project

Digitale tweeling als ervaringsversneller

In welke situaties kan een digitale tweeling van het distributieproces een waardevolle rol spelen bij de opleiding van nieuwe medewerkers? Deze vraag staat centraal in het project ‘Naar de inzet van een digitale tweeling als ervaringsversneller voor de operatie van distributie’. Voor de meest veelbelovende situaties worden de randvoorwaarden voor de benodigde modellen en data uitgewerkt. Als resultaat biedt dit project ondersteuning aan drinkwaterbedrijven bij de concrete inrichting van hun digitale tweelingen. Ook ondersteunen de uitkomsten de academische wereld met een referentieprobleem waarmee zij hun onderzoek kunnen toetsen en toespitsen op de praktijk van de Nederlandse drinkwaterbedrijven.

Beter voorbereid op incidenten

Hoewel digitale tweelingen al in veel sectoren worden gebruikt, is dit nog niet het geval voor het distributieproces van drinkwater. Voor het oefenen van maatregelen bij incidenten tijdens de distributie kunnen digitale tweelingen bijvoorbeeld goed van pas komen. Dit vergroot het inzicht van modelleurs en geeft hen vertrouwen hoe te handelen wanneer er daadwerkelijk iets gebeurt. Aan de hand van oefeningen met digitale tweelingen kan een draaiboek worden opgesteld met daarin welke maatregelen moeten worden genomen en geoptimaliseerd. Treedt er daadwerkelijk een incident op, dan kan vervolgens sneller en met meer vertrouwen worden besloten hoe te handelen.

Kennisoverdracht

Ook dragen digitale tweelingen bij aan het versneld opdoen én vasthouden van kennis. Dit is nodig bij de uitstroom van medewerkers, bijvoorbeeld vanwege pensionering en ook omdat tegenwoordig nieuwe collega’s naar verwachting niet meer hun hele loopbaan bij hetzelfde waterbedrijf blijven werken. Het modelleren van operationele situaties is niet alleen interessant voor kennisoverdracht aan nieuwe collega’s, maar kan ook helpen deze processen te verbeteren. Voor de academische wereld zijn de modellen mogelijk nuttig als referentie (‘benchmarks’) in onderzoek naar optimalisatie en automatisering van operationele processen. Door een referentiemodel aan te leveren dat perfect aansluit op de (Nederlandse) drinkwaterpraktijk, helpen we de wetenschap met het aandragen van zo relevant mogelijke ontwikkelingen en om aan te sluiten bij vragen uit de waterpraktijk.

Uitwerken van operationele vraagstukken

Op grond van interviews met drinkwaterexperts en literatuuronderzoek maken we een inventarisatie van operationele distributievraagstukken die in aanmerking komen voor een modelmatige aanpak met een digitale tweeling.

Eén van de operationele vraagstukken is uitgekozen en uitgewerkt als concreet modelmatig voorbeeld. Om het vraagstuk goed te kunnen representeren voeren we het volgende uit:

  • Selecteren of opstellen van een (geanonimiseerd) hydraulisch model en bepaling van de benodigde fijnmazigheid en vereenvoudigingen.
  • Verzamelen van de benodigde invoerdata en koppeling hiervan aan het model, met vaststelling van de benodigde resolutie, nauwkeurigheid en variabiliteit.
  • Uitwerken van de leerdoelen van het operationele vraagstuk in termen van het modelgedrag en in termen van de interactie van de medewerker met het model (‘knoppen waaraan gedraaid moet worden’).
  • Voor een geschikte modelomgeving besteden we extra zorg aan een heldere omschrijving, de beschikbaarheid van voldoende (meta)data met minimale data cleaning (ready to use data), een realistisch probleem en een model van voldoende complexiteit maar niet te rekenintensief.

Het operationele vraagstuk wordt uitgetest met collega’s van drinkwaterbedrijven die dagelijks werken aan waternetwerkbeheer. Zij kunnen praktische en waardevolle input geven bij het formuleren van oplossingen voor het scenario. Vervolgens wordt het operationele vraagstuk uitgewerkt tot een operationeel referentieprobleem. Dit wil zeggen dat model, data en leerdoelen worden gebundeld en op kwantitatieve wijze beschreven. Ook zijn voorbeeldoplossingen van dit operationele vraagstuk geformuleerd.

Wat levert het op?

Dit project richt zich op de volgende opbrengsten:

  • Een uitgewerkt overzicht van use cases. Voor elke casus wordt beschreven welk type medewerker van een drinkwaterbedrijf welke waardevolle ervaring kan opdoen rond operationele vraagstukken wanneer gebruik wordt gemaakt van een digitale tweeling van het drinkwaterdistributiesysteem.
  • Een kwantitatieve uitwerking van één van de meest veelbelovende use cases, met aandacht voor:
    • Een systematische (al dan niet kwantitatieve) uitwerking van de vraagstelling/leerdoelen/scenario’s achter de use case.
    • De benodigde modelcomponenten met bijbehorende specificaties (bijvoorbeeld qua resolutie, variatie, representativiteit en het modeleren van specifieke componenten zoals pompen of kelders).
    • De benodigde invoerdata met bijbehorende specificaties (bijvoorbeeld qua onzekerheid en volledigheid) en hoe deze het beste te verzamelen.

De uitgewerkte use case wordt gebundeld tot een zogenoemd referentieprobleem (benchmark probleem) dat niet alleen met de BTO-partners maar ook met de academische wereld wordt gedeeld. De aanpak, opbrengsten en inspanning die nodig waren om het trainingsprobleem op te stellen, worden gerapporteerd en gedeeld met de internationale onderzoeksgemeenschap via een bijdrage op een wetenschappelijke conferentie. Met de BTO-themagroep Distributie wordt gereflecteerd op de uitkomsten en eventuele vervolgstappen om het trainen van medewerkers daadwerkelijk op deze manier in te richten.