Automated Engineering

In de bouwmarkt is een groeiende belangstelling voor het automatiseren van ontwerpprocessen. CRUX is in 2018 een ontwikkeling gestart om ontwerpprocessen te automatiseren – Automated Engineering. Deze investering is van groot belang om in de nabije toekomst efficiënt te blijven werken én de technologische mogelijkheden optimaal te kunnen benutten.

Regelmatig overleggen wij met collega’s in de bouw hoe zij deze ontwikkelingen zien en welke initiatieven genomen worden. Op dit moment werken wij hard aan het ontwikkelen van programmeervaardigheden van onze technische adviseurs. Drie collega’s zijn hier fulltime mee bezig en worden hierin vier dagen in de week begeleid en gecoacht door twee externe programmeurs.

We knippen onze werkzaamheden op in deelprocessen. Voor bijna alle projecten moeten we sonderingen interpreteren, dat geldt zowel voor een paalberekeningen als voor een zettingsberekening. Als we een module hebben die sonderingen kan verwerken en interpreteren kunnen we die voor verschillende ontwerpprocessen inzetten. We bouwen onze ontwikkeling dus modulair op. Deze ontwikkeling leidt in eerste instantie tot een efficiencyslag van onze werkzaamheden, waarbij ook een stap in kwaliteitsborging wordt bereikt. Zodra een ontwerpproces geautomatiseerd is, kunnen algoritmes worden geprogrammeerd om ontwerpen automatisch te laten optimaliseren. Ook kunnen koppelingen worden gemaakt met processen van andere disciplines om zo interdisciplinair ontwerpprocessen te optimaliseren. Tevens kunnen tools voor derden beschikbaar worden gesteld. De kennis van CRUX slaat hierdoor neer in kennissystemen, dit kan betekenen dat ook het verdienmodel van CRUX gaat veranderen.

Visie
De geotechnische advieswereld loopt achter in de toepassing van de digitale mogelijkheden. In de geotechniek wordt al 20 jaar op eenzelfde wijze geklikt in user interfaces van software programma’s die nauwelijks ontwikkeling hebben doorgemaakt. De hedendaagse rekenkracht en opslagcapaciteit is voor Geo-Engineering toepassingen onbeperkt. Onze adviseurs en ingenieurs moeten hier veel beter gebruik van gaan maken. Om deze mogelijkheden in onze werkzaamheden te kunnen ontsluiten moeten we onszelf programmeervaardigheden eigen maken en deze in de digitale werkomgeving kunnen toepassen. Deze skills bieden vervolgens de mogelijkheid om Data Science en Kunstmatige Intelligentie te integreren in onze dagelijkse advieswerkzaamheden.

Doel
CRUX investeert in Automated Engineering om als dienstverlenend bedrijf gesteld te staan voor de toekomstige ontwikkelingen. Het primaire doel van de ontwikkeling is het op een hoog niveau ontwikkelen van de programmeervaardigheden van onze technische adviseurs van CRUX ten bate van de adviesdiensten.

Platform
Onze ontwikkeling vindt plaats in het platform NUCLEI, dat het meervoud van nucleus (kern) betekent en verwijst naar onze slogan ‘Kern van de Zaak’ en de samenwerking van meerdere modules. Het platform is geen doel op zich maar is voor ons de omgeving waarin wij onze software ontwikkelen. Binnen NUCLEI komen de modules beschikbaar voor onze collega’s om de ontwerpwerkzaamheden mee uit te voeren.

Logo Nuclei-omgeving

Tijdens de uitvoering van onze werkzaamheden is het van groot belang om de balans te vinden en te houden tussen zaken vastleggen in algoritmes en flexibiliteit behouden om in projecten mee te werken. Om flexibiliteit te behouden werken we met Jupyter Notebooks. Het werken met Jupyter Notebooks vraagt wat meer programmeerkennis dan het werken in een gelikte user interface maar geeft daarmee ook flexibiliteit om ontwerpvraagstukken effectief en efficiënt op te kunnen lossen. Bovendien kan met de Jupyter Notebooks makkelijk gebruik worden gemaakt van de ontwikkelde modules zonder dat een user interface hoeft te worden geprogrammeerd.

Waar zijn we nu mee bezig (oktober 2019)

Sonderingen

  • Interpreteren
    Voor het interpreteren van sonderingen kunnen we binnen CRUX gebruik maken van een interpretatietool op basis van Machine Learning maar ook Robertson en Been&Jefferies. Ritchie Vink heeft hierover een uitgebreide blog geschreven.

  • Database en GIS viewer
    De sonderingen uit het Dinoloket en CRUX archief zijn via een interactieve kaarten viewer beschikbaar. Sonderingen kunnen meteen worden gevisualiseerd en worden geïnterpreteerd.

Paalfunderingen
Het ontwerp van een paalfundering moet zo automatisch mogelijk gaan. Het inlezen van sonderingen en het aangeven van de paalkarakteristieken moet automatisch leiden tot een optimaal ontwerp en rapportage. Op dit moment kunnen we het draagvermogen van drukpalen automatisch berekenen en rapporteren én wordt er gewerkt aan het automatisch groeperen van palen. Bij de ontwikkeling van deze en andere toepassingen werken we met een programmeur, een specialist en een ‘klant’. Dit zijn allemaal CRUX collega’s maar zij hebben allen een specifieke rol in het ontwikkelen van de module.

Stap voor stap gaan we functionaliteiten toevoegen aan deze module: trekpalen, ankerpalen, verschillende stijfheden, etc.

Funderingen bij aardbevingbelasting
Voor het toetsen en ontwerpen van funderingen op staal onder een aardbeving belasting is een module beschikbaar die dit automatisch uitvoert en rapporteert in een memo sjabloon.

Gewapende grond
Voor het ontwerpen van een gewapende grondconstructie is binnen NUCLEI een ontwerpmodule geprogrammeerd die de ontwerpberekeningen uitvoert conform CUR198.

Dijkberekeningen

  • Dgeo Stability invoerbestand
    Het opstellen van een invoerbestand voor een stabiliteitsberekening in DGeo Stability is relatief veel werk. Vaak zijn de invoergegevens (maaiveld verloop, grondopbouw, parameters, etc.) al in verschillende digitale bronnen beschikbaar. CRUX doorloopt in een aantal dijkprojecten een proces om systematisch rekendoorsneden te genereren op basis van de invoergegevens. Op deze wijze gebeurt het verwerken van grote hoeveelheden gegevens systematisch en snel.

  • POP Analyse dijktrajecten
    Voor stabiliteitsberekeningen met het Shansep model is de POP waarde (Pre Overburden Pressure) een belangrijke invoerparameter. Deze parameter moet per sondering en per grondlaag worden bepaald. CRUX interpreteert en classificeert de sonderingen automatisch. Dit maakt het ook mogelijk om voor alle sonderingen bij iedere grondlaag automatisch de POP waarde te bepalen. Dit wordt nu reeds bij dijktrajecten uitgevoerd en leidt tot verrassende inzichten.

Waterstanden (GHG, GLG, gemiddelde)
Er zijn diverse openbare databases waar waterstand gegevens opgehaald kunnen worden. We hebben een Jupyter Notebook gemaakt waarmee we deze gegevens op een eenduidige wijze kunnen verwerken naar de gemiddelde waterstand, GLG, GHG, etc.

Zettingsberekeningen
CRUX is de ontwikkeling gestart voor het ontwikkelen van een module waarmee voor 2D doorsneden zettingen kunnen worden berekend. De rekenkernel voor deze berekeningen wordt via een API ook voor derden beschikbaar gesteld. Naast dat we deze toepassing in onze werkzaamheden kunnen gebruiken, willen we op deze wijze nieuwe verdienmodellen verkennen die mogelijk worden door een vergaande mate van automatisering.

Plaxis post processing tool
CRUX heeft in Excel een tool ontwikkeld die de post-processing van Plaxis berekeningen verzorgt. De Excel sheet haalt met behulp van Python scripts de gewenste gegevens uit de Plaxisberekening. De gegevens worden vervolgens in tabel- en grafiekvorm gepresenteerd. Op deze wijze kan zeer eenvoudig inzicht worden verkregen in de resultaten van de berekening en zijn de gegevens klaar voor rapportage.

Site by Alsjeblaft!