Digital Twins, Digital Shadows, and Simulation Models for Internal Transport

Mariusz Kostrzewski

The ideas presented in this monograph are intended to stimulate imagination and willingness for further research into digital models of various types, including simulation models, numerical models, digital twins, and digital shadows. The monograph itself ought to be treated as a foundation in the fi eld of these models in relation to internal transport and logistics analysis. As such, it can bring several benefi ts and dispel doubts about the various types of digital models in both the scientific and business communities, especially given the increasing popularity of digital models (including their novel variants, i.e. digital twins and digital shadows). Given the above brief presentation of the monograph's contributions, it is important to point out that it is addressed to a wide audience, including managers in industry, manufacturing, transport, and academia - both scientifi c, research, and teaching, as well as Ph.D. students and undergraduates, especially at the technical universities. The book will be a resource for those wishing to expand their knowledge of the applications of innovative technologies related to digital models, particularly digital twins, digital shadow, and simulation models. Monografia rozpoczyna się od części przeglądowej, która jest wynikiem ostatnich badań i rozważań autora w zakresie obszarów i gałęzi transportu, w tym - w porządku alfabetycznym transportu drogowego, lotniczego, morskiego, przesyłowego, szynowego, wodnego śródlądowego, ale przede wszystkim transportu wewnętrznego z nieodłącznie mu towarzyszącą logistyką wewnętrzną. Zasadniczym celem publikacji jest przedstawienie osiągnięć dotyczących modelowania procesów logistycznych z wykorzystaniem krzywych, w szczególności krzywych Beziera. Krzywe te są stosowane definiowania tras przemieszczania autonomicznych środków transportu wewnętrznego w obiektach logistycznych uwzględniając ich odzwierciedlenie w postaci modeli cyfrowych. Niniejsza monografia w głównej mierze podejmuje tezy takie jak: - Terminologia dotycząca cyfrowych bliźniaków może zostać usystematyzowana i wyjaśniona. - Cyfrowe bliźniaki/cienie/modele charakteryzują się różnymi przeznaczeniami. - Cyfrowe bliźniaki/cienie/modele charakteryzują się różną architekturą przepływu danych. - Cyfrowy bliźniaki znacząco przyczyniają się do zużycia energii i emisji ekwiwalentu CO2. - Krzywe Beziera mogą być stosowane do definiowania tras dla autonomicznych środków transportu wewnętrznego. - Modelowanie z wykorzystaniem metod symulacyjnych jest metodyką wyjściową do budowania i stosowania modeli cyfrowych, w szczególności cyfrowych bliźniaków i cyfrowych cieni.

Podstawy Ekonomii

Leszek Jerzy Jasiński

Podręcznik ma umożliwić studentom Politechniki Warszawskiej poznanie głównych zasad ekonomii w jej wszystkich wymiarach. Opracowanie składa się z czterech części: mikroekonomii, ekonomii menedżerskiej, makroekonomii i ekonomii międzynarodowej. Przedstawiono trzy główne działy ekonomii, a uwzględnienie obok nich ekonomii menedżerskiej wynika z jej dużego znaczenia w praktyce. Nie wyodrębniono działu poświęconego finansom, ponieważ tematyka finansowa jest obecna we wszystkich czterech częściach tekstu. Do analizy niektórych zjawisk ekonomicznych wykorzystano metody matematyczne i zrozumienie tych fragmentów tekstu wymaga znajomości podstaw matematyki.   Pierwsze wydanie książki ukazało się w 2013 roku. Edycja obecna jest jej wersją uaktualnioną.

Gleboznawstwo - doświadczenia i wyzwania w procesie kształcenia

Alina Maciejewska

W monografi i zaprezentowano dyskusję dotyczącą obecnych związków gleboznawstwa   naukami technicznymi i przyrodniczymi. Przedstawiono założenia programów nauczania realizowanych na różnych kierunkach studiów uczelni technicznych i przyrodniczych. Podkreślono, że nauczaniu powinno przyświecać główne przesłanie, którym jest wyrobienie w studentach świadomości o znaczeniu gleb i ich funkcjach w różnych dziedzinach gospodarki narodowej.

Wytrzymałość materiałów. Wybrane zagadnienia

Cezary Ajdukiewicz, Aleksander Szwed

Autorzy podręcznika założyli, że Czytelnik już zna niektóre elementy kursu wytrzymałości materiałów, takie jak wyznaczanie sił przekrojowych w prostych układach prętowych, obliczanie charakterystyk geometrycznych figur płaskich i podstawowe równania mechaniki ciała sprężystego w zagadnieniu przestrzennym. W opracowaniu sprowadzono je do zagadnienia jedno- i dwuwymiarowego, z omówieniem niektórych cech stanu naprężenia lub odkształcenia, wykorzystywanych w dalszej części podręcznika.   W książce poruszono wiele zagadnień praktycznych związanych z projektowaniem, co stanowi dobry punkt wyjścia do wykładów z przedmiotów traktujących szczegółowo o konstrukcjach metalowych, drewnianych, żelbetowych czy zespolonych. Ukierunkowanie na zagadnienia związane z budownictwem nie ogranicza jednak ogólności podręcznika, który może być wykorzystywany także na innych kierunkach studiów.   W podręczniku szczegółowo omówiono zagadnienia prętów zginanych i obciążonych osiowo oraz wybrane przypadki prętów skręcanych. Wyprowadzono i omówiono podstawowe sformułowania zagadnień brzegowych różnych teorii prętów oraz metody ich badania i rozwiązywania. Zamieszczono liczne przykłady rozwiązań zadań z podaniem wyników w formie graficznej oraz ich interpretacją w odniesieniu do potencjalnych zastosowań w budownictwie. Przedstawiono też wstęp do metody elementów skończonych w zastosowaniu do prętów obciążonych osiowo i zginanych. Zagadnienia przeanalizowano zarówno w zakresie sprężystym, jak i sprężysto-plastycznym, wprowadzając podstawy teorii nośności granicznej. Omówiono także zjawisko wyboczenia w kontekście obowiązujących rozwiązań normowych.   Książka jest podzielona na osiem rozdziałów. Materiał zawarty w rozdziałach od pierwszego do szóstego dotyczy zagadnień sprężystych, które pozwalają na wyznaczenie przemieszczenia (sztywności) elementów konstrukcyjnych i, w konsekwencji, na ich zastosowanie w wymiarowaniu elementów na stan graniczny użytkowania. Treści przedstawione w rozdziałach siódmym i ósmym oraz częściowo szóstym dotyczą wyznaczenia nośności elementów konstrukcyjnych, osiąganej przez wyczerpanie wytrzymałości materiału lub utratę stateczności prętów, dającej podstawy do wymiarowania na stan graniczny nośności.

Nielokalne i lokalne modele obliczeniowe oporności akustycznej struktur warstwowych

Stanisław Karczmarzyk

Analiza akustyczna, w szczególności także w zakresie przedstawionym w tym skrypcie, jest bardzo pożądana w procesie projektowania wielu konstrukcji inżynierskich: ścian i stropów budynków, pudeł (nadwozi) wagonów kolejowych szybkich pociągów, kabin operatorów maszyn roboczych, kadłubów samolotów, nadwozi autobusów itp. Dlatego, włączenie modelowania akustycznego struktur warstwowych do procesu dydaktycznego na wyższych uczelniach jest jak najbardziej uzasadnione. Obecnie brakuje w Polsce systematycznych opracowań z tej tematyki dla studentów uczelni politechnicznych. Autor ma nadzieję, że ten skrypt zmniejsza częściowo ten niedobór. W celu uzyskania możliwie najlepszego efektu dydaktycznego, autor wychodząc z poziomu podstawowych analiz geometrycznych, założeń kinematycznych i równań ruchu, skupił uwagę na dokładnych opisach modeli nielokalnych i lokalnych w tym algorytmów wyznaczania izolacyjności akustycznej i częstotliwości koincydencji struktur w ramach tych modeli. Zagadnienia opracowano w taki sposób aby student mógł zrozumieć idee oraz szczegóły i samodzielnie opracować program(y) komputerowy(e) do wyznaczania charakterystyk częstotliwościowych struktur warstwowych i częstotliwości koincydencji. Do sprawdzenia wiadomości czytelnika zamieszczono pytania kontrolne.

Przedmioty wirtualne

Paweł Stacewicz, Bartłomiej Skowron

III tom serii wydawniczej "Informatyka a filozofia" Charakterystycznym rysem współczesności jest coraz szersza obecność w naszym życiu przedmiotów wirtualnych. Należą do nich witryny internetowe, portale społecznościowe, sklepy on-line, gry komputerowe, elektroniczne dzieła sztuki, wirtualne pieniądze, a nawet pewnego rodzaju organizacje, których naturalnym środowiskiem działania jest Internet. Owa względnie nowa sfera rzeczywistości, rzeczywistości wirtualnej, została wprawdzie wytworzona przez człowieka i ma swoją bytową podstawę w kontrolowanych przez ludzi procesach obliczeniowych, mimo wszystko jednak, na coraz większa skalę, autonomizuje się i zaczyna samodzielnie oddziaływać na otaczający nas świat. W wypełniającej monografię mozaice podejść, definicji i analiz najbardziej wyraziście rysują się trzy wątki: wątek genezy przedmiotów wirtualnych (skąd się biorą?), kwestia ich istoty (czym są?) oraz wątek ich wpływu na współczesną kulturę (jak zmieniają nasze życie?). Kolejność rozdziałów monografii odzwierciedla ten właśnie porządek pytań.

Nasypy budowlane

Agnieszka Dąbska, Stanisław Pisarczyk, Paweł Popielski

Nasypy budowlane są jednymi z najczęściej wykonywanych i spotykanych obiektów budowlanych w inżynierii lądowej i wodnej. Podręcznik jest kompleksowym opracowaniem zagadnień dotyczących projektowania, budowy i kontroli nasypów wykonanych z gruntów naturalnych i antropogenicznych.   Treść podręcznika podzielono na trzynaście rozdziałów. We wstępie omówiono ogólną problematykę budowy nasypów ziemnych. W rozdziale drugim przedstwiono podstawową charakterystykę nasypów budowlanych. Rozdział trzeci omawia grunty budowlane oraz ich klasyfi kację według norm PN-EN ISO 14688-1:2018, PN-EN ISO 14688-2:2018 oraz PN-B-02480:1986. Rozdział czwarty poświęcono zagadnieniu zagęszczalności gruntów, zarówno naturalnych, jak i antropogenicznych. W piątym rozdziale zawarto opis przydatności gruntów do wykonywania nasypów budowli komunikacyjnych, a w rozdziale szóstym – do budowy nasypów hydrotechnicznych. Metody wykonywania nasypów ogólnobudowlanych omówiono w rozdziale siódmym. Ósmy rozdział poświęcono opisowi metod wzmacniania i uszczelniania korpusów nasypów. W rozdziale dziewiątym przedstawiono charakterystykę geotechniczną słabego podłoża i omówiono metody posadawiania nasypów na podłożu słabonośnym, a w rozdziale dziesiątym umocnienia biologiczne i techniczne skarp nasypów stosowane w praktyce. Rozdział jedenasty poświęcony jest kontroli jakości zagęszczenia gruntu w nasypach budowlanych. W rozdziale dwunastym przedstawiono wymagania dotyczące zakresu rozpoznania podłoża na potrzeby realizacji nasypów, a w rozdziale trzynastym metody obliczeniowe oceny stateczności skarp nasypów.   Podręcznik „Nasypy budowlane” jest skierowany do studentów i absolwentów wydziałów budownictwa lądowego i wodnego oraz inżynierii środowiska uczelni wyższych oraz do inżynierów praktyków.

Drgania mechaniczne. 15 podstawowych wykładów

Włodzimierz Kurnik

Treść podręcznika podzielona jest na 15 wykładów. Każdy z wykładów jest spójnym kwantem wiedzy z przykładami obliczeniowymi. Każdy wykład kończy się zestawem pytań sprawdzających, które dotyczą najważniejszych spodziewanych efektów kształcenia. Drugi podział treści książki, to podział na 8 rozdziałów dotyczących różnych rozważanych zagadnień drganiowych. Każdemu rozdziałowi odpowiada jeden lub kilka wykładów. Rozdziały mają odrębną numerację podrozdziałów, wzorów, rysunków i przykładów, dzięki czemu można częściowo zmieniać kolejność ich studiowania, zaczynając jednak zawsze - po wiadomościach wstępnych - od drgań układów liniowych o jednym stopniu swobody. Treść książki jest ściśle skoordynowana nie tylko z wykładem, któremu odpowiada, ale też z ćwiczeniami audytoryjnymi oraz z programem ćwiczeń laboratoryjnych, które w ramach kierunku Mechanika i Budowa Maszyn są integralną częścią przedmiotu pod nazwą "Drgania mechaniczne". Każde z tych ćwiczeń znajduje swoje odzwierciedlenie w przykładach omawianych w podręczniku. Główny podział książki na rozdziały oparto na kryterium liczby stopni swobody i liniowości równań. Z tego punktu widzenia wyodrębniono w formie rozdziałów drgania liniowego układu o jednym stopniu swobody (rozdział 2), drgania układów liniowych o wielu stopniach swobody (rozdział 4) oraz drgania liniowych jednowymiarowych układów ciągłych (rozdział 5). Wiadomości wstępne zawierające istotę, znaczenie i klasyfikację drgań, modelowanie procesów i układów drgających oraz elementy analizy i syntezy harmonicznej zawarto w rozdziale 1. Rozdział 3 jest poświęcony analizie i interpretacji drgań układów o jednym stopniu swobody - liniowych i nieliniowych - na płaszczyźnie fazowej. Opisane są punkty osobliwe jako położenia równowagi układu drgającego. Pokazano także charakter trajektorii fazowych w otoczeniu punktów osobliwych, z uwzględnieniem ich stateczności. Celem tego rozdziału jest zdobycie umiejętności szkicowania obrazów fazowych układów drgających i rozpoznawania ich właściwości bez rozwiązywania ich równań. W rozdziale 6 przedstawiono podstawowe wiadomości dotyczące właściwości układów nieliniowych o jednym stopniu swobody - swobodnych i wymuszonych harmonicznie - na podstawie ich analizy metodą Galerkina. Podręcznik kończą rozdziały 7 i 8 jako pojedyncze wykłady poświęcone odpowiednio drganiom parametrycznym i drganiom samowzbudnym, w formie bardziej poglądowej niż analitycznej, jednak z zachowaniem niezbędnego minimum, dotyczącego ich modeli, analizy i podstawowych właściwości. Książka ściśle wiąże się z podręcznikiem "Wykłady z mechaniki ogólnej", wydanym po raz pierwszy w roku 2005 nakładem Oficyny Wydawniczej Politechniki Warszawskiej. Trzecie, poprawione wydanie tej książki ukazało się w roku 2017. Często odwołuje się do wiedzy zawartej w tym podręczniku i łącznie z nim stanowi swoistą całość. Kompletna wiedza z mechaniki ogólnej zawarta w wymienionym podręczniku nie jest warunkiem koniecznym do rozpoczęcia studiów w zakresie drgań mechanicznych, ale jej zrozumienie jest zdecydowanie pomocne w skutecznym opanowaniu wiedzy z zakresu drgań.