Optimaal damwandontwerp binnen handbereik

Het ontwerpen van een damwand is een complex en iteratief proces. Voorbij Funderingstechniek is de uitdaging aangegaan om een damwand te optimaliseren met behulp van automatisering. Samen met Viktor hebben zij een applicatie ontwikkeld om kosten, CO2-uitstoot en bouwtijd te reduceren.

Learn how to accelerate your digital transformation and start making a difference in the construction and engineering industry

De bouw en infra ervaren een stormachtige transformatie naar een hogere mate van digitalisering. Dat het gebeurt en dat het snel gaat, heeft te maken met de relatief grote achterstand ten opzichte van andere industrieen. Net als bij andere industrieën vindt het plaats op alle plekken in een organisatie en in iedere fase van een project. Het is dus relevant van tender en engineering, tot uitvoering en beheer. Hierbij kan het gaan om het centraal verzamelen van data zodat overal consistente informatie wordt gebruikt of het beschikbaar stellen van berekeningen uit een cruciale Excel-sheet. Het kan ook gaan om het integreren van verschillende modellen zoals kosten, planning, constructie analyse, geotechnische en omgevingsdata, om als volgt automatisch te analyseren en resultaten inzichtelijk te maken. Er is nog meer mogelijk. Bijvoorbeeld met algoritmes om specifieke problemen te herkennen en via zelflerende systemen in het ontwerp deze op te lossen. Een voorbeeld van kunstmatige intelligentie is voorspellend onderhoud op basis van sensordata van een object. Voorbij Funderingstechniek zag potentie in deze transformatie in de industrie en besloot deze kans te pakken met behulp van Viktor om een deel van hun processen te automatiseren en vervolgens te optimaliseren om zo snel tot het beste ontwerp te komen.

Procesanalyse bepaalt potentie

Allereerst is Voorbij Funderingstechniek begonnen met een procesanalyse. Het doel van deze analyse is om inzicht te krijgen in de impact die automatisering heeft op het bedrijf en wat het betekent voor de huidige processen. Bij Voorbij kwam hierdoor een aantal kansen aan het licht. Op dit moment is een damwandberekening nog een intensief en iteratief proces. Om tot een eerste ontwerp te komen moet er naar een behoorlijk aantal variabelen gekeken worden, bijvoorbeeld de bodemopbouw, de gewenste ontgravingsdiepte, omgevingsinvloeden, belastingen en gewenste bouwfasering. Dit resulteert in een of meerdere maatgevende secties met bijbehorende uitgangspunten. Na het eerste ontwerp vergt iedere kleine aanpassing een nieuw model en een nieuwe berekening. Dat betekent dat alle bestanden gekopieerd moeten worden en overal één parameter, bijvoorbeeld het type damwand, de lengte, of de bemaling handmatig aangepast moet worden. In een ontwerpproces voldoet ook het tweede ontwerp nog niet aan alle eisen. Het proces van kopiëren en aanpassen herhaalt zich, voor íedere gedefinieerde sectie, meerdere malen. Dit is precies waar digitalisering een onderscheidend vermogen biedt, door repeterend werk te automatiseren kan tijd gewonnen worden. Een andere complicatie is dat in projecten met meerdere damwanden vaak het ‘maatgevende’ ontwerp wordt gebruikt voor alle damwanden. Een damwand wordt zo goed mogelijk (binnen de gestelde tijd) ontworpen en gedupliceerd naar de andere damwanden.

Kostenbesparing

Door het ontwerpproces te automatiseren kunnen veel meer ontwerpiteraties uitgevoerd worden, resulterend in kostenbesparing van materiaal en tijdbesparing voor engineering. Daarnaast is de kans op fouten nihil, doordat het proces van kopiëren, plakken en aanpassen geautomatiseerd gebeurt, is de kans op fouten daarmee ook nihil. En misschien de belangrijkste reden om te automatiseren is wel dat de engineer ruimte krijgt om met zijn specialistische kennis meerwaarde te creëren in uitdagende projecten. Deze procesanalyse heeft een aantal kansen geïdentificeerd die als input dienen: herhaaldelijk kopiëren van modellen, invoeren van variabelen en resultaten per sectie ophalen. Door een op maat gemaakte applicatie kunnen deze processen geautomatiseerd worden, en gekoppeld worden aan de verschillende stappen: o.a. analyseren van sonderingen, ontwerpen berekenen in rekensoftware, itereren tot de resultaten voldoen. Deze applicatie wordt met behulp van het Viktor-platform gebouwd.

Web-based

Het Viktor-platform is een web-based platform waarop online applicaties gebouwd kunnen worden. Deze applicaties worden ontwikkeld met behulp van een zeer veel gebruikte programmeertaal Python. In deze applicatie wordt met behulp van Python vak- en bedrijfskennis geprogrammeerd. Een van de specifieke functionaliteiten van het platform is het integreren van alle relevante databronnen en softwareprogramma’s. Met behulp van het platform worden data en analyseresultaten gecentraliseerd en beschikbaar gesteld met behulp van een dashboard aan de relevante personen middels autorisaties. Hierdoor krijgt iedereen meer inzicht en de juiste up-to-date informatie. Vak- en bedrijfskennis wordt op deze manier ook gewaarborgd. Door eerst te standaardiseren en automatiseren is het damwandontwerp te optimaliseren. Om het damwand-ontwerpproces te standaardiseren, wordt gezocht naar een ‘recept’ dat altijd tot een goed resultaat leidt. Vragen die hier gesteld worden zijn: Hoe verwerken we een sondering? Hoe bouwen we het model, en hoe verwerken we de resultaten? Pas wanneer iedereen het hierover eens is, wordt overgegaan op automatisering.

Automatiseren

De online applicatie is ontworpen als centraal invoerpunt van alle variabelen, maakt zelf de modellen, voert de berekeningen uit en levert een samenvatting van alle resultaten terug aan de gebruiker. Op deze manier hoeft er niets herhaaldelijk te worden ingevoerd. Hebben alle secties dezelfde ontgravingsdiepte? Is de wens van de engineer het itereren over damwandlengtes? Dan hoeft de invoer maar op één locatie binnen de app aangepast te worden om alle secties opnieuw door te rekenen. Deze snelle iteraties, in combinatie met de verzamelde resultaten van meerdere secties, leveren veel informatie op. Hiermee kunnen nieuwe verbanden gelegd worden tussen bijvoorbeeld bemaling en vereiste damwandlengte. Automatisering is natuurlijk niet beperkt tot variabelen invoeren en modellen genereren. Andere processen, zoals bepaling van stijghoogtes (in plaats van handmatig invoeren in D-Sheetpiling), zijn ook geautomatiseerd.

Optimaliseren

Nu het mogelijk is om automatisch meerdere damwandberekeningen uit te voeren, kan worden begonnen met optimaliseren. De belangrijkste vraag is wat het doel van de optimalisatie is? Is dit de goedkoopste, laagste CO2-uitstoot, of makkelijkst uitvoerbare damwand? Door deze doelstelling specifiek te definiëren volgt een aantal randvoorwaarden. De applicatie berekent op basis hiervan het optimale ontwerp uit. Dit kan in tientallen tot duizendtallen aan iteraties. Stel dat de goedkoopste damwand het doel is, dan werkt de applicatie als volgt: als het vorige ontwerp ruim voldoet aan de randvoorwaarden en een bepaalde prijs heeft, kan het volgende ontwerp herhaald worden maar dit keer met een kortere, lichtere damwand voor een lagere prijs. Als dit ontwerp niet meer voldoet aan de randvoorwaarden, wordt een stapje terug gezet, waarbij de damwand weer zwaarder wordt, maar nu voor een iets minder lage prijs; tot het optimum is gevonden tussen prijs en het voldoen aan de randvoorwaarden. In de essentie moet de digitalisering van de bouw en infra industrie zorgen voor het creëren van onderscheidend vermogen omdat men het repeterende werk automatiseert en meer tijd overhoudt voor het echte en leuke denkwerk. Automate the boring. Engineer the awesome!

Bron: magazine Land + Water

Follow us on LinkedIn

More To Explore

Blog

Digital building blocks for geotechnical engineering

The digital transformation is currently leaving no sector untouched. The combination of using data and digital technologies cleverly also offers many opportunities in the Construction and Infrastructure sectors. The benefits seem obvious. Subject-matter specialists no longer have to make manual repetitive calculations or analyses. This saves time and is more efficient, which reduces costs. Automation offers the possibility to not only calculate a greater number of scenarios, but also more quickly, with better quality and fewer risks as a result. At the same time, the digital transformation does not always run smoothly. Developments are taking longer than planned and expected, and adoption is slow. Sometimes it looks like a minefield. But how do you unlock this potential as a sector? A toolbox with digital building blocks that offers usable solutions is already providing geotechnical engineering with the answer to many digital challenges.

Do you want to boost your business?

Drop us a line and keep in touch