Digitale tweelingen spreken tot de verbeelding. Je kunt er de effecten van nieuwe woningbouwplannen mee inzichtelijk maken, wateroverlast voorspellen, de energievraag doorrekenen of toekomstige verkeersstromen simuleren. Toch begint een succesvolle digitale tweeling niet met technologie, maar met het stellen van goede vragen.

In het DMI-ecosysteem werkt Geonovum aan standaarden en werkwijzen die overheden en marktpartijen helpen om digitale tweelingen op een schaalbare en herbruikbare manier in te zetten. Doel is om het makkelijker te maken om een digitale tweeling te maken, in te zetten en te (her)gebruiken. “Door afspraken te maken en standaarden te ontwikkelen, brengen we structuur aan”, zegt Koos Boersma, programmamanager Digitale Tweelingen bij Geonovum. “Dat is nodig om te kunnen versnellen en opschalen.”

Verbinden van opgaven, data en besluitvorming

Volgens Boersma draait het werk van Geonovum om het verbinden van maatschappelijke opgaven, databronnen en besluitvorming. In het DMI-ecosysteem komen veel vraagstukken samen: woningbouw, openbare ruimte, mobiliteit, energie en klimaatadaptatie. Een digitale tweeling kan helpen om de gevolgen van keuzes op een integrale manier inzichtelijk te maken, maar daarvoor is het wel nodig dat de onderliggende data, modellen en processen goed op elkaar aansluiten.

Het komt nu nog veel voor dat organisaties voor bijvoorbeeld een woningbouwopgave de webviewer van leverancier A gebruiken en voor een mobiliteitsopgave werken met een digitaal platformmodel van leverancier B. Die systemen werken niet per se goed samen. Wil je integraal werken en informatie vanuit de ene opgave hergebruiken bij de andere opgave, dan levert dat veelal problemen op.

Referentiearchitectuur

Om de verschillende elementen waaruit een digitale tweeling bestaat beter te laten samenwerken, heeft Geonovum gewerkt aan een referentiearchitectuur. Daarin onderscheiden zij vier grote bouwblokken met functies die bij elke digitale tweeling terugkomen: data, rekenmodellen, visualisatie en een fundament voor meer generieke zaken zoals toegangscontrole.

Standaarden zorgen ervoor dat deze bouwblokken onderling kunnen samenwerken. Zo kun je bijvoorbeeld een 3D-weergave die je hebt gemaakt in het ene programma ook gebruiken in een ander programma waarin je berekeningen wilt uitvoeren. Ook regelen we met standaarden dat rekenmodellen kunnen samenwerken: informatie uit een weermodel kun je zo bijvoorbeeld ook gebruiken in een verkeersmodel. En dat laatste model kan vervolgens weer helpen bij het maken van een omleidingsplan.

Boersma: “Je wilt voorkomen dat organisaties voor elk vraagstuk aparte systemen (laten) ontwikkelen die niet met elkaar kunnen communiceren. Juist de combinatie van data en modellen maakt integrale analyses mogelijk en die zijn enorm waardevol.”

Overstappen tussen oplossingen

“Je wilt ook kunnen werken met verschillende leveranciers”, zegt Boersma. “Door die basis van standaarden en architectuurafspraken is het eenvoudig om te switchen van leverancier en bijbehorende oplossing, en kun je meerdere systemen combineren. Het is een van de voornaamste redenen om in te zetten op interoperabiliteit.” Om te testen of die afspraken ook in de praktijk werken, organiseert Geonovum zogenaamde Testbeds.  

Publiek-privaat innoveren in Testbeds

In Testbeds werken softwareleveranciers en kennisinstellingen samen aan de doorontwikkeling van standaarden die ervoor zorgen dat data, rekenmodellen en visualisaties onderling kunnen samenwerken. Voor deelnemende bedrijven is dit een uitgelezen kans om in een vroeg stadium te pionieren en mede vorm te geven aan het ecosysteem voor digitale tweelingen.

In eerdere Testbeds onderzochten bedrijven bijvoorbeeld standaarden die het mogelijk maken een visualisatie van de ene naar de andere visualisatietool over te brengen. Ook onderzochten ze hoe je verschillende rekenmodellen goed op elkaar laat aansluiten.

Deze zomer hebben bedrijven een verkenning afgerond naar het werken met sensordata (bijvoorbeeld data uit weerstations, meetlussen in de weg, waterstandsmeters). Toen startte ook een onderzoek naar hoe we beschrijvingen van digitale processen zoals het verwerken van data, het uitvoeren van een berekening of het tonen van een resultaat kunnen standaardiseren.

Daarna volgt nog een verkenning om processen in digitale tweelingen aan te sturen met behulp van AI. De resultaten van de Testbeds worden verwerkt in nieuwe versies van standaarden, in praktische handreikingen en in de referentiearchitectuur.

Hoe maak je een succesvolle digitale tweeling?

De kennisproducten van Geonovum leggen een basis waarmee digitale tweelingen breder en meer flexibel kunnen worden ingezet. De nadruk van het werk ligt daarbij op het doorontwikkelen van standaarden. Deze maken het gebruik van digitale tweelingen makkelijker. Maar wat maakt een digitale tweeling succesvol voor een organisatie? Wat komt daarbij kijken?  

De opgave staat centraal

Een belangrijk uitgangspunt bij het ontwikkelen van digitale tweelingen is dat organisaties niet direct met technologie beginnen. “Als je naar een succesvolle digitale tweeling kijkt, zie je een instrument dat inzicht geeft”, zegt Jan Bruijn, projectmanager bij het ministerie van Binnenlandse Zaken. Bruijn stuurt op de opdracht aan Geonovum om met NGF-financiering op meerdere vlakken het versneld gebruiken en opschalen van digitale tweelingen te stimuleren. “Maar om dat inzicht te creëren heb je eerst een proces nodig waarin verschillende afdelingen gezamenlijk hun vraagstuk definiëren. Een goede digitale tweeling begint daarom altijd met het goede gesprek over de inhoudelijke problematiek, niet met software.”

Dat blijkt in de praktijk vaak nog een uitdaging. Binnen een gemeente spelen uiteenlopende opgaven en wensen vanuit afdelingen die bezig zijn met bijvoorbeeld wonen, mobiliteit, duurzaamheid en openbare ruimte. Een digitale tweeling kan helpen om die opgaven inzichtelijk te maken, maar vraagt tegelijkertijd om een andere manier van samenwerken. “We merken dat veel organisaties het lastig vinden om integraal, dus over domeinen heen samen te werken”, zegt Bruijn. Elke afdeling kijkt vanuit eigen expertise en verantwoordelijkheid. Terwijl de vraagstukken van nu en de toch al schaarse ruimte juist vragen om die integrale benadering: hoe zorgen we gezamenlijk voor de meest optimale oplossing voor een vraagstuk? “Een digitale tweeling kan die integrale samenwerking goed ondersteunen.”  

Het is een leerproces

Om organisaties bij die verandering te ondersteunen, ontwikkelde Geonovum een Use Case Canvas Methodiek. Deze helpt organisaties om ‘de vraag achter de vraag’ scherp te krijgen. Wat wil een gemeente precies weten? Welke maatschappelijke waarde staat centraal? Welke data is beschikbaar? Welke afdelingen moeten betrokken worden? En hoe wordt de toepassing straks onderdeel van het reguliere werkproces? Volgens Bruijn ontstaat daar vaak al veel waarde. “In workshops om zo’n use case boven tafel te krijgen, zie je dat verschillende afdelingen van gedachten wisselen over een vraagstuk. Juist door vanuit dat vraagstuk te werken, wordt een digitale tweeling echt hun eigen instrument. Het is ook een leerproces: je evalueert de samenwerking en de technologie, en gebruikt die lessen om volgende stappen te zetten.”

De uitgangspunten van deze methode en veel van de werkvormen die erin worden gebruikt, zijn vrij beschikbaar voor iedereen. Procesbegeleiders van bijv. adviesbureaus kunnen dit materiaal gebruiken om het integraal werken en het vormgeven van digitale tweelingen in organisaties te ondersteunen en begeleiden. Geonovum gebruikt onderdelen van deze methode als onderlegger bij de organisatie van zogenaamde Xperience sessies. Dat zijn praktisch ingestoken workshopreeksen waarin medewerkers van een overheidsorganisatie gezamenlijk aan de slag gaan om hun vraag voor een digitale tweeling zo scherp te formuleren dat deze ook echt kan worden ontwikkeld. 

Praktische handvatten

De kennisproducten van Geonovum zijn niet bedoeld als kant-en-klare producten die organisaties simpelweg kunnen afnemen. Het zijn producten die inzichten en kaders bieden die de betrokkenen op weg helpen bij het opzetten van een digitale tweeling. Ze bieden een gezamenlijke taal, praktische handvatten en technische afspraken. Hiermee kunnen digitale tweelingen beter worden ontwikkeld, gedeeld en opgeschaald. Boersma tot slot: “Het gaat nooit alleen om de techniek. Het gaat erom dat organisaties hun vraagstuk goed begrijpen en vervolgens de juiste middelen hebben om daar samen mee aan de slag te gaan.”

De kennisproducten van Geonovum

Referentiearchitectuur nLDT / Digital Twin as a Service

Beschrijving van de standaarden, bouwblokken en afspraken die nodig zijn om digitale tweelingen interoperabel te maken. 

Recepten

Geonovum ontwikkelt zogenaamde ‘recepten’ voor de ontwikkeling van digitale tweelingen. Zo’n recept lijkt op de inhoud van een traditioneel kookboek, maar bij digitale tweelingen moet een recept ook leesbaar zijn voor systemen en software. Daarom worden alle stappen van het ontwikkelproces formeel en gestandaardiseerd beschreven. Door die vast te leggen ontstaan digitale tweelingen die herbruikbaar zijn, niet alleen binnen één organisatie, maar op veel meer plekken. Net als bij een kookboek, is het belangrijk om de juiste ingrediënten te verzamelen. Bij digitale tweelingen gaat het dan bijvoorbeeld om luchtfoto’s, sensordata, 3D-stadsmodellen en andere databronnen. Samen vormen die de basis voor een visualisatie, berekening of analyse. 

Testbeds  

Diverse uitvragen aan de markt om standaarden, architectuur en toepassingen te verkennen op hun praktische geschiktheid binnen een ecosysteem van digitale tweelingen. Dit biedt bedrijven de kans om in een vroeg stadium te pionieren en mede vorm te geven aan het ecosysteem voor digitale tweelingen. 

Onderzoek

Verzameling van onderzoeksrapporten en handreikingen rondom onderwerpen zoals 3D-tiling, sensordata, rekenmodellen en ethiek die bijdragen aan de verdere ontwikkeling van digitale tweelingen. 

Xperience Sessies
In Xperience sessies gaan medewerkers van een overheidsorganisatie gezamenlijk aan de slag om hun vraag voor een digitale tweeling zo te formuleren dat deze ook echt kan worden ontwikkeld.