Een kijk in de toekomst van de bouw

Er bestaan heel wat concepten, technieken en technologieën die kunnen helpen om een bouwproces efficiënter te laten verlopen. Voor de cluster ‘Bouwindustrialisatie’ – getrokken door WTCB, Wood.be en 3E en gesteund door Vlaio (het Vlaams Agentschap Innoveren en Ondernemen) – is de zoektocht ernaar en de ontwikkeling ervan dagelijkse kost. Hun doel is om het totale bouwproces te beheersen, van ontwerp tot uitvoering, zodat dit proces vergelijkbaar wordt met een normaal industrieel proces.

“We kunnen natuurlijk nooit helemaal zoals de automotive worden”, zegt Niki Cauberg, één van de clustermedewerkers. “Daarvoor is een bouwwerk te uniek en verschilt het te sterk van bijvoorbeeld een auto, maar het doel is wel om faalkosten tot een minimum te beperken en de kwaliteit en efficiëntie maximaal te verhogen.”

BETON: Jullie cluster definieerde een heel aantal manieren om in de verschillende fases van het bouwproces de industrialisatie zoveel mogelijk te benaderen (zie fig.1). Zijn de meeste van die tools nu al  realiseerbaar of spreken we over verre toekomstmuziek?

Niki Cauberg: “Die tools brengen in kaart welke de mogelijkheden zouden kunnen zijn om de bouw te industrialiseren. Ze zijn lang niet allemaal volledig uitgediept. Voor sommige daarvan hebben we projecten lopen om ze verder te onderzoeken, andere spreken een beetje voor zichzelf en zouden in theorie realiseerbaar zijn. Spijtig genoeg kunnen we niet elk onderdeel tegelijk concreet uitwerken. Eén van de technieken waar wij vandaag nogal intens op werken, is de mogelijkheid van de automatisering van scanning en 3D-meettechnieken. We zijn al een heel eind op weg. Ons doel is dat je in de toekomst heel intuïtief, vanaf de fabriek, kan gaan controleren of een element in orde is qua afmetingen en dus naar de werf kan. Eens op de werf kan de aannemer ook controleren of het conform is. In de tweede plaats willen we via die meetsystemen controleren of een element binnen de tolerantie geplaatst is. Via een total station van een landmeter kan je nu al zeer accuraat bouwen, bijvoorbeeld door de heel precieze plaatsing van een prefab element aan te geven en uit te meten waar het moet komen. Maar dat is erg arbeidsintensief en niet toepasbaar voor elk element. Automatisering zou kunnen toelaten dat je met die toestellen, in combinatie met software en in combinatie met een BIM-model, het meetproces meer automatisch kan laten verlopen. Wij willen dus het meten zelf vooral verder automatiseren, via een voortdurende clash met het ontwerpmodel. Het gros van de aannemers zou dit op termijn zelf kunnen doen, en we zetten ook expliciet in op demonstratie-acties, via onder meer onze toekomstige democentra bouw 4.0 (gesteund door EFRO).”

BETON: Op welke wijze denkt U deze manier van meten te kunnen automatiseren?

Niki Cauberg: “Een techniek voor dit systeem waar we veel van verwachten is fotogrammetrie, waarbij uit digitale beelden geometrische informatie kan gehaald worden. Hiervoor kan men drones inzetten. Die drones maken gebruik van fotogrammetrie, door héél veel beelden op elkaar te leggen. Van die dronebeelden worden dan zogenaamde puntenwolken gemaakt, waarmee sommige metingen uitgevoerd kunnen worden, of die gebruikt worden als basis voor modellen. Op dit ogenblik wordt er nog hard gewerkt om het gebruiksgemak en de nauwkeurigheid van de beelden en modellen te verbeteren. Er kan ook gewerkt worden met markers of referentieafstanden om de nauw­keurigheid te verhogen.

Op termijn zou een producent/leverancier misschien zelf artificieel de nauwkeurigheid kunnen verhogen door referentie-afstanden op zijn elementen aan te brengen. Het ideale scenario voor de toekomst is dat een drone boven de werf checkt of alles op zijn plaats zit door continu een nieuw model op te bouwen, dat clasht met het BIM-model. Daar zijn we nu nog niet, maar we hopen er over vijf jaar wel te staan. De idee om via fotogrammetrie elementen te bekijken, te meten en te controleren is momenteel perfect mogelijk, maar nog onnauwkeurig en manueel. We spreken nog over centimeterniveau. Bovendien is er ook heel wat intelligentie nodig in de interface. Die moet onderscheid kunnen maken tussen een werkelijke muur en een pallet die op de werf ligt, of een persoon die er rondloopt.”

Scan gemaakt met behulp van een drone – ©WTCB-CSTC

BETON: Van de ene intelligente techniek naar de andere. Ook boeiend voor de bouw lijkt ons het gebruik van Virtual Reality.

Niki Cauberg: “Zeker! Op dit ogenblik loopt een proefproject rond Augmented (AR) en Virtual Reality (VR) in samenwerking met Howest en Sirris (het collec­tief centrum van de technologische industrie, n.v.d.r.), ook gesteund door Vlaio. Die twee organisaties zetten zich in om de kennis van de gaming sector over te zetten op de industrie. Van de twee staat VR ons inziens een stuk verder dan AR.”

BETON: Hoe wordt VR in de realiteit al toegepast?

Niki Cauberg: “Ik denk bijvoorbeeld aan de woonconfigurator van projectontwikkelaar Bostoen. Via Virtual Reality kunnen (kandidaat-)kopers kennismaken met hun nieuwe thuis, zonder dat er een fysiek gebouw aanwezig is. Het laat hen toe om een beter inzicht te krijgen in de bouw- en leefvolumes en tegelijkertijd hun keuzes in afwerking te bepalen. Dat laat toe om die klant in de ontwerpfase meer beslissingen te laten nemen, waardoor het proces efficiënter kan verlopen. Het hele naar voor schuiven van het beslissingsproces is overigens interessant voor prefab. Men laat de keuze voor prefab naar mijn mening wel eens varen omdat beslissingen te laat vallen en de elementen niet meer kunnen ingepland worden.”

“Toch geloof ik voor de bouwindustrialisatie vooral in Augmented Reality of AR, omdat je virtuele informatie kan binnenbrengen in een reële omgeving. Eerst en vooral kan je op de werf laten zien wat er gebouwd moet worden, om zo de arbeiders inzicht te geven in hun werk. Dat kan in principe nu al door een BIM-model via een lens te projecteren in de te bouwen omgeving, maar erg intuïtief verloopt de technologie nog niet. In een tweede stap kan je werknemers laten zien hoe zij een element correct kunnen plaatsen. Dan ga je bij dat element specifieke montagevoorschriften projecteren via een tekst of een filmpje. Informatie die anders in een handboek verborgen blijft, komt dan tot bij de arbeiders en werfleiders. Dat lijkt ons bijzonder interessant. Dat is toepasbaar voor alles: van prefab elementen tot tegellijm.”

Via een woonconfigurator kunnen klanten kennismaken met hun nieuwe thuis, zonder dat er een fysiek gebouw aanwezig is – © Bostoen

BETON: Is het financieel haalbaar om AR in te zetten om arbeiders te informeren?

Niki Cauberg: “Dat is moeilijk louter cijfermatig uit te drukken. Bijvoorbeeld Xella experimenteert met AR om instructies te geven om de elementen juist te plaatsen. Zij zeggen hier een tijdsvoordeel uit te halen. De arbeiders zien zelfs hulpstructuren en zien waar ze het materiaal moeten neerzetten, zodat een aantal fouten niet worden gemaakt. Natuurlijk zou je moeten kunnen berekenen hoeveel men investeert in technologie en hoeveel er bespaard wordt door de foutenmarge te verkleinen. Je moet er tegelijk voor zorgen dat je meer dan één meerwaarde creëert. Ik ga ervan uit dat AR op termijn in twee richtingen werkt, dat er data worden verzameld bij de plaatsing, die dan weer als input dienen voor productoptimalisatie. Wanneer gebeuren de meeste fouten? Waar loopt het proces vertraging op? Wat als montagehandleiding begint, kan op termijn een volledige werfopvolging worden, een tweerichtingsverkeer dat continu up-to-date is.”

BETON: Op andere tools, die jullie in kaart brengen, werken jullie minder actief op dit moment?

Niki Cauberg: “Een aantal van de tools of mogelijkheden die wij aangeven zijn dus in elke fase van het bouwproces vervat. Zoals procesoptimalisatie: we streven naar procesbeheersing in het hele bouwproces, door bij elke stap na te denken over hoe we zo efficiënt mogelijk kunnen zijn, de ‘lean’ mentaliteit. Dat kan bijvoorbeeld door in de ontwerpfase meer gegevens uit vorige cycli te hergebruiken. Dat zijn we langs ontwerperszijde niet altijd gewoon.

In de bouwsector heerst nog vaak de idee dat elk bouwwerk een volledig uniek gegeven is, waarbij elk detail opnieuw uitgedacht moet worden, maar daar ben ik het niet mee eens. Het gros van de gebouwen bestaat uit soortgelijke elementen zoals muren, deuren, ramen, enz. Dat klinkt raar, maar wat we bedoelen is dat heel veel telkens terugkomt. We denken dus onder meer na over het standaardiseren van knopen, het standaardiseren van verbindingen, onderliggende systemen die een uniek eindproduct kunnen creëren. Er zijn een aantal geüniformeerde deelstappen die je systematisch kan integreren. Dat zou aan ontwerperszijde veel fouten kunnen uitsparen. De BIM-omgeving is de perfecte omgeving om te zorgen dat informatie hergebruikt kan worden.”

Met Augmented Reality of AR kan je virtuele informatie binnenbrengen in een reële omgeving

BETON: Dan is het van belang dat sectoren samenwerken om die kennis uit te tekenen.

Niki Cauberg: “Ja, ook daar komt prefab weer om de hoek kijken wanneer je procesoptimalisatie in de uitvoerende fase bekijkt. Prefabricatie heeft in zo’n geïndustrialiseerde bouw veel mogelijkheden. Niet alleen in de virtuele fase, maar ook fysisch via halffabricaten. Per handeling kan geëvalueerd worden of ze best op de werf of best “off-site” gebeurt. Daar komt ook bouwlogistiek naar voor. Er loopt een project met het VIL (het Vlaams Instituut voor de Logistiek) rond de impact van hubs in een stedelijk milieu. Een hub kan een plaats worden waar je verzamelt en pre-assembleert. Je levert op de werf op momenten dat die maximaal toegankelijk is, bijvoorbeeld in functie van de beschikbare ruimte ter plaatse, verkeer of lokale voorschriften. Zo creëer je een buffer en verzamel je materialen vooraf, om ze gebundeld naar de werf te vervoeren.”

BETON: U vermeldde net dat sommige tools in verschillende fases van het bouwproces vervat zijn. Zit procesoptimalisatie nog in andere onderdelen van het bouwproces?

Niki Cauberg: “Inzake procesoptimalisatie is er ook qua documentatie een lange weg te gaan. Om maar iets te noemen: een bouwaanvraag is nu één specifieke handeling, vooral om conformiteit met regels te controleren. Men weet wat er gebouwd wordt, maar tegelijk weet men dat ook niet. Er worden geen gedetailleerde data opgebouwd. Je kan er ook geen modellen of simulaties op loslaten, want het bestaat alleen ergens in een farde. Zou je die informatie systematisch digitaal ontsluiten, dan zou je er interessante stedenbouwkundige analyses op kunnen doen, dat is een berg interessante informatie.

Nog een andere insteek voor werfoptimalisatie is automatisering. We onderzoeken wat er in de omringende landen al gebruikt wordt aan robots, cobots, 3D-printing en andere mogelijk interessante elementen voor ondersteuning van arbeid. Er zijn in de bouw nog veel zware elementen die wellicht met behulp van robots (of cobots) gemakkelijker geposi­tioneerd kunnen worden. ”

BETON: In sommige prefabricatiefabrieken worden raamopeningen volledig geautomatiseerd aangebracht door robotjes.

Niki Cauberg: “Klopt, maar wij zijn speci­fiek geïnteresseerd in wat op een werf kan plaatsvinden. Veel werfhandelingen zijn erg zwaar voor de arbeider. Zo wordt er nog veel geboord. In Nederland bestaat een boorrobot die zijn werk kan doen op basis van BIM-gegevens. Dat is toepasbaar op werven met grote en vrije vloeroppervlaktes waar een robot vrij kan rondrijden. Het boren van openingen voor spots in grote gebouwen, dat zou door een robot kunnen gebeuren. Voor grote tegels die niet te tillen zijn, zijn er oplossingen in de maak om die plaatsing volledig te automatiseren. Met het project “Build4Wal” (ADN) worden dergelijke oplossingen gedemonstreerd en verder uitgewerkt in onze labo’s en het toekomstige democentrum in Limelette.”

Scan réalisé avec un scanner 3D à différents endroits – ©WTCB-CSTC

BETON: Als we er tot slot nog een laatste technologie mogen uitpikken: wat zeker nog tot de verbeelding spreekt is het Internet of Things.

Niki Cauberg: “Tot nog toe ligt de nadruk voor deze toepassingen op de gebruiksfase van het gebouw: luchtkwaliteit, bezettingsgraad en andere parameters die de facility manager toelaten om zijn werk beter te doen. De connectie met ruwbouw is tot nu toe eerder klein. Cases voor de ruwbouw zullen dan eerder gaan over de structurele werking: waarschuwingsmechanismes als iets corrodeert, dreigt in te storten of te veel beweegt…. Waar wij ook heil in zien om ons mee bezig te houden via die techniek, is de veiligheid op de werf. Daar waren wij minder mee bezig, als technologische instelling voor de bouw focussen we op techniek. Maar wij kunnen wel mee zoeken naar oplossingen die technologisch ondersteunend werken inzake veiligheid. De winnaars van de bouwhackaton (een wedstrijd van WTCB en de Confederatie Bouw, waarbij ontwikkelaars in 48 uur een technologische oplossing voor de bouw uitwerken, nvdr;) hadden een algoritme getraind op helmdracht. De observatie gebeurt vanaf camera’s (eventueel op een algemene werfkraan) en er gaat een alarm af wanneer geen helm wordt gedragen… In diezelfde zin zou het ook kunnen gaan over verwittigingssystemen bij opening of afbakening van zones. Op een beurs zag ik ook een systeem waarbij arbeiders een horloge krijgen die gekoppeld is aan de kranen. Ze krijgen een signaal als ze onder een kraan lopen. Het lijkt simpel: twee databronnen connecteren en ze automatisch laten verwerken, maar er is best veel werk aan om dit te ontwikkelen. En zo is het overigens bij de meeste van die dingen. Geef ons nog even de tijd!” (KDA, JM)

You may also like...

Geef een reactie

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Vereiste velden zijn gemarkeerd met *