Digital Twin straks standaard bij infra-projecten: ‘Tijd van pionieren is voorbij’

De Digital Twin is straks niet meer weg te denken op de bouwplaats en zal stukje bij beetje de infra-wereld veroveren. Bij de Rijnlandroute en de A16 Groene Boog bestaan al complete virtuele tweelingen die hun meerwaarde dubbel en dwars bewijzen. ‘De tijd van pionieren is voorbij.’

De digitale tweeling is bijna altijd gebaseerd op het 3D-ontwerp – of 4D of 5D - van een bouwproject. Dat heeft als grote voordeel dat ook alle installaties en ondergrondse constructies inzichtelijk blijven. De koppeling met ‘real-time’ informatie zorgt voor het Twin-effect.

Digitale dubbelganger

Het fenomeen begint met de vraag; wanneer je een Digital Twin, een Digital Twin mag noemen? Alle experts van Mobilis, Croonwolter&dros en Soltegro zijn het eens: er is geen eenduidige definitie van het fenomeen om de werkelijkheid één op één te visualiseren. Regelmatig trekken de bedrijven samen op bij de ontwikkeling van Twins. De dubbelgangers zijn vooral te vinden bij tunnels en sluizen, maar duiken ook op bij bruggen, kunstwerken en bouwfaseringen. Vooral de combinatie met installaties en onderhoud biedt kansen. 

‘We hebben elkaar nodig om nieuwe stappen te maken. De ontwikkelingen gaan razendsnel. De definitie is eigenlijk niet zo belangrijk. Het gaat erom wat je ermee wil. Welke verwachtingen leven bij de opdrachtgever. Er kan namelijk al best veel’, zijn de experts het alweer eens.

Meerwaarde

‘Meestal begin je al in de ontwerpfase en dan is er buiten nog niets’, licht Mobilis-expert 4D planning Willleke Weijerman toe. ‘Het loont vooral om deze technologie toe te passen bij ingewikkelde logistieke vraagstukken en lastige faseringen. We gebruiken 4D-planning vooral voor het inzichtelijk maken van de bouwfase. Soms licht je alleen lastige onderdelen uit in 4D. Dat virtueel droogbouwen is toch ook een vorm van Digital Twin, denk ik. Je kunt in elk geval uitstekend visualisaties maken en mogelijke knelpunten inzichtelijk maken. Wij hebben dat al toegepast bij de Kempenbaan in Veldhoven en ook al eerder bij de Lille Langebro in Denemarken. Stap voor stap gaan we verder. Bijvoorbeeld bij project Royerssluis in Antwerpen, waar we in de tenderfase met de virtuele versie konden onderbouwen dat er meer torenkranen nodig zijn om de planning te kunnen halen. Doordat dit in de tenderfase al is voorzien, konden de bijbehorende kosten ook meegenomen worden in de aanbieding. Dat zijn wel bijzondere aha-momenten. Dan zie je echt de meerwaarde.’

Voorspellend onderhoud

Sander van Ruijven van Croonwolter&dros richt zich juist op de combinatie van sensordata en configuratiedata in de onderhoudsfase: ‘Een volledige Digital Twin voor het onderhoud bestaat in mijn ogen nog niet in de bouw. We bewegen die kant wel op. We denken steeds meer in data in plaats van techniek. Ik begin altijd met de vraag: wat is jouw definitie van digital twin? Iedereen geeft zijn eigen interpretatie en krijg je al snel discussie. De techniek bestaat al, maar vaak functioneren systemen nog naast elkaar en is de data opgesloten in silo’s. Met een Twin ga je koppelen en actuele ‘real-time’ data relateren aan bestaande configuratiedata. Bij sluis Eefde hebben we bijvoorbeeld een regelachtige ‘engine’ waarmee na een vooraf bedachte cyclus van meldingen automatisch een werkorder met vooraf gedefinieerde taken gegenereerd wordt waarmee we daadwerkelijk falen of verdere schade aan een installatie kunnen voorkomen. Dit kun je zien als een vorm van voorspellend onderhoud.’

Combinatie met sensoren

Jeffrey van Tol, BIM-regisseur bij Mobilis: ‘Om een Digital Twin succesvol toe te passen, moet vooraf duidelijk zijn hoe de Twin gebruikt gaat worden. Het lastige is om consequent ‘near-real-time’ de software toe te passen. Wie niet goed nadenkt, kan dan soms bedrogen uitkomen. Maar we zijn al best ver en kunnen al best veel.

Denk ook aan een combinatie met sensoren in de weg of kunstwerken. Het meten van aantallen is al vrij gebruikelijk voor verkeersinstallaties, maar ook de hoogte van bermgras en het aantal aanrijdingen met dieren kun je in kaart brengen door monitoring en datavisualisatie. Bij de Roggebot N307 maken we bijvoorbeeld een combinatie met een GIS-systeem. De gegevens van het ontwerp en de omgeving worden verrijkt met ‘real-time’ metingen van sensoren zodat we de grond en zettingen in de bouwfase in de gaten kunnen houden. Dit is een interactieve weergave die nu actief wordt gebruikt door onze werkvoorbereiders en geotechnische specialisten.

Jeffrey is ook nauw betrokken bij de Digital Twin voor de Rijnlandroute waar Mobilis, Soltegro en Croonwolter&dros weer samen optrekken. ‘Ons BIM-model is een-op-een omgezet naar een virtual systeem. Bij dat project wordt het systeem gebruikt voor het testen van de technische installaties in de tunnel. Daarnaast gebruiken we de virtuele werkelijkheid zodat de hulpdiensten – zoals brandweer en ambulance – en de bedieningspost alvast  kunnen oefenen bij ongelukken of brand.’

De digitale werkelijkheid klopt een-op-een met de nieuwe weg met tunnel tussen Wassenaar (N44) en Leiden (A4). Zo is precies te zien welke installaties in werking treden en waar die zich precies bevinden. Ook de beheerorganisatie kan daarmee alvast aan de slag. 

Vooraf testen

‘Met dit systeem kunnen we alle software volledig integraal testen voordat de tunnel buiten klaar is. Dat scheelt uiteindelijk meerdere maanden bij de testfase in het eindtraject. Ook hebben we via deze methode vooraf de Diamantkruising kunnen laten zien aan de opdrachtgever. Dat ontwerp is best nieuw in Nederland en daarbij rij je een stukje links. Via een simulatie is daadwerkelijk te ervaren hoe een automobilist dat beleeft tijdens het rijden. Voor de A16 gaat het allemaal nog een stap verder.’ Dat willen we wel eens zien.

Meekijken

Bij Soltegro staan diverse proefopstellingen voor de Rijnlandroute live opgesteld. Zo kunnen we meekijken in de controlekamer van de bediening, maar kunnen ter plekke ook een fikse brand in de tunnel forceren. Franc Fouchier en Sjors Both showen met gepaste trots de opgestelde systemen voor de Rijnlandroute en A16. Over een paar jaar verhuizen de systemen naar de het bedieningsgebouw in Rhoon, van waaruit beide tunnels straks bediend zullen worden. Niet alleen de fysieke tunnels maar ook de digitale tweelingen kunnen worden bediend vanuit de centrale. De digitale tweeling is nu enkel nog gebaseerd op het ontwerp. Tijdens de exploitatie wordt de digitale tweeling gelijk gehouden aan de werkelijke situatie in het veld.

Happy flow

Franc: onze Digital Twin is gebaseerd op het ontwerp van het tracé. Het is een doorontwikkeling van BIM en het functionele ontwerp dat we in een game-engine aanvullen met simulaties. We gebruiken de Digital Twin om de happy flow te zien, of alles goed functioneert, maar ook voor de unhappy flow. Wanneer komen rode kruizen boven de weg? Wat als er één slagboom naar beneden gaat en de andere niet? Wat doe je bij een defect?’ Sjors vult aan:  Door dat vooraf te visualiseren krijg je veel eerder de goede discussies over wenselijke en onwenselijke situaties. Je wilt niet dat mensen de tunnel inrijden bij risicovolle situaties of problemen. Met een Digital Twin kan je dat al uitgebreid testen. Die meerwaarde is al echt bewezen.’