1. Inleiding [link id=”9gdsf”]

De technische ontwikkelingen op het gebied van digitalisering gaan razendsnel. Dat zorgt voor allerlei nieuwe mogelijkheden, ook binnen de tunnelsector. Het groeiboek ‘Digitaal aantonen’ dat het COB in 2020 publiceerde, beschrijft welke digitale middelen er beschikbaar zijn om aan te tonen dat een gerealiseerde tunnel voldoet aan alle ontwerpeisen. In 2023 is dit groeiboek omgevormd tot het huidige groeiboek ‘Digitalisering’, dat verder gaat en zich niet alleen richt op de digitale mogelijkheden tijdens de ontwerp- en realisatiefase, maar ook op de mogelijkheden tijdens de gebruiks- en sloopfase.

Voor het opstellen van dit groeiboek is een groot deel van de inhoud van het groeiboek Digitaal aantonen hergebruikt en hergestructureerd. In deze versie is nog nauwelijks of geen nieuwe informatie toegevoegd. Het is de bedoeling dat dit bij een volgende redactieslag gebeurt.

Doelstelling

Het doel van dit groeiboek is om kennis te delen en praktische richtlijnen te geven over digitale (hulp)middelen en oplossingen die tijdens de verschillende fasen van tunnelprojecten van belang zijn. Het groeiboek is gericht op alle partijen binnen de tunnelsector, zowel binnen als buiten het COB-netwerk.

Scope

Het groeiboek biedt inzicht in de huidige stand van zaken en ontwikkelingen op het gebied van digitalisering. Hierbij is rekening gehouden met de actuele praktijk, technologie, taal en menselijke aspecten. Deze aspecten zijn per fase bekeken, omdat elke fase van een tunnelproject verschillende informatie en digitale hulpmiddelen nodig kan hebben.

In het onderstaande figuur is de scope van dit groeiboek visueel weergegeven. Niet alles is al uitgewerkt; sommige onderwerpen worden ingevuld in een volgende uitgave.

Figuur: Opzet groeiboek Digitalisering.

Digitale middelen voor verificatie en validatie

Het proces van 7.1 Verificatie en validatie is typisch een proces waarbij digitale middelen zeer nuttig kunnen zijn. Door het gebruik van virtuele omgevingen kunnen testen (deels) parallel lopen met de bouw- of renovatiewerkzaamheden, wat zowel tijdwinst oplevert als hinder reduceert. In het project V&V-bibliotheek zijn diverse documenten verzameld die ingezet kunnen worden bij verificatie en validatie, zoals (templates voor) testplannen. Via de kennisbank van het COB en een schematische weergave worden deze ontsloten.

>> V&V-bibliotheek in de kennisbank

.

2. Waarom digitalisering? [link id=”bshtt”]

Door innovaties en geavanceerdere technologieën verandert de wereld in een adembenemend tempo. In dit dynamische klimaat heeft digitalisering de potentie om ons te helpen deze snelle veranderingen bij te houden. Het stelt ons in staat om processen te optimaliseren en sneller en efficiënter te reageren op veranderingen. Dat is onder andere in de snel veranderende wereld van ondergronds bouwen van onschatbare waarde.

• Binnen de tunnelsector is sprake van een toenemende vergrijzing. Hoe meer ervaren professionals met pensioen gaan, des te groter wordt de uitdaging om voldoende gekwalificeerd technisch personeel te vinden. Hier kan digitalisering een oplossing bieden. Door routineuze taken te automatiseren en geavanceerde technologieën in te zetten, zoals kunstmatige intelligentie en machine learning, kunnen bestaande medewerkers worden ondersteund en kan de algehele efficiëntie worden verhoogd.

• Ondergrondse bouwprojecten kenmerken zich door een grote mate van complexiteit. Variabelen zoals bodemgesteldheid, veiligheid en omgevingsfactoren kunnen deze complexiteit verder vergroten. Door gebruik te maken van digitale hulpmiddelen, zoals building information modeling (BIM), digitale tweelingen en simulatiesoftware, worden deze complexe processen beter beheersbaar en ontstaan er mogelijkheden voor betere controle en meer efficiëntie.

• Een integrale blik op de gehele levenscyclus van een ondergronds bouwproject is van cruciaal belang. Digitalisering kan hierbij toegevoegde waarde bieden door het mogelijk te maken informatie te verzamelen, beheren en analyseren gedurende alle fasen van een project, van ontwerp tot gebruiksfase, en zelfs sloop en recycling.

• Duurzaamheid en veiligheid hebben inmiddels de hoogste prioriteit, zowel bij de realisatie van bouwprojecten als tijdens hun exploitatie. Door gebruik te maken van digitale technologieën kunnen processen worden geoptimaliseerd, de veiligheid en gezondheid van werknemers worden verbeterd, het energieverbruik worden geoptimaliseerd, en kan een bijdrage worden geleverd aan een duurzamere leefomgeving.

Gezien deze uitdagingen en kansen is het ondenkbaar om de potentie van digitalisering in de ondergrondse tunnelsector te negeren. Van ontwerp tot bouw, onderhoud en exploitatie heeft digitalisering de potentie om kwaliteit, veiligheid, informatiebeheer, efficiency, etc. over de gehele levenscyclus van een tunnel te verbeteren en optimaliseren. In deze snel evoluerende en complexe wereld is het duidelijk dat digitalisering geen optie meer is – het is een noodzaak.

3. Randvoorwaarden digitalisering [link id=”kbd40″]

Voor succesvolle digitalisering moet aan een aantal specifieke randvoorwaarden worden voldaan. Alleen dan verloopt de digitale transformatie effectief en krijgt ze een langdurend karakter. Het is belangrijk om deze randvoorwaarden te herkennen en te waarborgen, omdat dan mogelijke hindernissen kunnen worden geminimaliseerd en de kansen die digitalisering biedt ten volle kunnen worden benut.

Hieronder worden (in willekeurige volgorde) de belangrijkste randvoorwaarden voor een succesvolle digitalisering in de tunnelsector genoemd:

Technologische Infrastructuur

Een veilige, solide en hoogwaardige technologische infrastructuur is cruciaal voor de implementatie van digitale oplossingen. Deze infrastructuur omvat het volgende:

Datakwaliteit en -beheer

Voor het verkrijgen van waardevolle inzichten en analyses uit digitale oplossingen, is het essentieel om te zorgen voor hoge datakwaliteit. Dit vraagt ook om solide datamanagementprocessen en -systemen die de integriteit, veiligheid, privacy en compatibiliteit van de data waarborgen. Enkele specifieke voorbeelden hiervan:

Cybersecurity

In het licht van deze digitale transformatie krijgt cybersecurity een steeds prominentere rol. De groeiende afhankelijkheid van digitale systemen brengt nieuwe risico’s met zich mee, waardoor de implementatie van robuuste cybersecuritymaatregelen essentieel is om zowel onszelf als onze projecten te beschermen tegen mogelijke bedreigingen.

Hieronder enkele voorbeelden van cybersecuritymaatregelen:

Kennis en vaardigheden

Het adequaat inzetten van digitale technologieën vereist een breed scala aan kennis en vaardigheden van het personeel in de tunnelsector Hier zijn enkele specifieke voorbeelden:

Beleid en regelgeving

Het vaststellen van duidelijke beleidslijnen en regelgeving inzake digitalisering is een cruciaal aspect voor het creëren van een gunstig ecosysteem voor digitalisering. Hier zijn enkele specifieke voorbeelden:

Organisatiecultuur

De organisatiecultuur speelt een cruciale rol bij de acceptatie en implementatie van digitalisering in de tunnelsector. Enkele relevante aspecten zijn:

Investering en financiering

De implementatie van digitale technologieën kan aanzienlijke financiële middelen vereisen. Hier zijn enkele specifieke punten die overwogen moeten worden:

4. Generieke digitale hulpmiddelen [link id=”6ztwb”]

Dit hoofdstuk behandelt digitale hulpmiddelen die in de gehele levensduur van tunnels een rol kunnen (of moeten) spelen. Visualisatie- en simulatietechnieken worden uitgelicht in een apart hoofdstuk.

4.1 Informatiemodellering [link id=”sxqhs”]

Voor het beheersbaar specificeren, ontwerpen, realiseren, testen, beheren, onderhouden en slopen/demonteren van een asset zullen alle betrokkenen informatie beheren. Informatie is data gestructureerd in een bepaald perspectief, zodat deze gebruikt kan worden voor een specifiek doel, zoals het beschrijven van een functie, het specificeren van een object of het uitvoeren van een activiteit.

Traditiegetrouw is informatie vastgelegd in een document dat voorziet in een bepaald perspectief op de informatie. De samenhang van de informatie over meerdere documenten van verschillende auteurs wordt veelal geborgd met standaarden en werkafspraken (al dan niet vastgelegd in templates). Daarbij is de consistentie van de informatie in conventioneel opgemaakte documenten afhankelijk van de communicatie tussen de auteurs, de gemeenschappelijke begripsvorming rond werkafspraken, het gebruik van standaarden en de volledigheid van de templates.

Door de opkomst van databasesystemen is het mogelijk om een datamodel te bouwen waarmee de informatie in verschillende perspectieven gegenereerd kan worden. De database maakt gebruik van eenmalig geïdentificeerde elementen die voor vele informatietoepassingen worden gebruikt door koppeling van relaties en verrijking met eigenschappen. Met filters, views en andere ‘doorsneden’ kunnen gebruikers de data uit de database presenteren in het perspectief dat zij nodig hebben voor de toepassing waarvoor zij verantwoordelijk zijn. Het gebruik van database-oplossingen kan fouten als gevolg van gebrekkig informatiebeheer voorkomen.

Een BIM gaat uit van een databasemodel van een asset waarin alle betrokkenen hun data verzamelen. Net als in de echte wereld dient de datastructuur die de asset representeert zorgvuldig te worden opgebouwd, zodat de data die verzameld wordt van realisatie tot sloop centraal kan worden vastgelegd. De verzamelde data vormt de basis voor de prestatiemeting van de asset en de specificatie van nieuwe systemen.

De organisaties van bouwprojecten bestaan doorgaans uit netwerkorganisaties met losse relaties waarbij eenmalig een complex product wordt ontwikkeld en de organisatie vervolgens wordt ontmanteld. Deze condities bemoeilijken de drang om te investeren in een geavanceerd datamodel, wat zijn weerslag kent in de prestatie op het gebied van tijd, kwaliteit en budget. Gezien de financiële omvang van bouwprojecten en het repetitieve karakter van de toegepaste producten, diensten en processen, bestaan er zeker kansen om te komen tot een integraal datamodel dat de verschillende informatiebehoeften afdekt.

4.1.1 Rollen [link id=”350zk”]

Al bij start in de ontwikkelfase moet een functioneel beheerder worden aangesteld die tools zoals 3D-database en systems engineering (SE) bewaakt en zorgt voor overeenstemming. Configuratiemanagement tijdens het gehele project is cruciaal voor het slagen ervan. Vragen zoals ‘wie is in welke fase geautoriseerd om configuratie-items (CI’s) binnen de database toe te (laten) voegen en/of te wijzigen?’ moeten worden beantwoord.

Een informatiemanager zorgt voor het opstellen van een informatiemodel dat bruikbaar is voor alle disciplines die betrokken zijn bij het gebouwde object. Hij bewaakt bovendien de opvolging van de afspraken met betrekking tot informatiemodel en processen. Bij het opstellen van een informatiemodel dient de informatiemanager alle processen te identificeren. Van iedere discipline worden per proces de volgende aspecten geïdentificeerd (IDEF 1989):

• Het proces zelf, wie voert wat uit, hoe vaak, waarmee, wat kost het, welke besluiten volgen of liggen er aan ten grondslag.
• De input voor het proces: welke data en informatie gaat erin.
• De output van het proces: welke data en informatie komt eruit.
• De resources die gebruikt worden voor het uitvoeren van het proces zoals tools, personen, interne bibliotheken, etc.
• De controle of beheersinstrumenten waarmee het proces geborgd wordt conform normen en richtlijnen.

4.1.2 Configuratiemanagement als basis voor de modellering [link id=”ccrhc”]

Voor de ontwikkeling en het beheer van assets worden datamodellen samengesteld voor de identificatie van het systeem en de bijbehorende processen. De datamodellen voor de processen komen voort uit ontwerpmethodieken zoals systems engineering en value engineering. De modellering van het systeem volgt uit de modellering van de deelsystemen en hun technische achtergrond.

Voor consistent beheer van de proces- en systeemdata voorziet configuratiemanagement in een methodiek om de identificatie, het wijzigingenbeheer, de statusrapportage, de verificatie, validatie en vrijgave te organiseren. Lees hieronder meer over Configuratiemanagement.

4.1.3 Modellering van processen [link id=”3wxv9″]

Een lineaire backbone gekenmerkt door mijlpalen binnen een reeks fasen is noodzakelijk voor een collectieve besluitvorming door de organisatie en een efficiënte verdeling van taken en werk. Vanuit dit perspectief is een sequentieel lineaire backbone dus een organisatorische voorwaarde en wordt het ontwerp van de bouw daarom gestructureerd in chronologische opeenvolgingen.

Naast deze ruwe ontwerpfasen zijn de voorliggende projectvoorbereidingen en de daaropvolgende exploitatie (gebruiksfase) ook van invloed op het bouwontwerp, en zijn deze niet inferieur aan de ontwerpfase. Het is belangrijk dat het hele proces wordt overwogen, omdat de wortels van vele problemen vaak kunnen worden getraceerd tot gebrekkige of ontoereikende voorbereiding. De gerealiseerde prestatiekwaliteit zal als gevolg van onjuiste bouwoperatie vaak worden verminderd of zelfs niet succesvol zijn.

In tegenstelling tot deze lineaire ruggengraat zijn de intermediaire workflows van actoren geïdentificeerd in elke ruwe fase. Veelal zijn deze juist niet lineair. Dergelijke werkstromen kunnen worden gekenmerkt door iteratielussen. Ze bieden probleemgerichte analyses van ontwerp alternatieven en optimalisatie.

Onderstaande figuur geeft globaal aan hoe ontwerpprocessen zich ontwikkelen en welke veel genomen ontwerpbeslissingen een bepaalde impact hebben op de andere ontwerpen.

Figuur: Verschillende invloeden en inputs leiden tot iteratieslagen in het ontwerp.

4.2 Datawetenschap [link id=”z3242″]

De toepassing van datawetenschap en bijvoorbeeld kunstmatige intelligentie kan in alle fasen zinvol zijn.

Bij datawetenschap gaat het om alle onderwerpen die te maken hebben met het inwinnen, analyseren en presenteren van data. Kunstmatige intelligentie is een klein toepassingsveld hierbinnen.

Datawetenschap en kunstmatige intelligentie kunnen het bouwen, gebruiken, onderhouden en renoveren van tunnels ondersteunen. Bij het testen (digitaal aantonen) valt te denken aan het opstellen van criteria (structuur, opmaak, bepaalde steekwoorden, verwijzing naar eis-nummers, etc.) waarop ontwerpen automatisch worden gecontroleerd. Indien het te controleren ontwerp voldoet aan deze gestelde criteria, is het akkoord en kan het worden goedgekeurd. Uiteraard zal dit nog wel steekproefsgewijs geverifieerd moeten worden, maar zelflerende systemen gaan ons daarin steeds meer helpen.

Daarnaast is datawetenschap cruciaal om te kunnen groeien richting voorspellend onderhoud. Deze groei is zeer gewenst. Immers, hoe kunnen we hinderarm renoveren en exploiteren indien we het benodigde onderhoud niet goed kunnen voorspellen en plannen? Het huidige onderhoud is vaak nog grotendeels reactief van aard (correctief onderhoud) waardoor de hinder onverwacht, onvoorspelbaar en frequenter is dan nodig. Voorspellend onderhoud helpt bij het aantoonbaar maken dat voldoende en juist onderhoud uitgevoerd wordt; wat een vereiste is vanuit de tunnelwetgeving.

Figuur: Maintenance maturity model.

4.3 Managementtooling [link id=”gskll”]

Denk aan de inzet van digitale hulpmiddelen voor planning (werkzaamheden, bouwstromen, e.d), financiën en personele inzet. Deze systemen werken niet altijd realtime, maar krijgen wel regelmatig nieuwe input. Koppelingen tussen de geïntegreerde informatiedatabase en de toegepaste tooling moet dan ook bidirectionele informatie-uitwisseling ondersteunen.

Voorbeelden van managementsystemen/programma’s voor planning, financiën, personele inzet, beheer- en onderhoud (assetmanagement), enz.

4D-bouwfasering

Door de geometrische objecten te koppelen aan de activiteiten uit de planning kan de bouwfasering worden gesimuleerd. Een dergelijke 4D-simulatie – een 3D-model van het object inclusief de factor tijd – geeft inzicht in het ruimtegebruik, de werkvolgorde en planning en clashes in de fasering. Met 4D kan de basis gelegd worden voor location-based planning en resourceoptimalisatie middels tijdwegdiagrammen (line of balance).

Kostenbeheersing (5D)

Door materiaalvolumes en bouwfasering te koppelen aan de kostendatabase kunnen de bouwkosten gesimuleerd worden. Materiaalvolumes geven inzicht in de cashflow en de pieken in de financiële planning van het project.

Product- en leveranciersinformatie

Voor het assetmanagement na openstelling van een tunnel is informatie over de systeemonderdelen en leveranciersinformatie (beheer- en onderhoudsinstructies) noodzakelijk. Veel van deze informatie is al in de ontwikkelfase bekend. Het is belangrijk dat al deze informatie dan al goed wordt verzameld en opgeslagen in het informatieplatform.

4.4 Informatieplatform [link id=”t4r0m”]

Om te zorgen dat data uit de verschillende fasen van een project goed kunnen worden gebruikt tijdens vervolgfasen, is vanaf de start van een project een integraal informatieplatform nodig. Bij een dergelijk platform staat een integraal informatiemodel centraal; het geïntegreerde en interoperabele informatiesysteem dat is opgebouwd uit een of meerdere (gekoppelde) databases/-bronnen.

Voor een optimaal gebruik moeten model en de onderliggende database zodanig zijn ingericht dat deze toepasbaar zijn gedurende de gehele levenscyclus van het gebouwde object, dus van ruwe schets tot sloop. Omdat dat proces iteratief en circulair verloopt, moeten de koppelingen tussen de informatiedatabase en de toegepaste systemen en tooling bidirectionele informatie-uitwisseling ondersteunen. Aanpassingen worden in de bron doorgevoerd. Vanuit de bron wordt de informatie middels koppelingen of geëxporteerde bestanden overgebracht naar andere databases. Data wordt eenmalig vastgelegd in een zodanige structuur dat deze voor zoveel mogelijk informatietoepassingen herbruikbaar is (een ‘single source of truth’).

In onderstaande figuur is de opbouw geschetst van een mogelijk integraal informatieplatform.

Figuur: Interoperabel informatieplatform.

Landschap van toegepaste tools

In het COB-rapport Tunneldata ontsluiten en delen is een generiek contextdiagram opgesteld, zie figuur hieronder. Dit contextdiagram geeft een globaal beeld van informatiebronnen die

binnen de context van een tunnel beschikbaar zijn tijdens de gebruiksfase.

Figuur: Generiek contextdiagram.

In onderstaande tabel staan enkele voorbeelden van hulpmiddelen en dataformats zoals deze tot nu toe in Nederlandse projecten zijn toegepast, voornamelijk in de ontwerp- en realisatiefase. Dit overzicht geeft een indruk van de mogelijke hulpmiddelen en dataformats en heeft niet tot doel om volledig te zijn.

Figuur: Afhankelijk van het soort model zijn er verschillende tools.

Organisatie

De toegepaste software ontwikkelt zich doorgaans tijdens de doorlooptijd van het project. Om de rollen, taken en verantwoordelijkheden te bepalen van digitaliseringsprocessen, is een duidelijke organisatie van belang. Daarvoor moeten de volgende vragen worden beantwoord:

• Welke database-aanpak gaan we aanhouden (aggregate of centrale database)?
• Welke partijen moeten samenwerken?
• Wat is de meest efficiënte rolverdeling op basis van alle taken?
• Wie is eigenaar van de database/informatie, modellen, simulaties, niet-realtime systemen, gaming enz.?
• Wie heeft er zeggenschap over het informatiemodel en de competenties bij de selectie van software, platform en/of standaarden.

Functionaliteiten

Het geïntegreerde en interoperabel informatiemodel vormt de basis voor digitalisering. De integrale database moet gedurende de gehele levenscyclus van het object interoperabel zijn en informatie uitwisselen met de gekoppelde systemen/programma’s, zoals:

• Statisch 3D-model (3D-BIM) en modellen zoals eisenboom, functieboom, scenariomodellen, energiebalansmodellen, enz.
• Realtime systemen (operationele proces) zoals bedien-, bewakings- en besturingssystemen waarbij de besturingssystemen wel of niet (volledig) geautomatiseerd reageren op de menselijke acties van zowel weggebruikers van en naar de tunneloperators. Ook actuele procesdata zoals energieverbruik, civieltechnische deformaties (denk aan voegvervorming), prestatie- en conditiemeetsystemen, testomgevingen, enz.
• Niet-realtime systemen zoals managementsystemen/programma’s voor planning, financiën, personele inzet, beheer en onderhoud, geologische en civiele eigenschappen, enz.
• Simulaties van camerazicht, systeemgedrag, verkeersgedrag, menselijk gedrag, rookbeheersing, incidenten, bouw- en transportstromen, belasting/vervorming civiele constructie, ergonomische uitgangspunten, enz. De berekeningen rondom rook en licht zullen in externe systemen plaatsvinden, maar de resultaten kunnen wel opgenomen worden in het model.
• Serious gaming, zoals virtueel opleiden, trainen en oefenen (OTO). Dit is een simulatie waarbij een of meerdere mensen in verschillende maar samenhangende rollen een proces doorlopen en interacteren met een computermodel (gekoppeld aan andere simulaties en modellen).
• Code-generatie. Het genereren van de software voor bediening, bewaking en besturing (3B) vanuit de gebruikte modellen. Met automatische codegeneratie borg je dat de softwarecode een-op-een overeenkomt met de modellen. Als de modellen akkoord zijn, is de software ook akkoord. Dit werkt alleen als elk stukje te genereren code volledig is gestandaardiseerd, geverifieerd en gevalideerd en getest.
• Documentatie (generatie en beheer). Dit kan zijn in schriftelijke vorm of digitaal.

Opzet

De opzet van een geïntegreerd en interoperabele informatiemodel/database kent twee hoofdvormen, te weten:

• Aggregate databases: alle partijen werken samen aan een dataset/model die (periodiek) geaggregeerd wordt vanuit verschillende disciplinaire datasets/modellen.
• Centrale database: alle partijen werken ‘live’ in dezelfde dataset/model.

De aggregated opzet is op dit moment de meest haalbare variant, zowel technisch als organisatorisch. De centrale database is het domein van de opdrachtgever/tunnelbeheerder. De overige databases kunnen onder het beheer vallen van de opdrachtnemers.

In alle gevallen vereist het informatieplatform eenduidige afspraken over de interoperabele koppelingen, proces (wat), methoden (hoe), hulpmiddelen (wat en hoe) en organisaties/projectomgeving (rollen, taken en verantwoordelijkheden, maakt het ‘wat en hoe’ mogelijk?). In de schematische weergave aan het begin van deze paragraaf (figuur van interoperabel informatieplatform) is dit weergegeven binnen de kaders van het databasesymbool in het midden.

Veranderend maatwerk

Het informatiemodel is niet voor ieder object hetzelfde omdat de informatiebehoefte verschillend kan zijn. Een integraal informatiemodel kun je niet standaard kopen; je zult het moeten organiseren. De organisatie ervan kun je eventueel wel inkopen, waarbij contractueel afspraken gemaakt moeten worden rond de levering van data en informatie.

De database en het informatiemodel worden toegepast over de gehele levenscyclus van het object. In de tijd gezien kunnen we stellen dat het model zich steeds verder vult en ontwikkeld. In onderstaande figuur is hiervan een voorbeeld gegeven.

Figuur: Ontwikkeling database/model in de tijd.

Validatie van het model en de simulaties kan gedurende het project en over de projecten heen plaatsvinden. Hierbij is het belangrijk dat achteraf de werkelijke resultaten vergeleken worden met het model en hieruit een conclusie getrokken wordt over de mate waarin het model de werkelijkheid representeert. Zaken als uitgangspunten, omgevingsomstandigheden, gebruikte (software) versies, etc. zijn hierbij van belang.

Randvoorwaarden voor gebruik

• De afspraken over het informatiemodel, de processen en taken, rollen en verantwoordelijkheden moeten vooraf duidelijk worden vastgelegd.
• Objecteigenaren en -beheerders zouden vooraf in generieke documenten (informatieleveringspecificatie, ILS) moeten vastleggen wat hun minimale informatiebehoefte is geldend voor alle objecten. Hierdoor wordt voorkomen dat systemen niet op elkaar aansluiten waardoor objectoverstijgend beheer niet mogelijk is.
• Benodigde kennis en competenties moeten beschikbaar zijn bij betrokken partijen.
• Het informatiemodel zelf dient ook beheerd te worden.

4.5 Configuratiemanagement [link id=”mp2hs”]

Naast een integraal informatieplatform is het belangrijk dat de proces- en systeemdata consistent worden beheerd. Dit vraagt om een doordacht configuratiemanagement, een methodiek om de identificatie, het wijzigingenbeheer, de statusrapportage, de verificatie, validatie en vrijgave van data te organiseren.

Figuur: Bewerkte versie van schema uit ISO15926-11:2023.

In de literatuur zijn diverse bewezen methoden voor configuratiemanagement vanuit andere industrieën beschreven:

1. Product data management (PDM) is een methode gericht op het beheer van de data van systemen die geassembleerd worden vanuit standaardcomponenten. Deze uit de werktuigbouwkunde afkomstige methodiek beheert de configuratie van het systeem en de daaraan verbonden componenten. Aan ieder componenttype zijn de specifieke eigenschappen en beschrijvende documenten gekoppeld. De configuratie van het systeem kan gerapporteerd worden in de bill of materials (BOM) die voorziet in een stuklijst van toegepaste aantal componenten van een bepaald type.
2. Product lifecycle management (PLM) is een proces dat de levenscyclus van een product ondersteunt van initiatief tot marketing. PLM-systemen integreren de data van een product voor verschillende toepassingen vanuit een centrale database. Daarmee is PLM een doorontwikkeling op PDM, omdat de integratie zich richt op de processen in de gehele levenscyclus en daarmee ook marketing en verkoop opneemt in het datamodel. PLM bevat dus het product met alle bijbehorende processen.
3. Software configuration management (SCM) is een methode voor het configuratiebeheer van de broncode voor software. De methode voorziet in een verzameling van toepassingen om broncode modulair te ontwikkelen, te beheren, verifiëren, valideren, programmeren en uitbrengen (releasen). Het versiebeheersysteem (repository) vormt de basis voor het beheer van de configuratie van broncode. Met koppelingen naar issue tracking is het mogelijk om de workaround rond het verifiëren, valideren, programmeren en vrijgeven te managen. Softwareversiebeheer voorziet in een structuur van vertakkingen van versies (branching) die na bouwen/programmeren samengevoegd kunnen worden tot modules of afgewerkte producten (merging). Het vergaand automatische testen (verificatie en validatie), bouwen/programmeren en vrijgeven maakt SCM tot een van de meest geavanceerde vormen van configuratiemanagement.

Bij de ontwikkeling van BIM kunnen bestaande configuratiemanagementoplossingen een grote meerwaarde zijn voor een gestructureerde integratie van verschillende datastromen. Wel moet opgemerkt worden dat PDM, PLM en SCM ontwikkeld zijn in binnen industriesectoren waar doorgaans één organisatie als system integrator optreedt en verschillende leveranciers betrokken zijn bij de ontwikkeling van een hardware- of softwareproduct. Deze system integrator produceert doorgaans gedurende een lange periode producten in grote oplage en heeft daardoor de mogelijkheid om fors te investeren in een volwassen datamodel. De organisatie van een bouwproject bestaat doorgaans uit een netwerk van losse partijen die eenmalig een complex product ontwikkelen, waarna de organisatie weer wordt ontmanteld. Deze condities maken het moeilijker om stevig te investeren in een geavanceerd datamodel. Lagere investeringen zijn meestal terug te zien in de mindere prestaties op het gebied van tijd, kwaliteit en budget. Toch bestaan er gezien de financiële omvang van bouwprojecten en het repetitieve karakter van de toegepaste producten, diensten en processen, er zeker kansen om te komen tot een integraal datamodel dat de verschillende informatiebehoeften afdekt.

5. Visualisatie- en simulatietechnieken [link id=”v3rrq”]

Bij complexe projecten worden enorm veel eisen gesteld en vastgelegd en grote aantallen documenten geproduceerd. Voor een gemiddeld mens is dit niet meer te overzien. Systems-engineeringmethodieken helpen dit soort informatiestromen te structuren, maar voor de opdrachtgever en andere stakeholders is vaak niet meer te doorgronden wat het eindresultaat gaat worden. Om hen toch inzicht te geven in het eindresultaat, kan gebruik worden gemaakt van visualisatie en digitale simulaties. Deze kunnen ervoor zorgen dat complexe oplossingen sneller worden begrepen door de (minder technische) stakeholders (veiligheidsbeambte, projectteam, omgeving, veiligheidsregio etc.). Daardoor kunnen zij beter worden meegenomen in het ontwikkelproces en kunnen ze helderder hun klantwensen formuleren.

5.1 Statisch 3D-model [link id=”qb44h”]

Een statisch 3D-model beschrijft de geometrie van bestaande of nieuwe componenten in drie dimensies en kan voor alle disciplines worden toegepast. Aanvullend kunnen eigenschappen van deze elementen vastgelegd worden. Door alle 3D-disciplinemodellen samen te voegen in één integraal 3D-model kunnen conflicten (clashes) vroegtijdig worden geconstateerd en opgelost. Het 3D-model kan worden gecodeerd en gekoppeld aan andere structuren voortkomend uit het systems-engineeringproces (SE).

5.2 Computersimulaties [link id=”84xv5″]

Computersimulaties worden veelal in aparte specialistische programma’s uitgevoerd. De resultaten hiervan kunnen verwerkt worden in de game-engine met een visualisatie/simulatie als doel. Denk aan rook- en lichtsimulaties die van belang kunnen zijn bij het gebruik voor opleiding, trainen en oefenen (OTO).

Daarnaast is het mogelijk dergelijke ‘statische’ computersimulaties softwarematig te koppelen aan de game-engine waardoor er toch een dynamisch (interactief) systeem ontstaat onder invloed van bijvoorbeeld de bewegingen van de gebruiker in de game-engine. Een voorbeeld hiervan is de koppeling met verkeerssimulatie. Nut en noodzaak hiervan kunnen in twijfel getrokken worden (los van financiële consequenties als gevolg van het programmeren). Het wordt daarom aanbevolen dit alleen te doen indien het strikt noodzakelijk is in het belang van het project.

Enkele voorbeelden:

5.3 Dynamisch gedrag installaties [link id=”50fn7″]

Met het dynamisch gedrag van installaties wordt bedoeld de tijd-volgordelijkheid van een keten van acties en toestandsverandering van installaties op basis van input en de interacties tussen installaties en de terugkoppeling daarvan via de mens-machine-interface (MMI). Dit is het beste te illustreren aan de hand van een voorbeeld:

Het hele proces om tot een toestandsverandering te komen en de acties die op basis van deze toestandsverandering worden geïnitieerd, noemen we ‘dynamisch gedrag’. Het is complex om dat gedrag vast te leggen op papier en dit vervolgens te begrijpen. Er is een grote kans dat iets over het hoofd wordt gezien of verkeerd wordt begrepen of geïnterpreteerd. Om te beoordelen en af te stemmen of het dynamisch gedrag voldoet aan de eisen en wensen van de stakeholders heeft het dan ook grote toegevoegde waarde om dit dynamisch gedrag aan de hand van simulaties toe te lichten.

Het 3D-ontwerp wordt statisch gemodelleerd met programma’s zoals AutoCAD, Solidworks, Microstation en Revit. Installaties en componenten kunnen hier als bibliotheekobjecten in opgenomen worden. In dit soort pakketten is het echter niet mogelijk om gedrag aan objecten toe te kennen. Om dynamisch gedrag te kunnen modelleren, moet eerst het gedrag van de technieken, processen en procedures inzichtelijk worden gemaakt. Dit gedrag (veelal eerst statisch beschreven of in het hoofd van de expert aanwezig) wordt daarna dynamisch gemodelleerd in een softwaremodelleringspakket zoals Enterprise Architect (EA-model). In een game-engine worden de objecten vervolgens geprogrammeerd alsof het componenten zijn. Veelgebruikte game-engines zijn Unity en Unreal engine. Door het EA-model te koppelen aan de game-engine wordt inzichtelijk gemaakt of het softwaremodel correct werkt. Commando’s vanuit het EA-model, zoals aan/uit, leiden tot een actie in de game-omgeving, met een simulatie als resultaat. In een volgende fase wordt de daadwerkelijk besturingssoftware aan het simulatiemodel gekoppeld.

Het simuleren van het dynamisch gedrag heeft meerdere doelen:

• Valideren van het dynamisch gedrag (UPP’s).
• Het testen van de correctheid van de besturingssoftware.

5.4 Simulaties van dynamisch gedrag [link id=”38pc6″]

Met simulaties kunnen allerlei zaken worden gevisualiseerd zoals camerazicht, verkeersgedrag en rookbeheersing. Daarnaast omvat simuleren ook het in een dynamisch model uitwerken (bijvoorbeeld Enterprise Architect) van het dynamisch gedrag van het systeem (scenario’s, happy- maar zeker ook de un-happy-flow). Voor bediening van systemen wordt daarbij ook gelet op het feit of de bediening (mens-machine-interactie) gebruiksvriendelijk en intuïtief is en voldoet aan de functionaliteit die hoort bij de functionaris die het systeem gaat bedienen. Doel is het onderkennen van fouten in scenario’s en ontwerp, het verbeteren/ondersteunen van de communicatie en afstemming met stakeholders.

Enkele voorbeelden:

6. Digitalisering per fase [link id=”h2trf”]

6.1 Conceptfase [link id=”s2v1k”]

In dit hoofdstuk gaat in op de digitale middelen die gebruikt kunnen worden in de conceptfase van een project.

Stakeholders betrekken

Tijdens de conceptfase worden de behoeften van stakeholders geïnventariseerd en de verschillende mogelijkheden beoordeeld. Ook worden de eerste klanteisen en oplossingsrichting bepaald. Visualisatie- en simulatietechnieken kunnen hierbij erg nuttig zijn, bijvoorbeeld om weerstand vanuit de omgeving of belangenverenigingente te verminderen. Door een waarheidsgetrouwe weergave van het te realiseren bouwwerk te geven, krijgt de omgeving een goed beeld van wat men kan verwachten. Dit is onder andere gedaan bij de aanleg van de A4 tussen Delft en Schiedam. Omwonenden en belangenverenigingen waren bezorgd dat het uitzicht vanuit de polder beïnvloed zou worden door de verdiepte ligging van de weg. Door in het 3D-ontwerp van de verdiepte ligging de gehele omgeving van de polder mee te nemen, kon goed inzichtelijk worden gemaakt in hoeverre de verdiepte ligging of objecten zoals verkeerssignalering te zien zijn vanuit de polder.

Het is wel zaak dat er een realistische weergave wordt gegeven en de situatie niet mooier wordt voorgedaan dan het in werkelijkheid gaat worden. Dit kan zich namelijk tegen je keren. Zodra het bouwwerk is gerealiseerd, kan tevens getoetst worden of datgene wat gebouwd is overeenkomt met datgene wat is ‘beloofd’.

Businesscase digitalisering

De conceptfase kan leiden tot het initiatief voor het ontwikkelen en realiseren van een systeem. Ook wordt vaak nu bepaald in hoeverre digitale middelen ontwikkeld en/of ingezet gaan worden. Binnen het COB-project Businesscase digitalisering is onderzocht wanneer digitalisering nuttig is voor de tunnelbeheerder, gezien vanuit een breed perspectief dat verder gaat dan alleen financiële factoren. Er is een generieke methode ontwikkeld om de meerwaarde van digitale ontwikkelingen voor tunnels te beoordelen en een businesscase op te stellen. Het rapport biedt tunnelbeheerders een stappenplan om de meerwaarde van digitale ontwikkelingen te toetsen en een businesscase op te stellen op basis van kwalitatieve criteria. De methode die in dit rapport wordt gepresenteerd, gebruikt aspecten uit multicriteria-analyses (MCA) en is getoetst in interviews met verschillende betrokkenen binnen tunnelbeheerorganisaties. Het template dat bij dit rapport hoort, kan worden gedownload als een Excel-bestand en biedt begeleiding bij het invullen van de businesscase.

6.2 Ontwikkel- of ontwerpfase [link id=”wf05p”]

In de ontwikkelfase wordt een ontwerp gemaakt waarin een systeem wordt gespecificeerd dat voldoet aan de klanteisen. Aan het eind van deze fase ligt er een (startklaar) ontwerp voor het gehele systeem.

Eerste opzet digitale middelen

Bij het maken van een ontwerp worden veel digitale middelen ingezet die gedurende de rest van de levenscyclus van de tunnel in gebruik zullen blijven, in ieder geval tijdens de realisatiefase. Het gaat dan bijvoorbeeld om de Visualisatie- en simulatietechnieken.

Vroegtijdige verificatie

In de ontwikkelfase kan ook al gestart worden met Verificatie en validatie. Er is natuurlijk nog geen tunnel om te valideren, maar dankzij digitale hulpmiddelen kan het ontwerp al deels geverifieerd worden. Hierbij wordt bijvoorbeeld gebruikgemaakt van Visualisatie- en simulatietechnieken. Zo kunnen aspecten zoals rookbeheersing en camerabeelden (cameradekking en -configuratie) en systeem-, verkeers- en menselijk gedrag in allerlei scenarioanalyses ininzichtelijk worden gemaakt, waardoor vroegtijdige verificatie van de besturingssoftware mogelijk is, zelfs voordat er installatiewerkzaamheden op de projectlocatie plaatsvinden.

Ook kunnen tunnelbeheerders, wegverkeersleiders en tunneloperators met een ‘digitale tunneltweeling’ vroegtijdig worden betrokken in het proces, waardoor hun feedback in de definitief-ontwerpfase kan worden meegenomen. Bevoegd gezag, veiligheidsbeambte en hulpdiensten krijgen inzicht in de (tunnel)processen en kunnen hierop reageren en anticiperen. De ontwikkelaar heeft de context om met de (eind-)gebruiker in gesprek te gaan en onduidelijkheden over specificaties en bruikbaarheid vroegtijdig aan het licht te brengen.

Fasespecifiek

Er zijn ook digitale middelen die alleen (of vooral) in de ontwikkelfase gebruikt worden. Bij tunnelrenovatieprojecten kan er bijvoorbeeld pas een ontwerp worden gemaakt als de bestaande situatie en de geometrie van de tunnel goed in kaart zijn gebracht. Dat kan met een 3D-laserscan. Het resultaat van zo’n scan is een zogeheten puntenwolk die als basis kan dienen voor ontwerpwerkzaamheden tijdens een bouw- of renovatieproject.

Daarnaast zijn er nieuwe technologieën die het ontwerpproces kunnen versnellen. Zo is synthesis-based engineering (SBE) een geschikte digitale ontwerpmethodiek om software voor tunnelcontrolers te realiseren. De vereiste documentatie kan hiermee in veel situaties ook direct worden verbeterd. Parametrisch ontwerpen is een proces waarbij het werk deels geautomatiseerd plaatsvindt: op basis van data of relaties tussen onderdelen daarvan wordt vanuit een centraal online platform een ontwerp gegenereerd. Zie bijvoorbeeld het artikel Parametrisch ontwerpen mitigeert risico’s bij Rottemerentunnel.

6.3 Realisatiefase [link id=”krm5d”]

De realisatiefase start als het ontwerp uitvoeringsgereed is en de software is geschreven en getest. De uitvoering wordt voorbereid, er worden grondstoffen, producten en diensten ingekocht, en de bouw, installatie en fabrieks- en on-site testen worden uitgevoerd. Digitalisering kan helpen om de realisatie soepeler te laten verlopen en faalkosten terug te dringen. De haalbaarheid en maakbaarheid van het project worden ermee bevorderd.

In deze fase spelen diverse digitale middelen een rol. Essentieel is Managementtooling voor planning (werkzaamheden, bouwstromen, e.d), financiën en personele inzet. Daarnaast kan ook in deze fase gewerkt worden aan Verificatie en validatie. Hierbij wordt gebruikgemaakt van Visualisatie- en simulatietechnieken, die in deze fase ook inzetbaar zijn voor het opleiden van bijvoorbeeld wegverkeersleiders, zie paragraaf over OTO hieronder. Door het ontwerp en de realisatie digitaal inzichtelijk te maken, kan de uitvoering bovendien beter worden voorbereid en worden raakvlakken duidelijker.

6.3.1 Logistiek [link id=”vvlkv”]

Een specifiek aspect dat tijdens de realisatie van een tunnel(renovatie) om aandacht vraagt, is de logistiek. Digitale middelen spelen daarbij een belangrijke rol. Bij het maken van een logistieke planning zijn de volgende ‘ingrediënten’ nodig:

• 3D-basisontwerp voor de infrastructuur, civiele constructie en de installaties met aantallen per fase.
• Een rode draad met complexe, bepalende werkzaamheden.
• Een BIM-omgeving waarin oud en nieuw geprojecteerd zijn (o.a. inzicht in ruimtebeslag).
• Een schema voor de hulpdiensten en het ov-bedrijf per soort afsluiting.
• Inzicht in de duur van werkzaamheden op basis van voorgaande projecten.

In de praktijk blijkt dat de meeste mensen visueel zijn ingesteld. Daarom gaan discussies over logistiek het beste door het hele proces gezamenlijk te visualiseren en te bespreken. Dit kan op verschillende manieren, van memoblaadjes plakken op wanden en stripboeken ontwikkelen tot het maken van digitale 4D-plannen voor complexe zaken. Voor tunnelrenovaties worden alle drie de opties aangeraden. Ga niet te snel plannen in het BIM-model; eerst dient er draagvlak en een rode draad te zijn over hoe het geheel aangepakt gaat worden. Daarna kun je de stappen per fase verder uitwerken

Meer informatie over logistiek bij tunnel(renovatie)projecten is te vinden in de publicatie van het COB-netwerk hierover.

6.3.2 Inkoop [link id=”06q1r”]

Ook specifiek voor de realisatiefase is de inkoop. Veel leveranciers kunnen een plug-in leveren die gebruikt kan worden voor 3D-simulaties van bijvoorbeeld CCTV, verlichting etc. Bij het bestellen van materieel is het daarom belangrijk om een 3D-model hiervan te hebben met exactie afmetingen, draaicirkels, etc.

6.3.3 Montage [link id=”3t7mp”]

Informatie toevoegen over toepassen digitalisering tijdens montage:

• Om de montagetijd te verkorten, kun je in een simulatieruimte alle werkzaamheden al repeteren en testen.
• Tijdens de uitvoering kun je met augmented reality (AR) de montagetekeningen projecteren waardoor de monteur precies weet waar wat moet komen.
• Inzichtelijk maken van constructie; bijvoorbeeld AR gebruiken om met de wapeningstekeningen te laten zien waar de wapening zit.
• Toepassen van robots tijdens montage: in de Roertunnel wordt dit al toegepast door Hilti, voor de Kaagbaantunnel zijn hier ook plannen voor.
• Bijwerken as-built tekeningen: door monteurs een tablet mee te geven, kan een wijzigingsproces opgestart worden en na goedkeuring de uitvoeringstekening aangepast worden.

6.3.4 Opleiden, trainen en oefenen (OTO) [link id=”0fvt8″]

Een groot afbreukrisico kan worden ondervangen door het tijdig opleiden van de gebruikers en hulpdiensten. Dit opleiden kan zowel mondeling, schriftelijk als digitaal worden ondersteund. Per doelgroep of functie zal een keuze moeten worden gemaakt op welke wijze de opleiding en bijscholingen kunnen plaatsvinden. Uiteraard biedt een digitale omgeving talloze mogelijkheden om hier een goede invulling aan te geven.

Virtueel OTO leidt deels tot minder hinder door verkorting van de doorlooptijd van testen en oefenen. Door het 3D-model te integreren in de bestaande situatie, krijgt de omgeving een reëel beeld van de eindsituatie. Door middel van virtual of augmented reality is er de mogelijkheid om de toekomstige situatie te bekijken. Het is hierbij wel belangrijk om duidelijk aan te geven wat er wellicht nog kan wijzigen, dit om de verwachtingen te managen.

Voor het opleiden, trainen en oefenen kan gebruik worden gemaakt van serious gaming. Dit is een simulatie waarbij mensen in verschillende maar samenhangende rollen een proces doorlopen en interacteren met een computermodel (gekoppeld aan andere simulaties en modellen). Met het toevoegen van functionaliteit in de gaming-omgeving is het mogelijk om, zonder dat de tunnel fysiek beschikbaar is, scenario’s te testen en aan te scherpen, en op te leiden, te trainen en te oefenen. Daarnaast heeft de gaming-functionaliteit een positief effect op de incidentafhandeling, doordat hulpdiensten bekend raken met de specifieke kenmerken van de tunnel en voor de realisatie van de tunnel (virtueel) hebben kunnen oefenen. Doel is een hulpmiddel te bieden bij ontwerp (scenario’s), opleiding, training en oefenen.

Serious gaming stelt de mens centraal. Door interactiviteit in te bouwen, worden de activiteiten van de mens (handelingen) zichtbaar, evenals de reactie van de omgeving. Het geeft dus een beeld van de consequenties van het handelen. Het leert de mens wat (niet) te doen in praktijk. Het is een realistische oefenomgeving waarbinnen procedures kunnen worden ontwikkeld, getest en geëvalueerd. Deelnemers kunnen dit beschouwend doen, maar ook belevend (van ‘achter’ het beeldscherm naar ‘in’ het beeldscherm).

Voorbeelden:

• Door het 3D-BIM-model te koppelen aan de (echte of gesimuleerde) besturing kan een realistisch beeld gegeven worden van de bediening van de tunnel. Bij het indrukken van de calamiteitenknop op de bediening komt niet alleen de terugkoppeling via de MMI, maar wordt ook de interactie met de tunnel via CCTV teruggekoppeld. Zo worden de (virtuele) camerabeelden van de incidentlocatie en beelden van de afsluitbomen opgeschakeld.
• Simulatie van calamiteitenscenario’s, het gehele verloop van calamiteitenscenario’s kan gesimuleerd worden:
  • Ontstaan van de calamiteit, bijvoorbeeld een brandende vrachtauto.
  • Instellen calamiteitenbedrijf (handmatig of automatisch).
  • Instellen evacuatiebedrijf.
  • Vluchten weggebruikers.
  • Aanrijden hulpdiensten.
  • Calamiteitenbestrijding en hulpverlening.
  • Herstel en normaliseren situatie.
• Door deze simulatie om te zetten in een video, kan deze bijvoorbeeld ook gebruikt worden voor de e-learning van de medewerkers van de tunnelbeheerder en voor de hulpdiensten.

Figuur: Still uit instructiefilmpje calamiteitenscenario voor OTO.

Door de digitale tweeling te gebruiken bij het OTO-traject kunnen de medewerkers van de tunnelbeheerorganisatie al vroegtijdig opgeleid worden. Veel activiteiten die voorheen ‘reallife’ gebeurden, kunnen nu buiten het werkgebied plaatsvinden. Daarnaast kan de samenwerking tussen de tunnelbeheerorganisatie en de overheidshulpdiensten (OHD) geoefend worden zonder dat daarvoor de tunnel buiten gebruik genomen hoeft te worden. Conform artikel 11, lid 2 van de Rarvw dient de tunnelbeheerder ten minste eenmaal in de vier jaar een realistische oefening en in elk tussenliggend jaar een gedeeltelijke of simulatieoefening uit te voeren. Het uitvoeren van een simulatie-oefening is eenvoudiger te organiseren en gaat niet ten koste van de beschikbaarheid van de tunnel.

6.3.5 Installatie, inbedrijfstelling [link id=”rhqqx”]

Scenarioanalyse

Conform artikel 7, lid 1 van de Warvw dient er een scenarioanalyse uitgevoerd te worden voor het veiligheidsbeheerplan. Door middel van de scenarioanalyse moet getoetst worden of de calamiteitenbestrijdings- en inzetplannen van de tunnelbeheerder en hulpdiensten goed op elkaar aansluiten en of er sprake is van een effectieve calamiteitenafhandeling. In de Rarvw wordt als methode voor de scenarioanalyse de ‘Leidraad scenarioanalyse ongevallen in tunnels’ voorgeschreven. In deze methode wordt elk scenario in tijdstappen uitgewerkt. Met de huidige technische ontwikkelingen is dit echter een achterhaalde en tijdrovende bezigheid. Bij het uitvoeren van een scenarioanalyse is een groot aantal vertegenwoordigers van diverse organisaties betrokken. Het is dus zinvol om de scenarioanalyse zo effectief en efficiënt mogelijk uit te voeren om het tijdsbeslag op deze mensen zo klein mogelijk te houden.

De diverse calamiteitenscenario’s die conform de leidraad geanalyseerd moeten worden, kunnen gesimuleerd worden. Dit kan zowel interactief als in een filmpje. Interactief heeft als voordeel dat het scenario ter plekke aangepast kan worden aan de wensen van de deelnemers. Nadeel is dat er simulatie-apparatuur beschikbaar moet zijn en iemand die deze apparatuur kan bedienen. Lees elders meer over Visualisatie- en simulatietechnieken

6.4 Overdracht naar beheer [link id=”4rlfw”]

Aan het einde van de realisatiefase wordt het object vaak overgedragen aan een andere partij die verantwoordelijk is voor het beheer en onderhoud ervan. Deze partij heeft allerlei informatie uit voorgaande fases nodig om zijn werk goed te kunnen doen. Over de overdracht van al deze (digitale) gegevens moet zorgvuldig worden nagedacht.

Ken je tunnel(digitaal)

Als we onze tunnel niet kennen, weten we niet hoe of wat we moeten inspecteren en waarop we beheer- en onderhoudsparameters moeten afstellen. Het COB-netwerk heeft daarom een handleiding en template voor een handboek ‘Ken je tunnel’ ontwikkeld. Een handboek Ken je tunnel kan worden gebruikt door alle tunneleigenaren, -beheerders en onderhoudsteams voor regulier beheer en onderhoud en door voorbereidingsteams als basisdocument voor de opstart van een renovatie en het opleverdossier. Uit de praktijk blijkt dat het verzamelen en samenstellen van het handboek een omvangrijke klus is, wat een drempel kan zijn om het te maken, te beheren en te lezen. Het toepassen van digitale hulpmiddelen kan dit mogelijk vereenvoudigen.

Materialenpaspoort

In de bouw- en infrasector zijn twee grote belemmeringen voor het grootschalig hoogwaardig hergebruiken van materialen:

• Er is te weinig informatie beschikbaar over bestaande materialen en constructies. Daardoor zijn de risico’s voor hergebruik ten opzichte van nieuwe materialen te groot.
• Het op elkaar afstemmen van vraag en aanbod van beschikbare materialen – in tijd, locatie en kwaliteit – tussen verschillende partijen in de keten is onvoldoende mogelijk.

Een materialenpaspoort biedt op beide punten potentieel de uitkomst. Door een materialenpaspoort krijgt materiaal een identiteit. Deze identiteit verkleint veronderstelde risico’s en maakt hoogwaardig hergebruik mogelijk.

De term ‘paspoort’ roept vaak het beeld op van een uniform fysiek of digitaal document; een nieuw instrument voor een circulaire economie. In de huidige praktijk zijn hiervan verschillende varianten, zoals een Excel-sheet of een registratie in Madaster. Maar feitelijk is er geen sprake van een (digitaal) uniform document, maar gaat het om een set van data die nodig zijn voor een circulaire bouweconomie. Data die uit verschillende systemen kunnen worden gehaald en tussen verschillende systemen uitgewisseld kunnen worden. Data die informatie bevatten over onder andere de toegepaste materialen, elementen en (deel)objecten, zoals het soort materiaal, de kwaliteit, de hoeveelheden, de (financiële) waarde, de wijze van montage, eigenaarschap en de locatie van objecten. Uiteindelijk kan deze dataset (of ‘het paspoort’) dus uit verschillende data bestaan, die bovendien kan variëren in de tijd.

Oogstkaart

Het COB-netwerk heeft een format voor een oogstkaart ontwikkeld. Dit format is bedoeld als handvat voor partijen die aan de slag willen met circulair bouwen in ondergrondse bouwprojecten. De oogstkaart bevat informatie en praktische tips over het toepassen van circulaire principes in verschillende fasen van een ondergronds bouwproject, zoals ontwerp, uitvoering en beheer. Het verschil met een materialenpaspoort is dat in een oogstkaart

alleen de vrijkomende (te oogsten) objecten worden opgenomen; een materialenpaspoort geeft een compleet beeld van álle objecten in de tunnel.

Op de oogstkaart worden verschillende circulaire strategieën genoemd, zoals het gebruik van gerecyclede materialen, demontabel bouwen, modulair ontwerpen en het inzetten van digitale technologieën om materialen en gebouwen te monitoren en onderhouden. Daarnaast wordt er aandacht besteed aan de rol van de verschillende betrokken partijen, zoals opdrachtgevers, ontwerpers, bouwers en beheerders, in het bevorderen van circulair bouwen.

6.5 Gebruiksfase (exploitatie) [link id=”rk1st”]

De gebruiksfase van een asset is de periode waarin het object zijn beoogde functie vervult en wordt onderhouden. Het wordt daarom ook wel de beheer-en-onderhoudsfase genoemd.

Tijdens deze fase kunnen digitale hulpmiddelen helpen bij het vastleggen en analyseren van prestatiegegevens en onderhoudsactiviteiten. Het vastleggen en analyseren kan worden gedaan met sensoren en IoT-apparaten. Data-analysetechnieken zoals machine learning en artificial intelligence kunnen helpen om prestaties en efficiëntie te verbeteren en kosten te besparen. Daarnaast is het belangrijk dat het Configuratiemanagementsysteem alle informatie (context) bevat die nodig is om storingen en vervangingen effectief aan te pakken.

Ook in de gebruiksfase is ondersteuning door Managementtooling een must, waarbij onder andere kan worden gedacht aan planning (werkzaamheden, bouwstromen, e.d), financiën en personele inzet.

Na openstelling van de tunnel is voor het beheer aanvullende informatie nodig, bijvoorbeeld over de systeemonderdelen en leveranciersinformatie (beheer- en onderhoudsinstructies). Toelichting hierop volgt in de volgende paragrafen.

6.5.1 Onderhoudsmanagement [link id=”bt02q”]

Informatie over toegepaste onderdelen, zoals technische specificaties van assets, hun onderhoudstoestand en -historie en risicobeoordelingen, is niet alleen belangrijk voor de objectbeheerder, maar ook voor andere partijen, zoals eigenaren en onderhoudspersoneel. Het is dan ook van belang om dit soort informatie goed op te slaan en ervoor te zorgen dat al deze partijen tijdig toegang hebben tot deze informatie, waarbij de juistheid en volledigheid van de informatie essentieel is.

In een onderhoudsmanagementsysteem moet onder andere worden vastgelegd hoe onderhoudsactiviteiten moeten worden gepland en uitgevoerd, wanneer preventief onderhoud en correctief onderhoud nodig zijn en op welk moment onderdelen en installaties moeten worden gereviseerd.

Als onderhoud wordt verricht, moet zorgvuldig in het onderhoudsmanagementsysteem worden vastgelegd wat er is gedaan, waarom, hoeveel tijd er voor het onderhoud nodig was en wat het onderhoud kostte. Verder is het goed om vast te leggen op welke momenten de effectiviteit van het onderhoudsprogramma en het nemen van verbetermaatregelen worden geëvalueerd.

6.5.2 Risicomanagement [link id=”x853w”]

Om tijdig te kunnen anticiperen op verminderde werking of falen van assets, is het goed om in een vroeg stadium risico’s te identificeren die van invloed kunnen zijn op het functioneren van de assets. Vervolgens dienen de waarschijnlijkheid en gevolgen van deze risico’s in kaart te worden gebracht en moeten passende beheersmaatregelen worden vastgesteld. Verder is het goed om vast te leggen hoe de effectiviteit van deze maatregelen wordt gemonitord en geëvalueerd.

6.5.3 Assetmanagement [link id=”f68mg”]

Voor goed assetmanagement is het cruciaal om tijdens de gebruiksfase de prestaties van de assets te monitoren en afwijkingen te identificeren.Hierbij is het belangrijk dat afwijkingen eenvoudig en snel kunnen worden gerelateerd aan klanteisen, het ontwerp en ontwerpbesluiten. Immers, dan is het mogelijk om te bepalen of de huidige staat van de assets nog voldoet aan de eisen. Daarvoor is het nodig dat prestatiemanagementsysteem interoperabel is.

Met de gegevens die beschikbaar komen uit de tunnel kan de beheerder gedurende de gehele levenscyclus van zijn asset sturen op de juiste aspecten in relatie tot de bedrijfsdoelstellingen. Hiermee wordt een belangrijke schakel ingevuld in de zoektocht naar balans tussen (geaccepteerde)risico’s, kosten en prestaties. Meer informatie is te vinden in het groeiboek Assetmanagement.

6.5.4 Verbetermanagement [link id=”ctfgb”]

Met goede digitale middelen en een goed monitoringsysteem, kunnen ongewenste afwijkingen snel in kaart worden gebracht om verbeteropties te ontwikkelen. Analyse kan plaatsvinden op een data-integratieplatform.

6.5.5 Verandermanagement [link id=”lqw28″]

Hoe ga je om met wijzigingen tijdens de gebruiksfase? Welke digitale hulpmiddelen of aandachtspunten? Bij het doorvoeren van wijzigingen tijdens de gebruiksfase, bijvoorbeeld het toepassen van nieuwe camera’s, moet gecontroleerd worden of de nieuwe installatie voldoet aan de oorspronkelijke klanteisen. In feite gaat het hier om Verificatie en validatie.

6.5.6 Dashboard voor een tunnelbeheerder [link id=”dsc4w”]

De bovenstaande systemen kunnen samenkomen in een dashboard. In het COB-project Dashboard voor de tunnelbeheerder is onderzocht wat een beheerder op een dashboard nodig heeft. Ook is geïnventariseerd hoe andere sectoren dit aanpakken. Bij het ontwikkelen van een dashboard is het aan te bevelen om de verschillende rollen en bijbehorende taken, bevoegdheden en verantwoordelijkheden duidelijk te specificeren. Dit leidt tot gebruiksscenario’s per rol, die als handvat dienen bij het opstellen van een functionele specificatie van een (tunnel)dashboard. Op deze manier heeft een (toekomstig) beheerder de mogelijkheid om vóór een renovatie- of nieuwbouwtraject zijn behoeften kenbaar te maken.

In het project Data voor de tunnelbeheerder is vervolgens de (digitale) informatiebehoeften van tunnelbeheerders verder in kaart gebracht. Het eindrapport Informatiebehoeften voor de tunnelbeheerder maakt de informatiebehoefte aan de hand van meerdere usecases inzichtelijk. Het project krijgt in 2024 een vervolg onder de naam Informatie voor de tunnelbeheerder.

6.6 Sloopfase [link id=”c459c”]

De sloopfase van een project omvat het veilig, efficiënt en milieuvriendelijk verwijderen van een asset aan het einde van zijn levensduur. Een belangrijke stap tijdens dit proces is het identificeren van herbruikbare componenten en materialen, het analyseren van de milieu-impact en het ontwikkelen van hergebruiksplannen. Digitalisering kan hierbij helpen, bijvoorbeeld door het gebruik van sensoren en geautomatiseerde sorteertechnologieën om bruikbare materialen en componenten te identificeren. Maar ook door het het digitaal vastleggen van informatie over materialen en componenten, zoals hun samenstelling en locatie, tijdens eerdere fases.

6.6.1 Ontwikkeling van hergebruiksplannen [link id=”r329r”]

Door gebruik te maken van digitale informatie uit de ontwerpfase, zoals data over toegepaste materialen en componenten, kunnen in de sloopfase plannen worden ontwikkeld voor het hergebruik van deze materialen en componenten. Onderdeel van dit soort plannen betreft het onderzoeken van de mogelijkheden voor het gebruik van deze materialen in nieuwe projecten.

Informatie over het registreren van gebruikte en vrijkomende materialen is te vinden in Overdracht naar beheer.

6.6.2 Planning [link id=”nnk17″]

In een volgende versie van dit groeiboek gaat deze paragraaf in op het volgende:

• Het opstellen van een plan voor het uitfaseren van assets, inclusief de benodigde middelen, planning en de betrokken partijen.
• Relatie naar toepassing onderhoudsmanagementsysteem

6.6.3 Rapportage en documentatie [link id=”c04z3″]

In een volgende versie van dit groeiboek gaat deze paragraaf in op het volgende:

• Het vastleggen van informatie over het uitfaseren van het asset, inclusief de reden, de uitgevoerde activiteiten en de kosten. Reden kan bijvoorbeeld zijn technische veroudering, economische redenen of wettelijke eisen.
• Relatie naar toepassing onderhoudsmanagementsysteem

6.6.4 Demontage en verwijdering [link id=”hrvc4″]

In een volgende versie van dit groeiboek gaat deze paragraaf in op het volgende:

• Het veilig en milieuvriendelijk uit bedrijf nemen van het asset, inclusief de demontage van onderdelen en componenten.
• Het verwijderen van het asset uit de locatie, hetzij door ontmanteling op de locatie, hetzij door transport naar een speciale faciliteit.

6.6.5 Afvoer [link id=”26kpw”]

In een volgende versie van dit groeiboek gaat deze paragraaf in op het volgende:

• Het selecteren van een geschikte methode voor de afvoer en verwerking van het asset, rekening houdend met de milieuwetgeving, impact op het milieu en de beschikbare faciliteiten.
• Het scheiden, afvoeren en verwerken van afvalstoffen die tijdens de demontage en verwijdering zijn gegenereerd.
• Beoordelen herbruikbaarheid onderdelen en logistieke aspecten hiervan.

7. Overkoepelende processen

7.1 Verificatie en validatie [link id=”1fmtl”]

In diverse levensfasen van een tunnel spelen verificatie en validatie een cruciale rol. Verificatie houdt in dat wordt vastgesteld of het geconstrueerde proces of het gefabriceerde product overeenstemt met alle in de specificatie gestelde eisen. Vervolgens wordt gekeken of het ontwerp ook geschikt is voor het beoogde doel binnen de voorwaarden van de gebruikersomgeving. Deze stap heet validatie.

Een evenwichtig en overeengekomen V&V-proces zal moeten leiden tot een geaccepteerd systeem (vanuit techniek, processen en organisatie). In de praktijk constateren we bij zowel nieuwbouw- als renovatieprojecten dat dit nog geen gemeengoed is, wat leidt tot significante faalkosten en moeizame acceptatieprocessen.

Digitale hulpmiddelen zijn vaak heel geschikt voor (een van) beide stappen. Hierbij gaat het om Visualisatie- en simulatietechnieken die ingezet worden om te Testen.

V-model

De verschillende testen die nodig zijn om aan te tonen dat de tunnel aan de eisen en het beoogde doel voldoet, worden vaak weergegeven in een zogeheten V-model. Wat aan de linkerkant bedacht wordt, moet aan de rechterkant worden getest. Het model geeft aan dat bij het ontwerpen al vooruitgekeken wordt naar het testen, en andersom, dat bij het testen wordt teruggekeken naar het ontwerp.

In de figuur hieronder is het model aangevuld met de verschillende omgevingen waarin gewerkt wordt, waarbij ook digitaal aantonen via de digitale tunneltweeling een plek heeft gekregen.

Figuur: V-model aangevuld met digitale omgevingen.

V&V-bibliotheek

Binnen de enorme hoeveelheid uitgevoerde infraprojecten is veel ervaring opgedaan met het inzetten van digitale middelen voor verificatie en validatie. In het project V&V-bibliotheek zijn diverse documenten verzameld die ingezet kunnen worden. Via de kennisbank van het COB en een schematische weergave worden deze ontsloten.

>> V&V-bibliotheek in de kennisbank

.

7.2 Testen [link id=”351cr”]

Een testomgeving is een samenstel van onderdelen zoals hard- en software, koppelingen, omgeving-specifieke kenmerken, beheertools en processen waarin een test wordt uitgevoerd. De opzet van de testomgeving wordt bepaald door het testdoel en is een hulpmiddel om het fysieke object beter, sneller, met minder hinder en meer waarde te ontwerpen, te bouwen, op te leveren, te beheren, te renoveren en aan te passen. Testen is dus een activiteit die niet alleen wordt uitgevoerd aan het einde van een project, vlak voor oplevering, maar in alle fasen van een project en voor iedere stakeholder, met een eigen toegevoegde waarde.

7.2.1 Nieuwbouw of renovatie [link id=”tp5h7″]

Bij nieuwbouwprojecten wordt het uiteindelijk definitieve object uitgebreid gebruikt als testomgeving. Deze is beschikbaar en niks is zo waarheidsgetrouw als het definitieve object zelf. Daarbij moet gesteld worden dat deze omgeving niet altijd de meest ideale omgeving is voor iedere test. Want ook hier geldt, elke test kent zijn eigen doel en daarbij hoort een eigen ideale omgeving.

Bij renovatieprojecten is het te renoveren object over het algemeen zeer beperkt beschikbaar voor testen. Daarom zal gezocht moeten worden naar een alternatief, waarbij het object maar beperkt nodig is voor testen en zo veel mogelijk getest kan worden in een andere omgeving. Deze andere omgeving bestaat uit een oplossing waarbij het object, of onderdelen daarvan, zo veel mogelijk gevirtualiseerd worden. Dit wordt dat ook wel de ‘virtuele testomgeving’ genoemd. Belangrijk is om te stellen dat alle testactiviteiten in deze virtuele testomgeving ook gewoon volwaardige testactiviteiten zijn (en geen virtuele of iets dergelijks).

7.2.2 Virtueel in plaats van fysiek [link id=”b23b4″]

Een virtuele testomgeving omvat (afhankelijk van het doel) ontwikkelingen op het gebied van virtualisatie, bedieningsinterface, dynamisch gedrag, modellering, simulatie, gaming en informatievoorziening ten behoeve van het object. Het startpunt is visualisering van het object in een 3D-model, dat met behulp van logische koppelvlakken, algoritmes en een modulaire opbouw meegroeit of kan meegroeien.

Virtualisatie van de tunnel is het besturen van een (minimaal in 2D) gemodelleerde tunnel inclusief de technische installaties met exact dezelfde besturingssoftware als in de fysiek bestaande of fysiek gewenste tunnel.

Figuur: Testopstelling voor het testen van de digitale tunneltweeling van de RijnlandRoute (Corbulotunnel).

7.2.3 Eisen aan (virtuele) testomgeving [link id=”021b3″]

7.2.4 Typen testen [link id=”t471l”]

7.2.5 Voorbeelden virtueel testen [link id=”35dfw”]

7.2.6 OTAP [link id=”bhgln”]

7.2.7 Testen in object blijft noodzakelijk [link id=”7tp37″]

7.2.8 Geautomatiseerd testen [link id=”9fr12″]

Bijlage 1: BIM volgens PAS 1192-2 versus Wikipedia [link id=”prvmd”]

B1.1 Overzicht [link id=”g80z1″]

B1.2 BIM volgens PAS 1192-2 [link id=”lg67k”]

B1.3 7D-BIM volgens Wikipedia [link id=”ntrcb”]