Explore the
4TU.
Built Environment
TU DelftTU EindhovenUniversity of TwenteWageningen University
4TU.
Built Environment
Close

4TU.Federation

+31(0)6 48 27 55 61

projectleider@4tu.nl

Digitalization

The 4TU.Bouw consortium has collaborated in the BTIC to draft the Strategic Program ‘Digitalization’ (in Dutch only).
This Knowledge & Innovation Program aims to enhance the necessary and far reaching digital transformation in the building-, technology- and design sector and the digital development needed. The digital transformation will enable new business models to tackle existing barriers in before mentioned sectors to be able to build safer, faster and more sustainable with a higher return on investment.

The digitalization program entails subtopics like digital twinning, robotization, Artificial Intelligence and Virtual, Augmented and Mixed Reality. These digital developments are translated into different knowledge- and innovation lines which will be addressed in sub programs.

The first sub program is on Digital Twins. Further development of the strategic agenda and the remaining sub programs will be executed in the course of 2020.

more info


Digital Twins

Digital Twins zijn virtuele representaties van een object die van nut zijn in de gehele levenscyclus van bijv. gebouwen, boven- en ondergrondse infrastructuur en stedelijke gebieden. Digital Twins kunnen een realtime verbinding leggen met de fysieke wereld door middel van sensortechnologie om zo een cyber-physical system te vormen. Deze koppeling maakt het mogelijk om ontwerp- en bouwprocessen (bijv. voor bouwplaats-planning en realtime logistiek) te monitoren en analyseren, om bv. onderhoud en exploitatie van gebouwen en infrastructuur te optimaliseren en automatiseren (denk aan tunneltechnische installaties, HVAC-installaties, structural health, solar shading etc.). Maar ook om nieuwe ontwikkelingen mogelijk te maken, o.a. op basis van emergente patronen of digitaal toetsen van nieuwe concepten.

Uitdagingen liggen in eerste instantie rondom: ontwikkelen van Digital Twin-concepten voor levenscyclusbeheer, het ontwikkelen van ‘as-built modellen’ en koppeling met BIM, veilige, privacy-bewuste data-opslag (en verdere gebruik), koppeling met monitoring technieken en ontwikkelen van gebruikstoepassingen.

Deze programmalijn richt zich op het ontwikkelen van methoden waarmee van objecten en bouwprocessen in de gebouwde omgeving geometrische en gebruiksdata (sensoren) kunnen worden geregistreerd in gebruiksvriendelijke tools en modellen. Er zullen tevens standaarden ontwikkeld worden (dit heeft relatie met bijv. het Digitaal Stelsel GO).

Het deelprogramma 'Digital Twins' kent 3 focuspunten:


Robotisering en automatisering

Robotics maakt gebruik van (semi) autonome machines die taken overnemen die voor de mens te risicovol, repetitief, moeilijk of inefficiënt zijn. Omdat omsteltijd van machines is afgenomen en flexibiliteit toegenomen, kunnen deze vaker goedkoper produceren dan een mens en spelen zij een rol in productiehallen. Integratie van robotica en mechanica op de (inherent) dynamische bouwplaats blijft echter een uitdaging. Machines zoals 3D concrete printers, steel welders, hijskranen, autonome voertuigen (AV), drones en graafmachines kunnen (semi-automatisch) vanuit controlekamers worden aangestuurd ter automatisering van de bouwplaats.

Uitdagingen liggen rondom: het ontwikkelen van al deze toepassingen voor zowel gecontroleerde bouwhallen en gecontroleerde buitencondities. Dit staat momenteel in haar kinderschoenen, maar is absoluut van belang om onze doelstellingen van 2030 te kunnen realiseren. 

Deze programmalijn richt zich op het ontwikkelen en testen van machines in productiehallen en op de bouwplaats. In de eerste plaats zullen prototypes worden ontwikkeld voor verschillende bouwprocessen (bijv. ter ondersteuning van graaf, hijs-werkzaamheden, monitoring van vooruitgang op de bouwplaats of voor assemblage door lassen en 3D printen), waarna later ook implementatie studies in meer weerbarstige omgevingen worden gedaan.

Het deelprogramma 'Robotisatie en automatisering' kent 4 focuspunten:


Artificial Intelligence (AI)

Artificial Intelligence (AI) maakt gebruik van optimalisatietechnieken en grote datasets. Lerende algoritmes kunnen daarin bijvoorbeeld: voorspellingsmodellen voor gebouwsimulaties ontwikkelen, ontwerpmodellen en bouwprocessen analyseren, anomalieën en fouten in (gebouw)modellen vinden en zelflerende robots aansturen. In combinatie met het bovenstaande, biedt het een sterke basis voor beslissingsondersteuning op allerhande plekken in de gebouwde omgeving. 

Uitdagingen zijn het ontwikkelen van betrouwbare, inzichtelijke en bruikbare AI-algoritmes die qua prestatie, betrouwbaarheid en logica minimaal ondersteunend, en in sommige gevallen vervangend zijn aan menselijk denkwerk en menselijk handelen. 

Deze programmalijn richt zich op het ontwikkelen van methoden waarmee de betrouwbaarheid van bestaande data kan worden geanalyseerd, waarmee ontwerp en planning kunnen worden geautomatiseerd/geoptimaliseerd en waarmee machines zelflerend en veiliger worden. AI vindt ook plaats binnen de twee bovenstaande programmalijnen, bijvoorbeeld door een koppeling tussen AI en ‘hardware in the loop simulaties,’ waarmee voorspellingen gedaan worden over bijvoorbeeld faalkansen van infrastructuur. Het is belangrijk om een directe koppeling te maken met monitoring van de daadwerkelijk geleverde prestaties in praktijk, wat uiteindelijk tot acceptabele risico's in voorspellingen kan leiden.

Het deelprogramma 'Artificial Intelligence' kent 3 focuspunten:


Mixed Reality (AR-VR-MR)

Virtual Reality, Augmented Reality en Mixed Reality integreren virtuele data real-time met een camerabeeld van de werkelijkheid. Dit ondersteunt een intuïtieve manier van visualisatie van belangrijke elementen in ontwerp, uitvoering, beheer, onderhoud en inspectie, maar biedt ook de basis voor training- en procesverbetering. AR-technologieën hebben in de bouw drie basis functies: visualisatie, informatieophaal en interactie. 

 

Uitdagingen zijn het ontwikkelen van real-time virtuele representaties van activiteiten binnen gebouwen, machines en robots, waardoor een digital twin op afstand kan worden ‘beleefd’ en onderhouden. Een andere uitdaging is het koppelen van VR met trainingen en procesverbeteringen in zgn. feedback support systems.

Deze programmalijn richt zich op de toepassingen en analyse van off-the-shelf virtuele en augmented reality tools bij ontwerp, planning, uitvoering, beheer en onderhoud. Ook wordt bestudeerd hoe de technologie een rol krijgt in remote-controlling van bijvoorbeeld automatiseringsprocessen. Het houdt zich met name bezig met de manier waarop deze taken ondersteunen en in hoeverre de tools doorontwikkeld moeten worden om gebruiksscenario’s te ondersteunen.

Het deelprogramma 'VR – AR - MR' kent 3 focuspunten: