. Tegen­woordig is dat idee een beetje verlaten.

Van de Linde: ‘Presi­dent Clinton is begonnen met een technologiebeleid naar Japans en Euro­pees voorbeeld: kennis ontwikkelen met het oog op de toepas­baarheid ervan. Er was natuur­lijk techno­logie­beleid voorzover dat was geïnspireerd door de militaire doc­trine, met duidelijk technisch omschreven doelstellingen. Industriebeleid bestaat in de VS helemaal niet, of het moet ad hoc zijn, zoals op het moment dat de laatste fabrikant die speci­ale gassen fabriceert die nodig zijn bij de superschone chip­fabri­cage, in Japanse handen dreigde te komen.’

‘Er bestaat een groot TNO-achtig instituut van het Department of Commerce: het National Institute of Standards in Technology (NIST). Dat instituut heeft de opdracht gekregen om aan technologiebeleid uitvoering te geven als een soort Senter, de uitvoeringsorganisatie voor het technologiebeleid van het Nederlandse ministerie van EZ.’ Het NIST moet kritische techno­logieën definiëren, onder­zoekvoor­stel­len selec­teren en geld toekennen.

Van de Linde: ‘Die discus­sie die daaraan vooraf is gegaan, heeft duidelijk gemaakt hoe gevoelig het onderwerp van staatsinmenging in kennisverwerving via program­matische sturing van technolo­gieontwikkeling bij de Amerikanen ligt.’

‘Een van de duurdere programma’s is het Advanced Technology Pro­gramm (ATP). Dat moest de civiele tegenhanger worden van Defence Advan­ced Research Project Agency (DARPA). Men is nu onder druk van de republikeinen de ATP-benadering weer aan het verlaten.’

Men mikt liever op dual use van militaire technologie. Zo is het Global Positioning System (GPS) van satellietnavigatie, waarvan de militaire ontwikkeling begon in de jaren zestig, nu ontdekt door de transportindustrie. Het is een van de eerste pro­jecten waarbij vanaf het begin naar dual use is gekeken: zowel militaire als civiele toepas­baarheid.

Een artikel over GPS in het blad Technieuws, het publikatieforum van de TWA’s, was een van de laatste projecten van Van de Linde. Hoewel het werk van de Stichting Toekomstbeeld der Techniek in essentie wellicht overeenkomsten heeft met dat van de TWA (het opsporen van nieuwe technologietrends) is de aanpak toch anders. Niet langer ad hoc surfen over compernet­werken en het hele land afbellen, maar gedegen vraaggesprekken voeren met de opinieleiders uit de wereld van wetenschap en tech­niek. ‘Toekomstonderzoek is erg ‘in’ momenteel. De aanpak die STT han­teert sinds de oprichting in 1968, is een heel duurzame geble­ken. Studies worden begeleid door iemand van STT die een soort secre­taris is, maar ze worden ver­richt door de mensen die in het dagelijks leven ook daad­werke­lijk met de onderzochte materie bezig zijn. Doordat die mensen elkaar ontmoe­ten via STT, komen ze samen tot een hogere vorm van integratie van kennis, die ze dan hopelijk na die studie weer gebrui­ken in hun dage­lijkse werk. Ik zou geen betere methode weten om aan toepasba­re, op de toekomst gerichte kennis te komen.’

 

Er zijn TWA’s op de ambassades in Washington, Tokio, Bonn, Parijs en Rome. Zij publiceren in ‘Technieuws’. Een gratis abonnement is aan te vragen bij het ministerie van EZ, TWA-systeem (B20/k 400) postbus 20101, 2500 EC Den Haag. Voor informatie over STT: Prinsessegracht 23, postbus 30424, 2500 GK Den Haag, tel. (070) 391 98 56, fax (070) 361 61 85, E-mail: STT@bart.nl.

 

 

 

 

 

(QUOTE BIJ PORTRET)

‘Ik zou geen betere methode weten om aan toepasba­re, op de toekomst gerichte kennis te komen dan de STT-methode’, drs. Erik van de Linde

(Foto: Benelux Press, Den Haag)

 

 

(BIJ DIA)

Nationale ambitie speelt bij sommig onderzoek in de VS een grote rol, zoals bij Biosphere 2, waarbij het gehele ecosysteem op Aarde in een glazen koepel werd nagebouwd.

(Foto: ABC Press, Amsterdam)

 

(BIJ 2 FOTO’S)

Een van de paradepaardjes van Amerikaanse technologie: de Deltaclipper, een raket die verticaal kan landen.

(Foto’s: McDonnell Douglas)

interviews

Renaissance van de technologie is aanstaande. Richard Kaehler, 1995, 16

thumb_richardkaehlerkivitsmbusinessschool_1024
‘We staan aan de vooravond van een nieuwe technologische fase op macroniveau’, prof. Richard Kaehler (Foto: Reinier van Willigen, Enschede)

1995, 16

TECHNOLOGEN MEER BETREKKEN BIJ MARKTSTRATEGIE + TECHNOLOGIE DRINGT DOOR TOT NIEUWE BEDRIJFSTAKKEN

 

Professor Richard Kaehler spreekt op KIvI-congres

 

Renaissance van de technologie

 

Professor Richard Kaehler, inleider op het KIvI-bedrijfskundecongres ‘Technology meets Business’ op dinsdag 31 oktober 1995 in Zeist, voorziet een renaissance van de technolo­gie. Volgens de dean van TSM Busi­ness School zal management de komende jaren veel meer in het teken komen te staan van technologie en kennis­verwer­ving.

– Erwin van den Brink –

 

De auteur is redacteur van De Ingenieur.

 

 

Technici zullen binnen be­drijven invloed heroveren ten koste van marktstrategen, juristen en accoun­tants. Want technologie is niet alleen de belangrijkste pro­duktiefactor, naast kapitaal en arbeid, maar technologie is tevens het produkt van de toekomst. Steeds meer bedrijven zullen zich louter bezighouden met het produce­ren en verkopen van kennis. Dat is de visie van de Amerikaanse professor Richard Kaehler, dean van TSM Business School in Enschede.

Dat lijkt bijna op vloeken in een tijd waarin iedereen het heeft over de klant en de markt, waarin technology-push is afgezworen ten gunste van market-pull. Er lijkt – in bestaande produktmarkten – juist een algeme­ne notie te zijn dat het belang van techno­logie afneemt. Commo­dities zoals auto’s en consumen­ten-elek­tro­nica worden emoti­oneel gepositio­neerd en vermarkt via prijs­stelling, maar niet op basis van techni­sche eigenschappen, want die zijn wereldwijd nagenoeg hetzelfde.

Kaehler: ‘Europa en de VS hebben zich de laatste jaren geconcentreerd op produktietechnologie. Dit in navolging van Japan­se technologiestrategie om in bestaande markten binnen te drin­gen met goedkopere produktietechnieken. Het strijdtoneel van de laatste twintig jaar was de produktie­technologie.’

Daarnaast is in de VS, de grootste onderzoeknatie ter We­reld in met name de defensietechnologie, duide­lijk gewor­den dat marktori­ntatie leidt tot een groter rendement van investeringen in onderzoek en ontwik­keling.

Kaehler: ‘Het is inherent aan de vooruitgang dat wanneer produkttechno­logie op een bepaald terrein volwassen wordt, men meer gaat zoeken naar mogelijkheden om de processen waarmee die produkten worden gemaakt, te verbeteren. Investeren in procesverbete­ring levert dan meer op dan investeren in produktvernieuwing. Alleen bij een technologische doorbraak begint dat proces weer van voren af aan.’

 

Levenscyclus

Marktonderzoekers zonder technische achtergrond stellen aan klanten vragen die slechts betrekking hebben op de beschikbare technologie en niet op toekomstige technologie. Dat frustreert technologie-ontwikkeling. Zouden technologen niet veel meer dan nu het geval is moeten worden betrokken bij marktonderzoek, bij het bepalen van markt­strategie?

Kaehler: ‘Ja dat is zo. Een van de technieken om die functione­le scheiding tussen marketing en R&D in bedrijven op te heffen is concurrent engineering. Het antwoord ligt in de scheidslijn tussen: wat is meer toekomstgericht en wat zijn de targets voor dit jaar. Toch denk ik dat er meer op de lange termijn wordt gedacht dan je vermoedt. En marktonder­zoe­kers die op de lange termijn denken, zijn veel nauwer ver­bonden met de technologische gremia in een bedrijf. Hoe je toekomsti­ge markten ziet, bepaalt hoe je R&D-geld inzet. Als je alleen een korte-termijnvisie hebt, zul je niet de produk­ten klaar hebben op het moment dat de markt daar rijp voor is. Maar wat de buitenwereld hoort, zijn de geluiden uit de ver­koopfunc­ties: hoe verkoop ik dit nu.’

‘Bedrijven en organisaties, maar ook bedrijfstakken, hebben een soort levenscyclus. Aan het begin staat steeds een grote techni­sche innovatie: de gloeilamp. Die leidt tot een marketingfase. Er ontstaat allerlei technologische spin off: de radiobuis, de beeldbuis. De markt raakt verzadigd. Het produkt wordt een ge­meen­goed. In die verdringings­markt met veel con­currentie gaat financi­le controle de boventoon voeren, met financiële instru­menten zoals schaal­ver­groting, budgette­ring en acquisities. Uiteinde­lijk moet dat leiden tot weer een technologi­sche doorbraak.’

‘Het is een grove generalisatie, maar we staan aan de vooravond van zo’n nieuwe technologische fase op macroniveau. Tot en met de jaren veertig, vijftig dicteerde de technologie-ont­wikkeling de vooruitgang. Daarna kwam het zwaartepunt te liggen op de marketing (massacommunicatie, massatransportsystemen) en daarna op kostprijsconcurrentie. Maar die cyclus doet zich, maar dan korter, ook voor op meso- en micro­niveau. Waar het ons om gaat is die fasen allemaal samen te laten vallen.’

 

Anders investeren

Kaehler: ‘In het proces van strategische planning dat in de jaren tachtig nogal populair werd, ontbrak technische planning. Er was vaak alleen een marketingplan en een financieel plan en soms een human-resourcesplan. Maar geen plan voor technologie-ont­wikke­ling.’

‘Het is tijd dat technologen technologie gaan pushen zoals marketingmensen marketing hebben gepusht en financiële mensen kostenbeheersing. In de VS doen technologen dat door het vraagstuk van de produktontwikke­ling op te lossen met methoden als concurrent engi­nee­ring. En het vraagstuk van kwali­teits- en kostenbeer­sing los je op door de voortbren­gingspro­cessen opnieuw te ont­wer­pen.’

Maar is vooral dat laatste niet eerder een instrument dat bij de financi­le fase hoort, omdat het kostenverlaging beoo­gt, dan bij een technologische renaissance?

Kaehler: ‘Ik denk van niet. Wat je in de VS zag, was dat finan­ciële mensen geen geld inves­teerden in het moderniseren van fabrieken. Ze gebruikten dat geld bijvoorbeeld voor overnames. Via die schaalvergroting konden ze de winsten verhogen en zo de aandelen op­waarderen. Een inge­nieur kijkt anders naar mogelijk­heden om kosten te besparen dan een accoun­tant. Hij wil de processen anders organiseren, waarvoor je vaak eerst moet investeren in trai­ning en uitrus­ting. Accountants proberen altijd te snijden in bestaande organisaties – het eerst in R&D en in adverteren – maar zijn huiverig voor inves­tering in verandering. Ik heb veel bedrijven in problemen gezien en dat was bijna altijd in de financi­ële fase. Ze gingen over de kop omdat ze niet herinvesteer­den.’

Dat alles neemt niet weg dat het ingenieurs zijn die zich laten bijscholen tot manager, maar dat er geen MBA’s zijn die na hun studie nog eens technische curricula gaan volgen aan een TU, waarbij komt dat de topmanagers steeds vaker eco­noom, accountant of jurist zijn en minder vaak ingenieur van huis uit.

Kaehler: ‘Ik geloof dat dit moet veranderen en het zal ook veranderen. Als je het erover eens bent dat zich in zo’n bedrijfscyclus verschillende fasen voordoen waarin mensen met specialisaties de boventoon voeren in het beleid, dan is het nu tijd dat technici meer dan voorheen de stra­tegie mede gaan bepalen. Overigens zie je dat er in Europese bedrijven vaak iemand op directieniveau verantwoordelijk is voor technologie. In de VS is dat doorgaans niet het geval.’

‘Het frappante is dat je technologie ziet binnendringen in bedrijfstakken waar die tot voor kort niet of nauwelijks een rol speelde. Kledingbedrijf Benetton bijvoorbeeld onderkent volledig het belang van technologie, namelijk informatietechnologie voor voorraad- en logistieke beheersing. Hetzelfde geldt voor de zakelijke dienstverle­ning: banken, verzekeringen en transport, waar voorheen vrijwel geen technici werkten.’

Dat het daarbij niet alleen gaat om nieuwe produktietechnologie, maar uiteindelijk ook om produkttechnologie, bewijst Japan, aldus Kaehler.

‘Japan heeft wereldmarkten veroverd met procesontwikke­ling, maar realiseert zich dat het nu ook aan produktont­wikkeling moet gaan doen. Ze kennen daar niet het fundamentele onderzoek zoals hier in Europa en in de VS. Dus hebben zij daar nu een omvang­rijk natio­naal onderzoekpro­gramma voor opgezet­.’

 

Het congres ‘Technology meets Business’ wordt door de KIvI-afdeling Bedrijfskunde georganiseerd samen met Berenschot, TNO, TSM Business School en Virtual Industry Clusters. Datum: dinsdag 31 oktober 1995, van 9.00-17.00 uur, hotel FIGI, Zeist. Kosten: f 650,- voor KIvI en NIRIA-leden, f 850,- overigen. Aanmelden bij KIvI-Congresbureau, antwoord­nummer 483, 2501 VB Den Haag, tel. (070) 391 98 90, fax (070) 391 98 40, E-mail kivibur@technet.iaf.nl.

 

 

 

 

 

(QUOTE BIJ PORTRET)

 

Artikelen

De smalle basis van breedbeeldtelevisie ‘Bij voetbal en wielrennen voegt breedbeeld niets toe De Ingenieur nr. 11 21 juni 1994

 

MODEL RELEASED. Television control room. Conceptual composite image of a technician monitoring the output from a television station.
MODEL RELEASED. Television control room. Conceptual composite image of a technician monitoring the output from a television station.

De smalle basis van breedbeeldtelevisie

‘Bij voetbal en wielrennen voegt breedbeeld niets toe

De Ingenieur nr. 11 21 juni 1994 (De auteur is redacteur van ‘De Ingenieur’.  )

‘Breedbeeld geeft minder spectaculaire beelden omdat je een sport dan meer panoramisch, in zijn totaliteit ziet’, aldus regisseur Martijn Lindenberg. De consument blijkt nog terughoudend te reageren op nieuwe televisiestandaarden.

Er zijn twee tegenstrijdige veronderstellingen over de haalbaarheid van breedbeeldtelevisie. De  ene veronderstelling luidt dat het een illusie is te denken dat de consument voor  breedbeeldtelevisie zonder verder toegevoegde waarde zijn huidige toestel ver vangt. Alleen als breedbeeld op een ho ge-definitiestandaard wordt uitgezonden, geeft dat zoveel extra kwaliteit dat  consumenten massaal overstag gaan,  mits daarvoor een aanvaardbare prijs geldt.

D2-MAC is een nieuwe uitzendstandaard die speciaal geschikt is voor breed beeldtoestellen. Maar het is in wezen een  analoge, gewone-definitiestandaard.  Aan de zenden ontvangstzijde vindt de  signaalbewerking deels digitaal plaats,  maar tijdens de transmissie is het signaal  analoog. TV-Plus (een samenwerkingsverband van Philips, NOS en de overheid) experimenteert nu ruim twee jaar  met speciale breedbeelduitzendingen.  Vanuit D2-MAC zou men gemakkelijk  kunnen overschakelen naar HD-MAC,  van 625 naar 1250 beeldlijnen. HD MAC is immers compatibel met 02 MAC. In feite wordt er nu al geproduceerd in 1250 beeldlijnen, maar ten behoeve van de huidige ontvangstmogelijkheid wordt vergroofd naar 625 beeld lijnen. Zodra er HD-ontvangsttoestellen  komen, zou de eigenlijke HD-MAC standaard kunnen worden ingevoerd. Of  het ooit zover komt valt te betwijfelen,  omdat de gehele Wereld nu uitziet naar  een digitale uitzendstandaard.

De andere veronderstelling luidt dat  HDTV als doel voorlopig te hoog gegrepen is. Eerst moet de consument rijp  worden gemaakt voor breedbeeld zon der verdere poespas. Een breder beeld  kan in het bestaande PAL-signaal worden uitgezonden en ontvangen. De laatste televisieseizoenen hebben we al vaderlands drama aanschouwd in het brede beeldformaat met de breedte-hoogte verhouding 16:9, zoals de met de Nipkowschijf bekroonde AVRO-serie Pleidooi en de NCRV-serie Coverstory.  Daardoor keken wij op onze 4:3-beeld buizen onder en boven het beeld tegen  een zwarte balk aan, evenals bij het ver tonen van CinemaScope-films op televisie. Dit zogenoemde ‘letterbox’-formaat  is dank zij films op televisie inmiddels geaccepteerd.

Een stapje verder gaat het PALplus-systeem. PALplus is compatibel met PAL en  levert op een gewone 4:3-ontvanger een  ‘letterboxbeeld’ op met zwarte balken  onder en boven het beeld. Maar door een  speciale 16:9 PALplus-ontvanger wordt  het beeld niet alleen beeldvullend weer gegeven, maar kan ook de volledige verticale resolutie weer worden opgebouwd.  Philips zit tevens in het PALplus-consortium dat beoogt breedbeeld in te voeren  in de huidige PAL-standaard. Het Eindhovense elektronicaconcern heeft de af gelopen drie jaar met TV-Plus immers  kostbare ervaring opgedaan over de aarzelende acceptatie bij de consument van  een nieuwe (hoge-definitie) televisie standaard: die zit daar niet op te wachten.

Minder spectaculaire beelden

Overigens is het de vraag wat eigenlijk de  voordelen zijn van een breder beeld. Het  komt overeen met de hoogte-breedteverhouding van ons blikveld. Soms kijken  wij ‘breed’, dan weer richten we onze blik  op een punt. Op die manier kijken ook  cameramensen die sportevenementen in  beeld brengen. ‘Breedbeeld is een verrijking voor sommige sporten’, zegt NOS regisseur Martijn Lindenberg (Studio  Sport). ‘Maar soms ook een verarming.  Het geeft minder spectaculaire beelden,  omdat je een sport meer panoramisch, in  Breedbeeldtelevisie is volgens regisseur  Martijn Lindenberg niet interessant bij voet bal, omdat de close-up van acties ontbreekt.  zijn totaliteit ziet. Je bent minder met de  camera close-up aanwezig bij de actie momenten. Het worden meer totaaltjes.  Breedbeeld is fantastisch voor minder  veelbekeken uitzendingen zoals documentaires en bioscoopfilms. Ook minder  veelbekeken sporten zoals zwemmen,  atletiek en biljart lenen zich goed voor  het breed in beeld brengen. Bij voetbal en  wielrennen voegt breedbeeld niets toe. ’  Een breder beeld betekent niets anders  dan dat de camera in dezelfde tijd langere  beeldlijnen moet aftasten. De beeldpunten worden verdeeld over een langere  lijn. Dat gaat in beginsel ten koste van de  beeldkwaliteit, en leidt tot een minder  fijnmazig beeldpatroon, ware het niet dat  in het conventionele televisiesignaal nog  ruimte zit voor verbetering. Daarvan is  gebruik gemaakt bij PALplus.

Daarmee vervalt de eis dat breedbeeld al leen invoerbaar is in combinatie met  HDTV omdat alleen die hogere definitie  de kwaliteitsvermindering als gevolg van  de beeldverbreding meer dan goed zou  maken. PALplus wordt Enhanced Definition TV genoemd (verbeterde definitie) of Advanced Compatible TV (geavanceerd, maar passend binnen de huidige uitzendstandaard).  D2-MAC, een technisch voorportaal van  HDTV (volgens de HD-MAC-standaard) lijkt het daartegen af te leggen. In  het Hilversummer NOB-complex is een  eindregiekamer waar dagelijks verscheidene uren breedbeeldtelevisie gemaakt  wordt. Er zijn nu ongeveer vierduizend  huishoudens die een D2-MAC-decoder

De Ingenieur nr. 11 21 juni 1994

hebben om het brede beeld te ontvangen.  Die mensen hebben dus een breed toe stel gekocht. Voor het grote publiek echter weegt het extra van het brede beeld  niet op tegen die investering.

Flatscreen

Volgens ir. Henk Lamers, specialist op  het gebied van digitale en geavanceerde  videosystemen bij het Nederlands Omroepproductie Bedrijf (NOB), ‘is er wel  wat belangstelling voor breedbeeld,  maar ik denk dat die heel erg is gevoed  door de Europese subsidising’. En nog  vindt de consument de prijs te hoog. ‘Bij  de verdringing van de acrylplaat door de  cd trok de lage prijs en het grotere gemak  in het gebruik de consument over de  streep, niet zozeer de betere geluidskwaliteit.’

Hij relativeert het wenkend HD-perspectief achter D2-MAC met: ‘Ik heb al leen iets aan een scherper beeld als ik ook  een groter beeld krijg, zodat je evenals  in een bioscoop veel meer wordt betrok ken bij wat er in beeld gebeurt. Maar een  HD-televisiebeeldbuis is anderhalf keer  zo diep als een conventionele beeldbuis.  Bij een groot scherm past zo’n apparaat  in geen enkele huiskamer. De ontwikkeling van een goed flatscreen loopt achter  bij de ontwikkeling van een HD-signaal standaard.’

Niet alleen de consument twijfelt, ook de  televisieproducenten. Lamers (retorisch): ‘Voor een omroep geldt: als ik in  breedbeeld ga uitzenden, bereik ik dan  een ander publiek?’ Met HD zou wel een  ander publiek zijn te bereiken, omdat  grotere beeldkwaliteit ‘betaalde’ televisie  interessant maakt.

‘Abonneetelevisie lijkt een hoge vluchtte  kunnen nemen’, zegt Lamers. ‘De kijker  stelt dan echter wel hoge eisen aan het  gebodene: een bioscoopachtige presentatie. Een film die je ziet, daar betaal je  dan een prijs voor die in de orde van

BIJSCHRIFT Een scherper en groter beeld: het verschil tussen HDTV (links) en gewone televisie  (rechts).

grootte van een bioscoopkaartje ligt. Een  voetbalwedstrijd die integraal wordt uit gezonden, daar betaal je dan pakweg vijf  gulden voor.’

Er moet dan een goed flatscreen beschik baar zijn, zodat de consument thuis ‘in de  bioscoop’ of ‘in het stadion’ lean zitten in  plaats van dat hij op de rand van zijn stoel  naar een schermpje moet turen. Dat is de  prijselasticiteit van abonneetelevisie,  veronderstelt Lamers. Voor het huidige  tv-aanbod en beeldkwaliteit willen wij  niet meer betalen dan ons kijken luister geld, enkele kwartjes per dag.

Andere manier van kijken

Ook is voor betaaltelevisie een systeem  nodig om te kunnen betalen. D2-MAC  maakt een veel geavanceerder betaalsysteem mogelijk dan PALplus. D2-MAC is  hybride: er kunnen in het signaal naast  analoge informatie ook pakketjes digitale besturingsinformatie worden meegezonden. Dat is nu juist de potentieel sterke kant van D2-MAC: er is een niet te  kraken digitale scramble-code in te bouwen, een voorwaarde voor vergaande  toepassing van abonnee of betaaltelevisie.

De scramble van het PAL-signaal van  FilmNet is vrij gemakkelijk te breken. Er  zijn heel wat illegale decoders in omloop.  FilmNet scrambelt door zijn signaal iets  buiten de PAL-norm te laten lopen. 02 MAC maakt gebruik van ‘Eurocrypt’. In  het analoge videosignaal worden het  kleursignaal C en helderheidssignaal Y  voor elke beeldlijn achter elkaar doorgegeven: eerst een lijn Y en dan een lijn C.  Eurocrypt ‘knipt’ die componenten in  kleine stukjes die door elkaar worden  verstuurd in een wisselend patroon. Het  maakt betaald tv-kijken mogelijk waarbij

 

BIJSCHRIFT Breedbeeldtelevisie vereist een andere  manier van tv-kijken; een breedbeeldtv is  veel dwingender in een huiskamer aanwezig.

 

een ‘smartcard’ toegang geeft tot tv-programma’s door die kaart in een gleuf van  de decoder te steken. Tijdens het kijken  wordt van de kaart ‘kijktegoed’ afgeschreven. Via het D2-MAC-signaal kan  de programmaleverancier individuele  kijktegoeden ook weer aanvullen. In  Frankrijk wordt dit systeem al gebruikt.  Met deze andere toepassing snijdt Lamers een aspect aan dat in de discussie  over de invoering van een nieuwe uit zendstandaard wat onderbelicht lijkt te  zijn gebleven. De manier waarop wij tot  nu toe van televisie gebruik hebben gemaakt: het mompelende blauwe oog in  een hoek van de kamer, onderdeel van  ons audiovisuele behang. Misschien  hebben we helemaal geen trek in die virtual reality van een CinemaScope high  definition flatscreen waardoor in het  Journaal de F-side en de ME dwars door  je huiskamer denderen. Misschien vinden we het wel veel comfortabeler zo’n  item op het NOS-Journaal gewoon van uit dat vertrouwde glazen bolletje te laten komen. Voor wat de wedstrijd zelf  betreft: een voetballiefhebber kan thuis  zijn eigen ‘skybox’ aanschaffen in de  vorm van een HD-beeldscherm waarop  hij of zij op bestelling en tegen betaling  naar integrale uitzending van voetbal wedstrijden kan kijken. PAL-televisie is  dan meer ‘beeldradio’ en HDTV reserveren we voor informatie waar we expliciet  om hebben gevraagd

Digitale productietechniek

Uitgaande van zo’n strikt gescheiden  toepassing zou het hele compatibiliteitsvraagstuk een fictie zijn, omdat een HD uitzendstandaard naast een conventionele standaard kan bestaan. Daarmee is echter niet het probleem van ruimtegebrek op de VHF- en UHF-frequentie band opgelost. Er kan alleen ruimte worden gevonden voor een HDTV-kanaal  als bestaande kanalen worden vrijgemaakt. De vraag is: welke?

TV-Plus (D2-MAC breedbeeld) experimenteert met integrale uitzending van  voetbalwedstrijden uit de Spaanse en  Italiaanse competitie. De NOS heeft  daarvan de rechten verworven evenals  FilmNet (abonneetelevisie!). Volgend  jaar wil TV-Plus op de dinsdagavond integraal Nederlands competitievoetbal

BIJSCHRIFT  Studio-opname met een speciale HDT camera.

gaan uitzenden. Met name amateurclubs  zijn bang dat daardoor betalende toe schouwers zullen wegblijven. Overigens  heeft de NOS in dit verband ook het  Commissariaat voor de Media op haar  weg gevonden. Het stond deelname van  de NOS aan TV-Plus destijds toe op  voorwaarde dat zij zich niet direct met de  uitzendingen zou bemoeien. Nu dat wel  het geval is, wil het commissariaat dat de  NOS zich uit TV-Plus terugtrekt.

Vooralsnog is dus PALplus aan zet. Lamers heeft zijn twijfels of de televisiewereld het met PAL-breedbeeld redt tot de  komst van breedbeeld-HD. ‘Maar wat ik  wel als een vaststaand gegeven beschouw, is de overgang van analoge naar  digitale productietechniek het traject  voor de uitzending.’ Dat de hele televisie wereld nog analoog werkt, dreigt bijna te  worden vergeten door de verschillende  stromingen in de HDTV-discussie.

‘We moeten accepteren dat we om digitale breedbeeldtelevisie te maken geen hogere definitie nodig hebben, dus dat we in  de productie niet meer beeldpunten nodig hebben dan nu, dus 720 per beeldlijn.  Dat betekent dat we de stap kunnen zet ten van een analoog gegenereerd 4:3 beeld naar een digitaal 16:9-beeld dat  nog niet HD is. De vermindering van de  resolutie van dat raster op een 16:9 beeldscherm is nauwelijks te zien.’ Als je  namelijk een langere beeldlijn verdeelt in  evenveel beeldpunten, dan worden die  punten groter en dus de scherpte minder.  ‘Die vermindering van beeldscherpte  geldt vooral in de normen van onze produktieomgeving hier. In het hele traject  tot bij de consument thuis, gaat nu al zo veel beeldkwaliteit verloren dat die resolutievermindering door breedbeeld daar bij in het niet valt.’        •

KADER

PALplus D2-MAC: 1-0

Een televisiecamera tast zijn blikveld af volgens een patroon van 576 horizontale lijnen  onder elkaar. Tijdens een lijnscan verandert  de waargenomen lichtwaarde (luminantie of  helderheid) en de kleurwaarde. De veranderingen worden ‘gelezen’ als 720 beeldpunten,  Het patroon van 720 maal 576 beeldpunten  wordt omgezet in een elektrisch signaal dat  volgens de geldende uitzendstandaard wordt  gecodeerd. De uitgezonden code wordt door  de decoder in ons tv-toestel omgezet in een  elektrische spanning die een elektronenbundel aanstuurt. Die bundel schrijft 25 keer per  seconde 576 horizontale lijnen onder elkaar  op de fosforfilm aan de binnenzijde van het  beeldbuisvenster dat daardoor oplicht. Dat is  het beeld dat wij zien.

In feite worden om beurten halve beelden ge schreven. Met een frequentie van 50 hertz  worden eerst 288 oneven lijnen geschreven  en vervolgens daartussen 288 even lijnen. Het  periodiek (met een frequentie van 50 hertz)  oplichten van de even lijnen op de fosforfilm  compenseert het doven van de oneven lijnen  en omgekeerd. Deze ‘hertzflikkering’ kan tegenwoordig nog verder worden onderdrukt  met digitale elektronica die op basis van  sampling (het nemen van monsters uit het  signaal) tussen twee halve beelden een synthetisch ’tussenbeeld’ schat. Dit is de 100 hertzbeeldbuis.

Voor verdere verbetering van het beeld heb ben de deskundigen zich gebogen over het  ethersignaal. Tot begin jaren tachtig bestond  alleen het aardnet aardse zenders gebaseerd op 7 MHz en 8 MHz kanalen en gebruik makend van de PAL of Secam-uitzendstandaard. Voor directe satellietontvangst thuis  werd echter de MAC-standaard ontworpen.  Inspelend op de (toekomstige) MAC-standaard begonnen fabrikanten van televisie toestellen hun producten te verbeteren.  Daardoor kwamen er toestellen met betere  weergavemogelijkheid dan de geldende  ‘aardse’ uitzendstandaard bood. Een aantal  Europese omroepen (uit Duitsland, Oostenrijk, Zwitserland en het Verenigd Koninkrijk)  besloot daarom een consortium op te richten  te samen met een paar elektronicafabrikanten (Philips, Grundig, Thomson en Nokia) dat  als doel heeft de PAL-standaard te verbeteren tot ‘MAC-niveau’.

PALplus is geen nieuwe uitzendstandaard,  maar een verbetering van de PAL-standaard  die volledig aansluit op de huidige ont vangstmogelijkheden. Het is geen HDTV,  maar Extended of Enhanced Definition. De  kwaliteit van uitzendingen via aardse zenders, waarvan de meeste omroepen afhankelijk zijn, moest op het kwaliteitsniveau van  directe thuisontvangst via de satelliet komen  te liggen.

In het begin zal er het huidige formaat en  breedbeeld worden uitgezonden en zullen er  ‘smalbeeld-‘ en breedbeeldontvangers zijn.  PALplus zorgt dat smalbeeldtelevisies breed beeld kunnen ontvangen en omgekeerd. Elke  zender is in beide formaten te ontvangen.  Dat is de belangrijkste eigenschap van PAL plus. Het opnameformaat is echter 16:9. Er is  overwogen om in de opnameproductie uit te  gaan van zowel het 4:3als het 16:9-formaat,  maar dat zou hebben betekend dat de cameraman altijd de twee zijpanelen van het bredere 16:9-beeldformaat buiten zijn observatiekader zou moeten laten, waardoor de artistieke meerwaarde van breedbeeld volko-

 

Laboratorium waar PALplus-hardware  wordt getest.

 

men verloren gaat. Om het in 16:9-verhou ding opgenomen beeld te kunnen laten zien  op 4:3-ontvangers, verkleint PALplus dit  beeld, waardoor eronder en erboven een  zwarte balk verschijnt. Dat heet het ‘letter boxformaat’.

Van de 625 beeldlijnen van PAL worden er  576 gebruikt voor ‘actieve’ beeldinformatie  en de overige 49 voor ‘meegestuurde’ informatie zoals teletekst. Het conventionele televisiebeeld is dus gedefinieerd door 576 op el kaar gestapelde lijnen. PALplus zendt een  breed beeld uit dat ook ontvangen moet worden op de huidige smalle schermen. Het systeem brengt daarom het 16:9-beeld op het  4:3-scherm in 432 actieve beeldlijnen onder.  Door maar driekwart van de hoogte van het  beeldscherm te gebruiken past er een breder,  maar verhoudingsgewijs kleiner 16:9-beeld  in. De 144 overige lijnen worden gecodeerd  als twee zwarte balken onder en boven in  beeld, van elk 72 beeldlijnen.

Wanneer het uit 432 opgebouwd PALplus signaal nu wordt gereproduceerd op een  breedbeeldtoestel, kan de voile beeldhoogte  van 576 actieve beeldlijnen worden benut.  Daarvoor moet de in 432 beeldlijnen vervatte  informatie worden uitgesplitst over 576 lijnen. Het beeld wordt zo navenant minder  scherp, het krijgt een kleinere verticale resolutie, onderscheidend vermogen. In de 144  zwarte lijnen wordt echter informatie mee gestuurd (het ‘vertical helper signal’) om in  een breedbeeldtoestel de resolutie weer op  te voeren tot die welke overeenkomt met 576  lijnen. Een breedbeeldtoestel heeft daarvoor  een speciale decoder die in de 144 lijnen in formatie leest waarmee het oorspronkelijke  beeld van 576 horizontale lijnen wordt hersteld.

In de overgangsfase zal op wisselende beeld formaten worden uitgezonden, het huidige  (PAL, Secam) 4:3formaat, dan wel het nieuwe (PALplus) 16:9-breedbeeldformaat. In dien 4:3 wordt uitgezonden, schakelt een  speciale code die in beeldlijn 23 wordt mee gestuurd het beeldformaat van een PALplus breedbeeldtoestel om naar 4:3. Er verschijnen dan donkergrijze zijpanelen in beeld. De  consumentenacceptatie van PALplus-breed beeldontvangers kan immers alleen zeker gesteld worden als die toestellen ook het conventionele PAL-signaal kunnen ontvangen.  Verder moet PAL-Plus ook de verbeteringen  incorporeren die MAC kan bieden, namelijk:  betere horizontale resolutie en een betere  scheiding van kleuren luminantiesignaal,  waardoor het ‘overspreken’, het wederzijds  beïnvloeden van die signalen (cross colour en  cross luminance), verleden tijd is.  Aanvankelijk leek de kleurendraaggolf in het  PAL-signaal niet geschikt voor versturen over  de satelliet. Achteraf is dat reuze meegevallen. Ervan uitgaande dat directe ontvangst  van tv-signalen in de MAC-standaard vanuit  de ruimte (televisiesatellieten) een hoge  vlucht zou nemen, leek het zinvol om vanuit  de MAC-standaard een HDTV-systeem te ont wikkelen. Nu blijkt satellietuitzending veel  meer te worden ontvangen via het kabelnet  (centrale antenne-inrichting) dan met ‘huis schotels’ en bovendien lijkt HDTV verder weg  dan ooit.

Daarom heeft MAC het tij niet mee: deze  standaard is zo veel mogelijk aansluitend op  toekomstige HDTV en staat verder af van de  huidige standaard. PALplus staat daarentegen zo dicht mogelijk bij de huidige PAL-standaard, maar ver weg van HDTV: hij maakt al leen breedbeeld mogelijk.

Het uitgangspunt van HDTV is: twee keer zo  veel beeldpuntjes op een beeldlijn (1440 in  plaats van 720) en twee keer zo veel beeldlijnen (1250 in plaats van 625); dus vier keer zo  veel informatie. Om dat signaal door de huidige tv-kanalen te kunnen sturen, moet het  tot een kwart worden teruggebracht.  Dat is ongeveer als voIgt voor te stellen: bij  MAC wordt het 1440 x 1250 HD-raster onderverdeeld in vierkante blokjes van elk 2 x  2 beeldpunten. Er zijn dan 720 x 625 blokjes, zodat elk blokje overeenkomt met een  beeldpunt uit het conventionele beeldraster. Van elk uit te zenden HD-beeld wordt  uit elk blokje steeds maar een beeldpunt  verstuurd. In feite wordt zo per beeld (25  keer per seconde) telkens maar een kwart  van het HD-beeld verstuurd.

Daardoor zouden in een HD-ontvanger van  elk corresponderend blokje voortdurend  drie beeldpunten uit zijn, ware het niet dat  een HDTV voor de uitgeschakelde punten  de laatst ontvangen signaalwaarde ont houdt en reproduceert, net zo lang totdat  die verandert. In het 720 x 625 punten-ras ter van conventionele televisie wordt elk  beeldpunt kloksgewijze aangestuurd door  een van de vier corresponderende punten  van het HD-raster: 1,2,3,4,1,2,3,4… enzovoorts. Op die manier is het HD-signaal  compatibel voor gewone ontvangers.

Daar waar het beeld niet beweegt, verandert de signaalwaarde in de beeldpunten  niet. Daar waar het beeld bestaat uit stil stand, wordt uitzending van het signaal  gestaakt; zodra dat gebeurt, onthouden de  ontvangers in die hiaten het laatst ontvangen signaal en reproduceren zij dat. Zo  hoeft veel minder signaal te worden over gedragen.

Het tenniscourt staat stil. De bal beweegt.  De vraag is hoe je een bewegende bal laat  zien. Willen wij beweging werkelijk zien of  hoeft ze slechts te worden gesuggereerd  als een veeg of flits op een bewogen foto.  Dus daar waar beweging is, mag het beeld  minder scherp zijn. Dat betekent dat elk  beeldpunt waarvan de signaalwaarde snel  verandert, die waarde ‘oplegt’ aan de andere beeldpunten binnen zijn blokje.

Dit wordt ‘motion adaptive’ genoemd. De ze techniek wordt bij PALplus en D2-MAC  ook al toegepast. Zulke systemen gaan er van uit dat de benodigde logica voor het  volgen van beweging in beeld in de encoder (die het zendsignaal maakt) zit. De encoder selecteert dus aangeboden informatie en de decoder in de ontvanger is alleen maar ‘slaven’.

Toch levert dit ‘slechts’ een factor vier in formatiereductie op. MAC blijft bovendien  een analoog systeem dat daardoor nimmer  echt van de grond is gekomen. De zwakke  kant is, dat het compatibel is met iets dat er  niet is: HDTV.

EINDE KADER