Een raket knalt door de scheepshuid van een Nederlands fregat, of een LPD loopt op een mijn, grote hoeveelheden zeewater stromen een patrouilleschip in na een aanvaring. Dagelijks wordt ergens binnen de marine wel geoefend op de reactie op dit soort calamiteiten. Uiterst serieus worden dergelijke situaties op zee en op land nagebootst om het personeel op te leiden en te trainen. En dat gebeurt al sinds jaar en dag. Maar kan dit nog beter? TNO denkt van wel en zoekt uit hoe.
(Foto: Jaime Karremann/ Marineschepen.nl)
Aan boord van een marineschip, zeker midden in een gevecht, vergt een grote calamiteit het uiterste van een bemanning. Door een inslag kunnen gangen ontoegankelijk zijn, of trappenhuizen zijn weggeslagen, het zicht is nul door dikke rook en zeewater is kokend heet door brand. De situatie is onoverzichtelijk, terwijl snel en doortastend moet worden opgetreden.
De acties die bemanningsleden nemen na een brandmelding of bij averij, zijn in de loop der jaren geleidelijk aan veranderd door onder andere nieuwe schepen, nieuwe inzichten en nieuwe brandbestrijdingsmiddelen. Maar in de kern zijn de acties grotendeels gelijk gebleven en vrijwel altijd gecoördineerd vanuit de technische centrale (TC).
Wat die acties ook exact zijn, een hele organisatie komt in beweging. Mogelijk dat direct de brand moet worden aangevallen, terwijl andere teams in hun brandwerende kleding worden gehesen, gewonden naar het Gewonden Opvang Station worden gebracht, systemen moeten worden uitgeschakeld en andere gerepareerd.
In vrijwel alle gevallen is de TC het zenuwcentrum. Hier bevindt zich de D-officier die de leiding heeft en dus een compleet en actueel overzicht moet hebben van de schade en welke tegenmaatregelen worden genomen. Ook op de sectieposten en in andere ruimtes zoals de commandocentrale heeft men informatie nodig of wordt informatie gedeeld. Communicatie is essentieel.
Bij brandbestrijding komt veel communicatie kijken. Zoals in dit filmpje te zien is gaat dat nu op de meeste schepen met spraak, via portofoons of telefoons.
Hoe kunnen mensen en machines beter samenwerken?
"We doen de dingen goed," zei KLTZ Ben Kersting, commandant van de NBCD-school eerder dit jaar. "Maar, doen we ook de goede dingen?" En dat is precies waar TNO zich al enige jaren over buigt, overigens in opdracht van en samenwerking met de marine: hoe kan deze internal battle aan boord van marineschepen beter worden gevoerd?
Om meer te weten te komen over het onderzoek ben ik op bezoek bij Wilfried Post en Joris Janssen van TNO in Soesterberg.
TNO is in 1932 opgericht om onderzoek te doen naar maatschappelijke en industriële vraagstukken en in 1946 droeg Defensie de eigen onderzoekslaboratoria over. Binnen TNO is de unit Defensie & Veiligheid verantwoordelijk voor een groot deel van de defensie-specifieke kennisbasis en de toepassing van deze kennis. De locatie Soesterberg houdt zich bezig met Human Factors-onderzoek, dus de relatie tussen mensen en machine.
Al sinds 1949 wordt dergelijk onderzoek gedaan door TNO, al was dat in de eerste jaren door de Werkgroep Waarneming in Leiden. In 1953 verhuisde het Instituut voor Zintuigfysiologie (IZF) naar Soesterberg. Het IZF en opvolgers gaven advies over het ontwerp van bijna alle commandocentrales, technische centrales en bruggen van Nederlandse marineschepen. Van meedenken over de Driecilinder onderzeeboten tot het bouwen van houten mock-ups voor de Walrusklasse boten, de technische centrale van bevoorrader Zr.Ms. Amsterdam en de commandocentrales van de LCF'en: TNO had een belangrijke bijdrage.
Houten mock-up van de commandocentrale van de Zwaardvisklasse. Deze modellen werden gebowd bij het Instituut voor Zintuigfysiologie-TNO in Soesterberg en waren cruciaal in de tijd toen onderzeeboten en schepen op papier werden ontworpen. (Foto: Koninklijke Marine)
Brand- en averijbestrijding
De Defensie Materieel Organisatie (DMO) heeft het Manning & Automation-programma opgezet, op dit moment onder leiding van KLTZ(TD) Ton van Heusden. In dit programma werken DMO, Defensie-industrie en TNO samen aan ondersteuning voor de bemanning op huidige en toekomstige platformen van de marine. Eén van de projecten waar het kennisinstituut momenteel mee bezig is, is dus het verbeteren van de internal battle, op verzoek van de marine. Joris Janssen was binnen dat project al enkele jaren geleden betrokken bij het digitale averijbord, dat nu op steeds meer Nederlandse schepen is geïntroduceerd.
Joris Janssen tijdens de opening van het Internal Battle Lab. (Foto: TNO)
"Zaken zoals de coördinatie van brand- en averijbestrijding zijn processen die veel op papier plaatsvinden, waarbij veel gebruik wordt gemaakt van mondelinge communicatie," zegt Janssen. "Dat duurt lang en het risico op fouten is aanzienlijk. Het is ook een tijdsintensief proces is en er zijn veel mensen voor nodig. Bijvoorbeeld bij het uitvoeren van een blanketsearch. Dan gaan vrij veel bemanningsleden door het schip om in iedere ruimte te kijken wat er aan de hand is en of er actie ondernomen moet worden. Als we dat sneller in kaart kunnen brengen, kan je sneller handelen. Door bijvoorbeeld ondersteuning van digitale middelen, kun je mensen veel sneller en gerichter door dat proces laten lopen."
"Dit programma is een samenhang van meerdere projecten. Eerst was er het digitale averijbord, daarna volgde een systeem om in geval van lekkage in koelwatersysteem snel kleppen te kunnen afsluiten. De druk in het koelwatersysteem is zo hoog dat je het niet redt om ze als mens op tijd dicht te zetten. Dus in een consortium is gewerkt aan intelligentie in die klep zodat ze veel sneller dicht kunnen en ook zelf een nieuwe routering kunnen bedenken voor het koelwater, afhankelijk van de schade. Hierdoor blijven belangrijke systemen die koeling nodig hebben, langer inzetbaar."
Het digitale averijbord in de technische centrale van Zr.Ms. Rotterdam. Hier kunnen op digitale plattegronden allerlei calamiteiten worden geplot met symbolen. Dit grote bord staat in verbinding met kleinere digitale borden op andere plaatsen in het schip, ook daar kan informatie worden toegevoegd en gewijzigd. (Foto: Jaime Karremann/ Marineschepen.nl)
Internal battle lab
Janssen: "Dat zijn allemaal innovaties die je bij elkaar moet zien. Vandaar dat we een omgeving willen hebben waarin we mensen kunnen laten ervaren hoe de toekomst aan boord er uit zou kunnen zien. En waarbij je dan ondersteund wordt. Daar is het internal battle lab uit voortgekomen."
Met Janssen loop ik naar dit nieuwe lab, dat buiten op een open ruimte tussen gebouwen opgesteld staat. Wie een futuristisch ogend lab verwacht, zal op het eerste gezicht wat teleurgesteld zijn, maar het gaat TNO natuurlijk niet om de show. Het lab is een modulair platform bedoeld voor onderzoek; iets dat makkelijk kan worden vervoerd, aangepast en waar je zonder zorgen kan testen. Het lab bestaat daarom uit een aantal zeecontainers, met een inrichting die veel weg heeft van het binnenste van een marineschip, inclusief trappen en waterkeringen.
"Afhankelijk van het type onderzoek dat we willen doen, richten we het lab in. We kunnen het volzetten met de spullen die we nodig hebben, zoals machines of consoles. Daarom hebben we ervoor gezorgd dat alle wanden verplaatsbaar zijn," zegt Janssen.
Brandoefening aan boord van Zr.Ms. De Ruyter in 2017. (Foto: Jaime Karremann/ Marineschepen.nl)
Demo
Een van de onderzoeken die momenteel loopt is het verbeteren van de blanket search. Nu gaan bemanningsleden op zoek naar brand, lekkades of gewonden met een geplastificeerde checklist en portofoon. Dit kost veel tijd, is gevoelig voor fouten en zorgt voor overbelasting van de communicatie naar de D-officier die alle informatie moet krijgen.
TNO heeft samen met DMO een software-prototype ontwikkeld waarmee bemanningsleden op een smartphone informatie kunnen invullen over de ruimtes die ze doorzoeken en die informatie wordt onmiddellijk bij de D-officier op het scherm gepresenteerd, die het weer kan doorsturen naar de digitale averijborden. De D-officier kan uiteraard ook via de app communiceren met het bemanningslid.
Een paar weken later, aan boord van Zr.Ms. Zeeland in Londen, krijg ik een demo te zien van het internal battle lab. Een van de containers is aan boord gezet in de multifunctionele ruimte en lijkt perfect te passen bij de rest van het schip. Maar de container speelt nu (heel basic) de rol van de TC, terwijl er een calamiteit is aan boord.
Samen met een aantal andere 'bemanningsleden' moeten we op zoek naar brand, averij of gewonden aan boord. Met een smartphone lopen we door het schip en vullen in de app in wat we aantreffen: brand, type brand, locatie, gewonden, ernst, naam gewonde, etc. In korte tijd is door meerdere mensen een grote ruimte doorzocht en is snel alle info doorgegeven.
Het is een voorbeeld van hoe het internal battle lab tijdelijk geïntegreerd kan worden in een bestaand schip om zo direct te kunnen meten en ervaren wat de impact is van nieuwe technologie op de calamiteitenbestrijding.
Op een handheld kan het bemanningslid aan de hand van een keuzemenu snel informatie doorgeven aan de technische centrale. (Foto: TNO)
On tour
TNO vindt het belangrijk om de opdrachtgever en latere gebruikers te betrekken bij de onderzoeken. En daarom zal het internal battle lab vaker te zien zijn in Den Helder, verwacht Janssen. "In eerste instantie gaan we experimenten draaien bij TNO. Daarna gaan we mensen uitnodigen van bijvoorbeeld DMO en zij kunnen ervaren wat het en is hoe de toekomst er uit zou kunnen zien. Als zij er wat in zien, kunnen we een stap verder gaan. Bijvoorbeeld door het lab in Den Helder op de NBCD-school te zetten en van meer bemanningen feedback verzamelen. De ultieme stap is dat je het aan boord van een schip plaatst. Zo dicht mogelijk bij de uiteindelijke toepassing om zo realistisch mogelijk de ervaring te kunnen hebben met de bemanningen met de nieuwe situatie."
Digitaal
Terug naar de blanket search-app. Het is natuurlijk een mooie oplossing in een situatie waarin het wifi-netwerk goed werkt (dat is in vredestijd soms al een uitdaging), het niet te warm, te koud of te nat is voor een telefoon. Maar het systeem wordt juist gebruikt als er echt iets serieus aan de hand is, denk aan een Exocet met brandende raketbrandstof in de midscheeps, dat zijn situaties waar de meeste smartphones niet van houden.
Dat is Janssen natuurlijk niet ontgaan: "Het blijven digitale middelen en die kunnen kapot. We realiseren ons dat ze robuust moeten zijn en ook in lastige omstandigheden moeten kunnen functioneren. Dus als bijvoorbeeld de netwerkfaciliteit wegvalt, moet de functionaliteit zoveel mogelijk blijven. En dat kan ook, alleen haal je misschien niet de optimale performance als je bijvoorbeeld de data lokaal opslaat tot de smartphone weer terug is in de TC. Maar het is nog steeds beter dan het systeem niet hebben."
"Er moeten bovendien altijd backups blijven, net als dat er voor het digitale averijbord een papieren backup moet zijn. Onze visie is ook niet dat alle voice communicatie weg moet, maar we denken dat de standaardcommunicatie zoveel mogelijk via het softwaresysteem zou moeten lopen, zodat je ruimte overhoudt voor mondelinge communicatie over de broodjes speciaal, toelichting, vragen die je wil stellen. Maar ik geloof er wel in dat handhelds en andere digitale middelen winst opleveren."
Het nadeel van digitale presentatie is dat mooi vormgegeven beelden geloofwaardiger zijn, terwijl de informatie helemaal niet hoeft te kloppen. Janssen: "Dat zijn valkuilen die we ook nu geïdentificeerd hebben en daar proberen we oplossingen voor te verzinnen. In de software, maar ook in de training. Je moet de informatie blijven checken, zoals je dat op papier ook blijft doen."
"Er komen ook risico's bij. Voor leidinggevenden kan het makkelijker worden om met een soort lange schroevendraaier helemaal onder in de keten zich te bemoeien met wat er gebeurt. En dat is niet per se de beste manier van het uitvoeren van je managementtaken, dus proberen we er over na te denken hoe kunnen we in de software dat soort micromanagementgedrag te ontmoedigen - niet onmogelijk maken. Als leidinggevenden zich focussen op het hogere niveau, halen zij veel betere resultaten dan als ze gaan meekijken op iemands lip."
"Als je nieuwe werkprocessen en nieuwe technologie introduceert zitten daar kinderziektes in en zullen mensen in eerste instantie niet het gedrag vertonen dat de ontwerper heeft bedacht. Daarom richten we het zo in dat we tijdens de introductie observeren hoe mensen het echt gebruiken. Dan kunnen we het ontwerp daarna misschien finetunen."
Andere onderzoeken
Behalve de handhelds voor blanket search, kan er natuurlijk veel meer getest worden. In het lab bevindt zich ook een zogenaamde smart room, waarin met augmented reality ruimtes kunnen worden nagebootst. Dit kan ook gebruikt worden om onderzoeken te doen.
"Iets anders is de vraag of we met sensoren in de ruimte de beeldopbouw van een calamiteit van het schip kunnen versnellen? En hoe kunnen we er voor zorgen dat mens en systeem goed samenwerken, zodat je niet tegen je eigen schip gaat vechten. Dus dat een sensor zegt dat er geen lekkage is, terwijl je tot je enkels in het water staat. Samen met de systeembouwers en techneuten van TNO gaan we kijken wat het systeem aan informatie kan leveren en hoe we die samenwerking ontwerpen."
Testopstelling van een ronde commandocentrale. (Foto: TNO)
Commandocentrale van de toekomst
Ook buiten het internal battle lab probeert Wilfried Post nieuwe inzichten te krijgen. Ruimtes waar de bemanning intensief samenwerkt met systemen, zoals de commandocentrales, technische centrales en de brug blijven onderwerp van studie. "Ik denk dat je bij iedere toevoeging van nieuwe IT-middelen opnieuw moet kijken naar hoe je je werkomgeving inricht. We hebben daar voorbeelden van gezien. Kunnen we ontwerpers inspireren om mensen in een andere opstelling neer te zetten, zodat ze op een betere manier beslissingen kunnen nemen?" zegt Post, doelend op een testopstelling van een ronde commandocentrale met een ronde tafel in het midden voor de leidinggevenden.
Deze ronde commandocentrale is vooral om mensen die gewend zijn aan de traditionele commandocentrale aan het denken te zetten, niet zozeer als voorbeeld voor de commandocentrale van de vervangers van de M-fregatten.
Concreter zijn de proefopstellingen wel van de nieuwe brug en commandocentrale van Zr.Ms. Johan de Witt, die over enkele jaren een Midlife Update (MLU) zal krijgen. En ook van de brug, commandocentrale en technische centrale van het nog te bouwen Combat Support Ship, Zr.Ms. Den Helder. Deze proefopstellingen zijn echter vooral digitaal en te zien in een Virtual Reality-omgeving.
Uniek
Al is er zoveel aandacht voor techniek, Post verliest de mens nooit uit het oog: "We gebruiken de techniek als middel om mensen dingen te laten ervaren en om ook weer die interactie te ontwerpen. Dat is bijv Augmented Reality en Virtual Reality. Dit zetten we in om mensen hun nieuwe werkomgeving te laten ervaren nog voor dat die gebouwd is. Dan kijken we naar wat de zichtlijnen zijn, hoe systemen bereikbaar zijn en hoe we mensen als team het beste kunnen laten samenwerken."
"Sinds we hier onderzoek naar doen, is de mens niet veranderd. Maar technologie en werkprocessen wel. De kennis die we hebben over de mens en hoe de mens beslissingen neemt die is er en daar bouwen we op voort."
Het resultaat is zorgvuldig ingerichte ruimtes aan boord van Nederlandse marineschepen waar teams optimaal hun werk kunnen doen. Post: "Als je de schepen van binnen ziet is dat ook wel duidelijk te zien, zeker als je het vergelijkt met de schepen van buitenlandse marines. Daar bestaan de ruimtes vaak veel meer uit een samenraapsel van verschillende subsystemen en veel minder uit een integraal geheel vanuit de mens gezien."
Wat het internal battle lab de marine gaat opleveren, gaan we misschien zien aan boord van de vervangers van het M-fregat. Maar dan hopelijk alleen tijdens een demo op een open dag of tijdens een oefening.
