Digitální dvojče zajišťuje čistou vodu

Digitální dvojče čerpací stanice např. umožňuje provádět výzkumné práce v simulovaném reálném prostředí a navrhovat inovativní koncepty pro městské vodovodní a kanalizační systémy.

Přesun obyvatel do měst a klimatické změny mají nepříznivý dopad na přírodní zdroje po celém světě, v řadě velkých evropských měst se jedná až o 10% nárůst počtu obyvatel za pouhých 20 let. Globální oteplování způsobuje delší suchá a teplá období a narůstá počet silných nárazových dešťů. „Období sucha způsobují v sítích odpadních vod zápach a korozi. Silné srážky mohou zaplavit kanalizační systém, a to může vést ke kontaminaci životního prostředí,“ vysvětluje profesor Paul Uwe Thamsen, vedoucí oddělení systému dynamiky tekutin na Technické univerzitě v Berlíně.

Digitalizace umožňuje lepší využití vodní infrastruktury

„Náš výzkum se zaměřuje na zlepšení provozu zařízení a systémů v oblasti vodního hospodářství v Německu, zejména v Berlíně. Chceme, aby byl provoz současných systémů flexibilnější a efektivnější,“ vysvětluje profesor Thamsen. Digitalizace poskytuje důležité nástroje, např. pro síťové systémy a tvoří nové možnosti datových analýz provozu a údržby. Vědci nyní zkoumají některé z těchto nových možností prostřednictvím simulací reálného zařízení čerpací stanice za využití digitálního dvojčete.

V současné době Siemens dokáže pro vodohospodářský průmysl navrhnout a implementovat komplexní digitální a automatizační řešení. To zahrnuje inventarizaci a digitalizaci majetku, procesní instrumentaci, napájení, průmyslovou komunikaci a zabezpečení, systém řízení motorů a čerpadel, systémy procesního řízení, inženýrské a simulační systémy.

Cílem projektu je vybudovat jednotné digitální prostředí pro veškeré informace o čerpací stanici, a to od návrhu po provozní a údržbářská data, včetně částečně autonomních systémů pro detekci a odstranění závad. Obousměrná výměna dat mezi softwarovým procesním systémem COMOS a procesním řídicím systémem Simatic PCS 7 navíc zajišťuje, že informace jsou aktuální nepřetržitě po celou dobu provozu.

Digitální dvojče obsahuje všechna reálná data

Na začátku projektu byly veškeré komponenty zařízení navrženy v softwaru Bentley ContextCapture pomocí fotogrammetrie a následně byly sestaveny do 3D modelu. Ten se poté načetl do systému PlantSight, kde se sjednotil s dalšími daty a vytvořil digitální dvojče zařízení.

„To je zásadní krok,“ zdůrazňuje Thamsen. „Ukazuje nám, že digitalizace je klíčem k úspěchu nejen pro pár greenfield projektů, ale také pro brownfieldy,“ dodává. V současné době jsou data modelu propojena s procesním řídicím systémem, a tak je možno vytvořit kompletní digitální dvojče, které obsahuje všechna technická a provozní data závodu po celou dobu jeho životního cyklu.

Vzhledem k tomu, že simulované zařízení používá průmyslové komponenty, které se běžné používají v mnoha průmyslových čističkách odpadních vod, nově vyvinutá řešení mohou být velice rychle uvedena na trh. „Pomocí našeho simulovaného závodu můžeme ukázat, jak integrovat řešení v průmyslovém prostředí, a na digitálním dvojčeti tak ukázat reálné výsledky. Pomohlo nám to zkrátit čas uvedení inovace na trh,“ vysvětluje Thamsen.