Heb je weleens het gevoel dat een computer een gedeelte van je werk zou kunnen overnemen? Juist! Dat werk gaat verdwijnen. Dominante handmatige handelingen gaan tot het verleden behoren. Het moment komt dat je geen kostbare tijd meer verliest aan repetitieve taken. Je wordt aangesproken op je expertise en creativiteit. Ook gaat er integraal gekeken worden naar de effecten van verschillende variaties. Je werkt niet langer ‘op eilandjes’ in allemaal verschillende softwarepakketten – je werkt integraal met collega’s van andere disciplines en bedrijven, binnen één omgeving. Wat maakt deze verandering mogelijk? Digitalisering: zelfs in de conservatieve bouw- en infrasector, zo blijkt uit recente marktonderzoeken.

Bij McKinzie voegen ze nog wat extra urgentie toe wanneer zij spreken over de aankomende veranderingen: “The construction industry is ripe for disruption”. Wat maakt de industrie rijp voor ‘disruptie’? De noodzaak voor de bouw- en infrasector om faalkosten terug te dringen, marges hoog te houden en concurrerend te blijven is extreem hoog. Tegelijk is de situatie ontstaan waarin kennis en toepassingen bereikbaar zijn om oude problemen voor eens en voor altijd op te lossen. Het moment is nu daar:  de voordelen van automatisering liggen binnen handbereik.

Vier principes van geautomatiseerd ontwerpen

Heb je weleens het gevoel dat een computer een gedeelte van je werk zou kunnen overnemen? Juist! Dat werk gaat verdwijnen. Dominante handmatige handelingen gaan tot het verleden behoren en er gaat integraal gekeken worden naar de effecten van variaties. Om deze automatisering te bereiken kan er gebruik gemaakt worden van een toepassing zoals VIKTOR.  We verenigen vier principes: parametrisch ontwerpen, het vastleggen van kennisregels, het verbinden van kennis en tools en artificial intelligence.

1. Parametrisch ontwerpen

Bij parametrisch ontwerpen definieer je een parameterset die het ontwerp beschrijft. Door deze set te variëren ben je in staat om verschillende ontwerpen te genereren en afhankelijkheden te bestuderen. Alleen parametrisch ontwerpen is nog niet ‘slim’ te noemen, dat gebeurt tijdens de volgende stap.

2. Vastleggen van kennisregels

Voeg kennisregels toe die het ontwerp duiden en beoordelen. Dit zijn vaak regels die vastliggen in praktische randvoorwaarden, methodes, normen, maar ook de ervaring van mensen. Je gaat relaties leggen tussen verschillende parameters. Ook ‘parametriseer’ je op zo hoog mogelijk niveau. Dit doe je door te focussen op de eisen, in plaats van zelf invulling te geven aan het ontwerp. Hiermee breng je intelligentie in je ontwerpproces en leg je de basis voor steeds slimmer ontwerpen.

3. Verbinden van kennis en tools

Het netwerk van kennis en tools is moeilijk te omvatten: parameters en kennisregels overstijgen verschillende disciplines. Met VIKTOR verbinden we ze, inclusief de (software-)systemen waarin ze worden gebruikt. Wanneer we de lengte van een brugdek als voorbeeld nemen, dan zien we dat deze parameter van doorslaggevend belang is voor de modelleur, constructeur, calculator en de inkoper.

Elk van hen heeft daarbij zijn eigen kennisregels en onderliggende systemen. Reken-, teken- en calculatieprogramma’s bijvoorbeeld. In een ideale wereld werk je allemaal samen, binnen dezelfde omgeving en maak je optimaal gebruik van elkaars kennis. Door dit hele proces te automatiseren kun je nu echt een single source of truth creëren en aansturen. Zo blijft je database van parameters en kennisregels voor alle betrokkenen betrouwbaar, benaderbaar en bruikbaar.

Om dit allemaal goed te verbinden en om de kennis toegankelijk en beschikbaar te maken voor verschillende gebruikers is een web-based applicatie cruciaal. Je maakt een integrale inrichting van de werkomgeving en je verhoogt de deelbaarheid van kennis. Dit doe je ook voor de codes op de achtergrond. Die staan centraal en goed beveiligd. De ontwikkelingen van de applicaties worden hierdoor een echte asset voor het bedrijf.

4. Artificial intelligence

Door het ontwikkelen en toevoegen van algoritmes en routines kan de computer zelf waardevolle en intelligente oplossingen aanreiken. Oplossingen waar jij als mens wat aan hebt. Daarnaast kan het inzichten geven in gevoeligheden van parameters, maar je kunt ook het gewenste resultaat weergeven in bijvoorbeeld tekeningen en rapportages.

Wat betekent dit voor de ingenieur?

Worden ingenieurs dan overbodig? Wij denken van niet. Mensen blijven achter het stuur zitten. En wel op twee niveaus. Als mens kun je op een slimme en creatieve manier omgaan met steeds geavanceerdere systemen. Het shit-in, shit-out principe blijft gelden. Daarnaast zijn deze systemen nooit af, ze blijven in altijd in ontwikkeling. In welke richting wordt bepaald door ingenieurs, niet door softwarebouwers. Als ingenieur bepaal je welke kennis, methodes en routines je wilt toepassen en hoe deze worden gevalideerd. Oftewel, als ingenieur van de toekomst zal je dit soort systemen naar eigen inzicht ontwikkelen.

Het resultaat: sneller, beter, flexibeler en zonder fouten je werk verrichten. Dit bereik je door meer aanspraak te kunnen maken op je creativiteit en expertise. Dit geeft vorm aan onze mission statement: Automate the Boring, Engineer the Awesome!

Hoe wordt dit in de praktijk gebracht?

Met VIKTOR hebben we de 4 principes voor geautomatiseerd ontwerpen samengebracht in een low-code platform. Hier kun je web-based applicaties bouwen die het engineeringproces kunnen automatiseren. Net zoals bij Lego kun je met eenvoudige handelingen gebruik maken van verschillende ‘blokken’ om een parametrische ontwerp-omgeving op te zetten. Zo leg je kennisregels vast, integreer je systemen, en voeg je algoritmes toe om de intelligentie van het systeem te verhogen.

Hoe werkt het?

  • Het VIKTOR platform is een low-code platform: met basis programmeerkennis ben je in staat professionele web-based applicaties te maken
  • Via het VIKTOR platform worden gebruikers en verschillende softwaresystemen verbonden
  • Binnen VIKTOR wordt een database aangelegd met de parameters en kennisregels die je ontwerp of engineeringopgave definiëren
  • Er worden algoritmes toegepast om handmatig werk uit handen te nemen en uitkomsten of inzichten te genereren
  • VIKTOR genereert de output die je nodig hebt zoals oplossingen, inzichten, rapportages, stuklijsten, tekeningen.

Zo’n applicatie hoeft zeker niet in een keer tot stand te komen maar kun je stapsgewijs opbouwen. Op die manier ontwikkel je beheerst een krachtige omgeving, die direct toepasbaar is in projecten.


VIKTOR is een platform waarop engineers eenvoudig web-based applicaties kunnen maken op basis van python. Dit kunnen interne ingenieurs zijn, of externe, zoals ingenieurs van MOCS. Copyright MOCS 

GoWa

Voor het project ‘Dijkversterking Gorinchem-Waardenburg’ van Waterschap Rivierenland hebben we een applicatie gebouwd om 23 km dijkversterking te ontwerpen. Met de verschillende partijen (Graaf Reinald Alliantie, bestaande uit de combinatie ‘Waalensemble’ Heijmans, GMB en de Vries & van de Wiel, met Royal HaskoningDHV als adviserende partij en Waterschap Rivierenland) zijn de parameters gedefinieerd, de kennisregels vastgelegd, routines geschreven. Ten laatste is een integratie gemaakt met systemen zoals D-Geo Stability.


Deel van de 23km lange dijk die versterkt moet worden in opdracht van Waterschap Rivierenland

Het resultaat in de 1e fase: een geautomatiseerde berekening. Het rekenwerk van een eerste iteratie is met 60-80% teruggebracht. Daarnaast is de winst bij iteraties nog hoger omdat alles al goed klaar staat. Dit dankzij de applicatie die op het VIKTOR platform is gebouwd binnen het project en welke nu ook wordt toegepast bij een tweede project  van Waterschap Rivierenland (Dijkversterking  Neder-Betuwe) waarbij ook Royal HaskoningDHV als adviseur is betrokken.

Dijkversterkingen in het algemeen
De applicatie die is gebouwd tijdens GoWa is in principe algemeen toepasbaar en kan bij andere projecten ingezet worden. Inmiddels is de module verder uitgebouwd en wordt het geïntegreerd met andere disciplines. Nu ontwikkelt de applicatie zelf voorstellen van geoptimaliseerde versterkingen.

Still uit het VIKTOR platform waarin dijken worden doorgerekend.

 

Theemswegtracé

In het Rotterdams havengebied wordt de Havenspoorlijn, het eerste deel van de Betuweroute, omgelegd. Het nieuwe tracé is circa 4 km lang en loopt vanaf de Merseyweg, over een verhoogd spoorviaduct langs de Theemsweg en via de Neckarweg tot aan de Moezelweg. Het spoor passeert twee boogbruggen (bij de Thomassentunnel en de Rozenburgsesluis) en sluit ter hoogte van de A15 weer aan op de bestaande spoorbaan. Momenteel wordt gewerkt aan de uitwerking van het ontwerp om in maart 2019 met de realisatie te kunnen beginnen. Een onderdeel hiervan is het ontwerp van de onderbouw van het spoorviaduct. Het ontwerp en de realisatie wordt uitgevoerd door bouwcombinatie SaVe ( Besix, Dura Vermeer en Mobilis). Wagemaker voert hiervoor in opdracht van SaVe de engineering uit van een groot gedeelte van de onderbouw van het tracé. Om de onderbouw parametrisch te ontwerpen en door te rekenen gebruikt Wagemaker het VIKTOR platform. Dit wordt o.a. gedaan door een integratie van geotechnische en constructieve berekeningen en een koppeling met het eindige elementenprogramma SCIA. Op deze manier kunnen de berekeningen veel sneller worden uitgevoerd en hoeft de constructeur geen handmatige modellen meer op te zetten.

Jeffrey Haverhals, constructeur bij Wagemaker, is heel enthousiast over de gebruiksvriendelijkheid en de efficiencyverbetering. Een belangrijk voordeel dat hij ziet is het verminderen van de foutgevoeligheid.

“Doordat alle parameters voor de constructie centraal in een database staan zijn alle afmetingen van de constructie eenduidig vastgelegd. Deze parameters hoef je maar één keer te controleren om zeker te weten of de automatisch gegenereerde modellen correct zijn aangemaakt. De kans op fouten in de geometrie van de rekenmodellen is daarmee nagenoeg nul.”


De onderconstructie van de nieuwe hooggelegen spoorlijn wordt via VIKTOR ontworpen. De inzet toont de visualisatie die een constructeur binnen VIKTOR ziet tijdens het ontwerp om het draadmodel voor SCIA op te bouwen.