Methods and models to foster energy efficiency in manufacturing

The well-recognized need for achieving overall sustainability in industrial activities due to diminishing non-renewable resources, stricter regulations related to environment and occupational safety/health, increasing consumer preference for environmentally-friendly products, has become the top-priority objective in manufacturing sector, which lies at the core of industrial economies. Within the broad paradigm of sustainable manufacturing, the issue of energy efficiency in the discrete part manufacturing is addressed specifically in this thesis. The energetic states of a typical compressor equipped with the main type of control are determined and studied as a discrete event system. Analytic relations are developed to assess the total energy consumption of the compressed air system under several conditions. In order to underline the broad applicability of the models developed, several scenario analysis have been explored and new methods have been introduced to foster energy efficiency in a manufacturing environment.

La ben nota necessità di perseguire obiettivi di sostenibilità nel settore industriale in risposta all’esaurimento di risorse non rinnovabili, regolamentazioni più stringenti e la preferenza crescente dei consumatori verso prodotti più green, è diventata l’obiettivo primario nel settore della produzione, che è al cuore del sistema economico. All’interno dell’ampio paradigma della produzione sostenibile, la problematica dell’efficienza energetica nell’industria manifatturiera è affrontata in modo specifico in questa tesi. Sono stati determinati gli stati energetici di un tipico compressore dotato delle principali modalità di controllo attraverso la modellizzazione di un sistema ad eventi discreti. Sono state sviluppate delle relazioni analitiche per determinare il consumo energetico del sistema dell’aria compressa sotto diverse condizioni produttive. Diverse analisi di scenario sono state effettuate per testare l’applicabilità dei modelli sviluppati e sono stati introdotti nuovi metodi per promuovere l’efficienza energetica in un ambiente di produzione.