Στόχος της διατριβής είναι ο σχεδιασμός, η ανάπτυξη και η βελτιστοποίηση ενός ολιστικού συμπαγούς φασματoφωτομέτρου που θα ξεπεράσει την τελευταία λέξη της τεχνολογίας στον τομέα αυτό. Συγκεκριμένα, το φασματοφωτόμετρο θα χρησιμοποιεί σύγχρονες συστοιχίες CMOS, ριζικά οπτικά σχέδια για την καταστολή του παρασιτικού φωτός (Stray light) και ηλεκτρονικά κυκλώματα ανάγνωσης που βασίζονται σε FPGA. Το φασματοφωτόμετρο θα προσφέρει επίσης όλα τα σύγχρονα πρωτόκολλα επικοινωνίας γρήγορης μεταφοράς δεδομένων, π.χ. USB, Wi-Fi, Ethernet. Το φασματοφωτόμετρο λόγω του μεγέθους του, της ευελιξίας και της απόδοσής του αναμένεται να χρησιμοποιηθεί σε ολιστικές βιοαναλυτικές λύσεις αλλά και σε ετερόκλητες εφαρμογές όπου υπάρχει ανάγκη για μη-καταστροφικές μεθόδους μέτρησης.Στόχος της διατριβής είναι ο σχεδιασμός, η ανάπτυξη και η βελτιστοποίηση ενός ολιστικού συμπαγούς φασματoφωτομέτρου που θα ξεπεράσει την τελευταία λέξη της τεχνολογίας στον τομέα αυτό. Συγκεκριμένα, το φασματοφωτόμετρο θα χρησιμοποιεί σύγχρονες συστοιχίες CMOS, ριζικά οπτικά σχέδια για την καταστολή του παρασιτικού φωτός (Stray light) και ηλεκτρονικά κυκλώματα ανάγνωσης που βασίζονται σε FPGA. Το φασματοφωτόμετρο θα προσφέρει επίσης όλα τα σύγχρονα πρωτόκολλα επικοινωνίας γρήγορης μεταφοράς δεδομένων, π.χ. USB, Wi-Fi, Ethernet. Το φασματοφωτόμετρο λόγω του μεγέθους του, της ευελιξίας και της απόδοσής του αναμένεται να χρησιμοποιηθεί σε ολιστικές βιοαναλυτικές λύσεις αλλά και σε ετερόκλητες εφαρμογές όπου υπάρχει ανάγκη για μη-καταστροφικές μεθόδους μέτρησης.Η κατασκευή συμπεριλαμβάνει το υλισμικό (hardware), το firmware και την επικοινωνία μέσω λογισμικού (software) για σύγχρονα λειτουργικά συστήματα, π.χ. Windows/Android/Linux, με τις απαραίτητες βιβλιοθήκες για την ανάπτυξη και επικοινωνία. Στο υλισμικό περιλαμβάνεται το σασί, η ευθυγράμμιση των οπτικών στοιχείων (π.χ. εσωτερικών καθρεπτών και διαφράγματος, των οπτικών ινών, κλπ), η πλακέτα ηλεκτρονικών και τα περιφερειακά της (αισθητήρες ή συσκευές εξόδου/εισόδου) όπου χρειάζονται. Το μικροσκοπικό αυτό φασματοφωτόμετρο θα παρέ-χει ικανοποιητική οπτική ανάλυση και ευαισθησία ώστε να χρησιμοποιηθεί σε φορητά βιοανα-λυτικά συστήματα τα οποία θα βρουν εφαρμογή στις μετρήσεις στο πεδίο (Point-of-Need) για τον ακριβή και ποσοτικό προσδιορισμό κρίσιμων βιοδεικτών για την ανθρώπινη υγεία καθώς και βλα-βερών ουσιών στα τρόφιμα.

Σε έναν όλο και πιο διασυνδεδεμένο και τεχνολογικά προηγμένο κόσμο, η απόδοση και η αξιοπιστία σύνθετων συστημάτων έχουν εξαιρετική σημασία. Η διατριβή αυτή μελετά τις προκλήσεις που αντιμετωπίζουν τα συστήματα, διασφαλίζοντας παράλληλα οικονομική αποδοτικότητα και βιωσιμότητα. Εστιάζει στις σχέσεις μεταξύ βελτιστοποίησης, αξιοπιστίας και συντήρησης, αναγνωρίζοντας τη συλλογική τους επίδραση στη λειτουργία και τη μακροζωία πολύπλοκων συστημάτων. Εμβαθύνει σε προηγμένες μεθόδους βελτιστοποίησης, οι οποίες διασφαλίζουν ότι οι πόροι όπως οι δραστηριότητες συντήρησης και τα ποσοστά παραγωγής, κατανέμονται με σύνεση για την επίτευξη των καλύτερων δυνατών αποτελεσμάτων. Κεντρικό στοιχείο της διατριβής είναι η εξέταση της αξιοπιστίας με χρήση μοντέλων και αναλύσεων, για την κατανόηση των τρόπων αστοχίας και των πιθανοτήτων τους, επιτρέποντας το σχεδιασμό ισχυρών συστημάτων που μπορούν να είναι ανθεκτικά σε απρόβλεπτες προκλήσεις. Ταυτόχρονα μελετάται ένα φάσμα μεθόδων συντήρησης, από προληπτικά μέτρα έως διορθωτικές ενέργειες, όλες με στόχο τη διασφάλιση της αξιοπιστίας του συστήματος. Με τη βελτιστοποίηση των στρατηγικών συντήρησης, επιδιώκεται ελαχιστοποίηση του χρόνου διακοπής λειτουργίας, μείωση του λειτουργικού κόστους και μεγιστοποίηση της διάρκειας ζωής των συστημάτων. Διακρίνοντας το δυναμικό τους χαρακτήρα η διατριβή επικεντρώνεται στη διαρκή βελτίωση, αναπτύσσοντας ευέλικτα πλαίσια ΠΑ.Δ.Α. - ΑΡ.ΠΡΩΤ: 32404 - 17/04/2024 ΑιγάλεωΣε έναν όλο και πιο διασυνδεδεμένο και τεχνολογικά προηγμένο κόσμο, η απόδοση και η αξιοπιστία σύνθετων συστημάτων έχουν εξαιρετική σημασία. Η διατριβή αυτή μελετά τις προκλήσεις που αντιμετωπίζουν τα συστήματα, διασφαλίζοντας παράλληλα οικονομική αποδοτικότητα και βιωσιμότητα. Εστιάζει στις σχέσεις μεταξύ βελτιστοποίησης, αξιοπιστίας και συντήρησης, αναγνωρίζοντας τη συλλογική τους επίδραση στη λειτουργία και τη μακροζωία πολύπλοκων συστημάτων. Εμβαθύνει σε προηγμένες μεθόδους βελτιστοποίησης, οι οποίες διασφαλίζουν ότι οι πόροι όπως οι δραστηριότητες συντήρησης και τα ποσοστά παραγωγής, κατανέμονται με σύνεση για την επίτευξη των καλύτερων δυνατών αποτελεσμάτων. Κεντρικό στοιχείο της διατριβής είναι η εξέταση της αξιοπιστίας με χρήση μοντέλων και αναλύσεων, για την κατανόηση των τρόπων αστοχίας και των πιθανοτήτων τους, επιτρέποντας το σχεδιασμό ισχυρών συστημάτων που μπορούν να είναι ανθεκτικά σε απρόβλεπτες προκλήσεις. Ταυτόχρονα μελετάται ένα φάσμα μεθόδων συντήρησης, από προληπτικά μέτρα έως διορθωτικές ενέργειες, όλες με στόχο τη διασφάλιση της αξιοπιστίας του συστήματος. Με τη βελτιστοποίηση των στρατηγικών συντήρησης, επιδιώκεται ελαχιστοποίηση του χρόνου διακοπής λειτουργίας, μείωση του λειτουργικού κόστους και μεγιστοποίηση της διάρκειας ζωής των συστημάτων. Διακρίνοντας το δυναμικό τους χαρακτήρα η διατριβή επικεντρώνεται στη διαρκή βελτίωση, αναπτύσσοντας ευέλικτα πλαίσια και τεχνικές που εξελίσσονται από τις μεταβαλλόμενες συνθήκες λειτουργίας και τις αναδυόμενες τεχνολογίες.

In an increasingly interconnected and technologically advanced world, the performance and dependability of complex systems are of paramount importance. This thesis studies the challenges facing the systems while ensuring cost-effectiveness and sustainability. It focuses on the relationships between optimization, reliability, and maintenance, recognizing their collective impact on the operation and longevity of complex systems. It delves into advanced optimization methods, which ensure that resources such as maintenance activities and production rates are wisely allocated to achieve the best possible results. Central to the thesis is the examination of reliability using models and analyses, to understand failure modes and their probabilities, enabling the design of robust systems that can withstand unforeseen challenges. At the same time, a range of maintenance methods are studied, from preventive measures to corrective actions, all to ensure the system's reliability. By optimizing maintenance strategies, the research seeks to minimize downtime, reduce operational costs, and maximize the lifespan of systems. Recognizing the dynamic nature of systems, the thesis emphasizes continuous improvement by developing adaptable frameworks and methods that can evolve with changing operational conditions and emerging technologies. As systems strive to meet the demands of a rapidly changing world, it is essential to harness appropriate knowledge thus paving the way for resilient, efficient, and sustainable complex systems.

Ένας από τους βασικούς στόχους της Ευρωπαϊκής Ένωσης (ΕΕ), προκειμένου να μειωθούν οι εκπομπές CO2 αλλά και γενικότερα οι δυσμενείς επιπτώσεις από την κλιματική αλλαγή, είναι η μεγάλη διείσδυση ανανεώσιμων πηγών ενέργειας (ΑΠΕ) παράλληλα με την κατάλληλη ενσωμάτωση αποθηκευτικών διατάξεων ενέργειας προκειμένου να μην διαταραχθεί το δίκτυο ηλεκτρικής ενέργειας (είτε μεταφοράς είτε διανομής). Στην προτεινόμενη έρευνα στόχος είναι η εύρεση του κατάλληλου ενεργειακού χαρτοφυλακίου ανά περιοχή ενδιαφέροντος, το οποίο μπορεί να περιλαμβάνει τις ΑΠΕ, τις κατάλληλες αποθηκευτικές διατάξεις, το σύστημα παραγωγής πράσινου υδρογόνου, καθώς και έναν στόλο ηλεκτρικών οχημάτων με όλες αυτές τις τεχνολογίες ενσωματωμένες στο πλαίσιο του έξυπνου δικτύου. Η εύρεση και η διαχείριση του βέλτιστου ανά περιοχή ενεργειακού χαρτοφυλακίου βάσει του λειτουργικού κόστους και η εύρεση της ελάχιστης τιμής πώλησης της παραγόμενης ηλεκτρικής ενέργειας εντός της ενιαίας αγοράς ενέργειας (target model) – με χρήση τεχνικών βελτιστοποίησης, μεθόδων τεχνητής νοημοσύνης και κατάλληλες μοντελοποιήσεις τεχνολογιών - είναι ένα από τα βασικά ζητούμενα, προκειμένου να επιτευχθούν σε σημαντικό βαθμό οι στόχοι της ΕΕ αλλά και να κατανεμηθούν τα οφέλη τόσο στους παραγωγούς ενέργειας όσο και στους ενεργούς καταναλωτές (prosumers).