CIO

Od automatyzacji do predykcyjnej analizy danych o zużyciu wody

Celem wdrożenia, w Miejskim Przedsiębiorstwie Wodociągów i Kanalizacji we Wrocławiu, rozwiązania z zakresu automation było wsparcie głównego procesu – minimalizacja strat wody, skrócenie przerw w dostawie wody i ograniczenie utrudnień z tym związanych.Opracowany na nasze potrzeby system Smart Flow jest obecnie komercjalizowany. Moim zdaniem, coraz więcej rozwiązań wytwarzanych przez działy IT, w ścisłej współpracy z obszarami biznesowymi, będzie oferowane jako gotowy produkt firmom zewnętrznym.


Efektywnemu wykorzystaniu budżetu IT bardzo sprzyjają łączone kompetencje CIO i CFO. Uważam, że w przyszłości będzie to typowy kierunek rozwoju strategii organizacji. Sam rozwijałem równolegle obie ścieżki kariery, kształcąc się na Politechnice Wrocławskiej i Uniwersytecie Ekonomicznym we Wrocławiu. Dodatkowo od roku łączę funkcje CIO i CFO.

Ograniczyć straty finansowe i środowiskowe

Automatyzacja w dzisiejszych czasach to bardzo szerokie pojęcie. W naszym przypadku podstawowym założeniem dla tego typu projektów było zmniejszenie czasu potrzebnego na wykrycie awarii i minimalizacja strat związanych z wyciekiem wody. Jeśli wykryjemy wyciek zanim zapadnie się droga, rozwiążemy problem punktowo. Jeśli jednak woda wypłucze ziemię spod drogi, to zapada się duży jej fragment, a my w konsekwencji ponosimy wyższe koszty naprawy. Poza wymiernymi stratami finansowymi, ważne są także efekty środowiskowe. Polska ma jedne z najmniejszych w Europie zasobów wody, którą można uzdatnić do spożycia. Znajdujemy się na czwartym od końca miejscu, za nami są tylko Czechy, Malta i Cypr. Problem pogłębiły dodatkowo susze hydrologiczne np. ta w roku 2015. Kolejnym efektem zmian klimatycznych są deszcze, które w ostatnich latach są krótkie, ale bardzo intensywne. Przysparza to firmom wodociągowym kolejnych problemów z jakością surowca pochodzącego z ujęć powierzchniowych oraz jest dodatkowym wyzwaniem w temacie odwodnienia miasta.

Automatyzacja w dzisiejszych czasach to bardzo szerokie pojęcie. W naszym przypadku podstawowym założeniem dla tego typu projektów było zmniejszenie czasu potrzebnego na wykrycie awarii i minimalizacja strat związanych z wyciekiem wody.Jeśli wykryjemy wyciek zanim zapadnie się droga, rozwiążemy problem punktowo. Jeśli jednak woda wypłucze ziemię spod drogi, to zapada się duży jej fragment, a my w konsekwencji ponosimy wyższe koszty naprawy. Poza wymiernymi stratami finansowymi, ważne są także efekty środowiskowe.

Według danych International Water Association (IWA), średni czas ujawnienia ukrytego wycieku przez firmy wodociągowe to aż 180 dni! Jest to równoznaczne z tym, że dzienne straty, wywołane ukrytymi wyciekami, można przeliczyć na ilość wody potrzebną do wypełnienia basenu olimpijskiego. To ponad 2 mln litrów wody. W ciągu 6 miesięcy daje to 360 mln litrów lub 360 tys. metrów sześciennych. Przed rozpoczęciem projektu porównywaliśmy się też do innych firm wodociągowych zrzeszonych w European Benchmarking Co-operation (EBC). Wówczas nasze straty wody były wyższe niż średnia europejska.

Efektem projektu ograniczania strat wody, w ramach, którego wdrożono system Smart Flow w naszym przedsiębiorstwie, było skrócenie czasu potrzebnego na wykrycie wycieku do 12 dni. Na tej podstawie byliśmy w stanie ocenić, że projekt ten zwróci się po 3 miesiącach. Choć trzeba pamiętać, że już wtedy posiadaliśmy czujniki IoT – m.in. wodomierze i przepływomierze – co znacznie obniżyło koszty.

Przyspieszyć analizę danych

W efekcie – na prośbę przedstawicieli European Benchmark Co-operation – w czasie międzynarodowej konferencji EBC prezentowaliśmy nasz sposób na obniżenie strat wody. Dzięki wdrożonym rozwiązaniom, byliśmy w stanie zredukować w ciągu 5 lat straty wody aż o 44%! System Smart Flow pozwala nam wykrywać po kilka awarii wodociągowych każdego miesiąca. Aby jeszcze przyspieszyć ten proces, Wrocław został podzielony na 35 tak zwanych stref DMA. To ogranicza obszar poszukiwań ewentualnego wycieku. Każda ze stref jest opomiarowana. Na granicach ich obszarów znajdują się przepływomierze. Dane dostarcza ponad 100 tego typu urządzeń. Smart Flow analizuje także informacje z 60 tys. wodomierzy. Dodatkowo nasz system dokonuje tzw. bilansowania strefy – wiemy, ile wody wpłynęło, ile zużyli jej mieszkańcy i ile powinno jej wypłynąć z danego obszaru.

Najcenniejsze informacje, które zbieramy, dotyczą przepływów nocnych. Pomiędzy godziną 3 a 4 nad ranem mieszkańcy zużywają najmniej wody. Jeśli w danej strefie zaczyna się rozwijać wyciek, to minima na wykresie zużycia zaczynają się podnosić. Im mniejsze zużycie w strefie, tym bardziej wyraźne odchylenia od normy. Jeśli strefa na mapie jest oznaczona wykresem czerwonym, to zaczynamy szukać wycieku. Po zlokalizowaniu strefy oraz potencjalnego punktu awarii, brygada diagnostów – z korelatorami szumu oraz geofonami – określa miejsce wycieku z dokładnością do 1 metra.

Kiedyś analiza danych trwała miesiącami. Przeprowadzaliśmy ją ręcznie przy pomocy Excela. Dziś, dzięki wykorzystaniu potencjału cloud computing, już następnego dnia rano dostajemy aktualne informacje. Chmura pozwala nam analizować duże zbiory danych pozyskiwanych z ponad 60 tys. urządzeń IoT.Korzystając z funkcjonalności Cortana Intelligent Platform możemy – na bazie przesłanych informacji – prognozować zużycie wody na najbliższe 24 godziny.

Kiedyś analiza danych trwała miesiącami. Przeprowadzaliśmy ją ręcznie przy pomocy Excela. Dziś, dzięki wykorzystaniu potencjału cloud computing, już następnego dnia rano dostajemy aktualne informacje. Chmura pozwala nam analizować duże zbiory danych pozyskiwanych z ponad 60 tys. urządzeń IoT. Centralne Repozytorium Danych Produkcyjnych zbiera informacje zarówno z przepływomierzy, wodomierzy, logerów szumów (wyciek wydaje bowiem dźwięk o określonej częstotliwości – przyp. autora), piezometrów, ciśnieniomierzy, dwóch zakładów produkcji wody i jednej oczyszczalni, ale także z naszej stacji OZE.

Nadać sens danym

Same dane jednak nie wystarczą. Musiały zostać wcześniej dobrze „poukładane”. Zajęło nam to około roku. W efekcie powstało między innymi tzw. drzewo assetów pobierające dane z wielu systemów OT i IT, stosowanych w MPWiK. Wdrażając Centralne Repozytorium Danych zostaliśmy zaproszeni przez firmy Microsoft i OSIsoft do Red Carpet Incubation Projekt (RECIP). Głównym zadaniem firm uczestniczących w tym przedsięwzięciu było opracowanie innowacyjnych projektów z myślą o społeczeństwie i środowisku. Poza nami projekty realizowały tak duże, międzynarodowe koncerny, jak Hitachi, Henkel i Mitsubishi.

Na potrzeby projektu (RCIP), Microsoft bezpłatnie udostępnił nam funkcjonalność Azure. Obecnie, w ramach wdrożonego we współpracy z amerykańską firmę Nelson Analytics pilota, zbierane z urządzeń IoT informacje wysyłamy do chmury Azure. Korzystając z funkcjonalności Cortana Intelligent Platform możemy – na bazie przesłanych informacji – prognozować zużycie wody na najbliższe 24 godziny. Wykorzystujemy algorytmy genetyczne i złożone modele matematyczne. Dokładność naszego modelu to ponad 98%. Wykorzystując moc obliczeniową i komponenty chmury Azure, otrzymujemy „czapkę” inteligencji.

Można powiedzieć, że system Smart Flow powstał na zasadzie start-up’u. Dzięki narzędziom Microsoft, programistycznemu wsparciu Future Processing oraz naszej ogromnej wiedzy branżowej po 3 miesiącach powstał prototyp. Już miesiąc po rozpoczęciu pilotażu – było to dzień przed Bożym Narodzeniem – udało nam się wykryć duży wyciek. Znajdował się koło kanalizacji deszczowej, a więc wyciekająca z naszych wodociągów woda wpadała wprost do Odry. Wyciek ten był praktycznie niewykrywalny, a jednocześnie – bardzo duży. Oszacowaliśmy go na 3 baseny olimpijskie każdego dnia (ok. 6 mln litrów wody). Zgodnie z wyliczeniami IWA, bez Smart Flow, moglibyśmy nie wykryć go nawet przez 6 miesięcy.

Komercjalizacja wewnętrznego projektu IT

Co ciekawe – i nietypowe dla firm z sektora utilities – system Smart Flow komercjalizujemy. Mamy prawa własności do części jego licencji. Zdecydowaliśmy więc, że wspólnie z partnerem, firmą Future Processing możemy zaoferować nasze rozwiązanie innym firmom wodociągowym. Prowadzimy rozmowy z ok. 60 podmiotami, a z dwoma z nich podpisaliśmy listy intencyjne. Oczywiście nie należy do nas wdrożenie rozwiązania. Oferujemy jedynie usługi konsultingowe i licencje. Za wdrożenie odpowiada gliwicka firma Future Processing.

Co ciekawe – i nietypowe dla firm z sektora utilities – system Smart Flow komercjalizujemy. Mamy prawa własności do części jego licencji. Zdecydowaliśmy więc, że wspólnie z partnerem, firmą Future Processing możemy zaoferować nasze rozwiązanie innym firmom wodociągowym.Prowadzimy rozmowy z ok. 60 podmiotami, a z dwoma z nich podpisaliśmy listy intencyjne. Oczywiście nie należy do nas wdrożenie rozwiązania. Oferujemy jedynie usługi konsultingowe i licencje. Za wdrożenie odpowiada gliwicka firma Future Processing.

Prace rozpoczynamy od zbadania tak zwanego stopnia gotowości technologicznej klienta. W zależności od stopnia zaawansowania, jesteśmy w stanie dostarczyć różnych korzyści. Pierwszy jej poziom to posiadanie systemu billingowego, który agreguje dane z wodomierzy końcowych.Drugi poziom to posiadanie systemu GIS gromadzącego dane o sieci wodociągowej. Trzeci poziom dojrzałości to posiadanie także sieci czujników IoT – wodomierzy i przepływomierzy – to niestety najdroższy element projektu, choć opomiarowanie całej sieci od razu nie jest konieczne. Można zacząć od jej fragmentu. Warto więc podzielić obszar działania firmy na strefy. Co ważne Smart Flow można wdrożyć dla wszystkich trzech poziomów dojrzałości.

Wysoki priorytet i ścisła współpraca wewnętrzna

Udało nam się wdrożyć to rozwiązanie w bardzo krótkim czasie, ponieważ zarząd określił ten projekt jako strategiczny. Ważna była też ścisła współpraca działu IT, Pionu Technicznego i Centrum Nowych Technologii. Dział IT dostarcza systemy informatyczne, inspiruje i cały czas wspiera tzw. biznes. Ponieważ mamy bardzo rozbudowaną strukturę – dostawy wody, odbiór ścieków, produkcja energii, biogazu, ciepła – aż 90% rozwiązań IT, o których można by tylko pomyśleć, jest przez nas stosowane. Łącznie to około 100 różnych systemów. Pion Techniczny określił jakie ma potrzeby i wskazał, w którym miejscach potrzebne są usprawnienia. Z kolei Centrum Nowych Technologii koordynowało całe wdrożenie i zasilało w wiedzę ekspercką. CNT pozyskuje wiedzę współpracując zarówno z uczelniami, jak i międzynarodowymi stowarzyszeniami np. IWA, EBC. Wszystkie działy od początku uczestniczyły w projekcie i przyczyniły się do jego sukcesu.

Piotr Słomianny, CFO/CIO, Miejskie Przedsiębiorstwo Wodociągów i Kanalizacji we Wrocławiu

Opinie innych członków CIONET Polska w specjalnym wydaniu magazynu ITwiz

Podzieliliśmy je na 6 głównych działów: kreowanie wartości i przychodów; Customer Experience; automatyzacja; cyberbezpieczeństwo; Business Leadership i Talent Management. Doświadczenia swoich organizacji z tym związane opisało 17 liderów cyfryzacji reprezentują: PKO BP; Miejskie Przedsiębiorstwo Wodociągów i Kanalizacji we Wrocławiu; BEST SA; AmRest Holding SE; Liberty Global (właściciela UPC Polska); Zarząd Morskich Portów Szczecin i Świnoujście; Nowa Itaka; Rossman; Grupa Kęty; Optima; Nordea; Idea Bank; Grupa Onet; Moneygram; T-Mobile Polska i Tauron Polska Energia.

Tagi

Podobne

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *