title: Ενσωμάτωση της Βιομηχανίας 4.0 στη βιώσιμη ανάπτυξη έξυπνων πόλεων: «Ο ρόλος των ψηφιακών διδύμων και της τεχνητής νοημοσύνης στη διαχείριση αστικών υποδομών»
title: Integrating Industry 4.0 in the sustainable development of smart cities: "The role of digital twins and artificial intelligence in urban infrastructure management"
Creators: name: Καρτερακης Γεωργιος-Διονυσιος
Publisher: name: Technical University of Crete
Year: 2025

description: Η παρούσα διπλωματική εργασία εξετάζει τον ρόλο της τέταρτης βιομηχανικής επανάστασης στη βιώσιμη ανάπτυξη Έξυπνων Πόλεων, με έμφαση στις εφαρμογές των ψηφιακών διδύμων και της τεχνητής νοημοσύνης στην παρακολούθηση και διαχείριση αστικών υποδομών. Καθώς οι πόλεις αντιμετωπίζουν αλλεπάλληλες επιβαρύνσεις λόγω της ταχείας αστικοποίησης, του υπερπληθυσμού και των προκλήσεων της κλιματικής αλλαγής, οι τεχνολογίες της Βιομηχανίας 4.0 είναι σε θέση να προσφέρουν λύσεις που βελτιώνουν την απόδοση και τη βιωσιμότητα των αστικών υποδομών, λειτουργώντας ως ένα ακριβές σύστημα υποστήριξης αποφάσεων. Τα τελευταία χρόνια, τα ψηφιακά δίδυμα, ως δυναμικές αναπαραστάσεις φυσικών συστημάτων σε ψηφιακό περιβάλλον, αποτελούν μια αναδυόμενη αναπτυξιακή τεχνολογική επανάσταση, επιτρέποντας την ακριβή μοντελοποίηση και παρακολούθηση των λειτουργιών μιας πόλης. Μέσω της συλλογής και ανάλυσης δεδομένων σε πραγματικό χρόνο, παρέχουν, σε συνδυασμό με την τεχνητή νοημοσύνη, προγνωστικά εργαλεία και αναλυτικές λύσεις που επιτρέπουν την πρόληψη και έγκαιρη πρόβλεψη κινδύνων, την αποδοτική κατανομή πόρων, και την αναβάθμιση της διαχείρισης υποδομών όπως, ενεργειακά συστήματα, υδάτινο δίκτυο, μεταφορές, δημόσιες καταστάσεις έκτακτης ανάγκης και πολλά άλλα. Η εργασία αυτή επικεντρώνεται στην λεπτομερή παρουσίαση και αξιολόγηση των πρακτικών εφαρμογών της τεχνολογίας των ψηφιακών διδύμων και της τεχνητής νοημοσύνης σε αστικά περιβάλλοντα, αναλύοντας παραδείγματα από αναπτυσσόμενες Έξυπνες Πόλεις και προτείνοντας βέλτιστες πρακτικές για την ενσωμάτωση αυτών των τεχνολογιών σε μεγάλης κλίμακας σενάρια αστικού σχεδιασμού και διαχείρισης. Τέλος, εξετάζονται οι αντίστοιχες προκλήσεις, καθώς και ζητήματα ηθικής, προστασίας δεδομένων και βιωσιμότητας, ενώ διατυπώνονται προτάσεις βελτίωσης για μελλοντικές κατευθύνσεις έρευνας και ανάπτυξης, αναβαθμίζοντας την ασφάλεια και την ποιότητα ζωής των πολιτών.
description: This Τhesis examines the role of the Fourth Industrial Revolution in the sustainable development of Smart Cities, with an emphasis on the applications of digital twins and artificial intelligence in the monitoring and management of urban infrastructure. As cities are facing successive burdens due to rapid urbanization, overpopulation and climate change challenges, Industry 4.0 technologies are able to provide solutions that improve the performance and sustainability of urban infrastructure, acting as an accurate decision support system. In recent years, digital twins, as dynamic representations of physical systems in a digital environment, constitute an emerging developmental technological revolution, enabling accurate modelling and monitoring of a city's operations. Through real-time data collection and analysis, they provide, in combination with artificial intelligence, predictive tools and analytical solutions that enable prevention and early risk prediction, efficient allocation of resources, and upgrading of infrastructure management such as energy systems, water network, transportation, public emergencies and many more. This paper focuses on the detailed presentation and evaluation of practical applications of digital twins and artificial intelligence technology in urban environments, analyzing examples of developing smart cities and proposing best practices for the integration of these technologies in large-scale urban planning and management scenarios. Finally, the corresponding challenges, as well as ethical, data protection and sustainability issues are addressed, while improvement proposals are formulated for future research and development directions, enhancing the safety and quality of life of citizens.