Elke periode kent zijn eigen revolutie en elke revolutie brengt zijn eigen organisatorische model met zich mee. We bevinden ons nu in de 4e industri¨ele revolutie, waar het internet van dingen ons verbindt met autonome embedded systemen. Deze systemen zijn actief in de virtuele ’cyber’ wereld, alsook in de echte ’fysieke’ wereld om ons heen. Deze zogenoemde ’Cyber-Fysieke’ Systemen volgen daarmee een modern organisatorisch model, namelijk zelfmanagement, en zijn dan ook in staat zelf proactieve acties te ondernemen. Dit proefschrift belicht productiesystemen vanuit het Cyber-Fysieke perspectief. De productiesystemen zijn hier herconfigureerbaar, autonoom en zeer flexibel. Dit kan enkel worden bereikt door het ontwikkelen van nieuwe methodes en het toepassen van nieuwe technologie¨en die flexibiliteit verder bevorderen. Echter, effici¨entie is ook van belang, bijvoorbeeld door productassemblage zo flexibel te maken dat het daardoor kosteneffici¨ent is om de productie van diverse producten met een lage oplage, zogenaamde high-mix, low volume producten, te automatiseren. De mogelijkheid om zo flexibel te kunnen produceren moet bereikt worden door de creatie van nieuwe methoden en middelen, waarbij nieuwe technologie¨en worden gecombineerd; een belangrijk aspect hierbij is dat dit toepasbaar getest moet worden door gebruik van simulatoren en speciaal hiervoor ontwikkelde productiesystemen. Dit onderzoek zal beginnen met het introduceren van het concept achter de bijbehorende productiemethodologie, welke Grid Manufacturing is genoemd. Grid Manufacturing wordt uitgevoerd door autonome entiteiten (agenten) die zowel de productiesystemen zelf, als de producten representeren. Producten leven dan al in de virtuele cyber wereld voordat zij daadwerkelijk zijn gebouwd, en zijn zich bewust uit welke onderdelen zij gemaakt moeten worden. De producten communiceren en overleggen met de autonome herconfigureerbare productiesystemen, de zogenaamde equiplets. Deze equiplets leveren generieke diensten aan een grote diversiteit aan producten, die hierdoor op elk moment geproduceerd kunnen worden. Het onderzoek focust hierbij specifiek op de equiplets en de technische uitdagingen om dynamisch geautomatiseerde productie mogelijk te maken. Om Grid Manufacturing mogelijk te maken is er een set van technologische uitdagingen onderzocht. De achtergrond, onderzoeksaanpak en concepten zijn dan ook de eerste drie inleidende hoofdstukken. Daarna begint het onderzoek met Hoofdstuk 4 Object Awareness. Dit hoofdstuk beschrijft een dynamische manier waarop informatie uit verschillende autonome systemen gecombineerd wordt om objecten te herkennen, lokaliseren en daarmee te kunnen manipuleren. Hoofdstuk 5 Herconfiguratie beschrijft hoe producten communiceren met de equiplets en welke achterliggende systemen ervoor zorgen dat, ondanks | Dutch Summary 232 dat het product niet bekend is met de hardware van de equiplet, deze toch in staat is acties uit te voeren. Tevens beschrijft het hoofdstuk hoe de equiplets omgaan met verschillende hardwareconfiguraties en ondanks de aanpassingen zichzelf toch kunnen besturen. De equiplet kan dan ook aangepast worden zonder dat deze opnieuw geprogrammeerd hoeft te worden. In Hoofdstuk 6 Architectuur wordt vervolgens dieper ingegaan op de bovenliggende architectuur van de equiplets. Hier worden prestaties gecombineerd met flexibiliteit, waarvoor een hybride architectuur is ontwikkeld die het grid van equiplets controleert door het gebruik van twee platformen: Multi-Agent System (MAS) en Robot Operating System (ROS). Nadat de architectuur is vastgesteld, wordt er in Hoofdstuk 7 onderzocht hoe deze veilig ingezet kan worden. Hierbij wordt een controlesysteem ingevoerd dat het systeemgedrag bepaalt, waarmee het gedrag van de equiplets transparant wordt gemaakt. Tevens zal een simulatie met input van de sensoren uit de fysieke wereld ’live’ controleren of alle bewegingen veilig uitgevoerd kunnen worden. Nadat de basisfunctionaliteit van het Grid nu compleet is, wordt in Hoofdstuk 8 Validatie en Utilisatie gekeken naar hoe Grid Manufacturing gebruikt kan worden en welke nieuwe mogelijkheden deze kan opleveren. Zo wordt er besproken hoe zowel een hi¨erarchische als een heterarchische aanpak, waar alle systemen gelijk zijn, gebruikt kan worden. Daarnaast laat het hoofdstuk o.a. aan de hand van enkele voorbeelden en simulaties zien welke effecten herconfiguratie kan hebben, en welke voordelen deze aanpak zoal kan bieden.. Het proefschrift laat zien hoe met technische middelen geautomatiseerde flexibiliteit mogelijk wordt gemaakt. Hoewel het gehele concept nog volwassen zal moeten worden, worden er enkele aspecten getoond die op de korte termijn toepasbaar zijn in de industrie. Enkele voorbeelden hiervan zijn: (1) het combineren van gegevens uit diverse (autonome) bronnen voor 6D-lokalisatie; (2) een data-gedreven systeem, de zogeheten hardware-abstractielaag, die herconfigureerbare systemen controleert en de mogelijkheid biedt om deze productiesystemen aan te passen zonder deze te hoeven herprogrammeren; en (3) het gebruik van Cyber-Fysieke systemen om de veiligheid te verhogen.
MULTIFILE
This study used historical data from a Park & Ride facility in Amsterdam to build a validated computer (Python) model to optimize battery and grid connection sizing. The case study modelled is equipped with 8 EV chargers (16 connections), an on-site supplementary battery, and a limited capacity grid connection. This model was then used to optimize the battery energy storage capacity and grid connection capacity for minimal annualized investment, using a future proof monthly load profile. A variety of battery control strategies were simulated using both the optimal system sizing and the current system sizing. The results were compared and a recommended control strategy presented, considering a number of performance metrics.
MULTIFILE
In the Netherlands, energy cooperatives are increasingly active in the production of renewable energy. Many cooperatives have concrete plans to invest in energy projects, such as solar fields and wind turbines. Unfortunately, in the coming years there will hardly be any room for such projects in the electricity grid. In their quest to help solve this predicament, energy cooperatives develop new and innovative energy services, for example delivering grid services to distribution system operators (DSOs). However, in this endeavor they encounter legal as well as economic obstacles.
DOCUMENT
A fast growing percentage (currently 75% ) of the EU population lives in urban areas, using 70% of available energy resources. In the global competition for talent, growth and investments, quality of city life and the attractiveness of cities as environments for learning, innovation, doing business and job creation, are now the key parameters for success. Therefore cities need to provide solutions to significantly increase their overall energy and resource efficiency through actions addressing the building stock, energy systems, mobility, and air quality.The European Energy Union of 2015 aims to ensure secure, affordable and climate-friendly energy for EU citizens and businesses among others, by bringing new technologies and renewed infrastructure to cut household bills, create jobs and boost growth, for achieving a sustainable, low carbon and environmentally friendly economy, putting Europe at the forefront of renewable energy production and winning the fight against global warming.However, the retail market is not functioning properly. Many household consumers have too little choices of energy suppliers and too little control over their energy costs. An unacceptably high percentage of European households cannot afford to pay their energy bills. Energy infrastructure is ageing and is not adjusted to the increased production from renewables. As a consequence there is still a need to attract investments, with the current market design and national policies not setting the right incentives and providing insufficient predictability for potential investors. With an increasing share of renewable energy sources in the coming decades, the generation of electricity/energy will change drastically from present-day centralized production by gigawatt fossil-fueled plants towards decentralized generation, in cities mostly by local household and district level RES (e.g PV, wind turbines) systems operating in the level of micro-grids. With the intermittent nature of renewable energy, grid stress is a challenge. Therefore there is a need for more flexibility in the energy system. Technology can be of great help in linking resource efficiency and flexibility in energy supply and demand with innovative, inclusive and more efficient services for citizens and businesses. To realize the European targets for further growth of renewable energy in the energy market, and to exploit both on a European and global level the expected technological opportunities in a sustainable manner, city planners, administrators, universities, entrepreneurs, citizens, and all other relevant stakeholders, need to work together and be the key moving wheel of future EU cities development.Our SolutionIn the light of such a transiting environment, the need for strategies that help cities to smartly integrate technological solutions becomes more and more apparent. Given this condition and the fact that cities can act as large-scale demonstrators of integrated solutions, and want to contribute to the socially inclusive energy and mobility transition, IRIS offers an excellent opportunity to demonstrate and replicate the cities’ great potential. For more information see the HKU Smart Citieswebsite or check out the EU-website.
