Digitale drieling

Rijkswaterstaat beheert op dit moment twintig tunnels en er zijn nog vier in aanbouw. Van de twintig huidige tunnels wordt ongeveer de helft gerenoveerd in de komende tien jaar. ‘Digital twin’ is hierbij het sleutelwoord voor soepele inbedrijfstelling. Nieuwe en te renoveren tunnels zijn al zichtbaar in ‘virtual reality’ voordat de buitenwerkzaamheden zijn begonnen. Door het gedrag hierbij te nemen komt het geheel pas echt tot leven.

Elke tunnel wordt 24/7 bediend door een wegverkeersleider vanuit een van de vijf regionale verkeerscentrales in Nederland. Deze wegverkeersleider krijgt een basisopleiding in verkeersmanagement en tunnelbediening, maar moet ook een specifieke opleiding volgen voor elke tunnel die hij of zij gaat bedienen. Momenteel bevindt deze specifieke leeromgeving zich vaak in het dienstgebouw van de tunnel. Trainers en wegverkeersleiders moeten hier de opleiding uitvoeren, veelal op een verouderd systeem. Voordeel is dat er ook een rondleiding op de tunnel kan worden gedaan – rekening houdend met het verkeer, want de tunnel moet altijd open zijn.

In de praktijk is een wegverkeersleider in zekere zin vergelijkbaar met de brandweer of politie: continu alert en klaar om in actie te komen. Op rustige momenten heeft de wegverkeersleider ruimte om kennis te onderhouden en verbreden vanaf de werkplek. Door de digitale leeromgeving op dezelfde wijze als de echte tunnel beschikbaar te maken op de werkplek, wordt de drempel lager om wegverkeersleiders op te leiden. Hierbij wordt het ‘virtual reality’-model gebruikt om videobeelden op de werkplek te genereren, met visuele simulaties van incidenten om het geheel nog realistischer te maken. Zo kan de wegverkeersleider tegelijkertijd ‘gamen’ en leren op zijn werkplek. Deze combinatie heet ‘serious gaming’.

Traditioneel wordt de tunnelbesturing en -bediening als PLC/SCADA-oplossing uitgevoerd. Hoewel de Nederlandse tunnelstandaard een scherpe scheiding voorschrijft tussen de lokale aansturing van fysieke systemen (ventilatie, verlichting, blusvoorziening, etc.) en de coördinerende besturing en bediening, wordt het geheel vaak als één grote applicatie uitgevoerd. Voor lokale aansturing van fysieke systemen is een PLC-oplossing zeer geschikt. De complexiteit van coördinerende besturing en bediening kan echter beter worden uitgevoerd in een hogere programmeertaal. Een hogere programmeertaal biedt meer middelen voor algoritmes en communicatie met (IT-gebaseerde) cameramanagementsystemen en bedienplekken.

Scheiding tussen lokale en coördinerende besturing maakt het beheer van project-specifieke leeromgevingen eenvoudiger. De fysieke systemen spelen in een leeromgeving namelijk geen actieve rol en kunnen goed worden gesimuleerd. Coördinerende besturing in een hogere programmeertaal kan worden uitgerold op een locatie naar keuze: dienstgebouw, datacenter of verkeerscentrale. Voor het beheer van de leeromgeving worden alleen nog generieke IT-middelen gebruikt, en is geen specifieke PLC-hardware meer nodig.

Ook leidt de scheiding tussen lokale deelsystemen en de coördinerende besturing tot een modulaire, goed beheerbare tunnelbesturing. Dit geldt voor de test-/acceptatieomgeving, productieomgeving en leeromgeving. Deze drie omgevingen worden gedurende de gehele levensduur van de tunnel in stand gehouden. Innovaties worden op beheerste wijze doorgevoerd via de OTAP-strategie (ontwikkel, test, acceptatie en productie), waarin de leeromgeving een dynamische positie inneemt. Door eerst de leeromgeving bij te werken, is training van nieuwe bedienwijzen mogelijk voordat er in de praktijk mee gewerkt moet worden. Bij kleinere wijzigingen kunnen de productie- en de leeromgeving gelijktijdig worden geüpdatet.

Aanpassingen in de tunnel worden zichtbaar gemaakt in het ‘virtual reality’-model, oftewel de ‘digital twin’. Tijdens de levensduur van de tunnel worden echter vaker aanpassingen in het dynamisch gedrag gedaan. Deze aanpassingen worden gefaseerd doorgevoerd op test-/acceptatieomgeving, productieomgeving en leeromgeving met de schaalbare tunnelbesturing en -bediening. Hierdoor ontstaat de digitale drieling, met de mogelijkheid om nog veel meer broertjes en zusjes te krijgen over verschillende projecten heen.