Simulační technologie Digital Twin a potenciál využití ve vodohospodářství

Bc. Jan Zháněl

Diplomová práce

Digital Twin Simulation Technology and Its Use Case in Water Management

Anotace:

Cílem této diplomové práce je ekonomicky analyzovat potenciál nově vznikajícího odvětví a trendu v digitalizaci vodohospodářství – digitální dvojčata na čističkách odpadních vod (ČOV). V první části práce jsou vymezeny a definovány pojmy tohoto komplexního oboru včetně té nejdůležitější legislativy, je popsána technologie a náležitosti digitálních dvojčat a snaha o definici termínu, který ještě není ustálen. Úvod druhé části práce je věnován přehledu dostupných softwarových nástrojů na trhu a jejich popisu a definování kroků návrhu digitálního dvojčete a možnosti využití softwarových řešení. Následuje případová studie na reálné čističky odpadních vod, která je pro potřeby práce anonymizována, na kterou jsou aplikovány výsledky ze zahraniční dánské studie. Trh a obchodní modely se aktuálně vyvíjejí a ceny nejsou veřejně dostupné, vznikají individuálně podle stávajícího technologického stavu infrastruktury, velikosti čističek či stupně automatizace procesů. Jedná se tedy o orientační modelový příklad, na kterém je vypočítána úspora nákladů, doba návratnosti investice, za předpokladu, že bude dosaženo stejné úspory jako v dánském příkladě. Součástí výpočtu je matice výše nákladů a doby návratnosti v letech pro snazší investiční rozhodování.

Abstract:

The main aim of this thesis is to economically analyse the potential of an emerging market segment and current trend in digitalization of water management – digital twins for water resource recovery facilities (WRRF). In the first part of the thesis are defined main key terms of this rather complex industry including the most important legislation, as well as description of the technology, its essentials and definition, which is still not yet universally defined. The prologue of the second part of the work is dedicated to general overview of the software tools (and its description) that are currently available on the market. Main essential steps that should be taken into the consideration while creating and designing a digital twin and examples of software solutions are described. Further a case study with economic data from a real water resource recovery facility (which was for the purpose of this work anonymized) is carried out and its base is a Danish study which results are applied. The market and business models are currently evolving, and prices are not publicly available and are created on each case individually, depending e.g. on a technological state of each WWRF, its size and state of process automatization. This study is rather a model case, on which costs savings and payback period are calculated, considering the same level of savings as in Danish study leading to a matrix of examples of costs and payback period for easier investment decisions.

Klíčová slova

čistírny odpadních vod, digitalizace, digitální dvojče, digital twin, doba návratnosti investice, IoT, internet věcí, Voda 4.0, vodohospodářství, Průmysl 4.0, úspora nákladů

Keywords

water resource recovery facility, wastewater treatment plant, digitalization, digital twin, payback period, IoT, internet of things, Water 4.0, water management, Industry 4.0, cost savings

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 21. 4. 2024

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 3. 6. 2024
• Vedoucí: doc. Ing. Jan Jarolímek, Ph.D.
• Oponent: Jana Kučerová, externi

Česká zemědělská univerzita v Praze

Provozně ekonomická fakulta

Magisterský studijní program:
Ekonomika a management