Transposição digital cognitiva - Cognitive Digital Twin: a tecnologia essencial e necessária para optimizar as operações e manutenção dos serviços de água. Onde o virtual e o real se fundem e interagem
Afinal o que é e para que serve?
Um Cognitivo Digital Twin (CDT) é uma plataforma inteligente que combina adequadamente dados e modelos de engenharia, informações e dados operacionais com recursos de aprendizagem e de previsão, semelhante ao que acontece com as redes neuronais e de Inteligência Artificial. Em seguida, torna os resultados prontamente disponíveis em tempo real e no contexto certo para as empresas, gerentes financeiros e de fabricação, a engenheiros, gestores e equipas de actuação in situ, para resolver ou prevenir problemas de forma proactiva. Os CDTs dão às concessionárias do sector da água, a capacidade de ver, compreender, coordenar e responder não apenas do que está acontecendo no presente nas suas infraestruturas de água, mas o que acontecerá no futuro, ajudando-os a melhor perceberem a verdadeira essência da convergência entre o modelo físico e o digital (in Paul Boulos, Chief Executive Officer at Digital Water Works, Inc.)
Cognitive Digital Twin permite que as concessionárias de água vejam, entendam, coordenem e respondam não apenas ao que está acontecendo em tempo real nas suas infraestruturas hidráulicas, mas também fazer previsões para o futuro.
Contrastando com a visualização estática, o CDT é continuamente atualizado conforme a infraestrutura de água é operada e qual o tipo de resposta tem para cada solicitação. O fluxo de informações entre os sistemas interligados, que constituem a base dos modelos, mostra que o CDT se torna como uma base de dados central, de informações recolhidas, para combinar, gerir, analisar, atualizar e usar dados de todas as fontes que se interagem. Esse recurso permite que os gestores tomem decisões mais adequadas e informadas e executem rapidamente por forma a melhor a eficiência de forma consistente. A integração de dados por meio de uma base de dados central permite que façam alterações nas informações que são refletidas nos activos da empresa. Isso elimina informações redundantes e a sincronização constante entre bases de dados departamentais e aumenta a produtividade no seu todo. Este modelo também permite que cada departamento opere dentro de um fluxo de trabalho centralizado, permitindo que o acesso aos mesmos dados seja preciso e conciso, sem desvios temporais, mostrando tudo em tempo real. O Cognitive Digital Twin (CDT) permite interoperacionalidade entre tecnologias cooperativas.
Atualmente, denota-se uma preocupação generalizada em relação às condições das infraestruturas do sector da água, em todo o mundo. O mais recente Boletim de Infraestrutura da Sociedade Americana de Engenheiros Civis atribui à infraestrutura de água potável dos Estados Unidos uma nota quase negativa de "D" com base na condição, segurança, capacidade, entre outros fatores. Isso está longe de ser uma nota “B” descrevendo um estado bom e apresentando um risco mínimo, ou uma nota “A”, que significaria um padrão de resiliência e capacidade adequado para o futuro. Este problema é ainda mais exacerbado por uma confluência de desafios assustadores que presentemente as concessionárias de água enfrentam. Tudo isto pode impactar drasticamente a continuidade e a sustentabilidade de longo prazo dos sistemas de infraestruturas de água que estão necessitados de investimento e a entrega dos níveis de serviço esperados aos clientes. A American Water Works Association (AWWA) 2020, State of Water Industry (SOTWI), relata que os três principais problemas enfrentados pelas concessionárias de água, independentemente do tamanho das redes de abastecimento e até antes do surto de COVID-19, são (i) a renovação e substituição da infraestrutura obsoleta, (ii) o financiamento para investimento na melhoria e expansão das redes e (iii) a disponibilidade de abastecimento de água a longo prazo.
A pandemia, com seu distanciamento social e interrupções na cadeia de abastecimento, combinou-se com uma economia em dificuldades e eventos climáticos extremos, como cheias, tempestades, secas e incêndios, para criar um turbilhão de orçamentos apertados, reduções de pessoal e receita, diminuindo o capital, aumentando o trabalho e as lacunas de investimento em infraestruturas. As atividades de turismo e convenções foram canceladas, os estádios, centros recreativos e escolas foram fechados, ginásios, hotéis, restaurantes e bares estão funcionando muito abaixo de sua capacidade máxima. A ferramenta mais poderosa para lidar com todos esses desafios é o CDT. Essa plataforma inteligente combina todas as operações, manutenção, engenharia, GIS e dados de processamento usados em todo o ciclo de vida com recursos de aprendizagem e de previsão. Em seguida, torna todo o espectro prontamente disponível para as empresas, a qualquer hora e em qualquer dispositivo informático. O CDT usa a engenharia recombinante, tecnologias de informação e operacionais para criar algo maior que a soma das suas partes, proporcionando benefícios de custo, eficiência e melhor desempenho, numa combinação optimizada para além do que cada elemento poderia oferecer individualmente.
A plataforma é continuamente atualizada e o resultado é uma visão autónoma na hora certa e o conhecimento accionável que capacita as concessionárias de água a optimizar e transformar os seus negócios e manter as suas infraestruturas de água operando no futuro com o menor custo de ciclo de vida. O uso do CDT pode conduzir à redução de custos, a novas oportunidades de receita e à melhoria das operações gerais de negócios. É um simulador de inteligência operacional e modelo de custo-benefício na gestão do risco de ativos.
Neste contexto verifica-se que permite que as concessionárias de água explorem e investiguem de forma confiável muitas soluções (cenários “e se”) sem colocar em risco a infraestrutura, a saúde pública ou o meio ambiente, monitorando o desempenho da infraestrutura hídrica em tempo real.
que está acontecendo em toda a infraestrutura hidráulica, incluindo em todos os locais mesmo os não monitorizados em estimativas de correlações e extrapolações) com alertas automatizados e inteligentes e simulações de incidentes e respostas, permitindo a gestão de eventos proactivamente (e.g., incêndios, roturas de condutas, interrupções no funcionamento de bombas).
Existe um módulo que elimina suposições e substitui a manutenção “executar até à falha”, pela manutenção proactiva “consertar antes da rotura”, usando algoritmos e modelos de previsão temporal antes da falha acontecer, que alertam para quando um ativo (elemento) precisará ser reparado ou retirado. Este módulo também identifica e prioriza automaticamente os ativos de maior risco, considerando a probabilidade e a consequência da falha trazendo inteligência para a manutenção e gestão da infraestrutura hidráulica.
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Helena M Ramos
Professora no IST Técnico Lisboa
Departamento de Engenharia Civil, Arquitectura e Georrecursos (DECivil), CERIS, Instituto Superior Técnico, Universidade de Lisboa;
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