Inteligencja była do niedawna przedmiotem zainteresowania psychologii poznawczej. Dziś popularnym staje się pojęcie „sztuczna inteligencja”. Zgodnie z założeniami testu Alana Turinga naśladuje ona procesy poznawcze charakterystyczne dla człowieka, ale realizowane poprzez maszyny automatyczne. O sztucznej inteligencji mówi się coraz częściej, analizując i projektując procesy technologiczne. Jest wiele definicji systemów inteligentnych. W większości, z nich podkreśla się, iż to: sieć urządzeń powiązanych ze sobą, za pomocą narzędzi teleinformatycznych, mających zdolność do zbierania i analizowania danych oraz wykorzystania ich do celów sterowania i zarządzania układem.

GIS, SCADA, ERP …

Narzędzia informatyczne służące do zarządzania systemami zaopatrzenia w wodę można podzielić na cztery grupy: Systemy Informacji Przestrzennej (GIS – Geographic Information System), Systemy Monitoringu, Sterowania i Akwizycji Danych (SCADA – Supervisory Control And Data Acquisition), Systemy Planowania Zasobów (ERP – Enterprise Resource Planning) oraz Modele Komputerowe układów oraz realizowanych przez nie procesów technologicznych [1]. Każdych z tych systemów składa się z trzech elementów: danych przechowywanych przez systemy, oprogramowania oraz użytkowników systemów [2]. Systemy informatyczne w przedsiębiorstwach wodociągowych często tworzone są, w jego różnych jednostkach organizacyjnych. Zadania realizowane przez nie takie, jak: przygotowywanie rachunków, kontrola przepływów finansowych, zbieranie danych z monitoringu, przygotowywanie koncepcji modernizacji, są ze sobą w małym stopniu skorelowane. Stąd dużym wyzwaniem jest integracja zadań realizowanych w procesie zarządzania, a tym samym wspomagających ten proces narzędzi informatycznych.

Integracja systemu

Zgodnie z popularną definicją, taka integracja to: „proces polegający na zespoleniu systemów tak, aby mogły one korzystać nawzajem ze swoich zasobów, takich jak pliki lub urządzenia” [3]. Definicja ta uwzględnia wyłącznie aspekt oprogramowania informatycznego, które stanowi tylko jeden z trzech elementów systemu informatycznego. Innym pojęciem związanym z integracją systemów informatycznych jest interorganizacja [4]. Dotyczy ona wszystkich, wspomnianych wcześniej trzech elementów systemu informatycznego. Wyróżnia się na jej mocy trzy warstwy systemu: warstwę architektury biznesowej (określa się w niej wymagania odnoszące się do celów praktycznych realizowanych przez użytkowników końcowych), architektury aplikacyjnej (w ramach której opisuje się wymagania funkcjonalne odnoszące się do aplikacji i jej interfejsu) oraz warstwę architektury technicznej (określa się w niej techniczne możliwości systemu, z punktu widzenia twórców oprogramowania np. programistów). Interorganizacja to nie tylko łączenie oprogramowania, to przede wszystkim łączenie potrzeb określanych w trzech warstwach przez różne działy i wykorzystywanie uzyskiwanego dzięki temu efektu synergii. Interorganizacja, jest procesem o wielu trudniejszym niż sama integracja oprogramowania, wymaga ujednolicenia nie tylko oprogramowania, ale również danych (np. ujednolicenia bazy ewidencji środków trwałych z danymi przechowywanymi na mapach numerycznych) oraz zwiększenia współpracy między działami przedsiębiorstw.

Możliwość łączenia

Ważnym terminem odnoszącym się do łączenia oprogramowania jest interoperacyjność. Przez interoperacyjność rozumie się: „możliwość współdziałania różnych odrębnych organizacji na rzecz osiągnięcia uzgodnionych i korzystnych dla wszystkich stron celów, przy jednoczesnym dzieleniu się informacjami i wiedzą pomiędzy tymi organizacjami poprzez wspierane przez nie procesy biznesowe, za pomocą wymiany danych za pośrednictwem odpowiednich systemów” [5]. Z punktu widzenia technicznego interoperacyjność polega na stosowaniu takich standardów wymiany danych między systemami, by była możliwość łączenia oprogramowania różnych dostawców, bez konieczności ingerencji w ich kod źródłowy. Interoperacyjność wymaga nie tylko ujednolicenia protokołów komunikacji systemów, ale również zagwarantowanie spójności danych. Spójność ta jest potrzebna zarówno na poziomie semantycznym (znaczenie informacji np. rurociąg – w inny sposób może być opisywany w bazie środków trwałych, a w innym na mapie numerycznej), jak i syntaktycznym (obejmującym ustalenie relacji zachodzących między pojęciami oraz elementami sieci np. relacja między przewodem a zasuwą) [6].

Infrastruktura fizyczna, sieć teleinformatyczna

Stosowanie zintegrowanych systemów informatycznych jest podstawą budowy tzw. Inteligentnych Sieci Wodociągowych. Choć w literaturze nie znajdzie się jednej definicji tego terminu, w większości opracowań dotyczących tego tematu zwraca się uwagę na to, że Inteligentna Sieć Wodociągowa stanowi kombinację: infrastruktury fizycznej, sieci teleinformatycznej oraz celów, które mają być realizowane przez system zaopatrzenia w wodę [7]. Podstawą Inteligentnych Sieci Wodociągowych mogą być trzy filary: informacja (zbieranie danych i wykorzystanie ich do analiz), integracje (łączenie systemów) oraz innowacyjność (wykorzystanie danych i systemów do lepszej realizacji celów) [8].

Inherentną cechą Inteligentnych Sieć Wodociągowych jest to, iż są kombinacją infrastruktury fizycznej oraz teleinformatycznej. Z punktu widzenia infrastruktury teleinformatycznej jednym z największych i najtrudniejszych wyzwań jest ustalenie standardów dotyczących wymiany i przechowywania danych. Ustalenie jednolitych standardów obniżyłoby w znaczny sposób czas oraz koszty wdrażania systemów informatycznych oraz zwiększyło możliwy zakres ich integracji. Stosowanie standardów odnośnie protokołów wymiany danych umożliwiłoby stosowanie w jednym przedsiębiorstwie urządzeń oraz systemów od różnych dostawców, bez konieczności zmieniania tych systemów przez autorów oraz ingerencji w ich kod źródłowy. Jednolite standardy miały by również pozytywny wpływ na gospodarkę – zwiększenie dostęp do rynku większej liczbie podmiotów, a przez to zwiększenie konkurencji. Istotnym rozwiązaniem mogącym mieć wpływ na obniżenie kosztów wdrażania systemów informatycznych jest wykorzystanie wolnych danych (pozyskanych na zasadzie dzielenia się danymi między sektorami) oraz wolnego oprogramowania opartego na wolnych licencjach (zgodnie z raportem Standish Group, stosowanie tego typu rozwiązań generuje, dla przemysłu ok. 60 bln dolarów oszczędności rocznie [9]).

Platforma komunikacji

Celem wdrażania Inteligentnych Sieci Wodociągowych powinno być przede wszystkim zwiększenie jakości podejmowanych decyzji dotyczących projektowania i eksploatacji systemów zaopatrzenia w wodę. Komputerowe narzędzia wspomagające projektowanie (takie jak np. modele sieci wodociągowych) oraz eksploatację systemów (systemy SCADA) mogą być wykorzystane do lepszego poznania warunków pracy sieci, a przez to do rozpoznania stopnia wykorzystania istniejących oraz ustalenia potencjalnych zdolności dostawczych układu. Nowoczesne systemy informatyczne stanowią nie tylko narzędzie pracy, dla projektantów sieci. Mogą również służy jako platforma komunikacji między podmiotami. Szczególne korzyści z tego typu rozwiązań są możliwe przy stosowaniu narzędzi informatycznych do pobierania oraz uwzględniania danych planistycznych o zagospodarowani przestrzennym (takich jak Plany Miejscowe, warunki zabudowy), które dostępne są na platformach pracowni urbanistycznych. Narzędzia informatyczne są również często stosowane do celów wspomagania proces rehabilitacji sieci (poprzez analizę awaryjności sieci) oraz wykrywania awarii, wycieków i analizowania poziomu strat wody [10].

Stosowania narzędzi teleinformatycznych w zarządzaniu systemami zaopatrzenia w wodę wiąże się również z powstaniem nowych problemów dotyczących cyberbezpieczeństwa. Układy wodociągowe, stanowią element infrastruktury krytycznej, dlatego mogą być narażone na cyberataki. Niektóre systemy monitoringu (np. systemy ciągłego zdalnego odczytu wodomierzy), mogą być cennym źródłem danych potrzebnych do projektowania i eksploatacji sieci, lecz należy pamiętać, iż korzystając z danych gromadzonych w tych systemach, można wnioskować o trybie życia prywatnego mieszkańców. Aktualnie zwraca się uwagę na konieczność anonimowości danych -stosowania takich algorytmów zapisu i przetwarzania danych, aby z jednej strony dostarczać wiarygodność informacje o sieci jednocześnie gwarantując odpowiedni poziom prywatności dla mieszkańców [11]. Nowoczesne narzędzi umożliwiają zastosowanie rozwiązań gwarantujących bezpieczeństwo użytkowanie tego rodzaju systemów, lecz brakuj regulacji rządowych ustalających standardy bezpieczeństwa. Ustalenie takich regulacji jest niezwykle trudne, przez przedsiębiorstwa, szczególnie te mniejsze, które nie są w stanie zatrudnić wysoko wyspecjalizowanej kadry odpowiedzialnej za bezpieczeństwo systemów.

***

Z perspektywy ekonomicznej, największym wyzwaniem dla Inteligentnych Sieci jest ustalenie wskaźników sukcesu wdrożenia tego typy systemów. Wskaźnik ten powinien obejmować koszty wdrażania systemów informatycznych i reorganizacji przedsiębiorstwa oraz zyski z wdrożenia. Obliczanie wartości zysków, jest szczególnie trudne, ze względu na to, iż zysk może mieć nie tylko charakter ekonomiczny, lecz również społeczny (taki jak zwiększenie świadomości o problemach branży wodnej wśród społeczeństwa i polityków), który jest bardzo trudny do oszacowania oraz rozciągnięty w czasie. Systemy Inteligentnych Sieci Wodociągowych powinny być narzędziem – elementem budowy wspólnej polityki w zakresie zarządzania całą miejską siecią wodną obejmującą zarówno infrastrukturę (fizyczną i teleinformatyczną), jak również cele wszystkich podmiotów realizujących tę politykę.

Głównym celem, jaki mają realizować Inteligentne Sieci Wodociągowe, nie jest informatyzacja systemów i zarządzających nimi podmiotów, lecz polepszenie poziomu i jakości usług wodociągowych. Jego realizacja jest najważniejszą przede wszystkim dla odbiorców usług. Obok operatorów – przedsiębiorstw wodociągowo-kanalizacyjnych, korzystać z efektów pracy systemów będą także inne organizacje kształtujące politykę w zakresie zarządzania gospodarką wodną (władze lokalne, urzędy regulacyjne, inspekcja sanitarna, agencja ochrony środowiska, organizację pozarządowe). Inteligentna sieć łączy nie tylko technologię, ale również zadania realizowane przez różnych interesariuszy, dlatego wyzwania związane z wdrożeniem tego rodzaju systemów dotyczą nie tylko kwestii technicznych, lecz również społecznych oraz ekonomicznych.

 

Bibliografia artykułu dostępna w redakcji.

 

Artykuł został również opublikowany w numerze 2/2017 kwartalnika "Kierunek Wod-Kan".