Sustainability assessment of aircraft using multi-criteria decision support MCDS methods
| datacite.contributor.RelatedPerson | Νικολακόπουλος, Παντελής | |
| datacite.contributor.RelatedPerson | Χένος, Μιχάλης | |
| datacite.contributor.Supervisor | Φιλιππάτος, Άγγελος | |
| dc.contributor.author | Θεοδοσίου, Πέτρος | |
| dc.contributor.other | Theodosiou, Petros | |
| dc.date.accessioned | 2024-10-23T05:15:14Z | |
| dc.date.available | 2024-10-23T05:15:14Z | |
| dc.date.issued | 2024-10-17 | |
| dc.degree | graduateThesis | |
| dc.description.abstract | In today’s world, where global climate change is an undeniable reality, humanity has set mandatory restrictions, regarding the aviation industry, with sustainability taking a critical role in aircraft design in order to achieve net zero emissions by 2050. This thesis incorporates multicriteria decision support (MCDS) to assess sustainability in commercial aircraft. Main considerations of the problem occur in the performance, environmental impact, cost, circularity and social criteria that an airplane can be evaluated. This research starts with a brief review of the history of aviation focusing on the recent needs and benefits of applying sustainable technologies. The study develops an aircraft dataset consisting of eight models, including five short-medium range and three long-range, with two conceptual models featuring hydrogen-powered population. The MCDM methods that were selected form a hybrid model featuring the Analytical Hierarchy Process (AHP) for deriving the weights of the main and sub criteria and then for the aggregation and computational process of the sustainability index are utilized Weighted Sum Model (WSM) and the Technical for Order of Preference by Similarity to Ideal Solution (TOPSIS). The implementation of the model is done in MATLAB and reveals significant results, highlighting the variability in aircraft sustainability assessment regarding the criteria that were prioritized. Overall, the data analysis indicates that hydrogen-powered aircraft and more environmentally friendly technologies have promising results with some of them already applied while others not yet being practical for commercial use. Furthermore, the thesis includes a graphical user interface (GUI), aiming to visualize the aircraft assessment, providing access to a broad range of users that are interested in the topic. The platform is modular and developed in a matter where the decision maker can select what method and how much consideration to give to each field, featuring place for future improvements and expansions to this or relevant other areas. Further steps for future investigations include expanding the Dataset of the aircraft models, improvements regarding the MCDM tool with additional methods and subsequent development of the GUI application. | |
| dc.description.translatedabstract | Στον σημερινό κόσμο, όπου η κλιματική αλλαγή αποτελεί αδιαμφισβήτητη πραγματικότητα, η ανθρωπότητα έχει θέσει υποχρεωτικούς περιορισμούς όσον αφορά τη βιομηχανία της αεροπορίας, με τη βιωσιμότητα να διαδραματίζει κρίσιμο ρόλο στον σχεδιασμό των αεροσκαφών, με στόχο την επίτευξη μηδενικών εκπομπών έως το 2050. Η παρούσα διπλωματική εργασία ενσωματώνει τεχνικές πολυκριτηριακής ανάλυσης (MCDS) για την αξιολόγηση της βιωσιμότητας στα εμπορικά αεροσκάφη. Οι κύριες παράμετροι του προβλήματος περιλαμβάνουν την απόδοση, τον περιβαλλοντικό αντίκτυπο, το κόστος, την κυκλικότητα και τα κοινωνικά κριτήρια βάσει των οποίων μπορεί να αξιολογηθεί ένα αεροσκάφος. Η έρευνα ξεκινά με μια σύντομη ανασκόπηση της ιστορίας της αεροπορίας, εστιάζοντας στις πρόσφατες ανάγκες και τα οφέλη από την εφαρμογή βιώσιμων τεχνολογιών. Η μελέτη αναπτύσσει μια βάση δεδομένων αεροσκαφών που αποτελείται από οκτώ μοντέλα, συμπεριλαμβανομένων πέντε μοντέλων μικρού-μεσαίου βεληνεκούς και τριών μεγάλου βεληνεκούς, καθώς και δύο θεωρητικών μοντέλων που διαθέτουν πρόωση με υδρογόνο. Οι επιλεγμένες MCDM μέθοδοι σχηματίζουν ένα υβριδικό μοντέλο, το οποίο χρησιμοποιεί τη μέθοδο Αναλυτικής Ιεραρχικής Διαδικασίας (AHP) για την εξαγωγή των βαρών των κύριων κριτηρίων και υποκριτηρίων, και στη συνέχεια για την υπολογιστική διαδικασία του δείκτη βιωσιμότητας χρησιμοποιούνται το Σταθμικό Άθροισμα (WSM) και η Μέθοδος Τεχνικής για Τάξη Προτίμησης Κατά Προσέγγιση της Ιδανικής Λύσης (TOPSIS). Η υλοποίηση του μοντέλου πραγματοποιείται με χρήση του προγράμματος MATLAB το οποίο παρουσιάζει σημαντικά αποτελέσματα, αναδεικνύοντας τη μεταβλητότητα στην αξιολόγηση της βιωσιμότητας των αεροσκαφών ανάλογα με τα κριτήρια που προτεραιοποιήθηκαν. Συνολικά, η ανάλυση των δεδομένων δείχνει ότι τα αεροσκάφη υδρογόνου και οι πιο φιλικές προς το περιβάλλον τεχνολογίες έχουν υποσχόμενα αποτελέσματα, με ορισμένες από αυτές να εφαρμόζονται ήδη, ενώ άλλες δεν είναι ακόμα πρακτικές για εμπορική χρήση. Επιπλέον, η διπλωματική εργασία περιλαμβάνει ένα γραφικό περιβάλλον χρήστη (GUI), με στόχο την οπτικοποίηση της αξιολόγησης των αεροσκαφών, παρέχοντας πρόσβαση σε ένα ευρύ φάσμα χρηστών που ενδιαφέρονται για το θέμα. Η πλατφόρμα είναι ευέλικτη και αναπτύχθηκε με τέτοιο τρόπο ώστε ο υπεύθυνος λήψης αποφάσεων να μπορεί να επιλέξει τη μέθοδο και τον βαθμό προσοχής που θα δώσει σε κάθε πεδίο, ενώ διαθέτει περιθώριο για μελλοντικές βελτιώσεις και επεκτάσεις σε αυτό ή σε συναφείς τομείς. Τα επόμενα βήματα για μελλοντικές έρευνες περιλαμβάνουν την επέκταση του συνόλου δεδομένων των μοντέλων των αεροσκαφών, τις βελτιώσεις σχετικά με το εργαλείο MCDM με πρόσθετες μεθόδους και τη μετέπειτα ανάπτυξη της εφαρμογής. | |
| dc.identifier.uri | https://hdl.handle.net/10889/28473 | |
| dc.language.iso | en | |
| dc.rights | Attribution-NonCommercial-ShareAlike 3.0 Greece | en |
| dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/3.0/gr/ | |
| dc.subject | Sustainability | |
| dc.subject | Sustainable aviation | |
| dc.subject | Aircraft selection | |
| dc.subject | Sustainable assessment index | |
| dc.subject | Conceptual aircraft design | |
| dc.subject | MCDM methods | |
| dc.subject.alternative | Βιωσιμότητα | |
| dc.subject.alternative | Βιωσιμότητα στην αεροπορία | |
| dc.subject.alternative | Επιλογή αεροσκάφους | |
| dc.subject.alternative | Αξιολόγηση δείκτη βιωσιμότητας | |
| dc.subject.alternative | Σχεδιασμός αεροσκαφών | |
| dc.subject.alternative | Τεχνικές πολυκριτηριακής ανάλυσης | |
| dc.title | Sustainability assessment of aircraft using multi-criteria decision support MCDS methods | |
| dc.title.alternative | Αξιολόγηση βιωσιμότητας αεροσκαφών κάνοντας χρήση τεχνικών πολυκριτηριακής ανάλυσης |