Tijdmakers: Digitale replica’s met voorspellend vermogen

Joep, wie ben je en wat doe je bij TNO?

‘Ik werk inmiddels alweer 10 jaar bij TNO. Van oorsprong ben ik constructeur en ik heb met veel plezier inhoudelijk onderzoek gedaan naar stalen bruggen. Sinds een jaar of vijf ben ik meer in de breedte bezig. Ik probeer nieuwe onderzoeken te starten en verschillende partijen daarbij aan te haken. Infrastructuur is voor mij het vertrekpunt geweest, maar ik ben steeds meer betrokken geraakt bij de digitaliseringskant daarvan. Ons werk draagt bij aan het oplossen van maatschappelijke vraagstukken zoals de Vervangings- en Renovatieopgave in de infrastructuur en het optimaliseren van energieprestaties van gebouwen en kassen. Voor veel van die vraagstukken zijn goede voorspellende modellen van cruciaal belang. Ik zet me daarbij in om het gat tussen de echte en de virtuele wereld van modellen te dichten’.

Wat zijn digital twins precies?

‘In de jaren ’60 en ’70 zijn in Nederland veel bruggen gebouwd. Nu rijst de vraag of die bruggen nog “fit-for-purpose” en toekomstbestendig zijn: voldoen ze bijvoorbeeld nog aan de strenge veiligheidseisen en is de onderhoudsbehoefte nog behapbaar? Daar moet goed naar gekeken worden, wat voor beheerders zoals Rijkswaterstaat, ProRail, gemeenten en provincies een lastige opgave is. TNO werkt aan digitale technologieën die daarbij kunnen helpen. Zo maken we op de computer een model van een fysieke brug, ofwel een digitale replica. Via sensoren is die digitale replica met de fysieke brug verbonden. De sensoren meten hoeveel verkeer er over de brug rijdt en wanneer en hoe zwaar het verkeer is. Deze actuele informatie uit de sensoren is voeding voor de digitale replica die hierdoor een voorspellend vermogen krijgt.

In de digitale replica, en dus op basis van actuele informatie, voeren we scenarioanalyses uit. Dit geeft ons inzicht in wat de fysieke brug in de toekomst nodig heeft aan bijvoorbeeld onderhoud en vervanging. Omdat wij op basis van de digitale replica kunnen voorspellen wat de toekomstige behoeften van de fysieke brug zijn, noemen we onze digital twins ook wel ‘predictive twins’

Hoe draagt het fysieke model uit de video bij aan jullie werk?

‘Het unieke van TNO’s predictive twin zit hem in dat voorspellende vermogen. Een tweede aspect betreft standaardisatie. Uiteindelijk is het de bedoeling dat onze methoden voor alle bruggen in heel Nederland kunnen worden toegepast. Dat vergt een hoop testen en gepuzzel. Daarom hebben we samen met onze Duitse onderzoekspartner Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung een minibrug gebouwd met wat lijkt op Lego en Meccano. In de video zie je dat we daar een wagentje overheen laten rijden. Via de sensoren die aan de minibrug zijn bevestigd kunnen we het systeem trainen en finetunen. Natuurlijk doen we dat ook al in het echt, maar in het klein is dit makkelijker te oefenen en demonstreren’.

Tot slot: om welke ‘echte’ brug gaat het?

‘We testen en valideren ons werk in de praktijk op de Moerdijkbrug bij Dordrecht, samen met Rijkswaterstaat en andere partners. We kunnen op afstand inloggen op het meetsysteem aan de brug. Zo valideren en ontwikkelen we de ‘bouwblokken’ uit ons onderzoeksprogramma op basis van “real-scale” data uit de praktijk.

Naast bruggen werken we ook aan voorspellende digital twins voor andere toepassingen, zoals de energieprestaties van gebouwen en tuinbouwkassen. We gaan dit oppakken, samenbrengen en showcasen in ons te ontwikkelen Predictive Twin Lab op TNO-locatie NEXT Delft. Hiermee willen we een maximale kruisbestuiving tussen domeinen creëren en de sector aanjagen om deze ontwikkeling samen te versnellen’.