Kommunal 4.0

Digitalisierung und Vernetzung in der Wasserwirtschaft

Ein großer Teil des Vermögens von Kommunen und Städten – unsere Wasser- und Abwasserinfrastruktur – ist für die Bürger nicht sichtbar in der Erde vergraben. Diese kommunalen Ver- und Entsorgungsanlagen wurden in der Vergangenheit für lange Zeithorizonte geplant und bemessen – entsprechend der erwarteten Bevölkerungsentwicklung, Annahmen zu Industrialisierung und zu Niederschlagseinflüssen. Allerdings zeigt sich, dass die spürbaren Folgen des Klimawandels, ein verändertes Konsumentenverhalten oder die demografische Entwicklung schon jetzt neue Anforderungen stellen, denen die bestehenden Systeme nicht mehr gerecht werden können.
Die Lösung: Ver- und Entsorgungssysteme müssen schnell und flexibel an die sich verändernden Rahmenbedingungen angepasst werden können. Dazu bedarf es neben einer guten Datengrundlage und entsprechenden IT-Werkzeugen auch intelligente Maschinen und vernetzte Anlagensteuerungen, um sowohl bei Zukunftsinvestitionen als auch bei Betriebsaufgaben der Gegenwart auf der sicheren Seite zu sein.

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Florian Meier

Projekte KOMMUNAL 4.0
+49 291 9929-963
Florian.Meier@hst.de

VERNETZUNG

Von Maschinen, Anlagen und Organisationen

Die intelligente Steuerung von Maschinen und Anlagen ist längst Stand der Technik. Angeregt durch die Entwicklungen im Umfeld von Industrie 4.0 und dem Internet der Dinge (IoT) werden Maschinen und Anlagen mit den aktuellen Möglichkeiten einer umfassenden webbasierten Datenerfassung und -Analyse intelligent gemacht. Hohe Investitionssummen sind hierzu nur in den seltensten Fällen erforderlich. Die vorhandene Anlagentechnik kann durch ein innovatives Upgrade intelligent gemacht werden.

Eine darauf aufbauende, systemübergreifende Vernetzung mehrerer solcher intelligenter Maschinen bis hin zu der Ebene ganzer Infrastruktursysteme, wie z.B. einem Kanalnetz, ermöglicht ein flexibleres, effizienteres Betriebsmanagement kommunaler Netzstrukturen, macht diese sicherer und damit zukunftsfähig.

Die Digitalisierung stellt für HST einen Prozess dar, der nicht unbedingt durch die Definition einer großen, übergeordneten Digitalisierungsstrategie erreicht wird. Es gilt vielmehr, bei Ihren Anforderungen und anstehenden Projektplanungen digitale Lösungen einzubeziehen.

Ihr Einstieg in die Digitalisierung:

    • Orientierung an der vorhandenen, individuellen Ausgangssituation und technischen Ausrüstung
    • Prüfung bereits geplanter und bestenfalls finanzierter Projekte auf das Vorliegen von Digitalisierungspotenzialen
    • Nutzung vorhandener Projekte zur Erweiterung mit digitalen Komponenten
    • Schrittweise Integration digitaler Lösungen und Systeme in den Arbeitsalltag und den Betrieb
    • Ersetzen von Annahmen durch real erfasste, gespeicherte und analysierte technische Daten (Unbekanntes durch Bekanntes ersetzen)
    • Die Vorgehensweise richtet sich nach ihrem individuellen Digitalisierungsstand:
Ebene Digitalisierungskomponente

Maschinenebene

AWS-Strahljet mit IntelliGrid

Objektebene

Steuerungskonzept Regenüberlaufbecken (RÜB)

Kanalnetzebene

Übergreifendes Steuerungskonzept zur Nutzung vorhandener Stauraumvolumina und Reduzierung von Entlastungsereignissen

KOMMUNAL 4.0 steht für die Kombination moderner, webbasierter Technologien mit einer umfassenden Engineering- und Lösungsmethodik in kommunalen Infrastruktursystemen. Typische Bedarfsfälle für KOMMUNAL 4.0 sind:
    • Überlastete Kläranlagen und Regenbecken
    • Aktivierung von Stauvolumen/Reduzierung von Einleitungen/Überläufen
    • Vernetzung von Drosselorganen bzw. Abflussreglern
    • Strukturierte Betriebsführung

Unser Leistungsangebot für Sie:

  • Organisations- und Prozessanalysen
  • Identifikation von Digitalisierungsprojekten und Umsetzung auf allen Ebenen
  • Beratung zur Inanspruchnahme vorhandener Förderprogramme (Bund/ Länder) zur Co-Finanzierung Ihrer Projekte

Gemeinsame Ergebnisse für eine vernetzte und digitalisierte Wasserwirtschaft

  • Investitions- und Betriebskostenreduzierung durch ereignisangepasste Komponenten-, Objekt- und Anlagenplanung sowie -steuerungen
  • Erhöhung der Glaubwürdigkeit von Planungsdaten als Investitionsentscheidung durch größere Datentiefe und -dichte
  • Integration lokaler Niederschlagsdaten als Echtzeitwerte für alle Belange wasserwirtschaftlicher Fragestellungen
  • Besseres Condition-Monitoring mittels Prozesssimulationen auf Basis von Echtzeitdaten
  • Effizientere Workflow-Prozesse in der Betriebsführung
  • Steigerung der Energieeffizienz
  • Zentrale Erfassung und Strukturierung heterogener Daten
  • Harmonisierung einer häufig anzutreffenden heterogenen Softwarelandschaft in kommunalen Betrieben
  • Erzeugung von Betriebskennzahlen mit höherer Aussagekraft in zentral übersichtlicher Darstellung (Dashboard-Prinzip)

Erkenntnisse aus dem Förderprojekt „KOMMUNAL 4.0 Customized Services für die Wasserwirtschaft“, gefördert durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (2016-2019)

Das im Jahr 2016 als eines von 16 Siegerprojekten ausgewählte Leuchtturmprojekt KOMMUNAL 4.0, widmete sich in einem von HST Systemtechnik geführten Konsortium aus drei Unternehmen und drei Hochschulinstituten den Herausforderungen flexibler Infrastruktursysteme und schaffte dafür die erforderlichen digitalen Voraussetzungen am Beispiel der Wasserwirtschaft.

Wesentliche Ziele bestanden in der Vereinheitlichung der Datenerfassung- und -übertragung aus heterogenen Quellen, der Entwicklung webbasierter Datenplattformen zur Sammlung, Strukturierung und Konvertierung unterschiedlicher Daten/Datenformate sowie der Entwicklung nutzerfreundliche Anwendungstools. Angesichts zunehmender Sicherheitsfragen wurde der Erarbeitung erforderlicher IT-Sicherheitskonzepte als Voraussetzung für ein erfolgreiches ISMS besondere Aufmerksamkeit geschenkt, ebenso wie der Analyse von Rechtsaspekten.

Da die Umsetzung der identifizierten Digitalisierungsvorhaben zwangsläufig mit teils tiefgreifenden Veränderungen in den Organisationen als Ganzes, aber auch bei den mitarbeiterindividuellen Prozessen einherging, wuchs die Bedeutung eines begleitenden Change Managements. Um die organisationalen, wie auch individuell, erforderlichen Rahmenbedingungen und Voraussetzungen für eine erfolgreiche Durchführung der jeweiligen Digitalisierungsidee zu erfahren, führte HST in der Funktion des Konsortialführers mehr als 200 Gespräche und Interviews mit kommunalen Vertretern. In mehr als 50 Fachveröffentlichungen und mehr als 30 Vorträgen, wurden der aktuelle Stand und die neuesten Erkenntnisse während der Projektlaufzeit kontinuierlich kommuniziert. Die Themen, die im Kontext einer Industrie 4.0 bereits seit längerem in der Öffentlichkeit diskutiert werden, wurden durch das Förderprojekt auf kommunale Anwendungsfälle übertragen und nachhaltig.

Die konzipierten Anwendungsideen wurden in sog. Pilotprojekten in Zusammenarbeit mit assoziierten Partnern (Kommunale Betrieber oder Entscheider) erprobt. Im Ergebnis wurden rund 80% der identifizierten Ideen umgesetzt. Die Lehren und Erkenntnisse aus diesen Pilotprojekten bilden eine breite & einzigartige Wissensbasis.

Um dieses Wissen auch über die Projektlaufzeit hinaus zu sichern und auszubauen wurde bereits 2017 der Bundesverband KOMMUNAL 4.0 e.V. gegründet.