Digitalisierung in der Wasserwirtschaft Potentiale und Herausforderungen

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1 Digitalisierung in der Wasserwirtschaft Potentiale und Herausforderungen Andrea Heilmann, Hardy Pundt Seite 1

2 Agenda 1. Einleitung 2. Digitale Daten in der Wasserwirtschaft 3. Planungs- und Überwachungsmodelle 4. Herausforderungen Seite 2

3 1 Einleitung Neue Herausforderungen für die Wasserwirtschaft Klimaveränderungen (Hochwasser, Starkregen, Wassermangel) Bevölkerungsentwicklung (Zu-/Abnahme, Demografie); Fachkräftebedarf/ -mangel Infrastruktureller Erneuerungsbedarf Vielfältige Anforderungen an die Gewässer (z.b. [Hochwasser-]Abfluss, Biodiversität, Freizeit, Erholung) Seite 3

4 1 Einleitung Digitalisierung Ursprünglich: die Überführung analoger in digitale Daten (z. B. Text, Ton, Bild). Heute außerdem: Digitalisierung von Objekten, Prozessen und Dienstleistungen. Industrie 4.0 Umfasst die vollständige Digitalisierung und Vernetzung von Wertschöpfungsketten innerhalb von Unternehmen, zwischen Unternehmen (z. B. Produzent und Lieferant) sowie zwischen Unternehmen und Kunden. Enger Zusammenhang mit der Bezeichnung Internet der Dinge (IoT). Seite 4

5 1 Einleitung Vernetzung Industrie 4.0 / IoT: Maschinen und Anlagen werden mit den Möglichkeiten einer umfassenden webbasierten Datenerfassung und analyse intelligenter gemacht Steuerungen von Maschinen/ Anlagen werden entsprechend weiterentwickelt. [ Seite 5

6 1 Einleitung WASSER 4.0 greift die Vernetzung von Maschinen, Prozessen, Lagersystemen und Betriebsmitteln, Internet der Dinge und Dienste auf und bringt sie in einen systematischen, wasserwirtschaftlichen Zusammenhang: Vernetzung virtueller und realer Wassersysteme Planung, Bau und Betrieb werden von Software maßgeblich beeinflusst intelligente Vernetzung von Wassernutzern (Landwirtschaft, Industrie, Haushalte,..) und Umwelt soll einen ganzheitlichen Ansatz entlang der Wertschöpfungskette ermöglichen hohe Transparenz; Möglichkeiten für zukunftsfähige, kreative Arbeitsplätze [Quelle: Global Water Partnership] Seite 6

7 1 Einleitung Zentrale Ziele: - Qualität - Service - Effizienz Seite 7

8 1 Einleitung Elemente von Wasser 4.0 Quelle: (hier wird die TU Berlin als Urheber genannt) Seite 8

9 1 Einleitung Daten werden transformiert zu Informationen, die Entscheidungen und die Umsetzung von Maßnahmen vorbereiten, stützen und oder ausführen und deren Eingriffe in das Wassersystem überwachen. [GWP] [Grün, E. 2018] Seite 9

10 2 Digitale Daten Daten aus verteilten Quellen (Big Data) Wasserwirtschaftliche Sensornetzwerke Zusätzliche Datenquellen: Crowdsourcing/ Citizen Science Auswertung mittels komplexer(er) Algorithmen (Integration von Numerik, Statistik, künstlicher Intelligenz) Visualisierung (2D, 3D) Seite 10

11 3 Planungsinstrumente BIM Building Information Modelling Bau und Montage Qualitätssicherung, Mobile Datenerfassung Digitale Dokumentation Bauüberwachung Integration Ist-Soll-Vergleich Seite 11

12 3 Planungsinstrumente Leittechnik Digitalisierung in der Wasserwirtschaft schon vorhanden Flexiblere Gestaltung der Systeme Sicherstellung der Datensicherheit Seite 12

13 3 Planungsinstrumente Virtuelle Realität (VR): Darstellung und gleichzeitige Wahrnehmung der Wirklichkeit (inkl. ihrer physikalischen Eigenschaften) in einer in Echtzeit computergenerierten, interaktiven und virtuellen Umgebung. Seite 13

14 3 Planungsinstrumente Augmented Reality (AR): computergestützte Erweiterung der Realitätswahrnehmung. Quelle: Seite 14

15 3 Planungsinstrumente Predictive Maintenance: vorausschauende Wartung ; Erfassung von Mess- und Produktionsdaten von Maschinen und Anlagen zur Ableitung von Wartungsinformationen, um Ausfall zu mindern. Digital Twin / Digitaler Zwilling : virtuelles Abbild; realer und digitaler Zwilling tauschen Statusdaten aus, die Sensoren permanent erfassen. Die Kontrolle der Anlage ist nach Auslieferung möglich. Seite 15

16 4 Herausforderungen Digitale Messnetze und Automatisierte Analyse und Visualisierung der Daten Datensicherheit/ IT-Sicherheit Neue Qualifikationen/ neue Disziplinen erforderlich (z.b. Data Science ) Neue Anforderungen an die MitarbeiterInnen; Weiterbildungsbedarf Neue Anforderungen an Ausbildungsberufe Neue Projektstrukturen / Agile Methoden Pilotprojekte erforderlich Seite 16

17 4. Herausforderungen [Quelle: VKU. 2017] Seite 17

18 4 Literatur German Water Partnership: Wasser VKU: Auswertungsbericht zur VKU-Mitgliederbefragung Digitalisierung in der kommunalen Wasserwirtschaft, (2017) gsbericht_zur_vku-mitgliederbefragung_digitalisierung_final.pdf Paul Uwe Thamsen; Raja Mitchell; Michael Pöhler: Was versteht man unter Wasser 4.0? (2016) Seite 18

19 Prof. Dr. Andrea Heilmann Prof. Dr. Hardy Pundt Friedrichstraße Wernigerode Seite 19