A Xylem e a Esri criam uma parceria num modelo inovador de IA para análise de condutas

Permite que a concessionária da água reduza os custos de substituição das tubagens em 70 milhões de dólares, ao mesmo tempo que permite uma redução de 4 vezes nas avarias
 
A Xylem, líder global em tecnologia da água, juntou-se à ESRI, líder do mercado global em GIS (sistemas de informação geográfica), para desenvolver um modelo de análise de condutas baseado em inteligência artificial (IA) para uma concessionária de água de média dimensão que pode melhorar significativamente a sua eficiência e resiliência.

O modelo, um dos primeiros na América do Norte a prever com segurança as futuras avarias nas tubagens, usa uma solução baseada em IA da Xylem para analisar dados dentro do sistema Empresarial ArcGIS® da Esri para a concessionária, como roturas e outros dados da infraestrutura, combinados com informações de fonte aberta na análise.

“A Xylem está comprometida em impulsionar a inovação no setor de água e a parceria com outros líderes de tecnologia avançada, como a Esri, ajuda-nos a acelerar ainda mais a inovação na água”, afirma Dave Ayers, VP Innovation Strategy & Partnerships (vice-presidente de estratégia de inovação e parcerias) da Xylem. “Juntos, ajudamos os operadores da água e outros utilizadores de água a tornarem as suas comunidades mais seguras e resilientes no que se refere à água.”

Utilização da aprendizagem automática para prever avarias nas tubagens

A concessionária da água, que adota uma abordagem pró-ativa para melhorar continuamente a fiabilidade do serviço para os seus 270.000 clientes, estava a enfrentar uma situação muito comum – o envelhecimento da infraestrutura da água. Com mais de 1.600 quilómetros de condutas de água no seu sistema e uma idade média das tubagens de cerca de 50 anos, a concessionária debatia-se com roturas nas tubagens a uma frequência cada vez maior. Isso levou-os a procurar estratégias inovadoras que melhorassem a fiabilidade do serviço e, ao mesmo tempo, minimizassem os custos de reparação e substituição.

Com o aumento das roturas nas tubagens da água, os clientes das concessionárias enfrentavam interrupções imprevisíveis de serviço, reparações dispendiosas e cortes de estradas altamente prejudiciais. Para melhorar a sua reputação e o serviço ao cliente, a concessionária queria ser mais pró-ativa na gestão da infraestrutura da água e priorizar as tubagens que precisavam de maior atenção.

“O nosso objetivo é alavancar a aprendizagem automática para identificar variáveis que podem levar às avarias das condutas e, como resultado, apoiar o nosso planeamento de melhoria de capital”, afirma o diretor de projeto da concessionária do Departamento de Obras Públicas.

Desenvolvimento de um modelo de risco com inteligência artificial

A concessionária trabalhou anteriormente com a Xylem para gerir o seu stock de PCCP (tubos cilíndricos de betão pré-esforçado). Com base na profunda experiência da Xylem na identificação das principais estratégias de preservação da água e na estreita parceria da Xylem com a Esri há mais de 20 anos, a concessionária contratou a Xylem em 2014 para desenvolver um modelo de risco com inteligência artificial que pudesse ser validado, atualizado e exibido através do sistema ArcGIS da Esri para utilização contínua da sua equipa.

A concessionária e a Xylem trabalharam em conjunto para implementar um modelo de risco quantitativo, combinando a probabilidade de avaria (quando um tubo provavelmente irá provocar uma avaria) com a consequência da avaria (os custos sociais, financeiros e ambientais da avaria). A solução de aprendizagem automática da Xylem prevê a probabilidade de quando cada conduta de água no sistema pode avariar, usando várias entradas de dados, incluindo resultados anteriores de avaliações de estado. À medida que mais dados são recolhidos no decurso do tempo e são realizadas mudanças no sistema, os algoritmos da aprendizagem automática e do GIS são atualizados para fornecer uma compreensão contínua da integridade geral do sistema.

A solução da Xylem e da Esri prevê de forma fiável as avarias futuras

Este modelo de IA de análise de condutas é um dos primeiros modelos de rotura de água de inteligência artificial na América do Norte a prever de forma fiável as avarias futuras no sistema de distribuição. O modelo usa dados dentro do sistema empresarial ArcGIS da Esri para a concessionária, como roturas e outros dados da infraestrutura, combinados com informações de fonte aberta na análise. Esta abordagem baseada em dados oferece vantagens substanciais sobre os modelos tradicionais com pontuação subjetiva, onde as saídas geralmente permanecem estáticas, mesmo quando as entradas são atualizadas.

“As concessionárias de água podem reduzir significativamente os custos e tornar as suas comunidades mais resilientes, combinando o ArcGIS com a inovadora análise de avarias nas tubagens baseada em IA da Xylem”, afirmou David Wachal, Diretor, Esri Global Water Practice.

O modelo de risco da Xylem tem capacidade para atualizar os resultados conforme são recolhidas novas informações do sistema, incluindo roturas das condutas, estado das tubagens e outros dados operacionais. Os resultados permitem que os clientes priorizem e preparem a substituição das condutas, reduzindo custos e os impactos para o cliente, visando as tubagens mais críticas e deterioradas.

Para validar esta abordagem e reduzir a probabilidade geral de avarias, a concessionária selecionou um "hotspot" previsto ou área com um grande número de roturas, para testar a tecnologia de aprendizagem automática da Xylem para reduzir a probabilidade geral de avaria.

Além disso, a Xylem disponibilizou uma aplicação móvel de monitorização de eventos no terreno (que capta informações sobre roturas nas tubagens) para os operadores da concessionária no terreno. Este recurso de valor acrescentado não se limitou a aumentar a precisão dos registos de dados de roturas, como também reduziu o tempo de trabalho geral necessário para atualizar os seus CMMS e GIS, além de melhorar as previsões de avarias nas tubagens.

Poupança de 70 milhões de dólares e uma redução significativa nas avarias das tubagens

O sucesso do programa piloto levou a empresa concessionária a desenvolver estratégias adicionais vantajosas para a renovação de condutas, usando um modelo de risco baseado em IA. depois de implementado em todo o sistema de distribuição, este modelo pode ajudar a concessionária a reduzir os seus custos anuais relacionados com a substituição das condutas, de 90 milhões de dólares para apenas 20 milhões, ou 77 por cento, enquanto atinge uma redução significativa de quatro vezes menos avarias.

“Estamos orgulhosos da parceria com a Esri para implantar soluções inovadoras que realmente mudam a forma como as concessionárias de água podem prever avarias nas tubagens e priorizar as reparações”, afirmou Dave Ayers, da Xylem. “Ao estabelecermos parcerias com as operadoras da água para impulsionar a inovação e reunir o poder conjunto da nossa experiência e tecnologias, estamos a acelerar o progresso e a desenvolver novas abordagens ousadas para ajudar a resolver os maiores desafios da água do nosso tempo e criar um mundo mais sustentável.”
 
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