Τεχνολογίες ψηφιακών διδύμων στις μεταφορές

Abstract

Η είσοδος στην τέταρτη βιομηχανική επανάσταση (Industry 4.0) χαρακτηρίστηκε από μια συνεχώς αυξανόμενη τάση για ψηφιοποίηση και αυτοματοποίηση των διαδικασιών παραγωγής, μία τάση που βρήκε χώρο για εφαρμογή σε πολλούς και διαφορετικούς κλάδους. Το Industry 4.0 αποτελεί πλέον μια έννοια συνυφασμένη με τα ψηφιακά δίδυμα (Digital twins). H βασική λειτουργία των Digital Twins είναι η αναπαράσταση της φυσικής κατασκευής στον ψηφιακό κόσμο προσφέροντας υπηρεσίες παρακολούθησης, διάγνωσης και προσομοίωσης σεναρίων και μέχρι σήμερα έχουν εφαρμοστεί επιτυχώς σε αρκετούς και διαφορετικούς μεταξύ τους κλάδους. Ουσιαστικά ένα ψηφιακό δίδυμο χρησιμοποιεί δεδομένα σε πραγματικό χρόνο με στόχο την δυναμική εικονική αναπαράσταση ενός φυσικού αντικειμένου ή συστήματος καθ’ όλη τη διάρκεια ζωής του. Συνεπώς ένα από τα δυνατότερα στοιχεία των Digital Twins είναι η δυνατότητα που παρέχουν για εκτέλεση δοκιμών στο εικονικό περιβάλλον ενός υπολογιστή κι όχι στο πεδίο. Το γεγονός αυτό προσφέρει ασφάλεια, καθώς πρόκειται για μια πλατφόρμα, η οποία είναι αρκετά οικονομικότερη, ταχύτερη και ασφαλέστερη από ότι η εργασία πεδίου. Η παρούσα διπλωματική εργασία έχει σκοπό να εξετάσει και να αναλύσει τη λειτουργία και τη σημαντικότητα των Digital Twins και των εφαρμογών τους στον κλάδο των μεταφορών, με μια ιδιαίτερη μνεία στο ναυτιλιακό κλάδο. Άλλωστε τα ψηφιακά δίδυμα εντοπίζονται σε όλες τις μορφές μεταφορών, αεροσκάφη, τρένα, πλοία και υπεράκτιες κατασκευές, αλλά και αυτοκίνητα και φορτηγά. Η ψηφιακή ανάπτυξη του κλάδου των μεταφορών συνάδει με την έννοια της «ψηφιακής πλατφόρμας». Όλες οι διαδικασίες που σχετίζονται με τις μεταφορές και τα logistics είναι δυνατόν να ενσωματωθούν σε ψηφιακές πλατφόρμες, δημιουργώντας έτσι ένα ενιαίο σύστημα, το οποίο μπορεί να εξελιχθεί σε ένα οικοσύστημα βασιζόμενο σε διεπαφές και κοινές αρχές μεταξύ των εμπλεκόμενων μερών του συστήματος. Tα ψηφιακά δίδυμα αποτελούν ένα μέσο παρακολούθησης, ανάλυσης, προσομοίωσης και πρόβλεψης της απόδοσης του εκάστοτε συστήματος κάτω από διαφορετικές συνθήκες, καθώς ενσωματώνουν και αναλύουν έναν τεράστιο όγκο πολύπλοκων δεδομένων. Αξίζει να αναφερθεί πως ανεξαρτήτως την εκτεταμένη βιβλιογραφία σχετικά με την έννοια των ψηφιακών διδύμων, απουσιάζει ένας ομοιόμορφος ορισμός και μοντέλο αναφοράς των ψηφιακών διδύμων, πιθανώς λόγω της ευρείας τους χρήσης σε διαφορετικούς – μεταξύ τους – κλάδους. Ειδικότερα αναφερόμενοι στο ναυτιλιακό τομέα θα μπορούσε να ειπωθεί πως τα Digital Twins είναι σε θέση να βελτιώσουν την ασφάλεια και να αυξήσουν την παραγωγικότητα του συγκεκριμένου κλάδου. Η βελτιστοποίηση της ναυτιλιακής βιομηχανίας μπορεί να βασιστεί στη δυνατότητα πρόβλεψης πιθανών κινδύνων και δημιουργίας της βέλτιστης σχεδίασης μέσω της χρήσης των ψηφιακών διδύμων. Εν κατακλείδι στην παρούσα διπλωματική εργασία θα αναλυθεί εκτενώς η έννοια των ψηφιακών διδύμων, θα μελετηθούν οι εφαρμογές τους στον μεταφορικό κλάδο, σε συνδυασμό με τις πιθανές προκλήσεις που πιθανόν να προκύψουν και θα εξεταστούν υπάρχουσες πλατφόρμες που υποστηρίζουν την ανάπτυξη ψηφιακών διδύμων.