Increasing economic efficiency through the use of cyber-physical systems

• Autorzy: Kijak Robert , Dmowski Artur

Identyfikatory

DOI

10.15199/160.2021.1.6

Warianty tytułu

PL

Zwiększenie efektywności ekonomicznej przez zastosowanie systemów cyber-fizycznych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Most industrial plants in Poland are still on the eve of implementing the vision of ‘Industry 4.0’ (Fourth Industrial Revolution), which was still conceived at Hannover Messe at the beginning of the previous decade. In the context of water management, the term ‘Water 4.0’ is used, which takes into account a whole range of technologies and digital tools. Its implementation relies in particular on cyber-physical systems to ensure the optimal level of network connectivity using digital tools, between virtual and physical water management facilities during their planning, construction and operation phases.The aim of this article is to identify and demonstrate the key benefits and opportunities of implementing cyber-physical systems in the context of industrial sewage management in Poland - based on selected case studies. The article has demonstrated: (1) rational management of asset renewal funds (CapEx), (2) economic efficiency of operation & maintenance (lower OpEx and TotEx), (3) maintenance planning and improved safety, and (4) various environmental benefits.

PL

Większość zakładów przemysłowych w Polsce jest ciągle w przededniu wdrożenia wizji „Przemysłu 4.0” (Czwartej Rewolucji Przemysłowej), która powstała jeszcze na targach Hannover Messe na początku poprzedniej dekady. W kontekście gospodarki wodnej używany jest termin „Woda 4.0”, który uwzględnia całą gamę technologii i narzędzi informatycznych. Jej wdrożenie opiera się zwłaszcza na systemach cyberfizycznych w celu zapewnienia optymalnych poziomem połączeń sieciowych, z wykorzystaniem narzędzi informatycznych, pomiędzy wirtualnymi i materialnymi obiektami gospodarki wodnej na etapie ich planowania, budowy i eksploatacji. Celem artykułu jest - i wykazanie podstawowych korzyści i szans płynących z wdrożenia systemów cyberfizycznych w kontekście zarządzania w Polsce ściekami przemysłowymi - na podstawie wybranych studiów przypadku. W artykule wykazano: (1) racjonalność gospodarowania środkami odtworzeniowymi, (2) efektywność ekonomiczna eksploatacji, (3) możliwość planowania obsługi i zwiększenie bezpieczeństwa, jak i (4) różne korzyści środowiskowe.

Słowa kluczowe

EN

Water 4.0; cyber-physical systems; digital twins; industrial wastewater

PL

Woda 4.0; systemy cyberfizyczne; cyfrowe bliźniaki; ścieki przemysłowe

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej ; Sieć Badawcza Łukasiewicz - Warszawski Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Technologia i Automatyzacja Montażu
• Rocznik: 2021
• Tom: nr 1
• Strony: 40--46
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz., 1 il. kolor.

Twórcy

autor

Kijak Robert

• Polskie Naukowo-Techniczne Towarzystwo Eksploatacyjne, ul. Jagiellońska 8003-301 Warszawa

• https://orcid.org/0000-0002-9280-1475

autor

Dmowski Artur

• Wyższa Szkoła Ekonomii i Innowacji w Lublinie, ul. Projektowa 420-209 Lublin

Bibliografia

• [1] Alabi, M. O., Telukdarie, A. i Janse van Rensburg, N. 2019. Water 4.0: An Integrated Business Model from an Industry 4.0 Approach. In: Proceedings of the 2019 IEEE International Conference on Industrial Engineering and Engineering Management (IEEM), December 2019. Publication available at: https://www.researchgate.net/publication/339021634 [Access 11 June 2020].
• [2] DHI. Optimise processes, reclamation, energy and chemical usage to improve treatment efficiency, product flyer. Danish Hydraulic Institute. Publication available at: https://waterchallenges.dhigroup.com/wastewater-treatment/?_ga=2.220802200.1281567469.1591736428530543274.1570270854 [Access 24 July 2020].
• [3] DHI b. DIMS.CORE Data integration and business processes, product flyer. Danish Hydraulic Institute Publication available at.: https://www.mikepoweredbydhi.com/products/dims-core?_ga=2.197843884.225386016.1595191620319560526.1481387815 [Access 24 July 2020].
• [4] DHI c. WEST. WWTP modelling that does it all. Danish Hydraulic Institute. Publication available at: https://www.mikepoweredbydhi.com/products/west?_ga=2.33634466.225386016.1595191620319560526.1481387815
• [5] DHI d. MIKE OPERATIONS. An online modelling framework designed for water forecasting and operational control. Publication available at: https://www. mikepoweredbydhi.com/products/mike-operations [Access 20 July 2020].
• [6] DHI e. Achieving 50% carbon footprint reduction by 2025, case story flyer. Danish Hydraulic Institute. Publication available at: https://www.dhigroup.com/global/references/nala/overview/achieving-50-percent-carbon-footprint-reduction-by-2025?_ga=2.265371276.225386016.1595191620- 319560526.1481387815 [Access 20 July 2020].
• [7] E+H. Predykcyjny system sterowania Liquiline Control CDC81. Endress+Hauser. Publication available at: https://www.pl.endress.com/pl/wieksza-wydajnosc-mniejsze-koszty/rozwiazania-analityczne/usuwanie-azotu/kontrola-napowietrzania-usuwanie-fosforu-w-oczyszczalni-sciekow [Access 21 July 2020].
• [8] E+H. 2020. Jak zwiększyć efektywność i oszczędzać na kosztach oczyszczalni ścieków? Wywiad ze specjalista ZGWK w Tomaszowie Mazowieckim. Kurier Wod-Kan. Magazyn klientów Endress+Hauser 2020, pp.24-28.
• [9] German Water Partnership. Water 4.0 Publication available at.: https://germanwaterpartnership.de/en/water-4-0-2/ [Access 4 June 2020].
• [10] Greenfield, D. 2020. A Step Approach to Industry 4.0, Automation World, 4 June 2020, Publication available at: https://www.automationworld.com/factory/iiot/article/21135339/a-step-approach-to-industry-40 [Access 18 June 2020].
• [11] ISO/TS 55010:2019. Asset management - Guidance on the alignment of financial and non-financial functions in asset management, International Organization for Standardization.
• [12] Kijak, R. 2021. Water 4.0: Enhancing Climate Resilience. In: R. Brears (Ed.), The Palgrave handbook of climate resilient societies. London (United Kingdom): Palgrave Macmillan, Cham.
• [13] Lubbers, C.L., Icke, O., van Eijden, R., de Koning, M., Huising C. and de Wit R. 2018. Performance improvement of wastewater transport systems and treatment processes by performance monitoring and predictive control. In: Proceedings of the 12th European Waste Water Management Conference, 17-18 July 2018, Manchester (United Kingdom), organised by Aqua Enviro.
• [14] PN-ISO 55000:2017. Zarządzanie aktywami -- Informacje ogólne, zasady i terminologia, Polski Komitet Normalizacyjny.
• [15] RHDHV. 2020. Aquasuite. White article: Introducing the water industry’s virtual operator which never sleeps. Freeing up your operational team’s time for high value tasks. Royal HaskoningDHV. Publication available at: https://analytics-eu.clickdimensions.com/royalhaskoningdhvcom-agyu4/pages/m0sryp6feeqiwbqvrccvq.html?utm_source=Water-for-Industry-securing-business-continuity&utm_medium=AI-POWERED-VIRTUAL-OPERATOR&utm_campaign=Water-for-Industry [Access23 June 2020].
• [16] RHDHV. 2020 b. Achieving automated operations and data driven insights from water reuse, waterwastewaterasia.com. Royal HaskoningDHV. January / February 2020, pp. 24-25.
• [17] wodkany.pl. Publication available at: https://www.wodkany.pl/zasoby-wody-w-polsce-i-na-swiecie/ [Access 11 June 2020].
• [18] Xylem. Harness the Power of Decision Intelligence. Driving Performance Improvement with Smarter Water, brochure. Publication available at: https://www. xylem.com/en-us/campaigns/act/decision-intelligence/ [Access 24 July 2020].
• [19] Xylem. 2019. City of South Bend, Indiana. Intelligent Urban WatershedTM technology reduces combined sewer overflow (CSO) volume by over 70% and saves South Bend estimated $500 million in capital project work, case study leaflet. Publication available at: https://www.xylem.com/en-us/support/case-studies-white-articles/south-bend-indiana-reduces-combined-sewer-overflow-70-percent-saves-500-million/ [Access 24 June 2020].

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2021).