O termo gêmeo digital já é um tópico de tendência para a indústria da água. Entretanto, não há uma definição globalmente aceita do que é exatamente um gêmeo digital para um sistema de distribuição de água. Este post no blog é outra contribuição de cinco centavos para contextualizar a idéia.

Um gêmeo digital é uma representação virtualizada de um comportamento de um sistema ou processo físico em um ambiente digital. Ele reproduz o comportamento do sistema ou processo sob diferentes condições de trabalho e nível de abstrações. Quando o sistema físico comunica suas condições de trabalho ao gêmeo digital através de medições por sensores, espera-se que o gêmeo digital reproduza exatamente o mesmo comportamento do sistema real em algum nível de abstração.

As simulações do sistema de distribuição de água já são feitas há muito tempo. Eu gostei de um post escrito por Keshvinder Singh onde ele explica muito bem o uso de modelos de redes de água em tempo real e sua conexão com os dados. Entretanto, podemos considerar como um gêmeo digital, um modelo executando simulações em EPANET ou qualquer outro simulador existente? É a conexão das simulações em execução com os dados do sensor que o torna um gêmeo digital? Falhamos na criação de modelos e agora estamos fingindo resolver o problema com a criação de um gêmeo digital? O gêmeo digital é uma atualização do modelo que tínhamos? O que faz exatamente de um gêmeo digital um gêmeo digital?

Na minha opinião, um gêmeo digital deixa a fronteira dos simuladores para entrar no que em outras indústrias são conhecidos como emuladores [um simulador imita o comportamento básico de um sistema; um emulador duplica a coisa "exatamente" como ela existe na vida real]. Esta idéia deve ser contextualizada particularmente para o caso dos sistemas de distribuição de água. Os modelos de simulação sempre usaram uma versão simplificada da rede real [várias demandas de clientes concentradas em nós únicos, estimativas aproximadas de demandas e padrões de consumo, elasticidade em tortas e compressibilidade de água não consideradas, etc.] e é especialmente difícil criar algo mais próximo de um emulador. Emular um sistema de distribuição de água implicaria emular a diversidade de todos os componentes que fazem parte dele [bomba, motores, válvulas, tubos, etc], e abriria a questão de considerar os componentes estocásticos do próprio consumo de água como parte do sistema ou como uma condição de trabalho. Mesmo que isso seja tecnicamente possível, seria economicamente inviável para as concessionárias de água hoje em dia. Defendemos a idéia de uma melhoria contínua dos modelos de rede conectados aos dados para torná-los progressivamente mais próximos da realidade. Tanto as empresas quanto os pesquisadores devem também estar cientes do limite econômico existente para isso, e este limite dependerá das condições das concessionárias e do preço da água. Depois de algum ponto, não faz sentido, tecnicamente falando em uma única rede de água, criar um gêmeo digital a um custo maior do que os benefícios que se obtêm com ele. Estas são as razões pelas quais Prefiro entender os gêmeos digitais para Sistemas de Distribuição de Água como uma melhoria progressiva dos modelos de rede conectados aos dados escopados à condição das empresas e ao preço da água. É uma viagem, não um destino.

Após encontrar Agnethe Peterson em uma sessão de zoom sobre gêmeos digitais organizada pelo SWAN-Forum, ela me envia seu trabalho "Vivendo e Prototipando Gêmeos Digitais para Sistemas Urbanos de Água": Rumo à Criação de Valor Multiuso usando Modelos e Sensores".. O papel era fantástico e muito ambicioso. Os autores dividiam os gêmeos digitais para a WDS em dois tipos: vivo e prototipado. Living referia-se a um DT acoplado a observações de campo e a versão de protótipo referia-se a um cenário do sistema sem acoplamento direto com observações em tempo real. Na abordagem que temos desenvolvido, não estamos fazendo distinções entre os gêmeos digitais. Uma vez que um gêmeo digital esteja em uso, acoplá-lo a dados reais ou não está mais relacionado à aplicação do que ao próprio gêmeo digital. Entretanto, trabalhar em um gêmeo digital para sistema de distribuição de água implicará necessariamente, em algum momento, um acoplamento com dados reais a fim de calibrar o modelo, não importa se no nível da aplicação ele será usado mais tarde acoplado a dados reais ou para analisar cenários de que- se desacoplou para planejamento ou projeto. No nível de aplicação defendemos a idéia de executar algo semelhante ao conceito de virtualização, onde instâncias virtualizadas do gêmeo digital podem assumir diferentes aplicações específicas referentes a um único sistema físico. As aplicações podem ir não apenas na direção de representações ou protótipos em tempo real, mas também na direção de cenários de "look-ahead" e cenários de "what-if", acoplados a dados on-line para avaliar as conseqüências de alternativas de operação em tempo real.

A indústria está vivendo um grande momento de digitalização e melhoria da forma como o sistema de distribuição de água está sendo operado e gerenciado hoje. Estou aberto a colaborar e discutir com outros especialistas e utilitários sobre idéias e desenvolvimentos de projetos. Como empresa, estamos fornecendo a WATERING como uma solução para análise de redes de água capaz de se conectar aos dados on-line e de ser ampliada com plugins para atender a qualquer exigência específica das concessionárias. Oferecemos serviços de desenvolvimento, consultoria de projetos e assinaturas de cursos on-line. Se você estiver interessado nestas áreas, basta entre em contato conosco.

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