Rückblickend hatte ich das Glück, zur richtigen Zeit am richtigen Ort zu sein und die Entstehung der digitalen Wasserindustrie mitzuerleben. Zwei davon habe ich mitgestaltet größte digitale Zwillingsplattform für Wasserversorgungsnetzezunächst als leitender Architekt der Bentley GEMS-Plattform und später als Produktmanager von Autodesk/Innovyze InfoWorks WS. Im Jahr 2000 habe ich möglicherweise einen der ersten digitalen Zwillinge in der Wasserindustrie erstellt: a WaterGEMS-Hydraulikmodell mit SCADA-Anbindung und zur Optimierung von Pumpen für Bethlehem, PA verwendet. Zu dieser Zeit war dieses Echtzeitmodell experimentell; Rückblickend war es ein digitaler Zwilling, der seiner Zeit voraus war.

Heute erlebt die Wasserwirtschaft einen großen Wandel, der weitreichender sein könnte als die Umstellung auf Desktop-Computer in den 1990er Jahren. Mehrere Faktoren haben dies möglich gemacht: eine deutliche Senkung der Datenerfassungs- und -speicherungskosten; einfachere Datenverarbeitung, -integration und -zugriff; und der Aufstieg der künstlichen Intelligenz (KI). Diese Kräfte verändern nicht nur unsere Softwaretools, sondern auch die Art und Weise, wie Wasserressourcen verwaltet werden.

Abbildung 1. Entscheidungsschritte (innerer Ring) im Einklang mit den Meilensteinen der digitalen Transformation (äußerer Ring) (Quelle: der Autor)

Doch die digitale Transformation des Wassersektors begann nicht erst in den 1990er Jahren. Die digitale Transformation, die historische Verlagerung der Entscheidungsschritte (Problemdefinition, Beobachtung, Modellierung, Analyse, Entscheidung, Aktion und Bewertung) vom menschlichen Geist zu externen Werkzeugen und schließlich zu Computern, begann vor Tausenden von Jahren mit frühen Wasserressourcen-Beobachtungsgeräten wie Nilometern im alten Ägypten. Allerdings hat der Wandel in jüngster Zeit mit dem Aufkommen digitaler Computer deutlich an Dynamik gewonnen. Schon heute haben wir Computer mit den Entscheidungsschritten Beobachtung, Modellierung und Analyse betraut. Die nächste Phase wird beinhalten Übertragung von Entscheidungsintelligenz vom Menschen auf Maschinenzunächst unter menschlicher Aufsicht und später vollautomatisch.

Die Wasserwirtschaft erlebt derzeit einen großen Wandel, der weitreichender sein könnte als die Umstellung auf Desktop-Computer in den 1990er Jahren

Dies ist der Moment, in dem digitale Zwillinge (DTs) im Mittelpunkt stehen. Ein DT ist eine Entscheidungsplattform, die ein Vorhersagemodell (deterministisch/hydraulisch, statistisch, maschinelles Lernen oder KI) mit beschreibenden Modellen wie Anlagendaten (z. B. GIS) und Echtzeitdaten (z. B. SCADA) integriert. DTs sind das ultimative Ziel der digitalen Transformation und markieren den Übergang vom menschenzentrierten Management zu zunehmend autonomen Abläufen.

DTs können bereits das Systemverhalten beobachten, Alternativen analysieren, Maßnahmen empfehlen und in einigen Fällen Entscheidungen automatisch ausführen. Mit Blick auf die Zukunft werden sie das Rückgrat des Übergangs der Branche von reaktiven Abläufen zu proaktivem und schließlich autonomem Management sein. Kurzfristig liegt der Wert von DT in der Automatisierung von Routineentscheidungen wie der Pumpenplanung oder der Erkennung von Anomalien, wobei der Mensch die volle Kontrolle hat. Mit der Zeit, wenn unser Vertrauen in DTs wächst und die KI-Fähigkeiten ausgereift sind, DTs werden sich über die betriebliche Optimierung hinaus weiterentwickeln, um die langfristige Planung zu unterstützenSystembewertung und adaptive Betriebsentwicklung.

Abbildung 2. Digitaler Zwilling des Wasserverteilungsnetzes von Qatium (Quelle: Qatium mit Genehmigung)

Als Mitglied des Qatium-Beirats hatte ich die Gelegenheit, diese Zukunft zu sehen. Qatium Water Distribution Network DT hat gezeigt, dass es möglich ist, eine offene, cloudnative DT-Plattform bereitzustellen, die hydraulische Modelle, GIS und SCADA integriert, ohne die traditionellen Hürden wie Kosten, Komplexität oder Fachwissen. Es bietet außerdem eine offene, mit KI integrierte Entwicklungsplattform, die einen Zugang zur Erkundung von KI-Anwendungsfällen in einer kontrollierten Umgebung bietet. Diese Demokratisierung von DTs ist von wesentlicher Bedeutung, wenn die Technologie auf Versorgungsunternehmen aller Größenordnungen angewendet werden soll, nicht nur auf die größten und digital ausgereiftesten.

Da unsere Branche zunehmendem Druck durch Klimaschwankungen, alternde Infrastruktur, Personalwechsel und regulatorische Komplexität ausgesetzt ist, bieten DTs einen Weg zu einem widerstandsfähigeren, effizienteren und transparenteren Wassermanagement. Der letzte Schritt in der digitale Revolution gab uns die Möglichkeit, unsere Systeme zu modellieren; Im nächsten Schritt können diese Modelle lernen, schlussfolgern und handeln.