Modelli predittivi a supporto dell'asset management: dal continuo monitoraggio alla programmazione delle azioni manutentive

1. PNRR: sprint per il rilancio sostenibile dell’industria idrica
ACCESSO UNIVERSALE ED EQUO ALL’ACQUA POTABILE
Gruppo CAP Milano, 8 aprile
«Modelli predittivi a supporto dell'asset management: dal continuo monitoraggio
alla programmazione delle azioni manutentive»
Dott. Luca Serena
Project Manager
Xylem

2. L’acqua è un investimento a lungo termine: le decisioni di oggi hanno un
impatto sui livelli di servizio futuri
Protezione dell’ambiente
Cambiamenti climatici Pianificazione per il
lungo termine
Crescita popolazione Accessibilità ed
aspettative delle utenze
Struttura del mercato e
finanziamenti all’industria
Gruppo CAP Milano, 8 aprile

3. 5G
XaaS
AI
Cloud
Soluzioni digitali: aumento della resilienza della rete senza impattare
sull’accessibilità ed economicità del servizio
Gruppo CAP Milano, 8 aprile

4. Soluzioni digitali: aumento della resilienza della rete senza impattare
sull’accessibilità ed economicità del servizio
Riduzione
perdite
Resilienza
funzionale
Ottimizzazion
e operativa
Riduzione tariffa
energetica
Livelli di
servizio
Modulazione
pressioni
Manutenzion
e predittiva
Gestione
emergenze
Gruppo CAP Milano, 8 aprile
5G
XaaS
AI
Cloud

5. Gruppo CAP Milano, 8 aprile
Le date rappresentano gli anni in cui sono state fondate le aziende
Xylem – Una lunga storia in costante evoluzione

6. Roadmap verso
l’infrastruttura digitale
Revisione dei
processi interni
Cultura
dell’innovazione

8. Logiche di controllo
predefinite
Pianificazione preventiva
degli interventi
Automazione
dell’esercizio della rete
Analisi dati
& Modello
Idraulico
Digital-twin
(modello predittivo)
Monitor.
Le soluzioni digitali per il
supporto alle decisioni
operative: da semplici
dati ad utili informazioni
a misura di operatore

9. Step1 – Osservazioni in tempo reale: il monitoraggio prestazionale
Gruppo CAP Milano, 8 aprile
1- Data Loggers  Monitoraggio
 Portale di gestione unico e centralizzato (agnostico)
 Possibilità di interfacciamento con diversi punti
sorgente
 Preparazione di dashboard e report personalizzati
 Generazione intelligente di allarmi (impronta digitale)

10. Step 2 – Analisi integrata delle teleletture: identificazione delle criticità
Gruppo CAP Milano, 8 aprile
1- Data Loggers  Monitoraggio
 Portale di gestione unico e centralizzato (agnostico)
 Possibilità di interfacciamento con diversi punti
sorgente
 Preparazione di dashboard e report personalizzati
 Generazione intelligente di allarmi (impronta digitale)
2- Analisi dati & modello idraulico  RTC
 Visualizzazione prestazione distretti presenti nella
rete
 Analisi delle portate, pressioni e bilanci di massa
 Aggregazione automatica delle notifiche sotto lo
stesso incidente

11. Step 3 – Integrazione modello predittivo: supporto gestionale ed operativo
Gruppo CAP Milano, 8 aprile
1- Data Loggers  Monitoraggio
 Portale di gestione unico e centralizzato (agnostico)
 Possibilità di interfacciamento con diversi punti
sorgente
 Preparazione di dashboard e report personalizzati
 Generazione intelligente di allarmi (impronta digitale)
2- Analisi dati & modello idraulico  RTC
 Visualizzazione prestazione distretti presenti nella
rete
 Analisi delle portate, pressioni e bilanci di massa
 Aggregazione automatica delle notifiche sotto lo
stesso incidente
3- Digital-twin  Mitigazione
 Livelli di servizio (analisi puntuale)
 Evoluzione temporale dell’evento
 Valutazione scenari operativi

12. Step 4 – Algoritmi di ottimizzazione: efficientamento operativo
Ottimizzazione azionamento impianto e previsione
fabbisogno
Tariffa energetica oraria e previsione di
domanda
4- RT-DSS  Ottimizzazione
 Modulazione pressioni
 Riduzione tariffa energetica
 Manutenzione predittiva
1- Data Loggers  Monitoraggio
 Portale di gestione unico e centralizzato (agnostico)
 Possibilità di interfacciamento con diversi punti
sorgente
 Preparazione di dashboard e report personalizzati
 Generazione intelligente di allarmi (impronta digitale)
2- Analisi dati & modello idraulico  RTC
 Visualizzazione prestazione distretti presenti nella
rete
 Analisi delle portate, pressioni e bilanci di massa
 Aggregazione automatica delle notifiche sotto lo
stesso incidente
3- Digital-twin  Mitigazione
 Livelli di servizio (analisi puntuale)
 Evoluzione temporale dell’evento
 Valutazione scenari operativi

13. 13
Rete acquedotto
Rilievo
Distrettualizzazione
Nuova
PRV
Nuova
area
Dismissione
impianto
Ri-distrettualizzazione
Nuova
area
Nuova
macchina
Nuova
tubazione
Nuova
macchina
Nuovo
impianto
Nuovo
serbatoio
Nuova
area
Inizio implementazione di
un nuovo modello
Consegna modello
1
t
t
Modello
idraulico
Asset Registry
(es. GIS, CMMS, SAP) Δ
Scarsa confidenza nel modello idraulico
(necessario aggiornamento/nuovo modello)
Simulato/Osservato
t
Modello idraulico
La digitalizzazione e le opportunità offerte dal ReactEU & PNRR

14. 14
Rete acquedotto
Rilievo
Distrettualizzazione
Nuova
PRV
Nuova
area
Dismissione
impianto
Ri-distrettualizzazione
Nuova
area
Nuova
macchina
Nuova
tubazione
Nuova
macchina
Nuovo
impianto
Nuovo
serbatoio
Nuova
area
Inizio implementazione di
un nuovo modello
Consegna modello
1
t
t
Modello
idraulico
Asset Registry
(es. GIS, CMMS, SAP) Δ
Simulato/Osservato
t
Modello idraulico
La digitalizzazione e le opportunità offerte dal ReactEU & PNRR
Digital-twin

15. Gruppo CAP Milano, 8 aprile
La digitalizzazione verso il digital-twin: l’interoperabilità tra i sistemi
Asset
Registry
Data Lake
Script
Cartella di lavoro
Libreria modelli
Richiesta utente
Cambiamenti DB
Verifica
Modello
idraulico
Previsione a
24/48 ore
SCADA
Previsione
domanda
Simulazioni
precedenti
Simulazione
Che cosa è un digital-twin?
Il digital-twin è un insieme di tecnologie che
consentono la rappresentazione
virtuale/digitale degli elementi e delle
dinamiche di un impianto o di un sistema
Come può esserci d’aiuto?
Il digital-twin supporta la progettazione, la
costruzione e le operazioni del sistema
attraverso l’intero ciclo di vita consentendo di
ottimizzare le operazioni supportando gli
operatori con decisioni informate

16. Gruppo CAP Milano, 8 aprile
La digitalizzazione verso il digital-twin: diversi approcci in un’unica piattaforma
Pressione/livello/portata
t
Ora
Monitoraggio Modello deterministico: modello predittivo
Modello probabilistico: impronta digitale
Che cosa è un digital-twin?
Il digital-twin è un insieme di tecnologie che
consentono la rappresentazione
virtuale/digitale degli elementi e delle
dinamiche di un impianto o di un sistema
Come può esserci d’aiuto?
Il digital-twin supporta la progettazione, la
costruzione e le operazioni del sistema
attraverso l’intero ciclo di vita consentendo di
ottimizzare le operazioni supportando gli
operatori con decisioni informate

17. Dal ReactEU/PNRR all’implementazione del digital-twin
INPUT
OUTPUT
Conoscenza puntuale dei livelli di
servizio, verifica continua modello/rete,
analisi impatto e scenari operativi
Monitoraggio
asset critici
Supervisione e coordinamento
attività in campo
Storico
rotture/riparazioni
Analisi di rischio
Pianificazione attività
di manutenzione
Diagramma
decisionale
Ordini di lavoro
Manutenzione
preventiva
Digitalizzazione delle
reti
Implementazione dei
modelli idraulici
Distrettualizzazione
Campagna di
monitoraggio
Pre-localizzazione
perdite
BREVE TERMINE
LUNGO TERMINE MEDIO TERMINE
Gruppo CAP Milano, 8 aprile

18. Modello predittivo a breve termine: supporto alla gestione delle emergenze
Sistema di previsione a
breve termine
Modello idraulico dinamico
Messa in esercizio flessibile
A scelta tra cloud/locale o mista
Piattaforma Xylem
Sistema di supporto alla
gestione delle emergenze
• Determinazione utenze impattate dall’evento: il
sistema consente la simulazione dell’evento
inatteso ricorrendo ad un modello idraulico della
rete aggiornato in tempo reale
• Analisi sull’evoluzione temporale dell’evento: la
capacità di prevedere l’evoluzione temporale dei
livelli di servizio nella rete consente la pianificazione
preventiva degli interventi
• Valutazione degli scenari operativi: la possibilità di
analizzare ex-ante l’impatto delle scelte operative
per gestire l’emergenza consente di effettuare
decisioni basate sul dato
• Generazione ordini di lavoro: una volta individuata
la strategia operativa, il sistema consente di
generare gli ordini di lavoro alle squadre operative e
seguirne lo stato di avanzamento
Connessione
modello in RT
con SCADA
Sistema di gestione
delle attività
Modello predittivo del
fabbisogno idrico
Gruppo CAP Milano, 8 aprile

19. Modello predittivo a medio termine: supporto alla gestione ottimale degli asset
critici (elementi rotativi)
Piattaforma Xylem
Sistema di supporto alla
manutenzione predittiva
(impianti)
Mixer
Pompe
Elementi rotativi azionati
da motori in C.A.
Monitoraggio on-site
Connessione cyber-protetta
Messa in esercizio flessibile
A scelta tra cloud/locale o mista
• Previsione delle rotture: identificazione delle
anomalie in anticipo rispetto all’evento di guasto (es.
intasamento/degrado della girante, degrado dei
cuscinetti, fenomeni di cavitazione)
• Ottimizzazione dell’esercizio e delle curve di
funzionamento: correlazione tra parametri elettrici,
meccanici e di processo per una valutazione olistica
ed in tempo reale dell’impronta elettromeccanica su
cui basare le procedure di correzione/intervento in
caso di scostamento
• Compatibile con: stazioni di pompaggio, sistemi di
aerazione con soffianti, adattabile ad applicazioni in
bassa, media ed alta tensione
• Soluzione adattabile a qualsiasi elemento rotante
indipendente dal costruttore
Gruppo CAP Milano, 8 aprile

20. Modello preventivo a lungo termine: supporto alla pianificazione della
manutenzione
Piattaforma Xylem
Sistema di supporto alla
manutenzione preventiva
(rete)
GIS, storico rotture,
modello idraulico, colpi
d’ariete
Diagramma
decisionale
Analisi di rischio
multi-parametro
• Manutenzione preventiva: sostituzione dei tratti di
condotta ammalorati e prossimi alla rottura prima
del cedimento strutturale/funzionale
• Prioritizzazione attività: analisi di rischio multi-
parametro consente l’individuazione delle tratte più
critiche in relazione alla combinazione di probabilità
e conseguenza di rottura (età condotta, materiale,
diametro, pressione, colpi d’ariete, storico rotture,
ecc.)
• Applicazione sistemica delle logiche decisionali: il
sistema si basa su un diagramma decisionale che
consente di giustificare le scelte effettuate
svincolandosi dall’approccio comune basato
sull’esperienza degli operatori
• Pianificazione interventi: in relazione al confronto tra
costi di manutenzione e budget disponibile, con
priorità derivante dall’analisi di rischio
Sistema di pianificazione
della manutenzione
Connessione cyber-protetta
Messa in esercizio flessibile
A scelta tra cloud/locale o mista
Gruppo CAP Milano, 8 aprile

21. Logiche di controllo
predefinite
Pianificazione preventiva
degli interventi
Automazione
dell’esercizio della rete
Analisi dati
& Modello
Idraulico
Digital-twin
(modello predittivo)
Monitor.
Le soluzioni digitali per il
supporto alle decisioni
operative: da semplici
dati ad utili informazioni
a misura di operatore

22. Grazie per l’attenzione!
Luca Serena
Luca.Serena@xylem.com
T +39 347 261 06 21