Meer grip op complexe vraagstukken met digital twin

Met een digital twin maak je het onzichtbare zichtbaar. Daarmee is deze digitale kopie van de fysieke omgeving, een object of systeem uitermate geschikt om scenario's door te rekenen, analyses uit te voeren en situaties te voorspellen. Een digitale tweeling draagt zo bij aan te zetten stappen en oplossingsrichtingen bij complexe vraagstukken van organisaties. Denk aan de woningbouwopgave, de energietransitie, gebiedsontwikkeling, mobiliteit of de onderhoudsstatus van assets. Op basis van verkregen data kunnen processen, plannen en investeringen beter gestuurd worden; met minder risico en lagere kosten. Verschillende praktijkvoorbeelden laten zien dat digital twins in opmars zijn en meerwaarde hebben. 

“De kracht van een digitale tweeling zit 'm in het inzicht dat het oplevert", zegt Thomas Lier, productmanager bij Esri Nederland. "Door het concept concreet te maken en te laten zien wat er vandaag al kan, wordt een digital twin iets waar je morgen mee kunt starten. Het gaat niet om een zo realistisch mogelijk model, maar om beter te begrijpen wat er speelt, welke keuzes je hebt en wat de gevolgen daarvan zijn. Door data, ruimte en context samen te brengen, ontstaat één gedeeld beeld dat gesprekken versnelt, scenario’s helpt verkennen en besluiten beter onderbouwt.”

Volgens Thomas begint een digital twin dan ook niet vanuit de techniek, maar altijd vanuit een concrete vraag of opgave. "Denk aan praktische problemen als 'wat voor effect heeft de bouw van een nieuwbouwwijk op de bereikbaarheid?' of 'hoe gaan we om met hittestress in een bepaald gebied?'. Dit zijn vraagstukken waarbij meerdere afdelingen betrokken zijn en waar ruimtelijke samenhang een grote rol speelt. Juist omdat er zoveel verschillende mensen betrokken kunnen zijn bij een digital twin, waaronder GIS- en dataspecialisten, maar ook beleidsmedewerkers, projectleiders en managers, moet duidelijk zijn wie de regie heeft en eigenaar is van de opgave. Anders blijft een digital twin al snel hangen in experimenten."

Met het scherp maken van het vraagstuk volgt vervolgens stap voor stap de opbouw van de twin, waarmee je de visualisatie wilt maken. Hoewel een digital twin vaak groots klinkt, is deze al met relatief kleine stappen te realiseren. Ingrediënten voor het bouwen van een waardevolle twin zijn bijvoorbeeld bestaande GIS-data en 3D-functionaliteit in ArcGIS. Thomas: "Het begint met het opbouwen van een basisbeeld van het desbetreffende gebied of systeem. Dat hoeft niet perfect te zijn; als het maar herkenbaar is. Vervolgens voeg je samen met het betrokken team inhoud toe die relevant is voor de te beantwoorden vraag. Daarmee ontstaat ruimte om scenario's te vergelijken en ermee te werken in overleggen en besluitvorming. Bij een gebiedsherontwikkeling zie je dit heel concreet terug. Je start met de huidige situatie als referentie en voegt mogelijke ontwerpen toe. Door deze te combineren met andere informatie, zoals schaduw, bereikbaarheid of energie, kun je laten zien wat een plan betekent in de praktijk. Ontwerpers, beleidsmakers en bestuurders kijken naar hetzelfde beeld en voeren het gesprek op basis van gedeelde inzichten in plaats van losse documenten. Het is vaak maatwerk. Er is niet maar één digital twin, omdat elke organisatie en opgave uniek is. Wel zorgen we ervoor dat we veel elementen kunnen hergebruiken, en we niet steeds vanaf nul hoeven te beginnen."

De digital twin bestaat al langer en kent zijn oorsprong in de maakindustrie. Bedrijven in die branche gebruiken al langere tijd modellen van bijvoorbeeld vliegtuigen en auto's. Deze modellen worden vastgelegd in databases voor verdere nauwkeurige analyse. Met het uitvoeren van virtuele tests en simulaties kan zo een schat een informatie worden vergaard die te gebruiken is voor kostenberekeningen, maar bijvoorbeeld ook voor het verbeteren van de prestaties van objecten. Inmiddels vindt de digitale tweeling dus steeds vaker zijn weg buiten de maakindustrie. Verschillende organisaties en overheden maken er gebruik van. "Er zijn allerlei voorbeelden te noemen", zegt Sina Reshad, engineer bij Esri. "Zo werkt de gemeente Arnhem aan de hand van ArcGIS aan de ontwikkeling van een digital twin om stedelijke vraagstukken, zoals de Arnhemse Ruimtebalans, te analyseren. Met de twin wordt de huidige situatie in kaart gebracht als het gaat om ruimte voor voorzieningen voor onder meer wonen, zorg, onderwijs en groen. En wordt er via de digital twin gekeken naar de toekomst; naar de geschatte extra ruimtebehoefte in vierkante meters in 2040. Die laat zien dat er aanmerkelijk meer ruimte nodig is voor het benodigde aantal voorzieningen. Op basis van deze informatie kan de gemeente beter sturen op beleidsbeslissingen." 

Nog een voorbeeld van digital twinning in de praktijk, is de kermis in Tilburg. Het is de grootste kermis van de Benelux en wordt jaarlijks gehouden in de Tilburgse binnenstad. Met zo'n 240 attracties en vaak meer dan een miljoen bezoekers. "Zoveel mensen en zoveel attracties in een relatief klein gebied vraagt om een goede coördinatie. Met een digital twin krijgt de gemeente bezoekersstromen beter in beeld, onder meer vanuit veiligheidsoverwegingen. Bijvoorbeeld waar mensen naartoe kunnen als het plotseling slecht weer is. Welke straten kunnen dan zo nodig afgezet worden, of juist opengesteld worden, om te voorkomen dat er gevaarlijke situaties ontstaan door drukte. Op basis van realtime data kan er snel geschakeld worden als dat nodig is en hulpdiensten worden ingeschakeld. Het laat zien dat een digital twin ook een operationele waarde heeft tijdens een groot evenement", aldus Sina.   

Volgens Thomas gaat het bij digital twins uiteindelijk om het gedeelde totaalplaatje. "De belangrijkste succesfactoren die we in de praktijk steeds terugzien zijn een duidelijke koppeling met een echte opgave, een stapsgewijze aanpak en het actief betrekken van meerdere disciplines. Daarnaast is het belangrijk om het begrijpelijk te houden en de digital twin echt te gebruiken in het dagelijkse werk. Zie het als iets levends dat meebeweegt en meegroeit met de organisatie en niet als een eenmalig eindproduct. De digital twin verschuift hiermee steeds meer van statisch model naar een actief en intelligent hulpmiddel." Sina vult aan: "We zien dat er verschillende soorten van digital twins zijn die continu in ontwikkeling zijn en blijven. Van beschrijvend, informatief en voorspellend tot alomvattend en autonoom. Ook zijn er allerlei uitbreidingsopties. Denk aan VR-mogelijkheden met digital twins die het mogelijk maken om realtime sensordata van fysieke objecten te visualiseren, simuleren en besturen in een meeslepende 3D-omgeving. In combinatie met 360 VR kun je bijvoorbeeld virtuele rondleidingen en trainingen realiseren. Ook kunnen ontwikkelaars realtime GIS-data via ArcGIS Maps SDK for Game Engines integreren in 3D-game engines. Daarmee kun je fotorealistische 3D-kaarten, steden en terreinen bouwen voor XR (AR/VR) en simulaties met realtime geodata." 

Thomas besluit: "Ook samenwerking over organisatiegrenzen heen en het werken met open standaarden spelen een grote rol. De grootste kans zit niet in nóg meer detail, maar in slimmer gebruik om betere beslissingen te nemen."