Digitale tweeling voor de zuivering

Een digitale tweeling biedt waterbedrijven een sterke basis voor de transitie naar een (meer) datagedreven organisatie, met optimalisatie, verbeterd inzicht of effectiever beheer in het vooruitzicht. Veel organisaties willen toe naar een situatie waarin de kwaliteit van producten en diensten meer worden gestuurd op basis van metingen en meetbare effecten, in plaats van op de ervaring van medewerkers alleen. Hiervoor biedt een digitale tweeling van de zuivering uitkomst, aangezien deze vooral is gericht op een (vrijwel) realtime inzicht in de waterkwaliteit van de hele zuiveringstrein. De routekaart die met dit project wordt ontwikkeld is bedoeld als leidraad om zo’n digitale tweeling voor de zuivering uit te rollen en te verankeren binnen de organisatie. Door dit binnen het gezamenlijk onderzoek van de waterbedrijven (BTO) te ontwikkelen, is er voor de sector als geheel een versnelling van de transitie naar een datagedreven bedrijfsvoering mogelijk.

Optimale bedrijfsvoering

Een digitale tweeling of digital twin is een virtuele kopie of model van de werkelijkheid met een zo goed mogelijke benadering van het fysieke proces. Sensormetingen van de fysieke werkelijkheid worden gevoed aan modellen van de digitale tweeling. Deze datafusie van sensordata en model kan ertoe leiden dat voor niet-(online)meetbare parameters toch een realtime inschatting van hun waarde beschikbaar is. Dit worden virtuele sensors of softsensors genoemd.

Bovendien zijn met een digitale tweeling optimale procesinstellingen te berekenen. Dit gebeurt op basis van sensordata en modeluitkomsten. Deze mogelijkheid is extra relevant als moet worden ingespeeld op veranderingen in bijvoorbeeld de buitentemperatuur of ingaande waterkwaliteit. Verder biedt een digitale tweeling mogelijkheden tot scenariostudies. Hierbij wordt de digitale tweeling gevoed met een (extreem) scenario om te zien hoe het systeem hierop reageert, zonder de fysieke werkelijkheid te beïnvloeden.

Routekaart digitale tweeling

Een digitale tweeling van de zuivering is met name gericht op een (vrijwel) realtime inzicht in de waterkwaliteit in de hele zuiveringstrein. Het bestaat vooral uit (proces)modellen van de zuiveringsstappen, gevoed door gegevens uit een databeheer- of procesinformatiebeheersysteem. Dit project ontwikkelt een routekaart om zo’n tweeling uit te kunnen rollen. Met het doorzoeken van de open literatuur bouwen we voort op bestaande kennis binnen en buiten de sector en we voeren interviews uit met ervaren experts. We brengen in kaart waar in de transitie naar een digitale tweeling rekening mee moet worden gehouden, zoals technische aspecten waaronder de benodigde infrastructuur, (open) standaarden en modellen. Daarnaast kijken we ook naar de organisatorische aspecten van het inbedden van de digitale tweeling in de organisatie.

Data-gedreven waterbedrijven

Met het verankeren van de ontwikkeling van een digitale tweeling van de zuivering binnen het BTO kunnen belangrijke stappen worden gemaakt. Niet elke organisatie hoeft opnieuw het wiel uit te vinden en is het mogelijk om te profiteren van elkaars inspanningen, bijvoorbeeld door het delen van ervaringen of procesmodellen. Dit betekent een snelle sprong voorwaarts in de transitie naar een datagedreven bedrijfsvoering van de watersector.

Concept van een schematische representatie van datastromen en hoofdfunctionaliteiten van een digitale tweeling, bestaand uit een datalaag, een rekenhart en communicatielaag en een interface voor gebruikers. Gebruikers kunnen daar de gebruikerinstellingen en parameters van de digitale tweeling aanpassen en (vrijwel) realtime de resultaten inzichtelijk maken via een dashboard.