Cyfrowa odpowiedź na wartki strumień wyzwań

Sukcesywna modernizacja starzejącej się infrastruktury, optymalizacja jej wydajności, rozbudowa w miarę wzrostu liczby użytkowników oraz zapewnienie odporności na sytuacje kryzysowe; do tego minimalizacja strat wody, dostosowanie do coraz bardziej rygorystycznych norm jakości i przepisów – także w zakresie ograniczania emisji CO2. Oto główne wyzwania, z jakimi dziś musi mierzyć się branża wodna – zarówno w Polsce, jak i na całym świecie. Odpowiedź na nie daje cyfryzacja, w tym szczególnie technologia digital twin (tzw. cyfrowego bliźniaka), która pozwala firmom na tworzenie wirtualnych replik infrastruktury wodno-kanalizacyjnej, co przyczynia się do efektywniejszej pracy, optymalizacji zasobów oraz minimalizacji ryzyka awarii.

Tradycyjne podejście do zarządzania infrastrukturą wodno-kanalizacyjną wymaga częstych inspekcji terenowych, co jest czasochłonne i kosztowne. Starzenie się instalacji prowadzi do większej podatności na awarie, wycieki i obniżenie jakości usług. Stąd, chcąc zapewnić jej nieprzerwane działanie, trudno zrezygnować z systematycznych przeglądów. Ich celem jest planowanie inwestycji w modernizację i renowację.

Jednak inwestycje w infrastrukturę wodno-kanalizacyjną wymagają zwykle dużych nakładów budżetowych. Firmy z branży mogą mieć trudności w uzyskaniu wystarczającego finansowania projektów modernizacyjnych i rozbudowy. Często zależy ono od spełnienia szeregu warunków dotyczących odpowiedniej efektywności operacyjnej przedsiębiorstw, w tym optymalnego zarządzania swoimi zasobami. Z tym zaś łączą się wymagania w zakresie ochrony środowiska i zrównoważonego rozwoju. Kiedy do tego wszystkiego dołożymy konieczność stawienia czoła zagrożeniom klimatycznym, które mogą wyrządzić znaczne szkody w infrastrukturze krytycznej firm z branży wodnej, uświadomimy sobie, jak daleko sięga obecnie horyzont wyzwań, z jakimi borykają się przedsiębiorstwa funkcjonujące w tym sektorze.

Pod cyfrowym nadzorem

Chcąc wszystkiemu sprostać, firmy chętnie sięgają po technologie cyfrowe. Współcześnie większość procesów zakładowych i sieciowych uległa automatyzacji, by funkcjonować nieprzerwanie przy minimalnym wsparciu techników. Monitorowanie parametrów w czasie rzeczywistym, zbieranie danych pomiarowych, sterowanie urządzeniami i generowanie raportów odbywa się dziś przy wsparciu rozwiązań cyfrowych. Potężna armia czujników monitoruje stan poszczególnych elementów infrastruktury, a systemy typu SCADA nadzorują przebieg procesów. Do tego tradycyjne, papierowe dokumenty zostały przekonwertowane na formę elektroniczną. Informacje dotyczące infrastruktury, gospodarki wodnej, pomiarów i analiz są w efekcie przechowywane, przetwarzane i udostępniane w łatwy i szybki sposób.

Na tym poziomie jednak wiele firm poprzestaje, nie wykonując kolejnego kroku w stronę uzyskania jeszcze pełniejszego, skonsolidowanego i kontekstowego obrazu działalności. Chodzi o integrację wszystkich rozproszonych systemów i przygotowanie cyfrowego bliźniaka (eng. digital twin) urządzeń w swojej firmie. Ta innowacyjna technologia przyczynia się do rewolucji w branży wodno-kanalizacyjnej, umożliwiając firmom tworzenie wirtualnych replik infrastruktury. Dzięki temu zyskują one pełną kontrolę nad swoimi systemami. Mogą zoptymalizować procesy oraz skuteczniej zarządzać ryzykiem.

Na obraz i podobieństwo

Cyfrowy bliźniak to dynamiczna cyfrowa reprezentacja obiektów świata rzeczywistego i ich zachowań. Taką wirtualną replikę infrastruktury modeluje się przy pomocy statycznych i dynamicznych danych cyfrowych pochodzących z firmowych systemów. W efekcie uzyskuje się model przedsiębiorstwa, który pozwala uzyskać szeroki i pełny obraz działalności. Dzięki technologii digital twin firmy z branży wodnej mogą tworzyć cyfrowe modele swoich instalacji, które odzwierciedlają rzeczywiste obiekty, procesy i sieci. Te modele są w pełni interaktywne, pozwalając na analizę i symulację różnych scenariuszy w czasie rzeczywistym.

Podstawową korzyścią, jaką oferuje technologia digital twin, jest możliwość optymalizacji operacji wewnątrz organizacji. Symulacje i analizy przepływu wody oraz efektywności energetycznej pozwalają firmom identyfikować obszary o wysokim zużyciu energii, wycieki czy niewydajność systemów. To pozwala na wprowadzanie zmian, co prowadzi do oszczędności czasu, kosztów i zasobów.

Wirtualne repliki infrastruktury wodno-kanalizacyjnej są nieocenionym narzędziem w zarządzaniu ryzykiem awarii. Dzięki analizom predykcyjnym firmy mogą wykrywać potencjalne problemy i podejmować działania naprawcze przed wystąpieniem poważnych usterek. Systemy monitoringu i czujników w czasie rzeczywistym dostarczają danych, które są automatycznie analizowane i porównywane z modelem digital twin, umożliwiając wczesne wykrywanie i eliminację zagrożeń.

Firmy z branży wodno-kanalizacyjnej dzięki cyfrowym bliźniakom mogą skuteczniej planować inwestycje, przewidywać potrzeby modernizacyjne oraz optymalizować koszty eksploatacji. To narzędzia, które ułatwiają współpracę między różnymi działami w organizacji, zapewniając dostęp do wspólnych informacji i ułatwiając podejmowanie decyzji. Dzięki inwestycji w technologię digital twin, firmy z branży wodno-kanalizacyjnej mają szansę zwiększyć swoją konkurencyjność, zminimalizować ryzyko awarii i osiągnąć lepsze wyniki operacyjne.

Korzyści z pełnej cyfryzacji

Wdrożenie cyfrowego bliźniaka w przedsiębiorstwie powoduje, że każdy – od techników po kierownictwo – ma dostęp do kontekstowych, możliwych do wykorzystania informacji, których potrzebuje. Ta zwiększona widoczność na wszystkich poziomach umożliwia bardziej zwinne zarządzanie operacjami i wskaźnikami KPI, tworząc wartość od poziomu przedsiębiorstwa do geograficznie rozproszonych lokalizacji.

Uruchomienie cyfrowego modelu przedsiębiorstwa, który uznać można za zwieńczenie procesu cyfrowej transformacji, przynosi korzyści, które da się wyrazić liczbowo. Należą do nich:

• optymalizacja kosztów inwestycyjnych CapEx do 50 proc.,
• emisji CO₂ do 50 proc.,
• czasu wprowadzania na rynek do 20 proc.,
• do 80 proc. oszczędności kosztów energii w trybie OpEx,
• do 15 proc. redukcji strat wody,
• zwrot z inwestycji w niespełna rok [1].

Wybór doświadczonego partnera pomoże pokonać przeszkody

Barierę we wdrożeniu cyfrowego bliźniaka może stanowić konieczność integracji wielu cyfrowych systemów działających w firmie. Może to rodzić obawy, że cały proces jest skomplikowany i kosztowny. Dlatego należy pamiętać, że budowa cyfrowego bliźniaka organizacji nie musi odbywać się w szybkim tempie. Podobnie jak cyfryzacja przedsiębiorstwa nie jest działaniem jednostkowym, lecz procesem rozłożonym w czasie. Do tego technologia digital twin pozwala na integrację wszystkich cyfrowych systemów firmy.

Ułatwieniem w budowie cyfrowego bliźniaka może być znalezienie właściwego partnera, który pomoże przejść przez ten proces, wspierając swym doświadczeniem i wiedzą. Na przykład Schneider Electric w portfolio swych produktów posiada EcoStruxureTM for Water & Wastewater wraz z wiodącym w branży oprogramowaniem AVEVA. W efekcie jest w stanie pomóc zaplanować i skutecznie przeprowadzić proces cyfrowej transformacji i budowy modelu digital twin.

Firma ma na koncie wiele tego typu realizacji na całym świecie. W chińskim Kunming Schneider Electric pomógł Kunming CGE Water Supply zapewnić wysokiej jakości wodę pitną czterem milionom mieszkańców miasta. Przedsiębiorstwo wodociągowe zdecydowało się na wdrożenie rozwiązań EcoStruxure for Water & Wastewater w celu ograniczenia wycieków wody i strat energii oraz poprawy wydajności operacyjnej i konserwacyjnej. Z kolei Padania Acque świadczy zintegrowane usługi wodne dla ponad 150 tys. klientów ze 115 gmin w prowincji Cremona we Włoszech. Firma wdrożyła rozwiązania EcoStruxure for Water & Wastewater, aby uzyskać lepszą kontrolę nad 1000 akweduktów oraz oczyszczalni ścieków, zmniejszyć straty wody i zwiększyć efektywność swoich działań. Acqua Novara to natomiast dostawca usług wodnych do użytku domowego, rolniczego i przemysłowego z północnych Włoch. Obsługuje 450 tys. mieszkańców 139 gmin i dostarcza ponad 3,7 mld m3 wody rocznie. Dzięki wdrożeniu rozwiązań EcoStruxure for Water & Wastewater firma ujednoliciła swoją złożoną strukturę organizacyjną, ustandaryzowała procesy i procedury oraz wdrożyła scentralizowany system zarządzania.

Przykłady można mnożyć. Dowodzą one jednak jednego. Cyfryzacja i cyfrowe bliźniaki to przyszłość dla firm z sektora wodnego, gdyż odpowiadają na najbardziej palące wyzwania, jakie przed nimi stoją. Trzeba jednak pamiętać, że ta przyszłość ma swój początek teraz i tylko firmy, które dziś podejmą działania zmierzające w stronę wykorzystania cyfrowych narzędzi do optymalizacji swej działalności, będą w stanie przejść suchą stopą przez to morze wyzwań.

[1] Schneider Electric, Global Digital Transformation Benefits Report, 2021 r.