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
Abstract: Unlike manufacturing technology for semiconductors and printed circuit boards, the market for traditional micro assembly lacks a clear public roadmap. More agile manufacturing strategies are needed in an environment in which dealing with change becomes a rule instead of an exception. In this paper, an attempt is made to bring production with universal micro assembly cells to the next level. This is realised by placing a larger number of cells, called Equiplets, in a “Grid”. Equiplets are compact and low-cost manufacturing platforms that can be reconfigured to a broad number of applications. Benchmarking Equiplet production has shown reduced time to market and a smooth transition from R&D to Manufacturing. When higher production volumes are needed, more systems can be placed in parallel to meet the manufacturing demand. Costs of product design changes in the later stage of industrialisation have been reduced due to the modular production in grids, which allows the final design freeze to be postponed as late as possible. The need for invested capital is also pushed backwards accordingly. doi 10.1007/978-3-642-11598-1_32
LINK
To reduce greenhouse gas emissions, countries around the world are pursuing electrification policies. In residential areas, electrification will increase electricity supply and demand, which is expected to increase grid congestion at a faster rate than grids can be reinforced. Battery energy storage (BES) has the potential to reduce grid congestion and defer grid reinforcement, thus supporting the energy transition. But, BES could equally exacerbate grid congestion. This leads to the question: What are the trade-offs between different battery control strategies, considering battery performance and battery grid impacts? This paper addresses this question using the battery energy storage evaluation method (BESEM), which interlinks a BES model with an electricity grid model to simulate the interactions between these two systems. In this paper, the BESEM is applied to a case study, wherein the relative effects of different BES control strategies are compared. The results from this case study indicate that batteries can reduce grid congestion if they are passively controlled (i.e., constraining battery power) or actively controlled (i.e., overriding normal battery operations). Using batteries to reduce congestion was found to reduce the primary benefits provided by the batteries to the battery owners, but could increase secondary benefits. Further, passive battery controls were found to be nearly as effective as active battery controls at reducing grid congestion in certain situations. These findings indicate that the trade-offs between different battery control strategies are not always obvious, and should be evaluated using a method like the BESEM.
DOCUMENT
• DC grid structure • Control • Switching • Protection • Stability
DOCUMENT
Standard mass-production is a well-known manufacturing concept. To make small quantities or even single items of a product according to user specifications at an affordable price, alternative agile production paradigms should be investigated and developed. The system presented in this paper is based on a grid of cheap reconfigurable production units, called equiplets. A grid of these equiplets is capable to produce a variety of different products in parallel at an affordable price. The underlying agent-based software for this system is responsible for the agile manufacturing. An important aspect of this type of manufacturing is the transport of the products along the available equiplets. This transport of the products from equiplet to equiplet is quite different from standard production. Every product can have its own unique path along the equiplets. In this paper several topologies are discussed and investigated. Also, the planning and scheduling in relation to the transport constraints is subject of this study. Some possibilities of realization are discussed and simulations are used to generate results with the focus on efficiency and usability for different topologies and layouts of the grid and its internal transport system.
DOCUMENT
Author supplied: In a production environment where different products are being made in parallel, the path planning for every product can be different. The model proposed in this paper is based on a production environment where the production machines are placed in a grid. A software entity, called product agent, is responsible for the manufacturing of a single product. The product agent will plan a path along the production machines needed for that specific product. In this paper, an optimization is proposed that will reduce the amount of transport between the production machines. The effect of two factors that influence the possibilities for reductions is shown in a simulation, using the proposed optimization scheme. These two factors are the redundancy of production steps in the grid and the
DOCUMENT
Standard mass-production is a well-known manufacturing concept. To make small quantities or even single items of a product according to user specifications at an affordable price, alternative agile production paradigms should be investigated and developed. The system presented in this article is based on a grid of cheap reconfigurable production units, called equiplets. A grid of these equiplets is capable to produce a variety of different products in parallel at an affordable price. The underlying agent-based software for this system is responsible for the agile manufacturing. An important aspect of this type of manufacturing is the transport of the products along the available equiplets. This transport of the products from equiplet to equiplet is quite different from standard production. Every product can have its own unique path along the equiplets. In this article several topologies are discussed and investigated. Also, the planning and scheduling in relation to the transport constraints is subject of this study. Some possibilities of realization are discussed and simulations are used to generate results with the focus on efficiency and usability for different topologies and layouts of the grid and its internal transport system. Closely related with this problem is the scheduling of the production in the grid. A discussion about the maximum achievable load on the production grid and its relation with the transport system is also included.
DOCUMENT
Summary:A novel Smart Charging strategy, based on low base allowances per charger combined with 1. clustering of chargers on the same part of the grid and 2. dynamic non guaranteed allowance, is presented in this paper. This manner of Smart Charging will allow more than 3 times the amount of chargers to be installed in the existing grid, even when the grid is already congested. The system also improves the usage of available flexibility in EV charging compared to other Smart Charging strategies. The required algorithms are tested on public chargers in Amsterdam, in some of the most intensely used parts of the Dutch grid.
DOCUMENT
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
Electrification of residential areas is increasingly common. Major areas of development include promoting rooftop solar panels, electric vehicles and heat pumps. However, existing grid components may have insufficient capacity to support the resulting electricity flows. Battery energy storage (BES) can be used to prevent transformer overloading resulting from electrification. Ideally, BES should be sized and placed such that it can prevent overloading with a minimum amount of storage capacity, but it is unclear how load characteristics affect BES capacity requirements. This study investigated how load simultaneity affects the minimum BES capacity required to prevent transformer overloading, comparing a central with a decentral BES configuration. It was found that as simultaneity increases, decentral storage requires relatively less capacity than central storage. This is likely due to the reduced ability of central BES to share capacity between connections with higher simultaneity, and the ability of decentral BES to better reduce transportation losses.
DOCUMENT
