Ψηφιακά δίδυμα και η εφαρμογή τους στην διαχείριση της βιομηχανικής ενέργειας

Abstract

Με την πάροδο των χρόνων η τεχνολογία έχει αναπτυχθεί κατά εκθετικό ρυθμό, όμως σε κάθε εποχή υπάρχουν εμπόδια που την περιορίζουν στο να εξελιχθεί περαιτέρω. Στη σημερινή εποχή ένα από τα μείζων προβλήματα που αντιμετωπίζει η τεχνολογία είναι η παροχή ενέργειας, καθώς αποτελεί κινητήρια δύναμη της λειτουργίας του σύγχρονου Πολιτισμού. Καθώς η ποσότητα ενέργειας λιγοστεύει και το κόστος της ανεβαίνει, οι βιομηχανικές επιχειρήσεις δέχονται μεγάλο πλήγμα, καθώς επηρεάζονται σε μεγάλο βαθμό στην λειτουργία των παραγωγικών διαδικασιών τους. Στόχος της διπλωματικής εργασίας είναι να ενσωματώσει την χρήση της τεχνολογίας των ψηφιακών διδύμων (digital twins) ως μια αποτελεσματική λύση στο πρόβλημα ενέργειας που αντιμετωπίζει η βιομηχανία. Στο πρώτο κεφάλαιο αναλύονται βασικές έννοιες της Τέταρτης Βιομηχανικής Επανάστασης (Industry 4.0) δίνοντας επιπλέον έμφαση στο κομμάτι του Διαδικτύου των Πραγμάτων (IOT). Επιπλέον γίνεται μια εισαγωγή στην διαχείριση των δεδομένων και δίνεται έμφαση στην λειτουργία και στην επίδραση που έχει το βιομηχανικό IOT στα συστήματα των ψηφιακών διδύμων. Στο δεύτερο κεφάλαιο, αναλύεται ο ορισμός των κυβερνοφυσικών συστημάτων, δίνοντας έμφαση στην δομή, την λειτουργία και την τεχνολογία τους. Στην συνέχεια, στο τρίτο κεφάλαιο ορίζεται ο τρόπος λειτουργίας της δομής των ψηφιακών διδύμων. Ακόμη μέσω ερευνών, εξετάζεται η χρήση τους σε βιομηχανικές εφαρμογές. Στο τέταρτο κεφάλαιο, υπάρχει μια παρουσίαση των προτύπων ISO και διάφορων άλλων συστημάτων που χρησιμοποιούν οι σύγχρονες βιομηχανίες για να βελτιστοποιήσουν την ενεργειακή τους απόδοση και να μειώσουν το ενεργειακό τους κόστος. Μετέπειτα, στο πέμπτο κεφάλαιο, περιγράφεται η δομή μιας γενικής αρχιτεκτονικής ενός ψηφιακού διδύμου, καθώς και τα πρότυπα σχεδίασης που χρησιμοποιούνται για την ανάπτυξή του. Στη συνέχεια, περιγράφονται τα διάφορα στρώματα που απαρτίζουν την βασική δομή της αρχιτεκτονικής ενός ενεργειακού ψηφιακού διδύμου, και αναλύεται σε μεγάλο βαθμό ο τρόπος λειτουργίας τους. Στο τέλος του κεφαλαίου, παρουσιάζονται οι μελλοντικές χρήσης του μοντέλου σε συνδυασμό με τις προκλήσεις εφαρμογής του, καθώς και η επιχειρηματική του αξία που μπορεί να φέρει πολλά πλεονεκτήματα στις επιχειρήσεις που το χρησιμοποιούν. Στο τελευταίο κεφάλαιο, διατυπώνονται κάποια τελικά συμπεράσματα σχετικά με την τεχνολογία των ψηφιακών διδύμων και τον τρόπο που μπορούν να επηρεάσουν την διαχείριση και την κατανάλωση ενέργειας σε βιομηχανικά συστήματα.