De digitale bouw

De laatste jaren spreken we steeds vaker over smart homes en smart cities. Ook het onderwerp Wonen-als-een-Service heb ik in eerdere blogs besproken. Alle functies en comfort in een woning afnemen als een dienst, alsof je in een hotel woont, zie wonen in een hotel. Of als je zorg in je woning nodig hebt, deze zorg ook als een dienst kunnen afnemen zoals wonen in een ziekenhuis. Als je in functies gaat denken, die je als diensten kunt afnemen, dan wordt eigenaarschap van een gebouw opeens een heel andere zaak. Dan 'koop' of 'huur' je ruimte als platform voor een dienst. Voor een bepaalde functie die je op die plek wilt afnemen. Dan verdwijnt de vaak harde koppeling tussen eigenaar en gebruiker. De eigenaar kan zich op de levenscyclus van het gebouw richten, met alle waarderingen, afschrijvingen, onderhoud en toekomstbestendigheid. De gebruiker richt zich op de diensten die daar mogelijk zijn.

Het is dan wel zaak dat de woning in zo'n geval een generieke open infrastructuur voor alle soorten diensten 'in huis heeft'. Begrijpen welke platformen en infrastructuren in de moderne digitale wereld nodig zijn om die inhoudelijke functies te (kunnen) koppelen met de buitenwereld. Naast schaalbare en betrouwbare energievoorziening ook schaalbaar en betrouwbaar (bijvoorbeeld dubbel uitgevoerd), digitaal gekoppeld met de buitenwereld. Niet dat een nieuwe bewoner zelf zich bijvoorbeeld druk moet maken om een alsnog glasvezelkabelverbinding aan te leggen, omdat de bouwer daar geen kaas van gegeten heeft omdat het voor hem niet bij 'de stapel stenen' hoort. Wonen-als-een-service vraagt een energetisch en digitaal ingerichte woning die alle soorten services mogelijk maakt.

Digitale tweeling

Dat betekent dat architect en ontwerper deze functionaliteit direct meeneemt in het functionele ontwerp. Inclusief alle woon- en gebruiksfuncties die voor moderne diensten nodig zijn. Al bij het ontwerp nadenken over systeemintegratie in dat pand, niet alleen nu maar ook in de toekomst. Lifecycle management voor de honderd jaar dat dat pand waarschijnlijk zal kunnen worden gebruikt. In de Ingenieur van november 2019 stond een interessant artikel 'van BIM naar predictive twin'. In een eerdere blog heb ik het concept van digital twin al een keer besproken; een begrip dat de NASA gebruikte tijdens de problemen met de Apollo 13. En intussen in de wereld van 3D-ontwerpen en Lifecycle Management een begrip.

Het mooie is dat we momenteel fysieke en virtuele wereld steeds beter en directer met elkaar kunnen koppelen. In de blog digitale metamorfose schreef ik over het internet van de 'mensen en dingen' die digitaal met elkaar verbonden worden. Via 3D-modelleren stellen we onze ontwerpen levendig en virtuel ter beschikking terwijl we met IoT realtime signalen om ons heen terugkoppelen naar die virtuele wereld. Waarmee we die digitale virtuele modellen enige vorm van intelligentie en zelflerendheid geven en dus predictive maken. De in het artikel besproken 'predictive twin'.

Betting your company

In de wereld van steeds slimmere producten is de predictive twin een 'must', omdat het steeds lastiger wordt om het gedrag van complexe combinaties van hardware en (interne) software over de levenscyclus van dat product inzichtelijk te houden. Hoe kun je een zelfrijdende auto die twintig jaar of meer veilig op de weg moet kunnen blijven, al in de óntwerpfase daarop toetsen? Hoe kun je simuleren welk gedragingen of misdragingen met of door dat product potentieel zouden kunnen gebeuren? We overschrijden langzamerhand het menselijke voorstellingsvermogen als we dit soort complexe producten ontwerpen en construeren.

Denk aan de Boeing 737 Max die uiteindelijk in de lucht ander gedrag kon vertonen dan men op de 'tekentafel' had voorzien. Boeing hoopt dat dit toestel binnenkort weer mag vliegen, maar de kosten van deze 'onvolkomenheid' zijn nu al gigantisch. In de vliegtuigbouw wordt elk nieuw project gezien als 'betting your company'. Immers de kosten van ontwikkeling, certificatie en productievoorbereiding zijn zo hoog, dat als een programma mislukt, het bedrijf feitelijk failliet zal gaan. Tenzij de overheid bereid is het bedrijf 'in de lucht' te houden. Op die wijze zijn de afgelopen veertig jaar vele vliegtuigfabrikanten failliet gegaan: de (vaak onvoorspelbare) risico's worden zo groot, dat een commerciële onderneming die bijna niet maar dragen.

Slimme producten vragen slimme ontwerpers

We zien een groeiende druk op ontwerpers om deze integralere producten tóch te kunnen ontwikkelen, zie ook mijn blog 'renaissance in systems engineering'. Dat geldt ook voor de bouw. De bouw was lange tijd een tamelijk rudimentaire markt van bouwers en materialen-, product- en systeemleveranciers. Terwijl bij oplevering er veel techniek in dat gebouw kan zitten, ontbreekt vaak een overall specificatie, stuklijst en onderhoudshandleiding. Als je vijf jaar later bij de bouwer of ontwerper terugkomt als iets niet goed functioneert, dan is het project afgesloten en ligt de productdata verspreidt over een ecosysteem van toeleveranciers en installateurs. Hoewel waarschijnlijk alle subsystemen netjes een CE-certificaat zullen hebben, heeft het geïntegreerde gebouw dat als woning echter niet.

Verantwoordelijk zijn voor 'slechts' een stapel stenen of voor een geïntegreerd complex product vraagt hele andere productverantwoordelijkheden voor, tijdens en zeker ná de oplevering. Een verantwoordelijkheid die zich voortzet tijdens de gebruiksfase van tientallen jaren. Net zoals complexe producten als vliegtuigen, kerncentrales, fabrieken of auto's. Op dat gebied heeft de bouw nog best een lange weg te gaan, ondanks alle optimisme in genoemd artikel in de Ingenieur. Bij een auto van 20.000 euro krijg ik meer en betere product- en onderhoudsinformatie dan bij een woning van 500.000 euro. Dat is eigenlijk niet meer uit te leggen.

Onderhoud en veiligheid

Mijn auto wordt jaarlijks op veiligheid gekeurd. Met de zorgplicht in het bouwbesluit van 2012 werd met NEN 8025 duidelijk dat dit ook voor woningen nodig is. Een APK-veiligheidskeuring voor elke woning waar de maatschappelijk aanvaardbare minimale veiligheidsniveaus worden getoetst van bestaande technische installaties en voorzieningen. Hard nodig nu we steeds meer elektrische installaties de woning binnenhalen zoals complexe apparatuur als zonnepanelen en warmtepompen. Jaarlijks overlijden 35 personen door brand en komen ten gevolge daarvan nog eens 620 mensen in het ziekenhuis. Het Kiwa meldt dat 53% van de ongelukken met elektriciteit thuis plaatsvindt bij meterkast of wasdroger; een kwart overlijdt door brandwonden of rookvergiftiging. Onderhoud van installaties is dus echt van levensbelang.

Dus hoog tijd dat de bouw (vooraf) digitaliseert in zijn ontwerpprocessen. En integrale woonproducten gaat ontwerpen en opleveren. Niet alleen op basis van BIM en een digitale twin, maar ook als één ge-engineerd eindproduct met één duidelijk en overkoepelend CE-keurmerk. Met een actueel en onderhoudbaar digitaal bouwdossier. Met onderhoudsvoorschriften, controlepunten, testcertificaten, prestatiekaarten, beschikbare reservedelen en de aanwezigheid van herbruikbare materialen. Net zoals eigenlijk alle producten die op de markt komen. Een woonproduct waar standaard waardering, afschrijving, onderhoud en lifecycle support voor geldt als voor elk ander product. Maar dat vraagt slimme bouwers die het lange termijn voordeel van zo'n systeemaanpak te herkennen. Benieuwd wie die innovatie durven oppakken?

Door: Hans Timmerman (foto), directeur van Fortierra