Wat is een digital twin en wat zijn de voordelen?

Wat is een digital twin en wat zijn de voordelen?

Geoinformatietechnologie, bouwwerkinformatiemodellen (BIM) en interactieve 3D-omgevingen raken steeds nauwer met elkaar verweven. Die ontwikkeling roept de vraag op in hoeverre digital twins (‘digitale tweelingen’) van de fysieke omgeving een rol kunnen spelen in het simuleren van locaties, hele steden of zelfs nog grotere ruimtelijke systemen (denk bijvoorbeeld aan regio’s en provincies). 

Maar wat is een digital twin precies? Waar zet u zo’n simulatie voor in? Wat zijn de voordelen van digital twins? En hoe ziet hun toekomst eruit in een wereld die gekenmerkt wordt door razendsnelle technologische innovatie? U leest het in dit blogartikel.

 

Wat is een digital twin?

Digital twins zijn virtuele representaties van de echte wereld. Denk bijvoorbeeld aan fysieke objecten, processen, relaties en gedragingen. Spreken we in relatie tot GIS (geografisch informatiesysteem) of geografie over digital twins? Dan hebben we het over virtuele modellen van fysieke objecten of natuurlijke systemen in de wereld om ons heen. Deze virtuele modellen bestaan uit informatiemodellen, data, rapportages, analyses en gebruikerservaringen. U zet digital twins in om de huidige situatie vast te leggen, de status van een object of proces te monitoren en toekomstige scenario’s te voorspellen. Daarnaast gebruikt u digital twins  om veranderingen over tijd duidelijk te visualiseren.

Wanneer en waarvoor zet u digital twins in?

Digital twins hebben hun oorsprong in de maakindustrie. In die branche gebruiken bedrijven al geruime tijd accurate modellen van complexe objecten en machines zoals vliegtuigen en auto’s. Maakbedrijven leggen de modellen vast in databases om ze nauwgezet te analyseren. Door het uitvoeren van virtuele tests en simulaties wordt het mogelijk om een schat aan data te vergaren die u kunt gebruiken voor financiële doeleinden en kostenberekeningen, maar bijvoorbeeld ook voor het analyseren en vervolgens iteratief verbeteren van de prestaties van objecten.

Inmiddels treedt de digitale tweeling steeds vaker buiten de grenzen van de maakindustrie. Er loopt bijvoorbeeld veel onderzoek naar hoe we het concept van digital twins kunnen toepassen op infrastructuur, gebouwen en systemen op de schaal van steden of grotere regio’s. Het idee dat u een digitaal model van de fysieke omgeving of objecten daarin toepast om de performance te monitoren, de leefomgeving te verbeteren, kosten te voorspellen en de bouw te ondersteunen, spreekt enorm tot de verbeelding. 

In dat licht is het samenbrengen van digital twins, geografie en GIS dan ook een idee dat ongekende mogelijkheden ontsluit. GIS modelleert geografische systemen en objecten uit de echte wereld zoals perceelsgrenzen, netwerken van kabels en leidingen en verkeersnetwerken. Het bouwt daarbij voort op technieken en technologie die al langer bestaan voor data-opslag, gefedereerde systemen (systemen die data bij de bron opslaan en systemen verbinden) en objectgebaseerde georiënteerde datamodellen. Digital twinning en meer gedetailleerde 3D-modellen maken het mogelijk om modellen nog interactiever en preciezer te maken.

 

De voordelen van een digital twin

Het werken met digital twins heeft veel voordelen omdat ze op verschillende vlakken waarde toevoegen aan uw modelleringen.

Het bijhouden van de geschiedenis van een object

Een groot voordeel van een digital twin is dat het een middel is dat heel accuraat de staat van een object of systeem kan vastleggen op een specifiek moment in de tijd. Gedetailleerde modellen van de omgeving uit reality capture-technieken, zoals puntenwolken en textured meshes, als 3D-snapshot van de echte wereld gebruiken? Of BIM-modellen afleiden uit deze snapshots en die vervolgens gebruiken voor het vastleggen van de geschiedenis of als startpunt voor toekomstige renovaties en beheer? Digital twinning maakt het allemaal mogelijk.

Operationele prestaties monitoren

3D-modellen hebben het voordeel dat ze makkelijk te begrijpen zijn. Ze nemen veel voor de hand liggende vragen weg, vooral omdat ze de context en relatie tot de omgeving direct zichtbaar maken. Digital twins maken gebruik van dit principe door de vorm aan te nemen van een dashboard met de huidige status en performance van een systeem. U krijgt inzicht in de huidige situatie dankzij realtime-informatie en dynamisch aanpassende eigenschappen. Deze systemen of dashboards brengen vaak informatie uit verschillende systemen op één begrijpelijke manier samen.

Hypotheses testen of voorspellingen doen

Eén van de grootste beloftes van digital twins is dat ze in staat zijn om gedetailleerde modellen van de fysieke leefomgeving en objecten te genereren die we vervolgens kunnen gebruiken om simulaties uit te voeren, evaluaties te doen en de toekomst te voorspellen. In de bouwsector en infra-industrie gebruikt men bijvoorbeeld BIM in het virtuele bouwproces om mogelijke veiligheidsrisico’s rondom een constructie vroegtijdig op te sporen. 

Op de schaal van een stad of regio helpt een digital twin, en dan vooral de ontwikkeling richting predictive digital twins, om de toekomst te simuleren, verschillende toekomstscenario’s te toetsen of ‘AI-engineering’ toe te passen. Zo kunnen planologen en stedenbouwkundigen een beeld krijgen van de impact van de vorm van nieuwbouw, de aanleg van een nieuwe metrolijn of het plannen van lokale waterbergingsfaciliteiten.

Waarom dé digital twin niet bestaat

Hoewel we vaak spreken over dé digital twin, bestaat die eigenlijk niet. Elke organisatie en elk object heeft namelijk een geheel eigen karakter. Unieke behoeften en eigenschappen zorgen er dan ook voor dat elke digital twin anders is. Voor de één is het vooral belangrijk om plannen voor maatschappelijke opgaven te visualiseren en zo te testen wat de beste manier is om kosten en bezwaren te voorkomen. Voor de ander ligt de nadruk op het volgen en analyseren van processen om snel te kunnen optimaliseren en handelen. De centrale vraag die aan het ontwikkelen van een digital twin voorafgaat is dan ook helder: wat wilt u er concreet mee bereiken? Het antwoord op die vraag bepaalt hoe een digital twin er uiteindelijk exact uit komt te zien.

De toekomst van digital twins

Het is duidelijk dat er veel belangstelling bestaat voor digital twins. Maar hoe ziet de toekomst van deze geavanceerde modellen eruit? Op dit moment kunnen organisaties met behulp van GIS fotorealistische modellen, 3D, realtime-feeds en dynamische data combineren in interactieve digital twins van complexen, transportsystemen of steden. Wereldwijd werken tienduizenden organisaties reeds samen aan het leggen van een steeds betere basis voor digital twins door middel van Living Digital Twins.

Een belangrijke stap in het doorontwikkelen van digital twins is de door Esri Nederland en diverse partners ontwikkelde ‘Living Digital Twin’. Deze combineert een digitale kopie van de werkelijkheid (de klassieke digital twin) met de kracht van community en samenwerking. De Living Digital Twin is het grootste samenwerkingsverband in Nederland dat data verzamelt en inzichtelijk maakt. De constante input en uitwisseling van gegevens vanuit verschillende hoeken en expertises, leidt tot evoluerende modellen die altijd gebaseerd zijn op de meest actuele kennis vanuit verschillende disciplines.

Voorbeelden van digital twins

Er zijn al verschillende grote en gerenommeerde partijen die de kracht van digital twins benutten. Een paar voorbeelden:

  • Schiphol heeft een dynamische digital twin gemaakt van de luchthaven op basis van GIS-data, open standaarden en BIM-modellen. Een 3D-omgeving geeft de realtime-posities van voertuigen en de status van objecten weer. Dit helpt de luchthaven bij de informatievoorziening aan bezoekers, het beheren van assets, het plannen van verbouwingen én de realtime-operatie van de luchthaven. Bekijk de case hier.
  • De gemeente Eindhoven gebruikt een digital twin die bestaat uit een 3D-stadsmodel en geïntegreerde dashboards. Het doel? Diverse stedenbouwkundige ontwerpen vergelijken en toetsen aan de hand van verschillende indicatoren. Zo kan de gemeente de impact van ontwerpkeuzes op woningvoorraden, groen en mobiliteit nauwkeurig bepalen. Bekijk de case hier.

Meer weten?

Wilt u meer weten over digital twins en de Living Digital Twin? Dan bent u bij ons aan het juiste adres. Al sinds 1969 helpt Esri Nederland haar klanten bij het optimaal benutten van hun data om zo operationele processen en bedrijfsresultaten te verbeteren.