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.

Doelgroep

Het groeiboek ‘Digitalisering’ is tot stand gekomen omdat de participanten van het COB hebben aangegeven het thema digitalisering een belangrijk onderwerp te vinden. We belichten het thema digitalisering in elke fase van een ondergronds bouwproject. Dit gaat bijvoorbeeld van een engineer tot aan een assetmanager of tunnelbeheerder.

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.

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 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 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 een documenten op de kennisbank van het COB en een schematische weergave worden deze ontsloten.

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

2.1 Verschillende begrippen [link id=”ghvnh”]

Inleiding

Technologische ontwikkelingen in de ondergrondse bouwsector brengen significante veranderingen met zich mee. Om de impact volledig te begrijpen, is het belangrijk om de verschillen tussen digitalisatie, digitalisering en digitale transformatie te herkennen en te definiëren. Deze drie concepten, hoewel gerelateerd, vertegenwoordigen verschillende stadia van technologische integratie.

1. Digitalisatie: de basis

Digitalisatie verwijst naar het omzetten van analoge informatie naar digitale formaten. Het is de eerste stap in de technologische evolutie:

• Het scannen van fysieke documenten: Converteer papieren bouwplannen, contracten en inspectierapporten naar PDF’s om ze gemakkelijk te kunnen delen en opslaan.
• Digitaliseren van tekeningen en schema’s: Zet handgetekende schetsen en diagrammen om in digitale CAD-bestanden.
• Archiveren van fotografisch materiaal: Converteer foto’s van bouwplaatsen en ondergrondse constructies naar digitale beeldbestanden voor eenvoudige toegang en analyse.

2. Digitalisering: procesverbetering

Digitalisering gaat over het integreren van digitale technologieën om de bedrijfsvoering efficiënter te maken:

• Gebruik van BIM-software: Bevorder de samenwerking en nauwkeurigheid in bouwprojecten door het gebruik van digitale 3D-modellen die realtime geüpdatet kunnen worden.
• Implementatie van GIS voor locatiebeheer: Pas Geografische Informatiesystemen toe om de locatie, diepte en specificaties van ondergrondse infrastructuur nauwkeurig te beheren.
• Automatisering van onderhoudsschema’s: Gebruik digitale tools om onderhoud en inspecties van ondergrondse constructies systematisch te plannen en te beheren.

3. Digitale transformatie: cultuur en bedrijfsmodel innovatie

Digitale transformatie herdefinieert bedrijfsmodellen en de manier waarop organisaties waarde leveren:

• Ontwikkeling van nieuwe diensten: Biedt op data gebaseerde diensten aan, zoals voorspellend onderhoud door middel van IoT-sensorgegevens en geavanceerde analytics.
• Veranderen van klantinteracties: Maak gebruik van digitale platforms om interacties met klanten te stroomlijnen, zoals digitale vergaderingen, geavanceerde projectvisualisatie en realtime updates.
• Strategische partnerships in technologie: Vorm allianties met technologiebedrijven om geïntegreerde oplossingen te ontwikkelen die de operaties overstijgen, zoals geïntegreerde levering van materiaal en digitale logistieke ondersteuning.

Conclusie

Het onderscheid tussen digitalisatie, digitalisering en digitale transformatie is cruciaal voor het begrijpen van technologische vooruitgang in de ondergrondse bouwsector. Dit hoofdstuk heeft als doel de nuances te verduidelijken tussen het digitaliseren van informatie, het verbeteren van processen door digitalisering en het transformeren van een bedrijf door middel van digitale middelen. In dit groeiboek ligt de nadruk voornamelijk op digitalisering. We zullen uitgebreid ingaan op de specifieke manieren waarop digitalisering de efficiëntie, kostenbeheersing en projectuitvoering binnen de sector kan verbeteren.

2.2 Waarom cruciaal? [link id=”6pwx3″]

Innovaties en geavanceerde technologieën

In een wereld waarin innovaties en geavanceerde technologieën in een adembenemend tempo veranderen, biedt digitalisering ons de mogelijkheid om deze snelle veranderingen bij te houden. Het stelt ons in staat om processen te optimaliseren en sneller en efficiënter te reageren op veranderingen, wat van onschatbare waarde is in de dynamische wereld van de ondergrondse bouw.

Uitdagingen van vergrijzing

Binnen de tunnelsector zien we een toenemende vergrijzing. Naarmate ervaren professionals met pensioen gaan, wordt het steeds moeilijker om voldoende gekwalificeerd technisch personeel te vinden. Digitalisering kan een oplossing bieden door routinetaken te automatiseren en geavanceerde technologieën zoals kunstmatige intelligentie en machine learning in te zetten. Dit ondersteunt de huidige medewerkers en verhoogt de algehele efficiëntie.

Complexiteit van ondergrondse bouwprojecten

Ondergrondse bouwprojecten worden gekenmerkt door een grote mate van complexiteit, beïnvloed door variabelen zoals bodemgesteldheid, veiligheid en omgevingsfactoren. Digitale hulpmiddelen zoals Building Information Modeling (BIM), digitale tweelingen en simulatiesoftware maken deze complexe processen beter beheersbaar en bieden mogelijkheden voor betere controle en meer efficiëntie.

Levenscyclusbeheer

Een integrale blik op de gehele levenscyclus van een ondergronds bouwproject is cruciaal. Digitalisering biedt toegevoegde waarde 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

Duurzaamheid en veiligheid hebben de hoogste prioriteit, zowel tijdens de bouw als tijdens de exploitatie van infrastructurele projecten. Door digitale technologieën te gebruiken, 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.

2.3 IT- of organisatorische uitdaging? [link id=”b6hz0″]

Meer dan een IT-vraagstuk

Digitalisering wordt vaak gezien als een IT-uitdaging, maar deze benadering mist de bredere organisatorische veranderingen die nodig zijn voor een succesvolle implementatie. Hoewel IT-infrastructuur en technologische capaciteiten cruciaal zijn, ligt de echte uitdaging in het hervormen van de organisatiecultuur, processen en strategieën om digitale tools ten volle te benutten.

Nadruk op organisatorische verandering

1. Leiderschap en visie: Effectieve digitalisering begint met sterk leiderschap en een duidelijke visie. Leiders moeten de potentie van digitale technologieën begrijpen en zich inzetten om verandering door de hele organisatie te sturen. Dit omvat het vaststellen van een strategische richting, het afstemmen van digitale initiatieven op bedrijfsdoelen en het bevorderen van een cultuur van innovatie.
2. Ontwikkeling van vaardigheden: Een aanzienlijk obstakel voor digitale transformatie is het gebrek aan digitale vaardigheden binnen het personeel. Organisaties moeten investeren in doorlopende leer- en ontwikkelingsprogramma’s om medewerkers de benodigde vaardigheden bij te brengen om nieuwe technologieën effectief te gebruiken.
3. Verandermanagement: Digitalisering vereist robuuste verandermanagementpraktijken. Dit houdt in dat de voordelen van digitale tools worden gecommuniceerd, weerstand tegen verandering wordt aangepakt en ervoor wordt gezorgd dat alle belanghebbenden aan boord zijn. Verandermanagementstrategieën moeten duidelijke communicatie, trainingsprogramma’s en ondersteuningssystemen omvatten.
4. Samenwerking en integratie: Digitale transformatie moet silo’s binnen een organisatie doorbreken. Het bevorderen van cross-functionele samenwerking zorgt ervoor dat digitale initiatieven worden geïntegreerd in alle afdelingen, wat leidt tot een meer samenhangende en effectieve implementatie.

De rol van IT

Hoewel organisatorische verandering essentieel is, kan de rol van IT niet worden onderschat. IT-afdelingen vormen de ruggengraat van digitale transformatie en zijn verantwoordelijk voor het implementeren en onderhouden van de technologische infrastructuur.

1. Gegevensbeheer: Effectieve digitale transformatie is afhankelijk van robuuste gegevensbeheersystemen. Organisaties moeten gegevens efficiënt verzamelen, opslaan, analyseren en gebruiken.
2. Technologie-integratie: IT-teams zijn verantwoordelijk voor de integratie van nieuwe technologieën met bestaande systemen. Dit omvat het implementeren van IoT-apparaten en het waarborgen van interoperabiliteit.
3. Cybersecurity: Naarmate organisaties digitaler worden, wordt cybersecurity steeds belangrijker. IT-afdelingen moeten robuuste beveiligingsmaatregelen implementeren om cyberdreigingen te voorkomen.
4. Infrastructuur en ondersteuning: Een betrouwbare IT-infrastructuur is essentieel voor een digitale transformatie. Dit omvat het waarborgen van consistente netwerkconnectiviteit en technische ondersteuning.

Conclusie

Digitalisering is een veelzijdige uitdaging die verder gaat dan IT. Het vereist een holistische benadering die leiderschap, vaardigheidsontwikkeling, verandermanagement en cross-functionele samenwerking omvat. Door zowel de IT- als de organisatorische aspecten aan te pakken, kunnen bedrijven in de ondergrondse bouwsector effectief navigeren door de complexiteit van digitale transformatie en het potentieel ervan benutten om groei en efficiëntie te bevorderen.

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

Voor een 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 een 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 de 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. In een volgend hoofdstuk wordt dieper ingegaan op de de menselijke component in cybersecurity binnen de tunnelsector.

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, zie ook het hoofdstuk over de menselijke kant. 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 de start van 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 middelen 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[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. In een volgend hoofdstuk wordt dieper ingegaan op 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 een 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, etc.), 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 moeten 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 interoperabele 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 van de 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 interoperabel 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 ontwikkelt. In onderstaande figuur is hiervan een voorbeeld gegeven.

Figuur: Ontwikkeling database/model in de tijd.

Validatie van het model en de simulaties kunnen 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: Bijgewerkte versie van schema uit ISO15926-11 en NEN2660.

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 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 uit te brengen (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 automatisch testen (verificatie en validatie), bouwen/programmeren en vrijgeven maakt SCM tot één 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, 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 proces van systems engineering (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”]

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 belangenverenigingen 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’.

Figuur: Voorbeeld van een simulatie bij de aanleg van de A4 tussen Delft en Schiedam (Ketheltunnel).

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. De 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 inzichtelijk 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 tunnelcontrollers 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.

Stakeholdermanagement

In de ontwerpfase is stakeholdermanagement van essentieel belang. Bij de realisatie van een tunnelproject heeft het project te maken met een groot aantal stakeholders met elk hun eigen belang. Het is belangrijk dat al deze stakeholders in beeld zijn en hun belang bekend is. Bovendien is het voor de stakeholders belangrijk om te zien dat hun belang onderkend wordt en dat er rekening gehouden wordt met dit belang. Om overzicht te krijgen van de verschillende stakeholders, hun belang en op welk deel van het ontwerp of project dit belang betrekking heeft, kan digitalisering een grote rol spelen.

Zo is bij het ontwerp van de tunnel ZuidasDok gebruikgemaakt van GIS om inzicht te krijgen in de verschillende stakeholders, hun locatie, belangen en projecten die raakvlakken hebben met die stakeholders. Door middel van een combinatie van diverse GIS-applicaties is inzicht verkregen in:

• Hindergevoeligheid per stakeholder.

• Risico’s met impact op de omgeving.

• Logistiek en bereikbaarheid.

• Raakvlakprojecten.

Figuur: Voorbeeld stakeholdermanagement ZuidasDok, inzichtelijk gemaakt met behulp van GIS.

Duurzaamheid

Om de milieuprestatie en circulariteit van een project inzichtelijk te maken en te verbeteren kan gebruik worden gemaakt van het platform ‘Madaster’. Met behulp van dit platform kan de hoeveelheid toegepaste materialen zoals beton, glas, staal, etc. inzichtelijk gemaakt worden, alsmede de milieu-impact en de circulariteit (hoeveel van het toegepaste materiaal kan hergebruikt worden). Het platform is gekoppeld met data uit geverifieerde databases zoals de Nationale Milieudatabase of de EPEA-generic database, zodat de informatie over materialen en hun impact op het milieu nauwkeurig en up-to-date zijn. Vanuit de ingevoerde gegevens kan eenvoudig een materialenpaspoort gegenereerd worden. Ook faciliteert Madaster de integratie met het BIM-model.

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 hiermee bevorderd.

In deze fase spelen diverse digitale middelen een rol. Essentieel is managementtooling voor planning (werkzaamheden, bouwstromen, etc.), 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 is te vinden in een COB-publicatie over de logistiek bij tunnel(renovatie)projecten.

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 exacte afmetingen, draaicirkels, etc.

6.3.3 Montage [link id=”3t7mp”]

Digitalisering is ook van belang in het montageproces:

• Om 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 de 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 toegepast door Hilti.
  • Bij het vervangen van de verlichting van de Kaagbaantunnel bij Schiphol is gebruikgemaakt van een boorrobot. Deze robot is lasergestuurd en wordt aangestuurd door een terminal die de exacte boorlocatie uit het BIM-3D-model doorgeeft aan de robot. Een boorrobot kan ongeveer 600 gaten per dag boren. Dit biedt een tijdswinst tot wel 50%. Daarnaast gaat het boren ook nauwkeuriger en heeft het een positief effect op de arbeidsomstandigheden omdat er nu niet langer vanuit een hoogwerker in een ongemakkelijke houding boven het hoofd geboord hoeft te worden.
  • Ook is het al mogelijk om de ankers te laten plaatsen door een robot. De tijdswinst en voordelen hiervan zijn vergelijkbaar met de boorrobot.

• 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 Monitoren voortgang en kwaliteit [link id=”52bqg”]

Door tijdens de bouw periodiek met een 360o-camera door de tunnel te lopen, kan een goed beeld verkregen worden van de voortgang en kwaliteit van het werk. Hiervoor kan het programma ‘Openspace’ gebruikt worden. Belanghebbenden kunnen op deze manier de voortgang van het werk monitoren zonder zelf daadwerkelijk de bouwplaats te hoeven betreden. De werkelijke situatie van het moment van opname kan vergeleken worden met het ontwerp waardoor snel en eenvoudig vastgesteld kan worden of er gebouwd is conform ontwerp en kunnen fouten sneller ontdekt worden. Ook kan snel bijgestuurd worden zodra geconstateerd wordt dat de realisatie achterloopt op de planning. Bovendien kunnen stakeholders zoals bevoegd gezag, opdrachtgever, veiligheidsregio, etc. inzicht krijgen in de voortgang en kwaliteit van het werk.

Figuur: Voorbeeld van OpenSpace met links de as-built situatie en rechts het 3D-ontwerp.

6.3.5 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.

6.3.6 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 uitvoeren. 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. Het 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.

6.6 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.

Tijdens het samenstellen van dit groeiboek bleek dat er in de praktijk nog te weinig ervaring en kennis over dit onderwerp is om alle subparagrafen goed uit te werken. Daarom beperken de meeste subparagrafen zich tot het noemen van deelonderwerpen die in relevant zouden zijn voor een volgende versie van dit groeiboek. Wilt u meewerken aan de invulling? Neem dan contact op met het COB via info@cob.nl of 085 4862 410.

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 de paragraaf over de 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 Onderhoudsmanagement [link id=”bt02q”]

In een onderhoudsmanagementsysteem (OMS) 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.

7.1 Datagedreven onderhoudsmanagement [link id=”t59kg”]

Onderhoudsstrategieën kunnen geoptimaliseerd worden door gebruik te maken van (realtime en/of historische) data en geavanceerde analyses. Dit zorgt voor een efficiënter en proactiever beheer van assets. Meer hierover is te lezen in het hoofdstuk over datagedreven onderhoudsmanagement.

Een belangrijk onderdeel van datagedreven onderhoudsmanagement is de integratie van verschillende datasystemen. Gegevens uit IoT-sensoren, SCADA-systemen en OMS worden gecombineerd om een holistisch beeld van de assets te verkrijgen.

• Voorspellende analyses gebruiken historische data en realtime sensorgegevens om onderhoudsbehoeften te voorspellen, wat preventief onderhoud mogelijk maakt.
• Realtime monitoring biedt direct inzicht in de operationele status van assets, waardoor onderhoudsteams snel kunnen reageren op afwijkingen en incidenten.
• Dashboards bieden een geïntegreerd overzicht van KPI’s, onderhoudsstatussen en incidentmeldingen, wat essentieel is voor effectief onderhoudsmanagement.

Het gebruik van datagedreven onderhoudsmanagement leidt tot optimalisatie van onderhoudsstrategieën door continue monitoring en tijdige interventies, resulterend in vermindering van onverwachte uitval, kostenbesparing en verlenging van de levensduur van assets.

In het hoofdstuk over geavanceerde monitoringsmethodieken wordt dieper ingegaan op de inrichting van monitoring.

7.2 Systematisch beheer [link id=”htlm1″]

Het systematisch beheren van de fysieke, functionele en prestatiekenmerken van assets gedurende hun levenscyclus is essentieel bij het realiseren van datagedreven onderhoudsmanagement. Dit wordt ook wel configuratiemanagement genoemd, zie elders in dit groeiboek.

Voordelen

• Nauwkeurigheid en betrouwbaarheid van data: Zorgt ervoor dat alle assetdata correct en up-to-date is, wat essentieel is voor betrouwbare voorspellende analyses.
• Efficiëntie in onderhoudsprocessen: Exacte gegevens over de configuratie van elk asset maken snelle en efficiënte onderhoudsuitvoering mogelijk.
• Integratie met andere systemen: Consistente assetgegevens kunnen eenvoudig worden geïntegreerd met SCADA-systemen, OMS en andere relevante datasystemen.
• Ondersteuning van voorspellende onderhoudsstrategieën: Nauwkeurige configuratiegegevens zijn essentieel voor het ontwikkelen en implementeren van voorspellende onderhoudsstrategieën.

Een effectieve implementatie van configuratiemanagement omvat het opstellen van duidelijke processen voor het vastleggen, bijwerken en beheren van configuratiegegevens, wat nauwe samenwerking vereist tussen verschillende afdelingen.

7.3 ‘Maintenance twin’ [link id=”n3mvx”]

Een actuele ontwikkeling in datagedreven onderhoud is de implementatie van de ‘maintenance twin’, een digital twin specifiek voor de onderhoudsfase. De term digital twin wekt hoge verwachtingen, maar de definitie ervan is niet eenduidig. Het wordt vaak gezien als een 3D-representatie van een tunnel, maar kan ook verwijzen naar een CMDB, monitoringssysteem, ERP-systeem, GIS, testsysteem, OTO-systeem, etc. Daarnaast wordt de digitale tweeling vaak gekoppeld aan nieuwe technologische ontwikkelingen.

De definitie van een digitale tweeling of ‘maintenance twin’ hangt af van de specifieke behoeften. Er zijn vele verschijningsvormen, zoals geïllustreerd in onderstaande figuur (bron: SSAMM).

Dit geeft gelijk de complexiteit van het onderwerp weer, waarbij de digitale tweeling voor iedere behoeftestelling dus anders opgebouwd kan zijn. Tevens zal een gebruiker/eigenaar van een digitale tweeling ook de afweging moeten maken tussen de kosten en de baten van een digitale tweeling voor diens specifieke behoeftestelling.

Om goed te kunnen classificeren wat een digitale tweeling voor de tunnelbeheerder is, dient de tunnelbeheerder eerst inzichtelijk te maken welke behoefte hij/zij heeft. Vervolgens kan worden bekeken op welke wijze deze behoeften ingevuld kunnen worden. Daarna kan worden bekeken hoe en op welke wijze de digitale tweeling vormgegeven kan worden.

(Bron: Informatie voor de tunnelbeheerder – COB)

Afhankelijk van de functionaliteiten die in de digitale tweeling geborgd zijn, is de digitale tweeling als beheerder te gebruiken om onder andere data te analyseren, systemen te monitoren, storingen te voorspellen, medewerkers op te leiden etc. etc.

Wat kan een maintenance twin zijn?

Note: Het gaat hierbij om een voorbeeld van een ‘maintenance twin’. Zoals in de voorgaande paragraaf is aangegeven, is op dit moment nog geen eenduidige definitie en specifieke uitwerking voor een tunnel beschikbaar. (Bron: Leertraject digitale tweeling – COB)

Een ‘maintenance twin’ is een digitale kopie van de fysieke infrastructuur, ontworpen om realtime data te integreren en te analyseren. Het biedt een nauwkeurige weergave van de actuele conditie van een asset en ondersteunt voorspellende en preventieve onderhoudsstrategieën.

Vereisten voor een succesvolle ‘maintenance twin’:

• Data van hoge kwaliteit: De nauwkeurigheid en betrouwbaarheid van de ‘maintenance twin’ hangt af van de kwaliteit van de data die wordt ingevoerd. Dit omvat realtime gegevens van IoT-sensoren, SCADA-systemen en OMS.
• Heldere doelen: Het is essentieel om duidelijke doelen te stellen voor wat men met de ‘maintenance twin’ wil bereiken. Dit kan variëren van het optimaliseren van onderhoudsplannen tot het verbeteren van de veiligheid en betrouwbaarheid van de infrastructuur.
• Geïntegreerde systemen: Een effectieve ‘maintenance twin’ vereist de integratie van verschillende datasystemen. Dit omvat SCADA, OMS en andere relevante systemen om een holistisch beeld van de infrastructuur te krijgen.
• Configuratiemanagement: Het bijhouden van nauwkeurige en actuele configuratiegegevens is essentieel. Dit zorgt ervoor dat de digitale representatie altijd overeenkomt met de fysieke werkelijkheid, zelfs na wijzigingen en upgrades.

Voordelen van een ‘maintenance twin’:

• Voorspellend onderhoud: Door het analyseren van realtime data en historische trends kunnen onderhoudsbehoeften nauwkeurig worden voorspeld, wat proactieve interventies mogelijk maakt.
• Kostenbesparing: Efficiënt onderhoud door de juiste interventies op het juiste moment uit te voeren voorkomt dure reparaties en onnodige stilstand.
• Verhoogde veiligheid: Continu inzicht in de conditie van de infrastructuur maakt het mogelijk om veiligheidsrisico’s tijdig te identificeren en aan te pakken.
• Verlengde levensduur: Door consistent onderhoud en tijdige interventies blijft de infrastructuur in optimale conditie, wat de levensduur van assets verlengt.

Implementatie van een ‘maintenance twin’:

• Gestructureerde aanpak: De implementatie van een ‘maintenance twin’ vereist een gestructureerde aanpak.
• Dataverzameling en integratie: Zorg voor een uitgebreide verzameling van realtime data uit verschillende systemen en koppel deze gegevens om een volledig beeld van de infrastructuur te creëren.
• Procesinrichting: Stel duidelijke processen in voor het bijwerken en beheren van de ‘maintenance twin’, inclusief procedures voor configuratiebeheer en datakwaliteit.
• Training en gebruik: Zorg dat onderhoudsteams goed zijn opgeleid in het gebruik van de ‘maintenance twin’ en begrijpen hoe ze de data kunnen interpreteren en toepassen voor onderhoudsbeslissingen.

Onderstaand is een voorbeeld van de conceptuitwerking van een digitale tweeling voor de beheerfase. Deze kan worden opgebouwd uit de volgende onderdelen:

• Statische informatie:
  • Beheerssystemen
  • Digitaal model
• Dynamische informatie:
  • Monitoringssystemen
  • ODS
  • Dashboard
  • Onderhoudsresultaten
• Opleiden en Trainen:
  • OT- systeem
• Testomgeving:
  • OTAP-straat

De bovengenoemde onderdelen genereren data die middels een datamodel/database en een visualiseringslaag gepresenteerd kunnen worden aan de tunnelbeheerder.

(Bron: Visie digital twins voor tunnels van Rijkswaterstaat, 25 juni 2024)

Conclusie

De ‘maintenance twin’ kan een waardevolle tool binnen datagedreven onderhoudsmanagement zijn, die helpt bij het optimaliseren van onderhoudsstrategieën, kosten te besparen en de veiligheid en levensduur van een asset te verbeteren. Door de integratie van hoge kwaliteit data, heldere doelen en robuuste processen kan de ‘maintenance twin’ een aanzienlijke meerwaarde bieden tijdens de onderhoudsfase van infrastructuurprojecten.

Implementatie van geavanceerde monitoringsmethodieken zoals IoT-sensoren, data-integratie en dashboards, samen met effectief configuratiemanagement, vormen de basis voor een succesvolle ‘maintenance twin’. Dit alles draagt bij aan een efficiënter, veiliger en duurzamer beheer van assets.

8 Geavanceerde monitoringsmethodieken [link id=”z11t4″]

Dit hoofdstuk gaat in op de toepassing van geavanceerde monitoringsmethodieken tijdens de gebruiksfase van infrastructurele projecten zoals tunnels. Hierbij ligt de nadruk op het gebruik van IoT-sensoren, data-integratie uit verschillende systemen en de implementatie van dashboards voor strategisch-, tactisch- en operationeel beheer.

Het doel van de geavanceerde monitoringsmethodieken is om uiteindelijk op basis van data bruikbare informatie te genereren om de prestaties in de exploitatiefase te optimaliseren. Door verbeterde monitoring en data-analyse kunnen middelen efficiënter worden ingezet. Dit leidt tot een vermindering van onnodige inspecties en reparaties, en optimaliseert het gebruik van personeel en materiaal, wat uiteindelijk resulteert in kostenbesparingen.

Hieronder zijn deze voordelen nader toegelicht:

8.1 Data uit de besturingslaag(en), expertsystemen en IoT [link id=”cvv42″]

Systemen genereren zelf steeds meer data, denk hierbij aan de tunnelbesturing, maar ook ‘expertsystemen’ aangevuld met IoT oplossingen. Uit onderzoek blijkt dat 80% van de data die nodig is om het onderhoudsproces te verbeteren, reeds beschikbaar is in de verschillende systemen die zich in een tunnel bevinden. Echter, deze data worden vaak nog niet volledig voor dit doel ingezet. (Bron: Afstudeeronderzoek: datagedreven onderhoud rijkswegtunnels – COB)

8.2 Integratie met andere systemen en linked data [link id=”16l47″]

Een ander belangrijk aspect van geavanceerde monitoringsmethodieken is de integratie van data uit verschillende systemen zoals supervisory control and data acquisition (SCADA) en onderhoudsmanagementsystemen (OMS). Deze integratie maakt het mogelijk om een holistisch en coherent beeld van de conditie van een asset te verkrijgen.

Supervisory control and data acquisition (SCADA)

SCADA-systemen verzamelen en analyseren realtime gegevens van verschillende sensoren en apparaten binnen de infrastructuur. Ze bieden uitgebreide mogelijkheden voor bewaking en controle, essentieel voor het beheren van complexe assets, zoals tunnels en bruggen.

Onderhoudsmanagementsystemen (OMS)

OMS zijn onder andere ingericht voor het plannen, volgen en beheren van onderhoudsactiviteiten. Door data uit OMS te combineren met SCADA-gegevens kunnen onderhoudsstrategieën worden geoptimaliseerd, wat leidt tot verbeterde efficiëntie en lagere kosten.

Linked data

Linked data verwijst naar een methode voor het koppelen van verschillende databronnen op een manier die ze begrijpelijk en bruikbaar maakt voor geavanceerde analyses. Door gegevens uit IoT-sensoren, SCADA-systemen en OMS te koppelen, kunnen onderhoudsteams diepere inzichten krijgen en beter geïnformeerde beslissingen nemen.

Linked data heeft twee belangrijke meerwaarden:

• Verbeterde datakwaliteit en consistentie: Door verschillende gegevensbronnen te koppelen wordt de nauwkeurigheid en betrouwbaarheid van de informatie verhoogd.
• Nauwkeurigere voorspellingen: Gecombineerde data-analyse biedt diepere inzichten en nauwkeurigere voorspellingen, wat leidt tot efficiënter onderhoud en een langere levensduur van assets.

Meer informatie volgt in de paragraaf over linked data verderop.

8.3 Dashboards op strategisch, tactisch en operationeel niveau [link id=”zz73c”]

Dashboards spelen een cruciale rol in het visualiseren van geïntegreerde data en ondersteunen de besluitvorming op verschillende niveaus: strategisch, tactisch en operationeel.

Strategische dashboards

• Doel: Ondersteuning van langetermijnplanning en beleidsvorming.
• Informatiebehoefte: Overzicht van KPI’s zoals betrouwbaarheid, beschikbaarheid, veiligheid en levenscycluskosten, lange termijn trends en prognoses, investeringsbehoeften en risicobeoordelingen.
• Kenmerken: Hoog abstractieniveau, gebruik van samenvattende grafieken en diagrammen.

Tactische dashboards

• Doel: Ondersteuning van middellangetermijnplanning en resource-allocatie.
• Informatiebehoefte: Gedetailleerde gegevens over onderhoudsplanningen en uitvoeringsstatussen, analyse van afwijkingen en optimalisatiemogelijkheden, middellangetermijnprognoses en trendanalyses.
• Kenmerken: Balans tussen detail en overzicht, mogelijkheid om in te zoomen op specifieke problemen.

Operationele dashboards

• Doel: Ondersteuning van dagelijkse operationele besluitvorming en acties.
• Informatiebehoefte: Realtime data over de operationele status van assets, gedetailleerde prestatie-indicatoren en onmiddellijke waarschuwingen voor afwijkingen, informatie over lopende en geplande onderhoudsactiviteiten.
• Kenmerken: Focus op directe operationele data, gebruik van realtime grafieken, tabellen en meldingen.

Dashboard voor een tunnelbeheerder

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 zijn vervolgens de (digitale) informatiebehoeften van tunnelbeheerders verder in kaart gebracht. Het eindrapport Informatiebehoeften van 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.

9. Overkoepelende processen [link id=”g1bqs”]

9.1 Decomposities [link id=”75p7n”]

Het belang van goed gestructureerde en doordachte decomposities, bij voorkeur gestandaardiseerd, kan niet genoeg worden benadrukt. In de praktijk leidt een gebrek hieraan tot aanzienlijke faalkosten en dataverlies. Tijdens de levenscyclus van een object bestaan er in verschillende fasen en door diverse partijen uiteenlopende informatiebehoeften (level of detail) betreffende de decompositie. Een zorgvuldig ontworpen decompositie, vaak weergegeven in een objectenboom, maakt het mogelijk een project of areaal op te delen in overzichtelijke en beheersbare onderdelen. Dit bevordert nauwkeurigere planningen en schattingen van tijd en middelen, wat essentieel is voor een realistische planning en effectief budgetbeheer. De decompositie vormt een essentiële structuur voor het koppelen van informatie tijdens het project of de gebruiksfase, waarbij het cruciaal is dat de gebruikte decompositie binnen de gehele informatieketen bekend en herleidbaar is.

Een decompositie komt vaak tot uiting in een objectenboom ofwel een opsplitsing van het project of areaal in kleinere onderdelen, deze onderdelen noemen we objecten. Door het project of areaal op te delen in tastbare objecten wordt het project of areaal overzichtelijk en beheersbaar. Het leidt tot nauwkeurigere planningen en schattingen van tijd en middelen, wat essentieel is voor een realistische planning en effectief budgetbeheer.

De decompositie is een van de belangrijkste structuren om informatie tijdens het project of gebruiksfase aan te koppelen. Hiermee is het van belang dat binnen de gehele informatieketen de gebruikte decompositie bekend is en informatie herleidbaar is. Objecten ontwikkelen zich in de tijd. We onderkennen hierin de volgende fasen:

• As required
• As designed
• As is

Een object wordt conceptueel bedacht bij het opstellen van de specificatie (as required). Tijdens de ontwerpfase wordt op basis van de eisen de objecten ontworpen (as designed). Alle ontwerpinformatie zoals eisen, tekeningen, bouwvoorschriften kunnen aan het betreffende object worden gerelateerd. In de realisatiefase worden de objecten voorzien van de daadwerkelijke gegevens van het object zoals: fabrikant, handleidingen, onderhoudsvoorschriften, testresultaten en dergelijke. Tijdens de beheerfase worden hieraan storingen, reparatie en vervangingsgegevens bijgehouden (as is).

Het is dus van belang om de objecten in de fases aan elkaar te kunnen relateren (of gelijk te houden) waardoor informatie hierover beschikbaar is. Dit kan bijvoorbeeld van belang zijn als in de beheerfase een onderdeel moet worden vervangen en men terug wil kijken naar de ontwerpinformatie om de achterliggende keuze voor het onderdeel te bekijken.

Binnen Nederland zijn meerdere normen en richtlijnen die voorschrijven hoe decomposities moeten worden gemaakt. De meest gebruikte is de NEN2767-4, Rijkswaterstaat heeft gebruiksregels opgesteld hoe een decompositie op te zetten. Daarnaast worden ook decomposities o.b.v. de specifieke aspecten tunnelontwerp (SATO) of beheerderspecifieke decomposities gebruikt.

Decomposities komen ook tot uiting in de bjecttype library (OTL). Hierin zijn de relaties tussen objecten en de eigenschappen van deze objecten vastgelegd.

Voorbeelden van OTL’s:

• OTL Rijkswaterstaat.
• OTL ProRail.
• OTL Vlaanderen.

9.2 Linked data [link id=”55854″]

Linked data is een methode voor het verbinden van gestructureerde gegevens op het web, waarbij gegevensbronnen op een gestandaardiseerde manier met elkaar worden gekoppeld. Het concept is gebaseerd op het gebruik van Uniform resource identifiers (URI’s) om unieke bronnen te identificeren, en het gebruik van Resource description framework (RDF) om gegevens in een gestructureerd formaat te beschrijven. Dit maakt het mogelijk om data van verschillende bronnen te integreren en te koppelen, waardoor een web van verbonden data ontstaat dat door zowel mensen als machines kan worden geïnterpreteerd.

Linked data maakt het dus mogelijk om gegevens te verbinden zonder dat al deze gegevens in één bestand of database opgeslagen hoeven te worden. Dit is met name handig als over meerdere fasen en/of organisaties informatie uitgewisseld moet worden, bijvoorbeeld om verschillende decomposities te koppelen.

Linked data bevordert de interoperabiliteit en herbruikbaarheid van data door standaarden zoals RDF, SPARQL (een querytaal voor RDF) en web ontology language (OWL) te gebruiken. Deze begrippen zijn verder toegelicht in het rapport Verkenning semantische basis voor de tunnelsector.

Gebruik van open standaarden in relatie tot linked data

Het toepassen van open standaarden zoals NEN2660-2 en ISO15926-11 is cruciaal voor de digitalisering in de ondergrondse bouwsector. Deze standaarden zorgen voor uniforme gegevensuitwisseling en interoperabiliteit tussen verschillende systemen en stakeholders. NEN2660-2 biedt richtlijnen voor het modelleren en beheren van informatie over gebouwde omgevingen, terwijl ISO15926-11 specifiek gericht is op data-integratie en het levenscyclusbeheer van industriële installaties. Door deze standaarden te implementeren, kunnen bedrijven efficiënter werken, fouten verminderen, en betere samenwerking en innovatie mogelijk maken. Het gebruik van open standaarden bevordert bovendien de duurzaamheid en toekomstbestendigheid van infrastructuurprojecten.

Conclusie

Het gebruik van named graphs en de asset administration shell (AAS) biedt krachtige hulpmiddelen voor het organiseren, beheren en delen van gegevens in een linked data platform en een common data environment. Named graphs zorgen voor modulariteit, context, en toegangscontrole, terwijl de AAS, gestandaardiseerd door IEC 63278, een gestandaardiseerde digitale representatie van assets biedt. Samen verbeteren ze de interoperabiliteit, efficiëntie en betrouwbaarheid van gegevensbeheer in complexe, samenwerkingsgerichte omgevingen.

9.3 Changemanagement [link id=”6gbkx”]

Het belang van changemanagement (verandermanagement) in relatie tot het up-to-date houden van data gedurende alle levensfasen van een ondergronds bouwproject kan niet genoeg benadrukt worden. Changemanagement is cruciaal voor het succesvol implementeren van digitalisering, aangezien het zorgt voor een gestructureerde aanpak bij veranderingen en de acceptatie ervan binnen de organisatie bevordert. Het up-to-date houden van data is essentieel voor het effectief benutten van technologieën zoals digital twins. Bovendien speelt interoperabiliteit een belangrijke rol, aangezien verschillende systemen en software naadloos moeten kunnen samenwerken om data efficiënt te delen en te gebruiken.

Om dit te bereiken, moeten organisaties investeren in continue training en bewustzijn van hun personeel over het belang van datakwaliteit en interoperabiliteit. Het opstellen van duidelijke richtlijnen en procedures voor data-invoer, -beheer en configuratiemanagement helpt fouten te minimaliseren en consistentie te waarborgen. Configuratiemanagement zorgt ervoor dat alle projectgegevens, inclusief technische specificaties en documentatie, systematisch worden bijgehouden en bijgewerkt. Dit draagt bij aan het behoud van een betrouwbaar en up-to-date digitaal model gedurende de hele levenscyclus van het project.

Changemanagement speelt hierbij een sleutelrol, omdat het helpt om weerstand tegen nieuwe werkwijzen te verminderen en de voordelen van digitale transformatie te communiceren. Dit kan door middel van workshops, trainingen en communicatiecampagnes die de voordelen van goede data governance, interoperabiliteit en configuratiemanagement benadrukken. Door deze aanpak kunnen ondergrondse bouwprojecten efficiënter, veiliger en kosteneffectiever worden uitgevoerd, met een grotere kans op succes en duurzaamheid.

9.4 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.

9.5 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.

9.5.1 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 dan 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).

9.5.2 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).

Het doel van testopstellingen is om statische kenmerken te toetsen en dynamisch gedrag te simuleren. Het is daarmee een hulpmiddel dat direct bijdraagt aan hinderarm renoveren. Het minimaliseert de sluiting van de fysieke tunnel ten behoeve van toetsen en testen. Het is goed mogelijk deze omgeving tevens te gebruiken voor opleidings-/trainingsactiviteiten.

Bij testen is het, afhankelijk van de gelijkwaardigheid van de virtuele omgeving en aanpalende systemen in de definitieve omgeving, mogelijk om zonder de beschikbaarheid van het fysieke object testen uit te voeren en delen van het ontwerp te verifiëren en te valideren. Op basis van testdoelstellingen dient te worden bepaald in welke mate het testen bijdraagt aan de acceptatie van het ontwerp, testen van de besturing of totale systeem als mitigatie van risico’s in die betreffende fase.

Voordelen virtueel testen:

• Acceptatie van werkprocessen en (UPP-)scenario’s worden al in een vroeg stadium uitgevoerd en dienen als input voor de ontwikkeling van techniek en dus als input voor het voorontwerp.
• Bij standaardisatie van koppelvlakken en werken met simulatoren valt er winst te behalen met testen die ver naar voren kunnen worden gehaald. Dit kan bijvoorbeeld worden bereikt met het certificeren van koppelvlakken, zodat gedrag reeds in een vroeg stadium met simulatoren kan worden aangetoond. Bijkomend voordeel zou zijn dat on-site alleen nog ingebruikstelling noodzakelijk is en beperkte integratietesten.
• Bij standaard koppelvlakken zou het mogelijk moeten zijn om het 3B-platform of de installaties later te vervangen met minimale impact voor het object en daarmee minder hinder voor de omgeving.
• Theoretisch blijven er alleen nog civiele raakvlakken over, en raakvlakken met energievoorziening en netwerk. Dit zijn er aanzienlijk minder dan bij de huidige werkwijze.
• Naar links schuiven (shift left): het in eerder stadium signaleren van fouten, gebreken en aandachtspunten in het ontwikkeltraject.
• Een plaatje/model zegt meer dan duizend woorden.
• Minder tunnelafsluiting t.b.v. testen (financiële en organisatorische voordelen).
• Flexibilisering van het testproces (agility).
• Effecten van nieuwe versies of geheel vernieuwde besturingssoftware (en/of TTI-onderdelen) op alle aangesloten tunnels kunnen makkelijker worden getest (regressietesten).
• Voordelen van geautomatiseerd testen (automatisch uitvoeren van testscenario’s) kunnen optimaal benut worden (unattended uitvoeren buiten kantooruren).
• Voordelen van ‘application containerization’: duplicaat van een computersysteem op een wijze dat dit systeem platformonafhankelijk kan draaien (ook wel virtual machine genoemd).
• Testen meer gericht op dynamisch gedrag van het tunnelsysteem (incl. besturingssoftware) in plaats van ‘eisen aftikken’.
• Meer ruimte om te experimenteren met uitzonderlijke testsituaties (of systeemgedrag te beoordelen tijdens experimenten).
• Een volwaardige testomgeving inclusief virtualisatie zal met de complexiteit van renovatie draagvlak creëren bij de beheerder, veiligheidsbeambte en wegverkeersleider.
• Met een testomgeving kan tijdens de voorbereiding verder nagedacht worden over de roll-out naar het productiesysteem (lees: tunnel).
• Bij complexe renovatie kan gedacht worden over de wijze van migratie van oud naar nieuw bij verschillende situaties.
• Ontwikkelen, testen en opleiden, trainen en oefenen van nieuwe functionaliteit is mogelijk terwijl deze nog niet is ingevoerd in de echte tunnelbesturing.
• Diverse duurzaamheidsoplossingen kunnen in het model zonder hinder worden getest in een gemodelleerde omgeving.
• Mits goed onderhouden (up-to-date) is een virtuele testomgeving (gemodelleerde testomgeving) een investering in de toekomst, omdat nieuwe- en regressietesten als gevolg van onderhoud (vernieuwing) op bestaande installaties tot minder hinder zal leiden, omdat dit voorafgaand aan de daadwerkelijke tunneltesten (on-site testen) al getest kan worden.

Aandachtspunten testen in virtuele omgeving

• Extra investering in een model t.b.v. testen/toetsen. Bij renovatietrajecten zal de gehele tunnel gemodelleerd moeten worden en niet alleen de aanpassingen (reversed engineering). Is alle documentatie up-to-date, beschikbaar en betrouwbaar?
• Het model moet ook onderhouden worden. De testomgeving dient doorlopend te worden bijgewerkt zodat ‘buiten en binnen’ gelijkblijven. Hiervoor moet een modus operandi gevonden worden waarin de belangen van de verschillende partijen enerzijds en de risico’s anderzijds in balans zijn. Ook hiervoor geldt: het verifiëren en valideren van een testomgeving moet geen doel op zichzelf zijn maar een middel om vertrouwen te krijgen in de resultaten van de testen uitgevoerd in deze omgeving. Hiervoor moet er anders naar deze problematiek gekeken worden dan bij een ‘reguliere’ aantoning. Zo kan ervoor gekozen worden te werken met impliciete aantoning. Hierbij worden alleen bepaalde delen van de testomgeving diepgaand onderzocht en andere delen alleen bij ‘opmerkelijke’ testresultaten. Het gaat voor dit moment te ver om deze problematiek uit te werken, maar het is wel een belangrijk aandachtspunt.
• Model versus werkelijkheid: testen en toetsen in de tunnel blijft (deels!) noodzakelijk.
• Opbouwen van een betrouwbaar model is zeker geen sinecure (in dezelfde tijd dat een ogenschijnlijk simpele applicatie gebouwd wordt, verrijst er een compleet nieuw gebouw). Zeker bij renovatietrajecten moet de tijd die ‘reversed engineering’ vraagt, niet onderschat worden.
• De suggestieve werking van behaalde testresultaten in een virtuele omgeving kunnen een overdreven enthousiasme/pessimisme tot gevolg hebben.
• Oude en nieuwe besturingssystemen lopen bij renovatie mogelijk door elkaar; dit maakt het erg complex. Hoe gaan we om met de oude besturing als deze nog deels beschikbaar dient te zijn? Digitaal aantonen/virtueel testen van ‘tussenperioden’ lijkt vooralsnog een station te ver.
• Zoals elke omgeving (zo ook de definitieve) moeten testomgevingen beheerd worden. Er moet te allen tijde duidelijk zijn uit welke onderdelen deze omgeving bestaat en van welke versies deze gebruik maken (configuratiemanagement). Daarnaast moet de introductie van wijzigingen gestructureerd en gecontroleerd plaatsvinden (verandermanagement). Dit zijn processen die absoluut ingeregeld moeten zijn, met dezelfde aandacht als die voor een definitieve omgeving, anders verdwijnt de meerwaarde per direct.

Risico’s van testen in virtuele omgeving

• Het grootste risico is dat het model zelf als norm genomen wordt om testresultaten te beoordelen. Het gevaar ligt dan op de loer om het model als eindproduct te beschouwen, en het testen van de tunnel zelf als marginaal af te doen (de slag winnen, maar de oorlog verliezen).
• De OTAP-straat (ontwikkeling, test, acceptatie en productie – zie 7.4.6) zal op een bepaald moment moeten worden overgedragen aan de beheerorganisatie. Dan dient beheer voor de langere termijn te zijn ingericht. Op het gebied van de onderhoudbaarheid zijn er zeker risico’s, omdat de toegevoegde waarde van de OTAP-straat niet als zodanig wordt erkend. Om deze risico’s te duiden, zal zowel voor het project als vanuit beheer een trade-off matrix met bijbehorende businesscase opgesteld moeten worden waarin de toegevoegde waarde wordt beschreven (het onderhoud en up-to-date houden van dit deelsysteem afgezet tegen voordelen als gecontroleerde en geteste update van nieuwe of aangepaste functionaliteit alvorens deze worden ingevoerd in het live-tunnel-3B-systeem e.d.).

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

Voor het dynamisch testen van een object is een passende omgeving nodig. De inrichting en samenstelling van zo’n testomgeving is afhankelijk van het doel van de test. Bepalend voor een goede testomgeving is de mate waarin kan worden vastgesteld in hoeverre het testobject aan de gestelde eisen en het ontwerp voldoet. Iedere test kan een ander doel hebben en daarom kan iedere test een andere testomgeving gebruiken. Zo vraagt bijvoorbeeld een functionele test van alleen de bediening, besturing en bewaking een heel andere inrichting van de testomgeving dan de test van het koppelvlak tussen een verkeerssysteem en het stuurprogramma (als onderdeel van dezelfde 3B). Maar ook de test van bijvoorbeeld het ventilatieconcept stelt andere eisen aan de testomgeving dan die van de pompkelders. Belangrijk is dat elke testomgeving een middel is en nooit een doel op zichzelf mag zijn!

Omgevingen gekoppeld aan een virtuele wereld worden reeds gebouwd bij nieuwe tunnels en worden gebruikt om testen, trainingen en oefeningen uit te voeren. De besturing wordt in de meeste gevallen opgebouwd als eindsituatie. Deze omgevingen worden na openstelling van de tunnel helaas niet altijd meer onderhouden en sterven dan een stille dood. Zonde, want juist voor toekomstig onderhoud of grootschalige renovaties is een up-to-date digitale tunneltweeling een geweldig hulpmiddel om de veiligheid van personeel en weggebruikers tijdens testen te garanderen en de maatschappelijke kosten van een (gedeeltelijke) tunnelafsluiting voor testdoeleinden te minimaliseren. Het nut van een digitale tunneltweeling bewijst zich daarmee juist ook in de onderhoudsfase!

9.5.4 Typen testen [link id=”t471l”]

Voor het aantoonbaar maken van de juiste werking van het te leveren (deel)systeem (in een zo vroeg mogelijk stadium van het project) bestaan diverse testen:

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

Met virtueel testen in een gedigitaliseerde omgeving komt een testomgeving tot ‘leven’ en is het mogelijk om scenario’s, functionaliteiten en bedieningen waarheidsgetrouw en zorgvuldig te testen en aansluitend operators en hulpdiensten te trainen en te laten oefenen.

Enkele mogelijkheden:

Enkele voorbeelden uit de praktijk:

9.5.6 OTAP [link id=”bhgln”]

Testomgevingen kennen vele stakeholders in de vorm van gebruikers, beheerders, eigenaars, toezichthouders en bijvoorbeeld acceptanten. Hiervoor kan het OTAP-model een oplossing bieden. OTAP staat voor ontwikkeling, testen, acceptatie en productie. Het OTAP-model heeft als uitgangspunt dat iedere gebruiker van de omgeving ongestoord zijn werk wil doen en van niemand anders last wil hebben. Zo wil de eindgebruiker geen last hebben van de tester en deze wil op zijn beurt weer geen last hebben van de programmeur. Voor ieder van deze partijen is daarom een eigen type omgeving gedefinieerd. Deze vier typen omgevingen zijn analoog aan de vier stadia die door software worden doorlopen: de software wordt ontwikkeld, getest, geaccepteerd en gebruikt.

Het OTAP-model lijkt in eerste instantie een technische oplossing, maar dat is het niet. Het is feitelijk een methodiek die niet beschrijft dat er vier omgevingen moeten zijn, maar dat er vier typen omgevingen zijn, namelijk een ontwikkel-, test-, acceptatie- en productieomgeving. Ieder type omgeving heeft zijn eigen kenmerken. In een project kunnen dus gerust zeven omgevingen gebruikt worden volgens het OTAP-model. Zo kan het zijn dat er twee ontwikkelomgevingen zijn (lokaal bij leverancier en lokaal op projectlocatie), een testomgeving, twee acceptatie-omgevingen (gebruikersacceptatietest voor UPP-scenario’s en het definitieve object als testomgeving) en twee productieomgevingen (definitieve object na openstelling en de digitale tunneltweeling).

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

Virtueel/digitaal testen is geen vervanging van alle testen in de tunnel zelf. Ieder model is een abstracte representatie van de werkelijkheid en moet ook als zodanig worden benaderd. ‘The proof of the pudding is in the eating.’ Hoe beter (hoe natuurgetrouwer) de installatie en processen worden gesimuleerd, hoe betrouwbaarder de testresultaten in de digitale en fysieke tunneltweeling zullen zijn.

Ervaring leert dat elke bestaande tunnel fysiek anders is opgebouwd. Digitale modellering van deze bestaande tunnels is, zeker in combinatie met de huidige mogelijkheden van 3D-scanning en soft-PLC’s, te realiseren. Maar het realiseren van een fysieke tunneltweeling van een oudere (te renoveren) tunnel is van totaal andere aard. Het functioneren van installaties in oudere tunnels blijkt vaak nauw met elkaar verweven; van een autonome werking is dan ook veelal nog geen sprake. Los daarvan moeten vraagtekens worden geplaatst bij het realisme om een deels verouderde configuratie na te willen bouwen voor testdoeleinden. Wanneer een tunnel volledig wordt gerenoveerd (eerst gestript en daarna opnieuw opgebouwd met nieuwe hard- en software) is feitelijk sprake van een volledig nieuwe 3B en kunnen dezelfde uitgangspunten worden gehanteerd als bij nieuwbouw.

Door de functionaliteit van de bestaande bediening en besturing in zo vroeg mogelijk stadium in beeld te krijgen, kan de vraag worden gesteld of dit in de toekomst (bij een renovatie en/of vervanging) nog steeds de gewenste wijze van functioneren is.

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

Het is mogelijk om sommige testen geautomatiseerd uit te voeren met scripts, het modelleren en genereren van software en het koppelen van diverse databases die binnen een project gebruikt worden (bijvoorbeeld met een advanced project generator). Hierbij wordt ook gebruikgemaakt van datawetenschap; er is immers veel informatie nodig om de juiste modellen en scripts te kunnen realiseren.

De onderstaande tabel geeft kort weer wat er verstaan wordt, onder geautomatiseerd testen wat het wel en niet kan en welke effecten op bouwkundig, technisch en organisatorisch vlak (BTO) van belang zijn.

10. De menselijke kant [link id=”0n4m5″]

Digitalisering heeft aanzienlijke veranderingen teweeggebracht in alle sectoren van de industrie, en de tunnelbouw is daarop geen uitzondering. Terwijl technologie ons in staat stelt om complexere en efficiëntere projecten te realiseren, is het van cruciaal belang om de menselijke aspecten (het gedrag) van deze transformatie te begrijpen en te waarborgen zodat technologische innovaties de veiligheid, efficiëntie en tevredenheid van de werknemers bevorderen. Zie ook het kennisdocument Van zeecontainers tot VR-brillen.

10.1 Verbeterde veiligheid en efficiëntie [link id=”b1xz8″]

Een van de belangrijkste voordelen van digitalisering in de tunnelbouw is de verbeterde veiligheid. Geavanceerde sensoren en monitoringtechnologieën stellen ingenieurs en projectleiders in staat om realtime gegevens te verzamelen over de staat van de tunnel en diens omgeving. Deze gegevens kunnen worden gebruikt om potentiële gevaren, zoals grondverzakkingen of waterinfiltratie vroegtijdig te detecteren en preventieve maatregelen te nemen. Dit verhoogt de veiligheid van de werkomgeving aanzienlijk en vermindert het risico op ongevallen. Werknemers kunnen hierdoor met meer vertrouwen en gemoedsrust hun taken uitvoeren. Een ander voordeel is dat met behulp van digitalisering storingen beter gelokaliseerd kunnen worden en hersteltijden worden verkort. Daarnaast kan door het verkrijgen van inzicht in het gedrag van systemen ook het onderhoud worden geoptimaliseerd. Hierdoor zal een monteur minder lang blootgesteld worden aan potentiële gevaren, kunnen systemen op het juiste moment vervangen worden en hoeven er minder reservedelen op voorraad te zijn.

Building information modeling (BIM) en andere digitale ontwerpsoftware maken het mogelijk om potentiële problemen al in de planningsfase te identificeren en op te lossen, waardoor de bouwtijd wordt verkort en verspilling van materialen en arbeid wordt geminimaliseerd. Dit leidt niet alleen tot kostenefficiëntie, maar vermindert ook de belasting op werknemers, die minder tijd en middelen hoeven te besteden aan het corrigeren van fouten.

10.2 Opleiding en vaardigheden [link id=”dz8d8″]

10.2.1 Nieuwe vaardigheden [link id=”5vtcl”]

De introductie van digitale technologieën vereist dat werknemers zich aanpassen aan nieuwe werkprocessen en vaardigheden leren. Dit kan een uitdaging zijn, vooral voor oudere werknemers of diegenen zonder technische achtergrond. Het kennisdocument De mens in de digitale beheeromgeving brengt de stap naar gedragsverandering praktisch in beeld.

Regelmatige training en bijscholing zijn essentieel om ervoor te zorgen dat personeel effectief kan werken met nieuwe tools en technologieën. Werkgevers moeten investeren in uitgebreide opleidingsprogramma’s en een cultuur van levenslang leren bevorderen. Dit helpt niet alleen om de kennis en vaardigheden van het personeel up-to-date te houden, maar verhoogt ook hun werktevredenheid en betrokkenheid.

Tegelijkertijd is digitalisering ook een kans voor de jonge generatie die gewend is aan het omgaan met digitale hulpmiddelen. Bij hen is het zaak om juist de domeinkennis met betrekking tot tunneltechnische installaties bij te spijkeren. Er is dus gedeeltelijk ook een verschuiving gaande van ‘traditionele’ benodigde domeinkennis, naar kennis over/van digitalisering.

10.2.2 Inclusiviteit in opleiding [link id=”kglwg”]

Niet alle werknemers hebben dezelfde mate van toegang tot digitale middelen of dezelfde digitale vaardigheden. Het is daarom essentieel dat opleidingsprogramma’s inclusief zijn en rekening houden met de diverse achtergronden en ervaringsniveaus van het personeel. Extra ondersteuning en middelen moeten beschikbaar worden gesteld voor werknemers die moeite hebben met het bijhouden van technologische veranderingen en de voertaal in apps, zodat iedereen gelijke kansen heeft om te profiteren van de voordelen van digitalisering. En dit werkt ook andersom: dus de nieuwe generatie meer tunnelkennis bijbrengen en de oude generatie meer kennis over digitalisering bijbrengen.

10.3 Samenwerking en communicatie [link id=”s5vgq”]

10.3.1 Verbeterde communicatie [link id=”tz8pn”]

Digitalisering kan de samenwerking en communicatie in de tunnelbouw aanzienlijk verbeteren. Digitale platforms en tools stellen teams in staat om eenvoudig informatie te delen, veranderingen in het ontwerp bij te houden en problemen in real-time op te lossen. Dit vermindert misverstanden en zorgt voor een meer gestroomlijnde en efficiënte workflow. De mogelijkheid om op afstand te communiceren en samen te werken, is vooral waardevol in grootschalige projecten waarbij teams op verschillende locaties werken.

10.3.2 Projectmanagement [link id=”63bw1″]

Geavanceerde projectmanagementsoftware helpt bij het coördineren van complexe projecten, ook in de tunnelbouw. Deze tools bieden een overzicht van de voortgang van het project, deadlines en budgetten, en maken het eenvoudiger om middelen effectief toe te wijzen. Dit leidt tot een beter georganiseerd en efficiënter projectmanagement, wat de werkdruk voor projectleiders en teamleden vermindert.

10.3.3 Cybersecurity [link id=”mrrld”]

Hoewel technische maatregelen essentieel zijn voor een robuuste cybersecuritystrategie, speelt menselijk gedrag een grote rol in het al dan niet slagen van deze maatregelen. Een opsomming van enkele belangrijke overwegingen en risico’s met betrekking tot de menselijke component in cybersecurity binnen de tunnelsector:

• Menselijke fouten
  • Foutieve configuraties: Onjuist geconfigureerde systemen of software kunnen kwetsbaarheden introduceren die door aanvallers kunnen worden uitgebuit.
  • Verkeerde beslissingen: Medewerkers kunnen verkeerde beslissingen nemen als gevolg van een gebrek aan kennis of stressvolle omstandigheden.
• Bewustzijn en training
  • Gebrek aan bewustzijn: Zonder voldoende training en bewustzijn zijn medewerkers zich mogelijk niet bewust van cybersecuritybedreigingen en hoe ze daarop moeten reageren.
  • Onvoldoende training: Zelfs als er bewustzijn is, kunnen inadequaat getrainde medewerkers per ongeluk schadelijke acties uitvoeren.
• Social engineering
  • Phishing-aanvallen: Aanvallers kunnen phishing-technieken gebruiken om gevoelige informatie van medewerkers te verkrijgen of hen te misleiden om schadelijke links te klikken.
  • Spear phishing: Gericht op specifieke medewerkers om toegang te krijgen tot gevoelige systemen of informatie.
• Gebrek aan naleving van beleid
  • Niet naleven van beveiligingsprotocollen: Medewerkers die beveiligingsprotocollen niet strikt volgen, kunnen onbewust deuren openzetten voor aanvallen.
  • Gebruik van ongeautoriseerde apparaten: Het gebruik van persoonlijke of ongeautoriseerde apparaten kan extra risico’s introduceren.

10.4 Psychologische impact [link id=”9tx88″]

10.4.1 Stress en burn-out voorkomen [link id=”l1499″]

Anders dan in de privésfeer, waarbij sociale media, Whatsapp, etc. oftewel het altijd bereikbaar willen zijn, stress en burn-out verschijnselen kunnen veroorzaken, helpt digitalisering in de tunnelwereld juist om het werk makkelijker te maken. Het zorgt voor minder stress omdat we beter inzicht hebben, informatie beter kunnen vinden, en meer/beter kunnen vertrouwen op de techniek.

10.4.2 Werk-privébalans [link id=”m9f2z”]

De integratie van digitale technologieën kan ook de werk-privébalans beïnvloeden. Het is zaak om te zorgen voor een evenwichtige werkomgeving waarin digitale hulpmiddelen werknemers ondersteunen in plaats van overbelasten.Werknemers kunnen het gevoel hebben dat ze altijd ‘aan’ moeten staan, wat kan leiden tot een verstoorde balans tussen werk en privéleven. Werkgevers moeten zich bewust zijn van deze dynamiek en strategieën implementeren om een gezonde werk-privébalans te bevorderen.Stel duidelijke grenzen voor werktijden, neem voldoende rustpauzes en bevorder een cultuur waarin het welzijn van werknemers centraal staat. Denk ook aan flexibele werktijden en de mogelijkheid om vanuit huis te werken wanneer dat mogelijk is.

10.5 Toekomstperspectief [link id=”3d61b”]

10.5.1 Vooruitgang in technologie [link id=”0hzhb”]

In de toekomst zal digitalisering waarschijnlijk nog dieper worden geïntegreerd in de tunnelbouw, met nog geavanceerdere technologieën zoals kunstmatige intelligentie (AI) en machine learning. Deze technologieën kunnen voorspellende analyses bieden, waarmee projectleiders nog beter geïnformeerde beslissingen kunnen nemen. AI kan bijvoorbeeld worden gebruikt om de optimale routing van tunnels te bepalen op basis van geologische en omgevingsfactoren, terwijl machine learning kan helpen bij het identificeren van patronen in bouwdata om de efficiëntie en veiligheid verder te verbeteren.

10.5.2 Aandacht voor de mens [link id=”5nf6q”]

Het is van cruciaal belang dat de sector blijft focussen op de menselijke kant van deze technologische vooruitgang. Door technologische innovaties te combineren met aandacht voor de behoeften en welzijn van werknemers, kan de tunnelbouw een sector blijven die zowel technologische vooruitgang boekt als de kwaliteit van het werkleven voor zijn werknemers verbetert. Dit betekent dat bij de implementatie van nieuwe technologieën altijd rekening moet worden gehouden met de impact op werknemers en dat er maatregelen moeten worden genomen om hun welzijn te waarborgen.

Kortom, digitalisering van de tunnelbouw biedt enorme kansen voor verbetering, maar het succes ervan hangt af van de manier waarop de menselijke factor wordt geïntegreerd. Door een balans te vinden tussen technologische innovatie en menselijke waardigheid, kan de sector niet alleen technologische vooruitgang boeken, maar ook de kwaliteit van het werkleven voor zijn werknemers verbeteren. De toekomst van tunnelbouw zal dan niet alleen worden gekenmerkt door geavanceerde technologieën, maar ook door een sterke focus op het welzijn en de ontwikkeling van de mensen die deze technologieën bedienen en implementeren.