VV02 Omslag 600
April 2021

‘Je gaat ineens hele andere conclusies trekken’

Geboorte van digitale tweeling zorgt voor unieke mogelijkheden

14 01

Zodra een gebouw in zowel de fysieke als digitale wereld bestaat, en je kunt die twee werelden op elkaar laten reageren, dan praten we over een digitale tweeling, oftewel een ‘digital twin’. Het is een ontwikkeling waar steeds meer marktpartijen nieuwsgierig naar kijken, en die sommigen ook al in de praktijk brengen. De mogelijkheden die met de digital twin ontstaan zijn groot, al weet nog niemand precies hoe groot. De eerste experimenten en toepassingen zijn veelbelovend.

Een ‘digital twin’ is idealiter letterlijk een digitale tweelingbroer of -zus van iets in de fysieke wereld. Alle aspecten van een fysieke machine, gebouw, vliegtuig of installatie – van het kleinste onderdeeltje tot aan besturingsdata, energiestromen, temperaturen enzovoort – zijn terug te vinden in de digitale helft van tweeling. Hoe identieker de virtuele en fysieke ‘twin’ zijn, hoe meer mogelijkheden er ontstaan. Overigens kunnen we de digital twin niet alleen voor een gebouw of machine tot leven wekken, maar ook een hele stad of wijk, of wegennet.
Deze ontwikkeling krijgt nu steeds vastere vorm door de enorm snelle ontwikkeling van software en hardware. Het Bouw Informatie Model (bim) speelt een belangrijke rol, maar het is onjuist om een bim gelijk te trekken met de digital twin. Een bim kan wel een belangrijk hulpmiddel zijn om de digital twin te realiseren. Een uiteindelijk doel van de digital twin kan zijn om het onderhoud en beheer van fysieke objecten in meerdere opzichten te verbeteren en te voorspellen. Maar het wordt bijvoorbeeld ook mogelijk om veel sneller en steeds vaker ook volledig geautomatiseerd in te grijpen in de fysieke omstandigheden of prestaties van het object. In een gebouw kun je dan denken aan de leef- en klimaatomstandigheden die permanent en automatisch worden geoptimaliseerd.

‘Wij zien dat een bim in veel gevallen een belangrijk startpunt vormt voor een digital twin’

Sterke koppeling

Een digital twin, als virtuele representatie van een product of gebouw, is op meerdere momenten en manieren te gebruiken; tijdens het ontwerp, de simulatie, de controle, de optimalisatie en het onderhoud. Ook is er een sterke koppeling met het industriële Internet of Things (iIot). Want je hebt namelijk een combinatie van technieken nodig om die virtuele representatie van het object te koppelen aan de fysieke wereld. Enerzijds doe je dit met statische informatie, zoals de 2D- of 3D-tekeningen van een gebouw of het bim-model. Anderzijds heb je ook dynamische informatie nodig, vooral de gegevens die via sensoren en metingen in het daadwerkelijke gebouw (of van de machine of de stadswijk) bij het model binnenkomen. ‘Wij zien dat een bim in veel gevallen een belangrijk startpunt vormt voor een digital twin’, vertelt Collin van Kooten, manager Bouw bij Cad & Company. Het bedrijf is een reseller van onder meer Autodesk-software en daarbij behorende diensten, zoals procesbegeleiding en trainingen, maar biedt klanten inmiddels ook de mogelijkheid om digital twins te creëren. Hij vertelt dat digital twins met dezelfde soort Cad- en modelleringssoftware worden gemaakt als waarmee ontwerpers de gebouwen ontwerpen. Toch is een digital twin een veel uitgebreider model, doordat er meerdere soorten data aan worden toegevoegd. Die informatie komt uit een breed scala aan sensoren en webservices.

14 02Het concept van de digital twin is afkomstig uit de industrie.

Virtuele omgeving

‘De digital twin bevindt zich over het algemeen in de cloud en is een virtuele omgeving die wij bouwen met Autodesk Forge en Microsoft Azure’, vertelt Van Kooten. Cad & Company biedt deze omgeving aan via het platform Pillr. ‘Binnen dit platform kunnen we vele soorten modellen en data integreren. Dat zijn uiteraard de Cad-tekeningen en bim-modellen, maar de omgeving ondersteunt ook uiteenlopende standaarden voor data van sensoren en webbased services. Dat is essentieel, omdat het verzamelen, analyseren en terugsturen van gegevens uiteindelijk de kern vormt van een digital twin. Het is juist die interactie tussen virtuele en werkelijke omgeving die zorgt voor het optimaliseren van de prestaties van een gebouw of van de installaties via bijvoorbeeld het onderhoudsregime.’
Cad & Company creëerde samen met dwa en Dura Vermeer een showcase in het nieuwe kantoorpand van Dura Vermeer in Hengelo. De digital twin is hier primair bedoeld om de medewerkers een zo gezond mogelijke werkomgeving te bieden. Sensoren verzamelen data van werkplekbezetting, temperatuur en verlichting en die worden dan naar de digital twin verzonden, die vervolgens op zijn beurt weer bepaalde installaties kan aansturen.
‘Wij zetten ons al jaren in voor digitaal bouwen en met de digital twin kunnen we gebouwen op basis van die digitale informatie echt tot leven brengen’, zegt Gert-Jan Ditsel, bim-manager bij Dura Vermeer naar aanleiding van het pilotproject. ‘Maar daarvoor hebben we veel sensordata nodig. In ons nieuwe pand in Hengelo hebben we de tweede verdieping van ons kantoor uitgerust met een uitgebreid sensornetwerk die veel informatie genereert. Voor de interpretatie ervan krijgen hulp en advies van dwa. Cad & Company levert ons niet alleen de software voor de digitale omgeving, maar ook de sensoren.’ Van Kooten voegt daaraan toe: ‘Het gaat hier om iot-sensoren die luchtkwaliteit registreren, maar ook geluid, CO2-waardes, de temperatuur en de aanwezigheid van mensen. Op het Pillr-platform koppelen we de data uit die sensoren aan de virtuele bim-wereld. Zo ontstaat een virtuele wereld waarin we inzichtelijk maken hoe de omgeving in de echte situatie presteert.’

Vlaardingen wil digital twin van de stad

De gemeente Vlaardingen start een proefproject waarin ze via een digital twin een digitale kopie van de stad koppelt aan gemeentelijke beleidsdata en openbare databronnen. Via deze pilot wil de gemeente ondervinden of beleidsmakers meer inzicht krijgen in de gevolgen van maatregelen op de fysieke leefomgeving. In de toekomstvisie van de stad nemen beleidsonderwerpen als bebouwing, verduurzaming, veiligheid en leefbaarheid van de stad een prominente plek in. Via de digital twin, een schaalbare, digitale maquette van de stad die informatie-gestuurd werken in 3D mogelijk maakt, kunnen beleidsmakers allerlei scenario’s simuleren. Zo kan men de tool bijvoorbeeld gebruiken om geluidsmetingen in de stad op wegen waar meer dan duizend auto’s rijden, te koppelen aan live data over het aantal voertuigen op een weg, de opstoppingen, de frequentie van het openbaar vervoer en de bezetting van de parkeergarages. Uiteindelijk zou dit dan kunnen leiden tot maatregelen die de drukte in de stad tegengaan of reguleren.

14 03Met een digital twin kan ook een hele stadswijk virtueel tot leven worden gewekt.

Ontwerpproces

Gaby Abdalla, tot voor kort innovatiemanager bij dwa en inmiddels in dienst als digital twin leader bij Arup, is ook al geruime tijd bezig met digital twins. Hij voorziet grote mogelijkheden zodra deze omgevingen tot volle wasdom komen. ‘Een digital twin kan tijdens de ontwerp- en bouwfase helpen om vanuit vergelijkingen tot betere ontwerpen te komen, op basis van betrouwbare data. In de gebruiksfase zorgt deze omgeving voor optimale afstemming tussen de virtuele en de realtime data. De data worden automatisch visueel gekoppeld aan de ruimte waar ze uit voort komen. Zo bespaart het veel tijd in het zoeken, herleiden en begrijpelijk maken van data’, zo stelt hij in verschillende publicaties en presentaties. Volgens Abdalla zullen de inzichten die digital twins voortbrengen steeds vaker dienen als basis voor het ontwikkelen van diensten. Diensten die zich richten op efficiënt energiegebruik, een gezond binnenklimaat en optimale duurzaamheid. Maar ook diensten die het facility management verbeteren. Zo kunnen sensoren in toiletten dienen om schoonmakers te laten weten waar zij wel en waar niet schoon hoeven te maken. Een navigatiesysteem op hun smartphone kan hen in logische volgorde naar de plekken leiden waar hun inzet vereist is. Medewerkers kunnen op afstand inzien welke werkplekken de volgende dag beschikbaar zijn en kunnen die reserveren. In het ‘simpelste geval’ kunnen de gegevens ervoor zorgen dat de ventilatie wat harder draait op werkplekken waar veel aanwezigheid is gedetecteerd en dat ramen opengaan op plekken waar de tocht niemand hindert. Het kan onderhoudsbedrijven informeren dat de ledlampen in de receptie aan vervanging toe zijn of dat er filters zijn die onderhoud behoeven.

Monitoring en dataverzameling

Ook Strukton Worksphere is inmiddels intensief bezig met de digital twin. ‘Ruim 8 jaar geleden hebben wij Strukton Pulse opgezet met als doel om één centrale plek te creëren voor monitoring en dataverzameling. Inmiddels zijn we met Pulse in staat om realtime 24/7 de werkomgeving van een gebouw te monitoren en afwijkingen en gedrag te voorspellen. Daardoor kunnen we storingen voorkomen, de levensduur van gebouwinstallaties verlengen en onderhoudskosten tot een minimum beperken’, vertelt Barry Tuip, manager van Strukton Pulse. ‘De stap vanuit Pulse naar een digital twin is een hele natuurlijke en relatief klein. Zo’n 2 jaar geleden hebben we die stap gezet door een samenwerking aan te gaan met Willow. Deze Australische startup verzorgt op basis van Microsoft Azure het digitale platform waarin we de verschillende silo’s met informatie en data – statisch, dynamisch en geometrisch – tot één omgeving kunnen smeden. In de praktijk zijn wij nu in staat om alle informatie, die wij van gebouwen binnen Pulse hebben verzameld, te integreren in het Willow-platform. Op dit moment zitten we met Willow in de pilotfase, en er lopen ook concrete gesprekken met potentiële klanten om een dergelijke digital twin voor hun gebouwen tot stand te brengen.’

14 04Deze digital twin van Strukton die laat zien hoe systemen, zoals een cv-ketel/verwarmingsinstallatie, in de digital twin worden gevisualiseerd. En welke data er allemaal worden opgeslagen en gebruikt (bron: Strukton).

Strategie bepalen

‘We merken dat eigenlijk alle grotere vastgoedpartijen geïnteresseerd zijn in het concept van de digital twin, maar dat het ook voor hen nieuwe materie is’, zegt Tuip. ‘Zodra we bij de eigenaren van vastgoed de mogelijkheden uitleggen, zien zij echt de voordelen wel. Tegelijk maken we hen daarmee bewust dat zij eerst voor zichzelf moeten bepalen wat hun strategie hierin wordt. Uiteindelijk zal de digital twin een onlosmakelijk onderdeel van het gebouw moeten zijn, dat niet afhankelijk is van onderhouds- of beheercontracten.’ Om de digital twin in de praktijk te testen, creëert Strukton nu voor het eigen kantoorpand in Son zo’n virtueel model. ‘Eind februari willen we de digital twin van ons pand gereed hebben, waarna we stapsgewijs de reikwijdte en toepassingen van die digital twin steeds groter zullen maken.’ Tuip onderkent drie grote voordelen voor een opdrachtgever, zodra hij eenmaal over een digital twin beschikt. ‘Allereerst krijg je zo zelf, als eigenaar, echt grip op de data. Voorheen kon het gebeuren dat je veel data over je gebouw en de systemen verloor, zodra je van installateur of leverancier wisselde. Met een digital twin hoef je niet bij elke implementatie of nieuw contract de data opnieuw te ontsluiten, maar staat deze klaar voor de betreffende partijen. In de tweede plaats wordt het niveau van de dienstverlening door de leveranciers in het gebouw veel hoger. Een onderhoudsbedrijf komt niet voor verrassingen te staan en de services van dienstverleners kunnen veel nauwkeuriger worden omschreven en toegespitst. Als derde voordeel zou ik het voorspellend vermogen van de digital twin willen noemen. Je kunt een gebouw prepareren op warme of koude weersomstandigheden, maar ook de vervanging van bepaalde installaties zien aankomen. Ook het inspelen op een drukke bezetting wordt met de digital twin steeds makkelijker en effectiever.’

‘Met het voorspellend vermogen kun je in vergaande mate de prestaties van een gebouw personaliseren’

Voorspellende vermogen

Volgens Tuip zijn de eerste twee voordelen al direct bij het starten met een digital twin te realiseren. Die zouden ook voldoende moeten zijn om de investering in een digital twin te verantwoorden. Maar op termijn heeft vooral het derde voordeel de grootste potentie. ‘Met het voorspellend vermogen kun je in vergaande mate de prestaties van een gebouw personaliseren; je kunt alle technische installaties, de faciliteiten en de dienstverlening naar je eigen hand zetten.’ Ook Van Kooten verwacht uiteindelijk het meeste voordeel uit de mogelijkheid om verbanden te leggen en in te spelen op voorspellend gedrag. ‘We zien nu bijvoorbeeld hoe vaak een deur open en dicht gaat, of welke toiletten het meest worden gebruikt. Je kunt zelfs stoelen met een sensor uitrusten en aan het gebruik van de stoelen in een vergaderzaal zien welke plekken het meest in gebruik zijn. Zo kun je weer onderzoeken wat daarvan de reden is. Wellicht tocht het wel in een bepaalde hoek of is het er te warm of te koud. Je gaat ineens hele andere conclusies trekken.’

Op zichzelf staande dienst

Zowel Tuip als Van Kooten beamen dat een digital twin uiteindelijk bij het gebouw en bij de eigenaar van het gebouw thuis hoort. In dat opzicht is het begrijpelijk dat vastgoedbeheerders goed moeten nadenken op welke manier een dergelijke investering in hun vastgoedstrategie past. ‘De digital twin zal een op zichzelf staande dienst moeten zijn, los van beheer- en onderhoudscontracten’, vindt Tuip. ‘Om die reden bekijken wij ook hoe we deze dienst gaan aanbieden. Ik sluit niet uit dat we daar uiteindelijk een aparte organisatie voor oprichten.’ In de praktijk is het essentieel dat een digital twin toegankelijk is voor, maar ook onafhankelijk functioneert van de technisch of facilitair dienstverlener die op dat moment het onderhouds- of facilitaire contract heeft binnengehaald. ‘Uiteindelijk kom je bij de vraag wie de eigenaar is van de statische en dynamische informatie die een pand genereert of die van een pand beschikbaar is’, zegt Van Kooten. ‘Afhankelijk van het soort data zal in de meeste gevallen de informatie bij de gebouweigenaar liggen. Van daaruit is het een logisch gevolg dat een gebouweigenaar ook opdracht geeft voor, en eigenaar is van de digital twin.’

Tekst: Rob van Mil, freelance publicist.
Fotografie: Industrie

Meer weten over innovatieve technieken en ontwikkelingen?
Meld u dan nu aan voor onze gratis nieuwsbrief.