Search

Στη σύγχρονη εποχή η τεχνολογική εξέλιξη αναπτύσσεται με ταχύτατους ρυθμούς⸱ στο σημείο αυτό, η παρούσα διπλωματική εργασία έχει σκοπό να εξετάσει, να αναλύσει και να αναδείξει την αξία των Digital Twins και των εφαρμογών τους κυρίως σε βιομηχανικό επίπεδο. Αρχικά, αναφέρεται η έννοια της βιομηχανίας 4.0 η οποία περιλαμβάνει μια τεράστια γκάμα τεχνολογιών και βασίζεται στην εξελιγμένη τεχνολογία συνδέσεων που υπάρχει διαθέσιμη. Τέτοιου είδους συνδέσεις καθιστούν εφικτή τη δημιουργία πολλών τεχνολογιών οι οποίες βοηθούν στην επικοινωνία και στη μεταφορά δεδομένων. Αναφορικά με αυτές τις τεχνολογίες, θα αναλυθεί η έννοια του Internet of Things (IoT), το οποίο είναι μέρος της βιομηχανίας 4.0 και κατ’ επέκταση των Cyber-Physical Systems στα οποία εμπεριέχονται τα Digital Twins. Ακολούθως, η παρούσα διπλωματική εργασία θα εμβαθύνει στο Industrial IoT, κάνοντας αναφορά στις εφαρμογές του. Κλείνοντας το πρώτο κεφάλαιο, θα αναλυθεί η οντότητα του Digital Twin και τα οφέλη του. Στο δεύτερο μέρος θα δούμε της εφαρμογές των Digital Twins σε τέσσερεις μεγάλους τομείς. Στον πρώτο τομέα, τη Βιομηχανία, όπου και συναντώνται οι περισσότερες εφαρμογές, αναλύεται η συνεισφορά του Digital Twin τόσο στην παραγωγική διαδικασία όσο και στα οφέλη που επιφέρει στις επιχειρήσεις. Στον δεύτερο τομέα που αφορά στην Υγεία, θα αναλυθούν τα οφέλη των Digital Twins σε επίπεδο διάγνωσης και χειρουργικής. Ο τρίτος τομέας, ο οποίος ναι μεν αποτελεί μέρος της βιομηχανίας αλλά λόγω έκτασης αντιμετωπίζεται ως ξεχωριστός τομέας, είναι η Αυτοκινητοβιομηχανία όπου και εδώ τα Digital Twins αποτελούν σπουδαίο εργαλείο για την παραγωγή και την υποστήριξη των προϊόντων του τομέα αυτού. Τέλος, οι Έξυπνες Πόλεις, αποτελούν έναν τομέα όπου οι εφαρμογές των Digital Twins θα καταστίσουν ακόμα πιο εύκολη, ασφαλή και ευφυή την ζωή των κατοίκων, όπως θα αναλυθεί κατωτέρω., In modern times the technological development is developing at a very fast pace; at this point, the present dissertation aims to examine, analyze and highlight the value of Digital Twins and their applications mainly at the industrial level. First, the concept of industry 4.0 is mentioned which includes a huge range of technologies and is based on the advanced connection technology that is available. Such connections make it possible to create many technologies that help in communication and data transfer. In relation to these technologies, the concept of the Internet of Things (IoT), which is part of Industry 4.0 and consequently of the Cyber-Physical Systems containing the Digital Twins, will be analyzed. Next, this dissertation will delve into Industrial IoT, with reference to its applications. Closing the first chapter, the Digital Twin entity and its benefits will be analyzed. In the second part we will see the applications of Digital Twins in four major areas. In the first sector, Industry, where most applications are found, Digital Twin's contribution to both the production process and the benefits it brings to businesses is analyzed. In the second area related to Health, the benefits of Digital Twins in terms of diagnosis and surgery will be analyzed. The third sector, which is part of the industry but due to its size is treated as a separate sector, is the Automotive Industry where here too the Digital Twins are a great tool for the production and support of products in this sector. Finally, Smart Cities are an area where Digital Twins applications will make the lives of residents even easier, safer and more intelligent, as will be discussed below.

Αναβολή δημοσίευσης εργασίας (embargo) έως 30/12/2023, Οι σύγχρονες Επιχειρήσεις / Οργανισμοί, στο πολύ απαιτητικό διεθνές περιβάλλον της εποχής της 4ης Βιομηχανικής Επανάστασης (Industry 4.0), καλούνται να ικανοποιήσουν πολλαπλές ανάγκες, διαφόρων εμπορικών και θεσμικών εταίρων. Η Διαχείριση Επιχειρηματικών Διεργασιών μέσω της ψηφιακής καινοτομίας και η επιλογή κατάλληλων Τεχνολογιών είναι πεδίο πολλαπλών συζητήσεων και πειραματισμών διαφορετικών επιχειρηματικών κλάδων. Στις πλέον σημαντικές σύγχρονες επιχειρηματικές στρατηγικές αναδεικνύεται η ανάγκη για ακέραια, ασφαλή, μοναδικά και αδιαμφισβήτητα επιχειρηματικά δεδομένα και μεταδεδομένα που οδηγούν στη βέλτιστη ικανοποίηση των αναγκών πελατών και τη λήψη αξιόπιστων διοικητικών αποφάσεων. Η Τεχνολογία Blockchain ήλθε προ ετών δυναμικά στο προσκήνιο ως η «πλατφόρμα υλοποίησης των Κρυπτονομισμάτων» (πχ. Bitcoin), όμως μόλις πρόσφατα άρχισε να αξιολογείται η εφαρμογή της σε ευρύτερο, στρατηγικό επιχειρηματικό πλαίσιο για τη διασφάλιση αυτής της ακεραιότητας. Η παρούσα Διπλωματική Διατριβή υπό την οπτική γωνία της Επιχειρηματικής Στρατηγικής, της υιοθέτησης Επιχειρηματικής Κουλτούρας Καινοτομίας, της Αειφορίας και της διασφάλισης Ιχνηλασιμότητας Διεργασιών, εξετάζει τη δυνατότητα Διαχείρισης Επιχειρηματικών Διεργασιών μέσω της Τεχνολογίας Blockchain. Αναδεικνύει και αποδεικνύει πως τα Διεθνή Επιχειρηματικά Πρότυπα είναι καταλυτικός παράγοντας για την ευρεία, διαλειτουργική εφαρμογή της Τεχνολογίας Blockchain σε πολλαπλές επιχειρήσεις, κλάδους και διεργασίες, σε συνδυασμό με άλλες, «αποδιοργανωτικές» ψηφιακές καινοτομίες. Για βέλτιστη, ρεαλιστική κατανόηση των πλεονεκτημάτων, αναλύει σε βάθος τον ψηφιακό μετασχηματισμό, διαμέσου των παραπάνω, των διεργασιών του παραδοσιακού Κλάδου της Ναυτιλίας. Τέλος, με συγκεκριμένες Προτάσεις, εισηγείται γενικά συγκεκριμένους τρόπους εξομάλυνσης εμποδίων εφαρμογής και υιοθέτησης στρατηγικής κουλτούρας καινοτομίας μέσω της Επιχειρηματικής Συνέργειας, όπως η υιοθέτηση Ολιστικού Blockchain Δικτύου Διαχείρισης Επιχειρηματικών Συναλλαγών και Διεργασιών, αλλά και ειδικά διαδικασίες βελτιστοποίησης των Ναυτιλιακών Διεργασιών όπως η Υλοποίηση Ενοποιημένου Δικτύου Blockchain Ναυτιλιακών Επιχειρηματικών Διεργασιών, όχι μόνο για τη Ναυτιλία Εμπορευματοκιβωτίων αλλά και των Χύδην Φορτίων. Τέλος, επισημαίνονται τα συμπεράσματα της έρευνας και οι μελλοντικές προκλήσεις της Διεθνούς Οικονομίας και Επιχειρείν, σύμφωνα με τη γνώμη του γράφοντος., Modern Companies / Organizations, operating in the very demanding “Industry 4.0” International Environment, are obliged to satisfy multiple needs, of various commercial and governmental partners. Business Operations’ Management, through Digital Innovation and the selection of appropriate technologies, is a field of multiple discussions and experimentation for different Business Sectors. Among the most dominant modern business strategies, of utmost importance is the need for complete, integer, unique, and undisputable business data and metadata that lead to the best satisfaction of customer needs and reliable management decisions. Blockchain Technology came to the forefront years ago as the "Cryptocurrency Implementation Platform" (e.g., Bitcoin), but only recently has its application been evaluated in a broader, strategic business context to ensure the above-mentioned integrity. This Dissertation, from a Business Strategy perspective and the adoption of Business Innovation Culture, Sustainability, and Processes’ Traceability Verification, examines the Businesses’ Operations Management through Blockchain Technology. It highlights and proves that Global Business Standards are the catalyst for the broad, interoperable application of Blockchain Technology across multiple companies, sectors, and processes, combined with other, expanded disruptive innovations. For an optimal, realistic understanding of the above advantages, it analyzes in-depth the traditional Maritime Industry Operations’ digital transformation. Finally, through specific Proposals, it presents, generally, courses of action to streamline obstacles and specific ways of adopting a strategic innovation culture through Business Synergies, such as the adoption of a Holistic Blockchain Business Transaction and Process Management Network, but also specific actions to optimize Maritime Operations, not only for Liner but also for Bulk Cargo (Tramp) Trade. Finally, the research conclusions and the Global Economy and Business Environment future challenges are stressed out, according to the author’s point of view.

H παρούσα εργασία επικεντρώνεται στην μελέτη και ανάπτυξη εξαρτημάτων και διαδικασιών για την κατασκευή της πρωτότυπης ηλεκτρικής μοτοσυκλέτας του Πολυτεχνείου Κρήτης. Για το σκοπό αυτό γίνεται χρήση εξειδικευμένων λογισμικών αλλά και τεχνολογιών ψηφιακών διδύμων (Digital Twins – DTs). Αρχικά πραγματοποιείται βιβλιογραφική έρευνα όσον αφορά τις εφαρμογές των ψηφιακών διδύμων σε διάφορους τύπους οχημάτων και αναλύονται οι μέθοδοι και τα εργαλεία που χρησιμοποιούνται. Σε δεύτερο στάδιο μελετάται η εφαρμογή των τεχνολογιών αυτών στη διαδικασία ανάπτυξης της πρωτότυπης μοτοσυκλέτας. Στη συνέχεια, πραγματοποιείται μελέτη συγκεκριμένων εξαρτημάτων, όσον αφορά τη σχεδίαση και τον τρόπο κατεργασίας τους, με στόχο τη βελτίωση του χρόνου παραγωγής τους. Στην κατεύθυνση αυτή γίνεται επανέλεγχος της σχεδίασης τους σε σχέση με την διαδικασία παραγωγής τους σε ηλεκτρονικά καθοδηγούμενη (CNC) φρέζα., This work is focused on the design and analysis of parts and procedures for the development of a prototype electric motorcycle, manufactured in the Technical University of Crete. Advanced software and Digital Twin (DT) technologies are applied for this purpose. An extensive survey is carried out, concerning Digital Twin applications on various vehicle types, in terms of methods and tools used. As a next step, the application of such technologies on the electric motorcycle development is studied. Finally, design and analysis of specific parts of the motorcycle is conducted, targeting lower development time. Towards this, an evaluation of the parts design is carried out in relation to their manufacturing in a CNC milling machine.

Περίληψη: Τα ψηφιακά δίδυμα (Digital Twins) είναι μια ψηφιακή εικονική αναπαράσταση ενός φυσικού αντικειμένου, μιας διαδικασίας ή ενός ολόκληρου έργου, πάνω στην οποία εμφανίζονται πληροφορίες σχετικά με την κατάσταση και τη λειτουργία του. Μια από τις βασικότερες εφαρμογές ψηφιακών διδύμων είναι εκείνη της προσομοίωσης των δικτύων ύδρευσης ή ακόμα και των υδροηλεκτρικών εργοστασίων (Hydropower Plants). Μέσω των ψηφιακών διδύμων είναι δυνατή η πλήρης εποπτεία της εγκατάστασης σε πραγματικό χρόνο και ως εκ τούτου είναι δυνατό να ελεγχθούν ή να ρυθμιστούν διάφορες παράμετροι κατά τη λειτουργεία της όπως επίσης και να γίνει πρόβλεψη τυχών βλαβών στο σύστημα. Ένα από τα βασικότερα έργα υδροδότησης στην Κρήτη είναι το δίκτυο ύδρευσης των περιοχών Ηρακλείου και Αγίου Νικολάου από το φράγμα Αποσελέμη. Ο ταμιευτήρας Αποσελέμη συλλέγει νερό από τον ομώνυμο ποταμό που εκρέει από τα Λασιθιώτικα Όρη. Από εκεί μέσω ενός κεντρικού αγωγού το νερό κατευθύνεται προς τις αντίστοιχες πόλεις, καθώς επίσης και στις ευρύτερες περιοχές, τόσο για άρδευση όσο και για ύδρευση. Στην παρούσα διπλωματική εργασία παρουσιάζεται μια προσπάθεια μελέτης των πιέσεων που ασκούνται μέσα σε τμήμα του κεντρικού κλειστού αγωγού του δικτύου υδροδότησης από το φράγμα Αποσελέμη προς το Ηράκλειο. Για τον υπολογισμό των πιέσεων χρησιμοποιήθηκε η μέθοδος των πεπερασμένων στοιχείων όπως αυτή περιγράφεται στο βιβλίο το “A First Course In The Finite Element Method 5th edition” του Daryl L. Logan. Στη συνέχεια έγινε προσπάθεια δημιουργίας προγράμματος σε περιβάλλον MATLAB το οποίο θα λύνει το δίκτυο βασιζόμενο στη συγκεκριμένη μέθοδο και θα υπολογίζει τις τιμές των πιέσεων σε τακτά σημεία του δικτύου για μια πιο λεπτομερή εποπτεία. Με αυτόν τον τρόπο θα είναι δυνατό να καταγραφεί η καταπόνηση των αγωγών μέσα στο δίκτυο και να προβλεφθούν τυχών βλάβες, κάτι που θα συμβάλει στην επέκταση της διάρκειας ζωής της εγκατάστασης.

Ένα ψηφιακό δίδυμο είναι ένα ψηφιακό αντίγραφο ενός φυσικού αντικειμένου ή συστήματος. Το εικονικό μοντέλο ενός συστήματος μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την προσομοίωση της συμπεριφοράς του στον πραγματικό κόσμο, τη βελτιστοποίηση της λειτουργίας του και την δημιουργία νέων δυνατοτήτων. Τα ψηφιακά δίδυμα βρίσκουν εφαρμογή σε ποικιλία βιομηχανιών για τη δημιουργία εξυπνότερων, πιο αποδοτικών συστημάτων. Στη βιομηχανία παροχής νερού, για παράδειγμα, χρησιμοποιούνται ψηφιακά δίδυμα για την ανάλυση των συστημάτων διανομής και τον εντοπισμό πιθανών προβλημάτων πριν αυτά εμφανιστούν. Αυτό βοηθά τις επιχειρήσεις κοινής ωφέλειας να αποφεύγουν δαπανηρές επισκευές και να βελτιώνουν την αποτελεσματικότητα των λειτουργιών τους. Η ενσωμάτωση της τεχνολογίας των ψηφιακών διδύμων σε τέτοιους κλάδους μπορεί να οδηγήσει σε ένα πιο βιώσιμο μέλλον και βελτιωμένη διαχείριση των πόρων. Στην παρούσα εργασία δημιουργείται το ψηφιακό δίδυμο για το δίκτυο υδροδότησης από το φράγμα Αποσελέμη προς το Ηράκλειο. Συγκεκριμένα, για την ψηφιακή απεικόνιση χρησιμοποιείται το EPANET, ένα λογισμικό ανοιχτού κώδικα ελεύθερα διαθέσιμο. Στο πρόγραμμα αυτό γίνεται και η ανάλυση με την βοήθεια μετρήσεων που έχουν αντληθεί από το πραγματικό δίκτυο. Στόχος της μελέτης είναι να αποτυπωθεί το δίκτυο στο EPANET και το εικονικό δίκτυο να λειτουργεί όπως το πραγματικό. Πραγματοποιούνται, επίσης, ορισμένα παραδείγματα αναλύσεων για να γίνει κατανοητή η αποτύπωση των αποτελεσμάτων. Μέσα από τα παραδείγματα διερευνάται εάν είναι εφικτό να εντοπιστούν σημεία με μεγάλη πίεση ή έντονες μεταβολές της πίεσης στο δίκτυο. Κατ’ επέκταση σκοπός είναι να γίνεται πρόβλεψη των πιέσεων σε μη προσβάσιμα σημεία, της κόπωσης του υλικού και να υποστηρίζεται η προληπτική συντήρηση., A digital twin is a digital replica of a physical object or system. The virtual model of a system can be used to simulate its real-world behavior, optimize performance and enable new capabilities. Digital twins apply in a variety of industries to create smarter, more efficient systems. In the water supply industry, for example, digital twins are being utilized in order to analyze distribution systems and identify potential problems before they occur. This helps utilities avoid costly repairs and improve the efficiency of their operations. The inclusion of digital twins technology in these fields may result in a more sustainable future and improved management of resources. In this thesis, the digital twin for the water distribution network from the Aposelemi dam to Heraklion is created. In particular, EPANET, a freely available open source software, is used for digital modeling. The analysis is also conducted in this program using data taken from the actual network. The goal of the study is to model the network on EPANET and make the virtual network function like the original. Analysis examples are also conducted to make the results clear. Through the examples, it is investigated whether it is possible to identify parts with high pressure or intense pressure changes in the network. By extension, the purpose is to predict the pressures in inaccessible places, the fatigue of the material and to support preventive maintenance.