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The project develops the concept and implementation of Industry 4.0 for small- and medium-sized companies, which is currently lacking in the industrial sector. The aim is to obtain a methodology or procedure to facilitate the conversion of medium-sized industrial manufacturing companies into “digital factory” working models, in accordance with Industry 4.0.

El cambio climático, los niveles de emisiones contaminantes, aumento de la demanda energética mundial, o la gestión de residuos como los nucleares son unas de las mayores problemáticas a las que se enfrenta la comunidad científica actualmente. Realmente, la tecnología necesaria para solucionar todos estos problemas ya se encuentra desarrollada en gran medida pero existen otros intereses en juego que afectan a la intención de revertir esta situación. En el ámbito de la generación y distribución de energía térmica, las redes de calefacción o district heating son una de las mejores herramientas para combatir gran parte de los inconvenientes que se presentan en ella. Gracias a estas instalaciones se puede mejorar la eficiencia energética a la vez que puede basarse en fuentes o totalmente renovables o menos contaminantes que la actuales. Sin embargo, son sistemas que exceptuando algunas zonas en las que sí existen de forma tradicional, no han llegado a penetrar como es debido en la gran mayoría de países. Existen numerosas barreras de tipo social o regulatorias que se oponen al desarrollo de este tipo de tecnología. Desde este estudio, se es consciente del gran potencial que poseen y se pretender promover su uso para poder alcanzar los objetivos medioambientales. El objetivo de este trabajo es el de desarrollar un modelo basado en relaciones entre agentes que permite evaluar la sostenibilidad del sistema en su conjunto. La sostenibilidad será desde el punto de vista medioambiental, social y económico. Además el modelo permitirá identificar y remover algunas de las principales barreras que impiden el desarrollo de esta tecnología. El modelo se llama Biomass Universal District Heating (BioUnivDH), porque se establecerá para su uso en redes de calefacción que usen biomasa como combustible. El modelo permite realizar evaluaciones globales pero también consigue encontrar las fortalezas y debilidades de los proyectos pudiendo tomar las medidas adecuadas para mejorarlos. También analiza las relaciones que tienen los diferentes agentes que entran en juego y cuantifica el nivel de las mismas, de forma que es capaz de jerarquizar la influencia y los intereses que poseen dentro del conjunto. Las salidas del modelo serán parámetros, indicadores o gráficas, por lo que facilitará la comparación entre distintas alternativas y la toma de decisiones. En el estudio de investigación presente se presentará la metodología seguida para alcanzar el objetivo anterior, explicando las bases en las que se fundamenta, como son la descomposición en subsistemas y en agentes. Se explicará de forma detallada como son las relaciones que se generan, basándose en factores de sostenibilidad que son hechos concretos y tangibles que realizan los distintos agentes. Una vez presentado el procedimiento a seguir y su fundamento, se implementará el modelo con ayuda de softwares de cálculo. Tras la metodología y para aumentar la comprensión que se tiene del modelo, se aplicará el modelo a cuatro casos prácticos reales. En ellos se analizarán resultados generales de sostenibilidad, sus fortalezas y debilidades y circunstancias y características más concretas, realizando también una comparación entre cada una de las alternativas. Finalmente, después de todo lo anterior y tras haber demostrado el potencial del modelo BioUnivDH, se comentará que el mismo puede aplicarse a cualquier tipo de sistema y bajo casi cualquier tipo de circunstancia o nivel de precisión. Entre otras cosas, permite realizar estudios de viabilidad de implantación en zonas geográficas. Justamente la flexibilidad y versatilidad que posee el modelo es su punto fuerte, ya que permite adaptarlo en función de las necesidades que se tengan en cada caso. Este trabajo por tanto, posee este objetivo principal: diseñar y desarrollar un modelo de relaciones entre agentes que permite realizar evaluaciones de sostenibilidad de tipo medioambiental, social y económica, demostrar el gran potencial que posee el mismo aplicándolo a casos de estudio, así como mostrar la capacidad del modelo para poder identificar y remover las posibles barreras que impidan el desarrollo de las redes de calefacción con biomasa. Climate change, pollutant emission levels, increased global energy demand, or waste management such as nuclear are some of the biggest problems facing the scientific community today. Actually, the technology necessary to solve all these problems is already developed but there are other interests that affect the intention to reverse this situation. In the field of thermal energy generation and distribution, heating or district heating networks are one of the best tools to combat much of the inconveniences that arise in it. Thanks to these facilities, energy efficiency can be improved while it can be based on sources totally renewable or less polluting than today. However, they are systems that, except for some areas in which they exist in a traditional way, have not been able to penetrate properly in the vast majority of countries. There are numerous social or regulatory barriers that oppose the development of this type of technology. From this study, we are aware of the great potential they have and intend to promote their use in order to achieve environmental objectives. The objective of this work is to develop a model based on relationships between agents that allows evaluating the sustainability of the system as a whole. Sustainability will be from the environmental, social and economic point of view. In addition, the model will identify and remove some of the main barriers that prevent the development of this technology. The model is called Biomass Universal District Heating (BioUnivDH), because it will be established for use in heating networks that use biomass as fuel. The model allows global evaluations but also manages to find the strengths and weaknesses of the projects and can take appropriate measures to improve them. It also analyzes the relationships that have the different agents and quantifies the level of them, so that it is able to rank the influence and the interests that they have within the group. The outputs of the model will be parameters, indicators or graphs, so it will facilitate the comparison between different alternatives and decision making. In the present research study, the methodology to achieve the previous objective will be presented, explaining the basis on which it is based, such as decomposition into subsystems and agents. It will be explained specifically how are the relationships that are generated, specific in sustainability factors that are concrete and tangible facts that the different agents perform. Once the procedure to be followed has been presented, the model will be implemented with the help of calculation software. After the methodology and to increase the understanding of the model, the model will be applied to four real case studies. General sustainability results will be analyzed, their strengths and weaknesses and more specific circumstances and characteristics, also making a comparison between each of the alternatives. Finally, after having demonstrated the potential of the BioUnivDH model, it will be commented that it can be applied to any type of system and under almost any type of circumstance or level of precision. Among other things, it allows carrying studies of potential of implementation in geographical areas. Precisely the flexibility and versatility that the model has is its strong point, since it allows it to be adapted according to the needs of each case. This work therefore has this main objective: to design and develop a model of relationships between agents that allows environmental, social and economic sustainability evaluations to be carried out, to demonstrate the great potential that it possesses by applying it to case studies, as well as to show the ability of the model to identify and remove possible barriers that prevent the development of biomass heating networks. Universidad de Sevilla. Máster en Ingeniería Industrial