Modular Prefabricated Construction: a circular asset management system for closed-loop supply and logistics chains

Nederland wil in 2050 een circulaire economie hebben. Een economie waarin zoveel mogelijk duurzame hernieuwbare grondstoffen worden gebruikt, producten en grondstoffen worden hergebruikt en waarin afval niet bestaat. Voor de bouwsector zijn tussendoelen gesteld door de Topsector Logistiek voor 2030: a) 0,4 Mton CO2 reductie b) 60% stikstof reductie c) 75% gezondheidswinst. Om deze doelen zo snel mogelijk te bereiken, hebben we een consortium gevormd met academici en sleutelspelers in de toeleveringsketen in de bouwsector. Dit consortium, bestaande uit Eindhoven University of Technology, European Supply Chain Forum, De Meeuw, Baetsen, Equans, Van den Broek, TiQiT, ABB en van Gelder (met steun van de gemeente Haarlem) zal onderzoek doen naar 2 thema’s uit de TKI Dinalog call: duurzame logistiek en datagedreven logistiek.
De focus zal liggen op prefab modulair bouwen, een essentieel element voor circulariteit in de bouwsector. Modulariteit maakt de bouw van aanpasbare en omkeerbare structuren mogelijk die zich aanpassen aan de veranderende vraag en kan het hele bouwproces veel efficiënter maken. De modulaire bouwsector benut momenteel echter niet zijn volledige potentieel voor circulariteit. Dit is te wijten aan de sterk gefragmenteerde toeleveringsketen en het ontbreken van een efficiënte infrastructuur voor het delen van gegevens. Dit resulteert in gemiste kansen om via efficiënte off-site productie en hergebruik van modules en componenten te komen tot een sterke reductie van afval en emissies. Dit onderzoeksproject wil de transitie versnellen via een digitaal geïntegreerde circulaire toeleveringsketen voor prefab modulair bouwen met ondersteuning van een circulair asset management systeem (CAMS). Het project is verdeeld in vijf werkpakketten (WPs) en zal resulteren in drie belangrijke deliverables: (1) een routekaart voor de overgang van de huidige lineaire keten naar de gewenste circulaire keten voor modulair bouwen (WP1); (2) een prototype digital twin van primaire processen, met name gericht op de off-site logistieke planning (WP2); (3) een prototype van een informatiesysteem voor digitale productstromen in de keten (Digitaal Product Platform – DPP) (WP3). De routekaart zal een duidelijke richting geven voor de overgang naar een digitaal geïntegreerde en sterk gecoördineerde circulaire toeleveringsketen, met de nadruk op mechanismen om toegevoegde waarde te creëren voor het hele proces. De digital twin zal scenario-analyse voor besluitvorming mogelijk maken over gecoördineerde productie, off-site logistiek en on-site assemblage/ demontageplanning, inclusief het retourneren en hergebruiken van modules. Het simuleert en beoordeelt de systeemprestaties in termen van meetbare KPI's die direct verband houden met economische aspecten (kosten en winst) en emissies van broeikasgassen. Het informatiesysteem zal het delen van gegevens tussen de belangrijkste belanghebbenden in de toeleveringsketen voor digitale productstromen mogelijk maken. De architectuur ervan zal zodanig zijn dat het op een groot aantal locaties kan worden gehost met behoud van peer-to-peer-connectiviteit. Validatie in het veld van de individuele deliverables wordt uitgevoerd in WP4 op basis van twee Living Labs en gerelateerde use cases, één aangeleverd door De Meeuw en één door Van Gelder en de gemeente Haarlem; voor beide proeftuinen zal de laatste validatiefase bestaan uit één gecombineerd validatie-experiment om te evalueren hoe de digital twin en het informatiesysteem in combinatie kunnen functioneren om off-site logistieke planning te ondersteunen. Ten slotte zal WP5 valorisatie- en verspreidingsactiviteiten omvatten, zowel naar de bouwindustrie als naar de bredere academische gemeenschap om wetenschappelijk innovatieve resultaten te delen. Marktactivering zal worden nagestreefd via twee workshops die met de steun van ESCF worden georganiseerd om de acceptatie door de industrie te stimuleren. De prototypes van de digital twin en het informatiesysteem worden open source gemaakt en de TU/e gaat actief in gesprek met geïnteresseerde bedrijven om voort te bouwen op onze prototypes en deze eventueel te combineren met eigen tools. Dergelijke geïntegreerde digitale instrumenten, met name voor off-site logistieke operaties in de bouw, ontbreken momenteel zowel in de wetenschappelijke literatuur als in de praktijk, waar de beschikbare tools voornamelijk betrekking hebben op het ontwerp en de daadwerkelijke bouwactiviteiten. Door geoptimaliseerde waardeketen en vooral off-site logistieke processen verwachten we dat onze resultaten zullen leiden tot een vermindering van 85% van de CO2- en NOx-uitstoot in het bouwverkeer, ten opzichte van een traditionele bouwomgeving.