De digitale tweeling in de exploitatiefase

Croonwolter&dros zet op dit moment digitale tweelingen in tijdens de ontwerpfase van infrastructurele projecten. Tijdens de afstudeerstage is gekeken naar de huidige toepassing bij de RijnlandRoute, A16 Rotterdam en Sluis Eefde. Vervolgens is er onderzoek gedaan naar de definitie van een digitale tweeling en de potentiële toepassing ervan voor onderhoud door de gewenste functionaliteiten en de bijbehorende eigenschappen in kaart te brengen.

Aanleiding voor het onderzoek waren de hoge investeringskosten van de digitale tweeling, de huidige ontoereikende capaciteit aan technisch geschoold personeel voor de groeiende vraag naar renovaties en onderhoud van infrastructuren in Nederland (het wordt steeds belangrijker personeel optimaal in te zetten), en de geïntegreerde DBFM-contracten waarbij Croonwolter&dros gedurende een lange periode verantwoordelijk is voor het onderhoud van de tunneltechnische installaties. In zo’n contract worden vooraf beschikbaarheidseisen opgesteld voor de installaties. Wanneer deze eisen niet behaald worden, volgen er boetepunten, wat de terugbetaling aan het consortium negatief beïnvloedt. Het is daarom extra belangrijk om bij de start van een ontwerp na te denken over de ‘onderhoudbaarheid’ van de installaties en de kosten over de gehele levenscyclus van de infrastructuur te optimaliseren, en innovaties optimaal in te zetten om competitief te blijven in de industrie.

Functionaliteiten

Op basis van verzamelde informatie, interviews en brainstormsessies is een concept digitale tweeling voor onderhoud samengesteld. Het concept is opgebouwd uit functionaliteiten die de deelnemers belangrijk achten voor onderhoud:

Faciliteren van een verbinding met de technisch-beheerapplicatie (TBA), onderhoudsmanagementsysteem (OMS) en documentmanagementsysteem (DMS).
Bieden van een centrale omgeving voor beheer- en onderhoudsinformatie inclusief de as-builtdocumentatie, contactgegevens van leveranciers, technische tekeningen, onderhoudshistorie, configuratiedata en constructieplannen.
Dienen als een virtuele omgeving voor opleiding, training en oefening (OTO) waarin multidisciplinaire training voor technici, service-engineers en hulpdiensten aangeboden wordt.
Test- en simulatieomgeving die veilige en gecontroleerde omstandigheden bieden om updates te testen voordat deze worden toegepast in de werkelijke infrastructuur.
Uitvoeren van data-analyses door gebruik te maken van een terugspoelfunctie met het doel om storingsdiagnoses te doen en de besluitvorming te ondersteunen.
Bieden van een gebruikersinterface waarin een overzicht van de infrastructuurstatus wordt gevisualiseerd, gebaseerd op relevante informatie die centraal opgehaald kan worden, evenals een presentatie van sensordata.

Om deze functionaliteiten te laten vervullen door de digitale tweeling zijn verschillende eigenschappen toegekend aan het concept met behulp van een morfologische kaart. De functionaliteiten kunnen vervuld worden door het implementeren van een applicatieprogramma-interface (API), een gemeenschappelijke data-omgeving ofwel common data environment (CDE), een grafische gebruikersinterface (GUI) en een data-analysefunctie door een link met de bestaande technisch-beheerapplicatie. Verder is het noodzakelijk de virtuele trainingsfaciliteit en de testomgeving te behouden om tijdens de exploitatiefases te kunnen blijven trainen en testen.

Onderhoudsprestatie

Het opnemen van onderhoudsfunctionaliteiten in het concept digitale tweeling kan de onderhoudsprestatie van het infrastructurele object beïnvloeden. De onderhoudsprestatie wordt bepaald door efficiëntie en effectiviteit, zoals weergegeven in figuur 1 hieronder. De digitale tweeling voor onderhoud kan een positieve invloed hebben doordat bijvoorbeeld de nauwkeurigheid, vindbaarheid en betrouwbaarheid van informatie worden verbeterd, testtijd wordt verkort en onderhoudswerkzaamheden worden versneld.

Digitale-tweelinginitiatieven

Momenteel bestaan er verschillende initiatieven rond de digitale-tweelingtechnologie, wat bijvoorbeeld de mogelijkheid biedt om gezamenlijk digitale tweelingen te ontwikkelen. Hierdoor kunnen sneller en goedkoper pilotprojecten opgezet worden. Het NWO bijvoorbeeld (een Nederlandse organisatie voor wetenschappelijk onderzoek) financiert op dit moment een vijfjarig digital-twinprogramma waarin zes universiteiten en twaalf industriële partners en kennisorganisaties samenwerken. Verder organiseert het COB platformbijeenkomsten waarbij kennis wordt uitgewisseld over digitale tweeling binnen de infrastructuurbranche.

Resultaten

Het onderzoek heeft laten zien dat de concept digitale tweeling voor onderhoud, de prestatie van onderhoud zichtbaar kan verbeteren door de toepassing van de gewenste functionaliteiten, zoals beschreven door de deelnemers van het onderzoek. Echter, het succes met betrekking tot de operationele productiviteit en het strategisch voordeel wordt sterk beïnvloed door de ontwikkelingen en initiatieven van stakeholders in en rond de infrastructuurindustrie. Het is dan ook van belang om draagvlak te creëren bij de onderhoudsorganisatie. Het is cruciaal dat training en technische ondersteuning worden aangeboden om met de digitale tweeling te werken. Daarnaast spelen stakeholders zoals Rijkswaterstaat en concurrenten een belangrijke rol in de ontwikkeling en de vooruitgang van de benodigde technologie.