Leer digital twins te bouwen met aardbeien
Digital twinning is aangemerkt door de NWO (Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek) als één van de sleuteltechnologieën voor de topsector ICT. Het is een technologie, waarbij een directe virtuele tweeling van de realiteit toegepast wordt voor een specifiek doel, bijvoorbeeld machineonderhoud, design/ontwikkeling of monitoring. De technologie belooft veel, maar tussen idee en markttoepassing zit een kloof. Hoe ontsluit je zo'n technologie op een manier dat deze niet alleen voor tech-giganten rendabel wordt? En hoe zorgen we ervoor dat er ICT'ers zijn die het principe beheersen en toe gaan passen? Daar houdt Tom Langhorst, docent-onderzoeker bij Fontys ICT, zich mee bezig in het Interreg Digital Twin Academy onderzoeksproject.
Digital Twin Academy
De Digital Twin Academy werd geïnitieerd binnen Interreg Maas-Rijn. Interreg projecten hebben als doel samenwerking te stimuleren, en in dit geval gaat het om het onder de aandacht brengen van digital twinning in Nederlands en Belgisch Limburg, en het Duitse Nordrhein-Westfalen. De technologie biedt kansen voor deze regio. Langhorst: “Het project heeft vier werkpakketten, die samen moeten zorgen dat digital twinning ontsloten wordt. Het eerste werkpakket is ingericht om een community op te bouwen, het tweede draait om een introductie te bieden tot digital twinning als relatief nieuw fenomeen voor professionals. 'Strawberry Fields' valt in het derde pakket, waarin we opleidingsmogelijkheden willen ontwikkelen op een MBO+ niveau. Eigenlijk om een technische basis bij te brengen in de principes van digital twinning. Specifiek voor deze regio, waar veel potentieel is voor de maakindustrie, zou digital twinning nieuwe banen kunnen genereren.” Naast deze eerste drie werkpakketten, worden in een vierde werkpakket een aantal toepassingen van digital twinning onderzocht binnen specifieke cases.
20 euro en een aardbeienplantje
Hoe ontwikkel je dan een leermodule, en belangrijker nog, wat wil je overbrengen? Eén van de partnerinstanties had specifieke apparatuur staan voor digital twinning; met een prijskaartje van een paar ton. Langhorst: “Dat is natuurlijk niet realistisch voor iemand die werkzoekend is of een overstap naar ICT overweegt. Ik ben dus gaan nadenken of we een opzet konden maken voor digital twinning voor nog geen € 20,00. Dat is een schappelijke investering.” Dat is gelukt dus, en in de learning module van de Digital Twin Academy heeft een student niet meer nodig dan een laptop, een betaalbare sensor en een aardbeienplantje. Bij voorkeur ook een vaste plek om deze neer te zetten, zoals op de keukentafel. Niet perfect als digital twin, maar wel uitermate geschikt voor het leerproces, legt Langhorst uit: “Het belangrijkste is om iemand echt de grondbeginselen van een digital twin bij te brengen. Data verzamelen, verwerken en vervolgens visualiseren. Dat kan met deze opzet en dan heb je eigenlijk al een allereerste aanzet voor een ‘cyber physical system’. Zo’n goedkope sensor is natuurlijk niet perfect, maar juist het omarmen van imperfectie leidt tot leren”. Het feit dat de twin niet perfect is, zorgt er juist voor dat een student ziet wat een twin wel en niet kan. Maar ook zorgt het collectief verzamelen van data (dus de data van heel veel aardbeienplantjes) voor een uitbreiding van de mogelijkheden. Vandaar ook de naam ‘Strawberry Fields’, omdat zo digitale velden vol plantjes ontstaan, met data die zorgt voor betere modellen.
Fit for purpose
Bij digital twinning denken we al snel aan een exacte en synchrone replicatie van de werkelijkheid. Dat is echter een enorme uitdaging en kostbaar. Bovendien is het alleen haalbaar binnen een gecontroleerde omgeving, legt Langhorst uit: “Uit onze case-studies blijkt dat exacte digital twins (een hoogst accurate synchrone digitale replica) alleen voor een gecontroleerde omgeving haalbaar zijn, maar als we het hebben over de natuur of zeer complexe omgevingen als een stad, is dat onhaalbaar.” Het komt er uiteindelijk op neer dat een digital twin zinvol is met een gerichte toepassing. Daarvoor is de juiste afstemming tussen vraagstuk, werkelijkheid en data cruciaal, zeker als het gaat om niet-gecontroleerde omgevingen: “Je moet jezelf de vraag stellen; wat heb ik nodig? Wat wil ik weten met een digital twin? Als het gaat om de luchtkwaliteit in de stad, heb je misschien geen uitgebreide virtuele replica van alle gebouwen en vormen in die stad nodig. Gaat het om zoiets als een aardbeienplantje, dan zie je al snel hoe beperkt 3D visualisatie is als het gaat om de natuurlijke groei en rijping. De gebruikte sensor kan de luchtvochtigheid, temperatuur, lichtintensiteit en het bodemvochtgehalte meten en omzetten in data, maar zegt niets over misschien wel honderden andere factoren in jouw huis. Denk aan de lichtinval, tocht in huis, het gedrag van jouw kat en nog veel meer. Het inzicht hebben in wat wel en niet zinvol is met digital twins, is misschien wel het belangrijkste om iemand bij te brengen die ermee aan de slag wil. Het slim inzetten van digital twinning biedt veel kansen voor de toekomst en lijkt vooralsnog vooral ingegeven door wat we noemen fit-for-purpose. Dus precies zover gaan in het twinnen als zinvol is voor de businesscase.”
De learning module ‘Strawberry Fields’ is toegankelijk voor iedereen die wil leren hoe je met digital twinning aan de slag wil. De modules zijn te vinden op Youtube en via het learning platform van het Digital Twin Academy project.
Het Digital Twin Academy is een Interreg Euregio Meuse-Rhine (EMR) project. Het programma wordt gefinancierd door het Europees Fonds voor Regionale Ontwikkeling en is een samenwerking van diverse overheden, onderzoeks- en onderwijspartners en partners uit het bedrijfsleven.