Digitale tweeling maakt vervangingsopgave behapbaar
In de bouw worden grote digitale stappen gezet: Het zogenoemde ‘predictive twin’-model kan helpen om te projecteren hoe een gebouw zal functioneren in de toekomst. Deze vernieuwing kan kosten dus voorspellen en voorkomen. Dat is hard nodig, aangezien de bouw te kampen heeft met grote obstakels in het uitvoeren van, bijvoorbeeld, de vervangingsopgave in de infrastructuur.
Arjen Adriaanse, wetenschappelijk directeur TNO en hoogleraar Bouwprocesintegratie & ICT aan de Universiteit Twente, is groot voorstander van deze nieuwe technologie. “Een predictive twin is een digitale tweeling van een fysiek gebouw, waarmee voorspeld kan worden hoe het bouwwerk zal functioneren in de toekomst. Dat kunnen we doen voor allerlei soorten bouwwerken, zoals bruggen, woningen en kantoorgebouwen. Wat daarbij heel belangrijk is, is dat de replica leert van zijn fysieke tweeling, en daardoor steeds beter kan gaan voorspellen.” Bij de Rotterdamse Van Brienenoordbrug is Adriaanse al actief bezig met het gebruiken van zo’n tweeling. “Van het brugdek hebben we een predictive twin gemaakt. Op basis van onze modellen kunnen we de levensduur van dat onderdeel voorspellen, maar bijvoorbeeld ook waar schade optreedt en hoe bepaalde scheurtjes in het brugdek zich verder ontwikkelen. We hebben daarvoor akoestische emissiesensoren die in het staal horen hoe een scheurtje ontstaat.”
BIM-bouwstenen
Digitalisering in de bouw is natuurlijk geen nieuwe ontwikkeling. De predictive twin bouwt voort op eerdere technologieën, namelijk het Bouwwerk Informatie Model (BIM) en de geavanceerdere ‘digital twin’. Jacolien Eijer, directeur Koninklijke NLIngenieurs, legt de verschillen tussen de digitale omgevingen uit. “Een BIM-model is een soort plat 3D-model. In de stap naar de digital twin voeg je steeds meer intelligente informatie toe. Richting predictive twin maak je het model ook echt zelflerend en geef je het voorspellende waarde. Het grote verschil is dat in een BIM-model eigenlijk alleen maar heel minimale informatie staat. Maar hoe verder je het model ontwikkelt, des te meer je kan voorspellen. Met een digital twin kun je een bouwwerk bijvoorbeeld al helemaal testen op veiligheidscriteria. Dat gebeurt ook al. Je kan rampenoefeningen doen voordat het gebouw überhaupt staat.”
Geautomatiseerde informatiestromen
De predictive twin leert van de ingevoerde data om te voorspellen hoe een gebouw zal functioneren in de nabije of verre toekomst. Dat invoerproces kan zelfs geautomatiseerd verlopen. “In het ideale geval heb je de koppeling al gemaakt, dus leg je ook sensoren aan in het bouwwerk [tijdens het bouwen]. Die sensoren geven de informatie dan weer terug aan het model, waardoor het steeds beter weet te voorspellen hoe het bouwwerk zich zal gedragen”, vertelt Eijer.
Gecompliceerde ontwerpen
Voor ingenieurs kan een predictive twin wonderen doen, met name bij gecompliceerde ontwerpen. Eijer vertelt dat dat bijvoorbeeld in het geval van “een ziekenhuis of een vliegveld zou kunnen zijn. Het gebruik van zo’n soort gebouw is heel belangrijk. Het kunnen voorspellen van het gebruik en het kunnen uitproberen van meerdere scenario’s maakt dat je veel minder fouten maakt onderweg.” Zo kunnen de kosten en de tijdsduur van het bouwen dus worden gedrukt.
Vervangingsopgave spreiden
Eijer verbindt de mogelijkheden van de predictive twin ook aan de huidige uitdagingen in de gebouwde omgeving. “We hebben een enorme vervangingsopgave in Nederland. We weten dat we die niet zomaar aankunnen. Als we preciezer kunnen voorspellen wanneer een bouwwerk echt aan ’t einde van zijn Latijn is, of als je beter kan kijken welke maatregelen je nu nog kan nemen om de levensduur te verlengen, kunnen we de vervangingsopgave beter spreiden over de jaren heen.” Ook Adriaanse sluit zich hierbij aan. “We hebben in Nederland ongeveer 53.000 bruggen en viaducten. Er is een enorme bouwpiek geweest na de Tweede Wereldoorlog. De komende tientallen jaren gaan die bouwwerken dus tegen het einde van hun levensduur aanlopen. Als we die allemaal tegelijk gaan vervangen, is alleen de verkeershinder al waanzinnig. Dat proces wil je optimaliseren.” Door een brede toepassing van de predictive twin kan deze uitdaging effectiever aangepakt worden, en daar is behoefte aan in de bouw.
Meer weten? Luister dan de uitzending van BNR Bouwmeesters van 23 november terug over Predictive twins in de gebouwde omgeving of bekijk het overzicht van alle uitzendingen.