Doorzie een gebouw in één oogopslag: Slim en duurzaam bouwen met Digital Twins

Nederland staat aan de voet van een torenhoge uitdaging in de bouwsector. Naast de huisvestingsproblemen zorgt de energietransitie voor extra vraag naar gebouwen. Honderden civiele kunstwerken uit de jaren vijftig en zestig moeten worden vervangen om de veiligheid te waarborgen. Daarnaast willen we ons klimaatdoel halen door onze uitstoot met minimaal 55% te verminderen. Het behalen van deze mijlpalen ligt binnen handbereik met een snellere en duurzamere aanpak van zowel nieuwbouw als renovatie.

Een bewezen methode voor versnelling en verduurzaming, die in Engeland en Ierland al succesvol is gebleken, is Design for Manufacturing & Assembly (DFMA). Deze aanpak richt zich op het optimaliseren van het ontwerp voor zowel productie als assemblage, wat resulteert in een versnelling van het bouwproces met maar liefst veertig procent. Door deze methode toe te passen, kan Nederland niet alleen sneller bouwen, maar ook de efficiëntie en kwaliteit van de bouwprojecten verbeteren. Digital Twins en sensoring zijn hier onderdeel van.

Eén BIM-model voor alle partijen

Digital Twins, digitale replica’s van fysieke gebouwen, en sensoring spelen tegenwoordig een cruciale rol in het moderne bouwontwerp en -beheer. Digital Twins maken het mogelijk om real-time data te analyseren en simulaties uit te voeren. Met een Digital Twin kunnen potentiële problemen in de ontwerpfase al worden geïdentificeerd en opgelost. Denk bijvoorbeeld aan het simuleren en evalueren van verschillende ontwerpopties, het onderzoeken waar bouwcomponenten elkaar kunnen hinderen, en het uitvoeren van constructieanalyses om de haalbaarheid van het ontwerp te beoordelen. Deze Digital Twin bestaat dan uit één BIM-model voor alle partijen, wat de samenwerking, besluitvorming en het ontwerp verbetert.

Gebouwen die zelf onderhoud signaleren

Hoe fijn is het als je als gebouwbeheerder automatisch meldingen ontvangt voor het vervangen van onderdelen? Bij een afgerond gebouw met een Digital Twin werkt dat precies zo. Real-time data worden verzameld met behulp van sensoring, waardoor gebouwen continu gemonitord kunnen worden en problemen vroegtijdig opgespoord en opgelost worden. Zo kan het systeem zelf aangeven dat een luchtfilter in het HVAC-systeem binnen een maand aan vervanging toe is, waarna de luchtkwaliteit achteruit zal gaan en de energie-efficiëntie vermindert.

Dit signaal stelt gebouwbeheerders in staat om de benodigde onderdelen te bestellen en onderhoud proactief te plannen op een tijdstip waarbij de overlast voor de gebruikers van het gebouw minimaal is. Dit resulteert in lagere beheerkosten en een betere gebruikerservaring, waardoor de productiviteit op peil blijft.

Beide technologieën dragen bij aan een duurzamere en efficiëntere bouwsector. Met de focus van DFMA op het optimaliseren van het ontwerp voor zowel productie als assemblage, moet binnen het DFMA-ontwerpproces al rekening worden gehouden met de plaatsing van sensoren en de integratie van de Digital Twin.

Het slimste kantoorgebouw van London

Het JJ Mack-gebouw moest het slimste kantoorgebouw van Londen worden. Met die intentie werd de dataset specifiek ontworpen voor de Digital Twin. WSP UK stelde data governance en standaardisatie vast, wat zorgde voor een naadloze overdracht van gegevens van de constructiefase naar een actieve operationele twin, verbonden met Wi-Fi, IoT-sensoren en slimme systemen.

Hoewel het oorspronkelijke doel van digitale constructie was om de ontwikkeling van het slimste kantoorgebouw van Londen te ondersteunen, zorgde de start van dit project in 2020 ervoor dat de beschikbaarheid van BIM-modellen en de Digital Twin het aantal benodigde mensen op locatie kon beperken. Projectteams konden op afstand gecoördineerd blijven, volledig geïnformeerd en met behoud van projectcontrole. Ondanks de uitdagingen van de Covid-19-pandemie werd het gebouw binnen het oorspronkelijke budget en tijdschema voltooid.

WSP UK leverde gedetailleerde 4D-simulaties, waarmee de klant kon begrijpen hoe de complexe HVAC-systemen, die off-site werden vervaardigd, moesten worden geïnstalleerd. Vier video’s toonden de installatie van systemen in de kelder, stijgleidingen, typische vloer-HVAC-systemen en de positionering van installaties op het dak, waardoor de aannemer de beste installatievolgorde kon bepalen. Deze aanpak bespaarde veertien weken.

Daarnaast stelde het model WSP in staat om een virtuele omgeving met de Unreal Engine – een gaming tool – te maken, waarmee de eigenaar van het gebouw de uitzichten vanaf de terrassen aan potentiële huurders kon demonstreren voordat het gebouw voltooid was. En nuttig na voltooiing van het gebouw voor mensen die zich niet comfortabel voelden of niet in staat waren om persoonlijk te bezoeken.

Vandaag de dag blijft de operationele Digital Twin dezelfde dataset gebruiken, gevoed door meer dan tienduizend gebouwsystemen, waardoor gebruikers en gebouweigenaren realtime beslissingen kunnen nemen tijdens dagelijkse operaties, zoals toegangscontrole, klimaatbeheersing, verlichting en liftgebruik - allemaal bediend via de gebouw-app.

De continue gegevensstroom zorgt ervoor dat het gebruiks- en onderhoudsrecord van het gebouw gedurende de hele levensduur consistent kan worden vastgelegd, tot aan de verwijdering van de asset.

Het BIM-proces voor JJ Mack won in 2021 de SECBE Digital Construction Project of the Year.

Digital Twins in Nederland

Ook in Nederland is Digital Twin technologie in opkomst. Rijkswaterstaat gebruikt bijvoorbeeld een digital twin van de Maeslantkering – een stormvloedkering – voor trainingsdoeleinden. En de NS won in 2023 de Industry Solution Award voor hun Digital Twin van Station Utrecht Centraal, die voor verbetering van de veiligheid zorgt, defecten voorkomt en het reizigerscomfort verbetert.

Het toepassen van Digital Twins en sensoring zal tot een enorme efficiëntieslag leiden in het ontwerpen en beheren van gebouwen. Het is een van de belangrijkste hulpmiddelen om gebouwen Future Ready te maken en om de benodigde stappen te zetten richting het behalen van onze klimaatdoelen. WSP Nederland kan - met de expertise van WSP UK - ondersteunen bij het ontwerpen en bouwen van Digital Twins.

Wil je meer informatie of heb je vragen, neem dan contact op via de Stuur een bericht knop.