Digital Built Environment

Thema:
Digitalisering

De gebouwde omgeving wordt geconfronteerd met een combinatie van huisvestings-, klimaat- en toegankelijkheidsuitdagingen. Het aanpakken van deze uitdagingen is een steeds complexer en delicaat evenwicht, dat alleen kan worden opgelost met de steun van digitale innovaties. De Digital Built Environment (DBE) is de digitale innovatie-onderzoeksgroep binnen de Mobility & Built Environment (MBE) unit van TNO.

Innovatieve digitale oplossingen voor de samenleving van morgen

De missie van Digital Built Environment is om de digitale innovaties die nodig zijn om deze maatschappelijke uitdagingen aan te pakken, mogelijk te maken, te versnellen en op te schalen. Door onze expertise combineren we domeinkennis met data, modellering en besluitvormingsvaardigheden, waardoor we praktische en innovatieve digitale oplossingen creëren die aanpasbaar en schaalbaar zijn voor de toekomst.

Onderzoeksgebieden

Bij de DBE-onderzoeksgroep is ons doel om een toekomstige leefomgeving vorm te geven die een optimaal evenwicht bereikt tussen duurzaamheid, veiligheid en efficiëntie, waarbij onze digitale innovaties als belangrijke enablers dienen. Ons werk is geconcentreerd op vier hoofdonderzoeksgebieden:

Voor kassen ontwikkelen we innovatieve systemen om datagestuurd ontwerp en autonome, duurzame teelt mogelijk te maken, ter ondersteuning van de wereldwijde voedselzekerheid;

Voor civiele infrastructuur werken we aan het versnellen van de duurzame, toekomstbestendige vernieuwing van onze verouderende infrastructuur;

Voor gebouwen pakken we het woningtekort aan door duurzame woonoplossingen te ondersteunen die arbeids- en materiaalschaarste aanpakken, terwijl calamiteiten, emissies en afval worden vermeden;

Voor binnenklimaat en energie streven we ernaar dat iedereen comfortabel en gezond kan wonen en werken, terwijl we streven naar energieneutrale gebouwen tegen 2050.

Door deze innovaties toe te passen, creëren we een positieve impact op de samenleving: waaronder verbeterd hergebruik van materialen, veiligere gebouwen en structuren, en verminderde levensduur-emissies.

Technologielijnen

Onze onderzoeksgroep ziet digitale innovaties als essentieel voor het aanpakken van maatschappelijke uitdagingen in de gebouwde omgeving. Deze vooruitgangen maken nieuwe functionaliteiten mogelijk, cross-domein integratie (vooral tussen engineering en informatica), en opschaling van proof-of-concepts naar bredere sector toepassingen, bereikt door vier gerichte technologielijnen:

Faciliteert naadloze data-integratie over de levenscyclus van activa. Samenwerkingen met CGI en Microsoft hebben de staalbrugdata van Rijkswaterstaat (RWS) “FAIR” gemaakt, waardoor efficiënte veiligheidsbeoordelingen van verouderende bruggen mogelijk zijn.

Ontwikkelt tools voor het monitoren van activa en het optimaliseren van gebouwontwerpen, ter ondersteuning van marktbehoeften door verbeterde ontwerpmethoden en geautomatiseerde activamonitoring.

Integreert data (ALIM) en modellen (AICM) in voorspellende digitale replica’s van activa. Voorbeelden zijn een staalbrug-PDT voor het beheer van het einde van de levensduur (Moerdijkbrug) en een PDT voor het prioriteren van onderhoud aan stedelijke kademuren (Amsterdam).

Creëert tools voor complexe, transparante besluitvorming in gebouw- en infrastructuurontwerp, die belanghebbenden helpen bij het evalueren van opties op basis van Key Performance Indicators (KPI’s) voor duurzame, veilige oplossingen.

Faciliteiten

Predictive Digital Twin Lab

Het lab is ontworpen voor experimenteren met en het demonstreren van Predictive Digital Twins (PDT’s), van echte activa tot schaalmodellen. Het omvat een samenwerkingsruimte voor workshops, een technische werkplaats voor modelbouw en een website voor digitale displays. Bovendien stelt het lab onderzoekers en bezoekers in staat om digitale innovaties te verkennen via proof-of-concepts en bevordert het creativiteit met design-thinking sessies en gestructureerde brainstorms.

Mobility & Built Environment software tool suite

In Artificial Intelligence & Computational Modelling ontwikkelt en onderhoudt DBE kennis en tools met input van onderzoeksgroepen en externe partners, ter ondersteuning van kernimpactgebieden. Om hergebruik over domeinen heen te maximaliseren, zijn deze tools toegankelijk via de DBE software tool suite. Opmerkelijke voorbeelden zijn de Bayesian Inference en machine learning tools, ProbEye en Harlow, evenals commerciële producten voor high-tech kassen (de Hortivation Suite) en de Contingentenaanpak voor woningrenovaties.

Living labs

Living labs zijn real-world settings waar we digitale innovaties co-ontwikkelen en testen met sectorpartners. Bij de Moerdijkbrug werken we samen met Rijkswaterstaat (RWS), de industrie, de academische wereld en TNO’s Reliable Structures-groep om verouderende stalen bruggen toekomstbestendig te maken. Dit omvat een digitale tweeling voor gestructureerde gegevensuitwisseling, modelkalibratie via Bayesian Inference en verkeersbelastinganalyse. Evenzo dient het Stieltjesweg-gebouw van TNO als een Living lab voor klimaatbeheersingsoptimalisatie.

Gegevens over bezetting, temperatuur en CO-niveaus worden gebruikt in fysische en AI-gebaseerde diagnostiek. Ons team creëert een digitale tweeling om de verwarmings- en koelingsbehoeften te modelleren, waardoor de thermische prestaties en flexibiliteit worden verbeterd.