Digitale tweelingen in kabels en leidingen: een hype maar óók de toekomst

Op de bijeenkomst van het COB-platform Kabels en leidingen op 16 mei 2024, stond het thema digitale tweelingen centraal: wat zijn het precies, wat zijn de voordelen en uitdagingen ervan en wat kan de toekomst brengen? Eenduidige antwoorden op deze vragen bleken lastig te benoemen tijdens de bijeenkomst. Ook de usecases van Vitens, Stichting RIONED, gemeente Rotterdam, gemeente Amsterdam en Geodan belichtten elk verschillende scenario’s. In gesprek met Marco Scheffers, Eric Oosterom, Friso Postma, Corné Helmons, Theo Thewessen en Rudi Zoet proberen we (nogmaals) een helder beeld te schetsen van DT’s in de kabels-en-leidingensector.

Wat is een digitale tweeling?

Een digitale tweeling (hierna: DT) is een digitale kopie van de werkelijkheid. Zo luidt het simpele antwoord, maar hoe langer we het bespreken, hoe meer de term omvat. Oosterom: “Het is een digitale representatie in 3D, niet alleen van de fysieke assets, maar ook van dynamische data, die uiteindelijk te gebruiken is bij keuzes die je moet maken in inrichtingsvraagstukken.” Scheffers voegt toe: “Een DT is bedoeld om grip te krijgen op bepaalde processen, deze te kunnen sturen en scenario’s en ontwikkelingen te kunnen doorrekenen en weergeven.

De DT van Vitens voor hun waterdistributie illustreert hoe zo’n weergave van dynamische data in de praktijk kan werken. Vitens heeft verschillende waterdrukmeetpunten in hun leidingennetwerk, maar kan in de totale 50.000 meter aan leidingen niet alle leidingen voorzien van meetpunten. Hydraulische modellen maken het mogelijk om met realtimeinformatie uit de meetpunten de druk te berekenen op punten die niet gemeten worden. De DT maakt deze hydraulische modellen bruikbaar en begrijpelijk in een viewer, waarin simulaties kunnen worden uitgevoerd. Zo kan bijvoorbeeld het effect op de waterverdeling gesimuleerd worden bij werkzaamheden. Op dit moment wordt er nog veel op basis van de kennis van ervaren collega’s gewerkt. “Wanneer ik bijvoorbeeld moet beoordelen of een leiding dicht kan voor werkzaamheden, bel ik een collega die me kan vertellen dat die leiding in 1991 ook al eens dicht ging, dus dat het wel kan”, vertelt Postma. Jongere generaties blijven over het algemeen minder lang bij één werkgever en de ervaren generatie gaat uiteindelijk met pensioen. DT’s zoals deze maken niet alleen berekeningen, maar ook kennisoverdracht binnen de organisatie stukken gemakkelijker.

Scope

Voor een organisatie als Vitens bevatten de DT’s voornamelijk eigen assets, maar hoe groter het werkveld van de organisatie, hoe groter de potentiële scope van de DT. Voor de gemeente Amsterdam zou een DT van de ondergrond, naast de eigen assets zoals het riool, idealiter ook andere zaken in de ondergrond bevatten. Denk aan kabels, leidingen, wadi’s of boomwortels. Scheffers vertelt: “We zijn nog aan het onderzoeken welke informatie we nodig hebben voor onze DT en tot in welk detail we moeten treden om onze taak als gemeente goed te kunnen uitvoeren. Op beheerniveau heb je technische informatie nodig en koppelingen naar leveranciers. Op stedelijk programmeringsniveau praat je bijvoorbeeld over reserveringen voor warmtenetten of vervangingstermijnen van zaken in de ondergrond.” Stedelijke programmering en technisch assetbeheer zijn nu aparte systemen en hoe dat met elkaar in verband gebracht gaat worden, is nog de vraag. Bij de gemeente Amsterdam ligt de focus op het koppelen van de bestaande informatie, zowel van leveranciers als van eigen data. “Dat is voorlopig een realistischer beeld van een DT voor de ondergrond van Amsterdam dan het beeld van een DT als volledig systeem met viewer.”

‘Stedelijke programmering en technisch assetbeheer zijn nu aparte systemen en hoe dat met elkaar in verband gebracht gaat worden, is nog de vraag.’

Ook de gemeente Rotterdam heeft met deze opgave te maken. Op dit moment werkt de gemeente nog met verschillende componenten, maar het plan is dat het een ecosysteem wordt: het ‘open urban platform’. Dat is nu nog conceptueel, maar wordt stap voor stap gevuld tot aan de lancering begin 2025. Bestaande en nieuw ontwikkelde informatiesilo’s, visualisatie- en analyseplatforms worden hierop aangesloten. Een mooie bouwsteen in het geheel is het al werkende 3D-visualisatieplatform, een viewer en database, van de stad: Rotterdam3D. Het missende puzzelstuk om alles aan elkaar te kunnen rijgen, is volgens Helmons een datacatalogus. “De basis hiervoor hebben we en staat al in het platform, maar op dit moment werkt data ophalen nog handmatig, dat willen we automatiseren. We richten het zo in dat wanneer iemand, intern of extern, een nieuwe datalaag heeft klaarstaan, diegene deze registreert met de juiste metadata, zodat de tools in het open urban platform die data kunnen vinden. Uiteindelijk krijgen we dan een ecosysteem dat zichzelf vult, waarmee we kunnen modelleren, analyseren en visualiseren.”

Redeneren vanuit usecases

Bij zowel de gemeente Rotterdam als Vitens proberen ze de uitdaging van het ontwikkelen van een DT behapbaar te maken door het per usecase aan te pakken. Helmons licht toe: “We beschrijven wat we willen, hoe we dat willen inzetten in ons werk en hoe we dat conform globale afspraken en standaarden verder in kaart kunnen brengen.” Het gemeentelijke programma Rotterdams Weerwoord is een voorbeeld van zo’n usecase. De vraag hoe Rotterdam in de toekomst klimaatbestendig kan worden, staat daarin centraal. Klimaatvraagstukken zijn op dit moment voornamelijk beleidsstukken waarin de visie en richtlijnen voor de toekomstige inrichting van de stad centraal staan. “Door Rotterdam3D en het open urban platform als analyseplatform te koppelen, willen we kunnen berekenen en visualiseren wat de effecten van klimaatverandering op onze stad zijn, én welke adaptaties ons kunnen helpen. Uiteindelijk hopen we ook realtimesensorinformatie en bijvoorbeeld een buienradar te koppelen te koppelen; er zit een groeimodel achter.”

Bij Vitens wordt een basis-usecase als vertrekpunt genomen en op een agile werkwijze naar een productvisie toegewerkt. Postma: “We bekijken welke functionaliteiten we willen toevoegen en gaan daarmee aan de slag en sturen bij. Het komt voor dat we erachter komen dat een bepaalde functionaliteit nog niet kan, omdat we er simpelweg nog niet zijn qua organisatie of qua datakwaliteit. Dan wordt er een proces in gang gezet om daarin stappen te zetten, maar dat kost tijd.”

Datakwaliteit als grootste uitdaging

Op de vraag wat de grootste uitdaging is in de ontwikkeling van DT’s is unaniem het antwoord: datakwaliteit. Verschillende oorzaken liggen hieraan ten grondslag. Soms zijn eigen assets in het verleden niet of niet goed genoeg geregistreerd. Vaak ontbreekt de z-coördinaat, de diepte, in beschikbare informatie. Nog steeds wordt veel informatie in 2D aangeleverd of gedigitaliseerd, wat 3D-visualisaties lastig maakt. Daarnaast worden revisies niet altijd goed bijgehouden. Het bijhouden van alle aanpassingen en nieuwe voorzieningen in de ondergrond in beheerpakketten loopt altijd iets achter op de werkelijke ontwikkelingen. Het feit dat de ondergrond steeds voller wordt, vergroot juist de behoefte aan accurate data, niet alleen van harde assets, maar bijvoorbeeld ook van regenwaterstromen of de groei van boomwortels.

‘ Nog steeds wordt veel informatie in 2D aangeleverd of gedigitaliseerd, wat 3D-visualisaties lastig maakt.’

De datakwaliteit omhoog brengen, staat voor alle organisaties hoog op de prioriteitenlijst. Voor de gemeenten Amsterdam en Rotterdam is het een speerpunt  om revisieverwerking onderdeel te maken van het vergunningsproces, om zo de beheersystemen zo goed mogelijk op peil te houden. Gemeente Rotterdam hanteert voor de plannen en uitvoeringen in de ondergrond een leidingenverzamelkaart (LVZK). De LVZK wordt onder andere gevoed door landmeters die op pad worden gestuurd om revisiemetingen te doen bij aanleg- of onderhoudswerkzaamheden aan kabels en leidingen. Hiermee heeft Rotterdam een unieke positie qua kwaliteitsniveau van de beschikbare informatie van kabels en leidingen. Helmons nuanceert: “Uitdaging hierin is wel om steeds genoeg landmeters beschikbaar te hebben die de metingen kunnen doen bij een open sleuf. Volgens onze eigen eisen moet een sleuf aan het einde van de dag weer dicht zijn en mag er maar zeven meter tegelijkertijd open. In de praktijk maken we het onszelf daarin soms dus lastig en blijf je ook afhankelijk van de informatie van andere partijen.”

Datastandaarden

De uitwisseling van informatie tussen verschillende partijen is tevens vaak nog een kwetsbaar punt. Datastandaarden ontwikkelen is hier een concrete oplossing voor. Stichting RIONED heeft zich als koepelorganisatie de afgelopen tijd gericht op datastandaarden voor het stedelijk waterbeheer, om zo de kwaliteit, beschikbaarheid en uitwisseling van data te faciliteren. Het Gegevenswoordenboek Stedelijk Water (GWSW) van RIONED specificeert minimale datasets, kwaliteitseisen en uitwisselingsformaten tussen uitvoerende partijen en beheerders. Om het werkveld te stimuleren de datastandaard te gebruiken, is er een dataplatform ingericht, de GWSW server, waarin inmiddels al ruim 200 gemeenten een kopie van hun rioleringsdata hebben staan. Vanuit daar regelt RIONED generiek ontsluitingen naar bijvoorbeeld rekenmodellen, 3D-modellen en naar PDOK, het landelijke geoinformatieplatform.

De rioleringsdata van 112 gemeenten is via PDOK en als CityGML (een internationaal uitwisselformaat voor data voor 3D stadsmodellen) vrij op te vragen voor iedereen die deze wil gebruiken in eigen applicaties, analyses en dus als bouwsteen van een DT. Verbreding naar andere disciplines en elkaar hierin ondersteunen is een volgend streven volgens Oosterom: “Wij hebben de data en standaarden van riolering geavanceerd gemaakt. Hoe tof en nuttig zou het zijn als goede wegen-, bomen-, ovl-  en kabeldata op zo’n zelfde manier beschikbaar zijn, dan komen we als geheel ook verder.”

KLIC als databron en de rol van de overheid

KLIC, het platform waarop graafwerkzaamheden gemeld moeten worden vanuit de Wet informatie-uitwisseling boven- en ondergrondse netwerken (Wibon), is een veelgebruikte bron voor informatie over kabels en leidingen in de Nederlandse ondergrond. Het is primair bedoeld om graafschade te voorkomen, maar wordt inmiddels vaak ook gebruikt als databron voor planning en ruimtelijke ordening in de ondergrond. Het nadeel is dat KLIC daar niet op is ingericht en dus ook niet nauwkeurig genoeg is. Scheffers: “Zaken zoals diepteligging, diameters of hoe lang iets er al ligt, worden niet altijd aangeleverd” Het is een algemeen bekend fenomeen dat de vraag naar data altijd groter is dan het aanbod, vertelt Postma: “Je ziet het niet alleen bij KLIC, ook binnen ons eigen bedrijf. Wanneer iets je enige bron en de beste informatie is die je hebt, ga je daarmee werken, dat is heel logisch, maar origineel was het niet voor al die doeleinden bedoeld, dus kan het ook niet voldoen aan de vraag.”

Vanuit Geodan, leverancier van producten en diensten voor ‘location intelligence’, ziet Thewessen op bredere schaal de ontwikkelingen qua (geo)basisregistraties: “Nederland loopt op dat gebied vrij ver voorop in de wereld. De digitalisering van KLIC is ook een innovatieve ontwikkeling geweest. Vroeger ging het nog met kaartjes en belde je “goh, ik ga graven, ligt er een leiding?”. Nu is dat proces geheel gedigitaliseerd. Inmiddels is er veel meer mogelijk omdat de de informatietechnologie zich vele malen sneller ontwikkelt dan wet- en regelgeving. Als branche moeten we daarom in gesprek blijven over de doorontwikkeling van een platform zoals KLIC.” Scheffers vertelt over KLIC: “Het model achter dit platform, het informatiemodel kabels en leidingen (IMKL), heeft meer mogelijkheden dan die we nu benutten. Netbeheerders zouden uitgebreidere informatie kunnen aanleveren. Niet dat KLIC en het IMKL gigantisch uitgebreid moeten worden, maar zaken zoals exacte liggings- of materiaalinformatie en geplande netten zouden waardevolle toevoegingen zijn.” Oosterom pleit voor een uitbreiding van basisregistraties: “Wat KLIC aantoont, is dat de wettelijke verplichting werkt en dat basisregistraties een enorme boost kunnen zijn voor de sector. Data op orde brengen en actueel houden op een landelijke voorziening, dat gebeurt nu omdat het wettelijk moet. Die wettelijke verplichting kan uitgebreid worden, maar daarvoor moet de usecase helder gedefinieerd zijn.”

‘Als branche moeten we in gesprek blijven over de doorontwikkeling van een platform zoals KLIC.’

Volgens Helmons kan het ook een ander informatiemodel worden in plaats van KLIC of een andere wettelijke verplichting, maar hij is het volledig eens dat een heldere usecase nodig is. Bijvoorbeeld: ‘het integraal kunnen plannen van werkzaamheden’. Daarna kan bekeken worden hoe informatie gedeeld wordt vanuit netbeheerders, tot op welk niveau geregistreerd moet worden en op wat voor platform. Aangezien wetgeving vaak achterloopt op technische ontwikkelingen ziet Helmons in plaats van wettelijke verplichting meer in stimulering vanuit de overheid door middel een federatief datastelsel, zoals omschreven in de Interbestuurlijke datastrategie (IBDS). In Rotterdam worden hierin de eerste stappen gezet met de ontwikkeling van het open urban platform. “Doordat organisaties kunnen aansluiten op een platform, kun je daarvoor met elkaar de spelregels of standaarden bedenken en kan de overheid er prikkels aan verbinden, in plaats van dwingende wetgeving. Bijvoorbeeld, wanneer je je data aanlevert in het systeem, kan de vergunningsaanvraag versneld worden afgehandeld. De gemaakte afspraken kunnen als open standaarden gepubliceerd worden. Organisaties zoals Geonovum, DigiGO of het COB kunnen hierin ondersteunen.”

Open kaart spelen als voorwaarde

Meer en betere informatie met elkaar delen, betekent dat er ook meer openheid nodig is vanuit alle betrokken partijen. Thewessen: “Het komt vaak voor dat de datakwaliteit nog niet naar behoren is, waardoor netbeheerders het liever niet weggeven. Bronhouders stellen geen gegevens beschikbaar wanneer ze denken dat het zich tegen hen kan keren wanneer er verkeerd gebruik van wordt gemaakt of de gegevens verkeerd geïnterpreteerd worden.” De ontwikkeling van de technologie stelt de sector in staat de actuele staat van de ondergrond, de risico’s en verbeterpunten beter in kaart te brengen. Tegelijkertijd wordt hiermee zichtbaar wat in het verleden gedaan is qua aanleg en revisies en welke risico’s daarbij mogelijk genomen zijn. Dat ligt vaak gevoelig en kan innovatie tegenhouden.

Toch is een open houding cruciaal volgens Thewessen: “Samenwerken met concullega’s heeft als nadeel dat de kaarten nog op de borst worden gehouden. We zullen een open houding moeten durven aannemen, want voor goed werkende DT’s, moet data gedeeld worden. Wanneer je alleen informatie komt ophalen in een samenwerking, maar niet wilt geven, heb je er eigenlijk niets te zoeken.” Scheffers beaamt dat meer openheid een groter doel dient: “Organisaties redeneren vaak vanuit het eigenbelang, ofwel strategisch of qua beveiliging, maar dat dient helaas niet altijd maatschappelijk belang. We hebben grote maatschappelijke opgaven, waardoor het ook belangrijk is maatschappelijk relevante informatie met elkaar te delen.” 

Nuttig voor investeringen

Het niveau van de datakwaliteit en -uitwisseling is vaak dus nog niet op het benodigde niveau voor alles wat technisch gezien al mogelijk is, wat DT ook een buzzword maakt. Tools die door commerciële partijen worden gepresenteerd, zijn veelbelovende plaatjes, maar lastig of nog maar deels te implementeren in de praktijk. Oosterom: “We zitten echt nog in de fase van het ontdekken, opbouwen en experimenteren, we moeten niet denken dat een DT een product is dat zo van de plank getrokken kan worden.” Postma vult aan: “Naast tools is het op orde brengen van je datakwaliteit, organisatiestructuur en beleid misschien wel een grotere winst voor technologische vooruitgang.”

Het hoopvolle beeld rondom het concept DT komt deels ook door de marketing eromheen vertelt Thewessen: “Het werkt net als bij AI. Het idee heerst dat we met deze technologie ineens binnen een paar maanden dingen kunnen die voorheen ondenkbaar waren. De term is de wereld in geslingerd en geeft een mooi label aan iets wat eigenlijk heel lang en gestaag aan het groeien is. De verwachtingen zijn gigantisch hoog, terwijl het gewoon voortbouwt op wat we voorheen aan het doen waren. Twintig jaar geleden probeerden we ook te modelleren, analyseren en zaken inzichtelijk te maken, alleen konden we het toen nog niet zo goed als nu. DT’s hebben wel degelijk toekomst, maar we zullen ze wel goed moeten begrijpen en moeten weten welke basis nodig is, in plaats van te blijven ‘buzzen’ met mogelijkheden.”

‘De verwachtingen zijn gigantisch hoog, terwijl het gewoon voortbouwt op wat we voorheen aan het doen waren.’

Dat de DT een hype is, heeft ook voordelen, vertelt Oosterom: “Omdat het een buzzword is, speelt het al snel organisatiebreed en dat brengt wel de kwaliteit van de informatievoorziening als geheel op tafel. Dat vind ik een belangrijke stap, want dan overstijgt de opgave het terrein van de domeinspecialisten en komt het bij de managers en hopelijk ook bij directie en bestuur terecht. Data is geen sexy onderwerp, maar het is een randvoorwaarde voor goede bedrijfsvoering en slimme investeringen. Dus we moeten het hebben van mensen die zien dat het nodig is te investeren in de basisdata, werkprocessen, in capaciteit en competentie voor goed databeheer. Het blijft een proces van de lange adem, waarbij de veelbelovende plaatjes en beloftes van ‘het model van de toekomst’ helpen om interesse te wekken en erin te kunnen investeren.”

Financieel investeren gaat het dan om, maar ook organisatorisch de ruimte en mogelijkheden creëren in processen, budgetten en aanbestedingsregels om DT’s te kunnen ontwikkelen. Thewessen: “Als leverancier merk je soms dat we precies kunnen bieden wat een organisatie wil hebben, maar dat het niet aangekocht kan worden, omdat het niet past binnen de aanbestedingsregels. Dan zeggen wij als leverancier dat het misschien nog te vroeg is voor ze.” Ook voor het open urban platform van de gemeente Rotterdam was de aanbesteding ingewikkeld, maar het is gelukt. Nu is het volgens Helmons vooral zoeken naar de tijd en ruimte om los van de dagelijkse hectiek verkenningen te kunnen doen. “Wanneer je het direct in je dagelijkse proces inpast, zijn de technologische stappen die je kan maken heel klein en duurt het lang. Om sneller stappen te kunnen maken, is het fijn als er de ruimte is naast die dagelijkse processen om te exploreren en testen zonder dat het ingrijpt op de, in ons geval, gemeentelijke taken en dienstverlening.”

The sky is the limit

Ondanks de nog te nemen hordes, blijft het enthousiasme over de potentie van DT’s groot. Thewessen: “Uiteindelijk kan het enorm veel opleveren als we met dit soort tools goede beslissingen kunnen nemen, gerichter onderhoud kunnen doen en op tijd worden gewaarschuwd voor gevaren. Dit soort datagedreven oplossingen en gedegen berekeningen kunnen doorslaggevend zijn voor de maatschappelijke opgaven waarmee we te maken hebben.” Uiteindelijk, met goede samenwerkingen, processen, hoge datakwaliteit en schaalbare tools zijn er ontzettend veel toepassingen mogelijk. Friso: “Met een miljard berekeningen per minuut van een DT, kun je een hele hoop oplossen, dan geldt: The sky is the limit.”