可持续道路管理：工业4.0的智能支持和数据驱动的决策模型

可持续运营和计算机1（2020）13走向智能和适当的道路管理：工业4.0Baustista Rodriguez Sandraa，Marche Brunelleb，Mr. Basti，Hamdani FatimaEzzahrab，Camargo Mauriciob，Mayer Frédériqueb，Bachmann Christophec，Monticolo Davyba哥伦比亚波哥大中央大学工程与基础科学学院水资源和可持续发展研究组bUniversité de Lorraine，ERPI，F-54000 Nancy，FrancecNOREMAT S.A，法国aRT i cL e i nf o保留字：可持续发展工业4.0动态系统理论a b sTR a cT为了支持领土建立更可持续的系统，道路基础设施发挥着至关重要的作用，这不仅是因为路肩代表着不可忽视的土地面积，包括其自身的生物多样性，而且还因为这是与领土生态系统的接口因此，未来的道路管理系统应包括可持续性的所有不同方面。然而，可持续的道路管理可以被认为是一个复杂和动态的过程。它需要从社区、维护服务、割草设备供应商和路边本身（地形地貌，土壤成分、生物多样性、待修剪和修剪区域的成分等）。因此，当前工业4.0的发展为捕获、汇总和分析支持区域规划者决策所需的信息提供了机会，并为网络的各个利益相关者提供了完整的可见性。尽管科学文献中已经提出了大数据环境中决策的通用模型，但它们无法处理此类系统的特定特征和数据要求。在此背景下，本文提出了基于动态系统理论和工业4.0范式的集成过程，以实现路边加工的可持续管理。它将使我们能够以适当的方式识别和管理这类系统所需的各种不同的数据量。该模型将支持领土决策者采取可持续行动，以确保具有长远眼光的有效决策，评估当前形势和未来机遇，然后为领土向循环经济的发展1. 介绍在交通基础设施面临地域、社会、政治和技术变革的背景下，重新审视自己在社会中的地位法国交通基础设施网络从1990年的92.65万公里增长到2014年的107.35万公里，25年间增长了15.9%[1]。因此，交通基础设施的建设和维护涉及与交通的经济作用、公共安全、生活环境以及环境保护相关的评估要素[2]。所有这些资本，分布在一个地区，必须以可持续的方式进行管理，不仅支持经济发展，而且通过减少自然资源的开采和废物的排放来减轻环境影响，同时保持公民的生活质量[3]。事实上，所作选择的后果，特别是在空间规划方面，已经反映了-*通讯作者。电子邮件地址：brunelle. univ-lorraine.fr（M. Brunelle）。https://doi.org/10.1016/j.susoc.2020.12.001从长远来看，cussions现在是时候让基础设施管理战略更有弹性，更能适应地球带来的新条件。道路两侧包括除人行道和硬路侧以外的整个公共道路区域。这些结构的维护包括通常在子分区内进行或控制的所有活动，旨在保护使用者的安全并保持道路附属物处于良好状态[4]。因此，一些经济问题（创建当地价值、创造就业机会、当地的吸引力等），技术问题（开发生物质、促进能源转换和减少碳足迹）、社会问题（道路安全、预防火灾和火灾）和环境问题（保护生物多样性、改善水、空气和土壤质量等）”[4]。因此，路边的可持续管理有助于该地区向循环经济发展，是将可持续性纳入公司和地区愿景的巨大机会[5]。对决策者来说，可持续行动意味着接收日期：2020年10月1日;接收日期：2020年12月1日;接受日期：2020年12月10日2020年12月17日网上发售2666-4127/© 2020作者。由Elsevier B.V.代表KeAi Communications Co.出版，这是一篇CC BY-NC-ND许可证下的开放获取文章（http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/）可在ScienceDirect上获得目录列表可持续运营和计算机期刊主页：www.elsevier.com/locate/susocB.R. Sandra，M. Brunelle，H. Fatima Ezzahra等人可持续运营和计算机1（2020）1314采取非常长远的观点，并向希望评估当前形势和未来机会的投资者发出不同的信号[6]。评估当前和未来的情况需要各种各样的公共数据，以实现区域诊断，衡量和监测向循环经济的演变，并优化资源的使用，为公众提供服务（废物收集，能源.）。然而，为此目的，挑战是双重的。首先，它在于获取、收集和处理大量不同性质的信息，如未使用的路边资源（木材、草、废物）的潜力、不同参与者（政治家、用户协会.）的作用和协同作用、资源估算工作的多样性、对路边资源（木材、生物量）的了解，以及 这些活动在地理上分散，所有这些都使可持续的路边管理具有挑战性和复杂性。第二，道路两旁的管理是各地区的责任，如今是一项巨大的成本。目前，没有任何管理工具使利益攸关方能够作出适当的决定，从而控制路边管理的各种外部因素。因此，这种决策支持工具必须了解路边管理的内在复杂性，以便从中受益。为了应对这些挑战，当前数字技术（大数据、开放数据、区块链......）的传播与新挑战有关工业4.0的发展为从传统的路边人转变为基于循环经济的形式提供了机会[7，8]。特别是，嵌入式智能技术可以通过实时提供信息来全面观察生产、机器和材料的状态[9，10]，以供决策之用。 然而，为了利用大数据的机会，这些数据驱动方法的实施要求组织调整其组织决策过程[11]，由于许多因素在路边管理策略中发挥着重要作用，因此被视为复杂。因此，工业4.0技术有可能通过跟踪材料和系统来解锁循环经济，这些材料和系统将被管理（在这里，绿色废物和绿色依赖），传感器[7，12]提出了一个模型，称为决策过程中的大数据环境（DMP-BDE），其目标是通用，西蒙提出的决策过程的四个阶段[13]然而，它未能处理这种系统的具体特征和数据要求。事实上，与工业标准化环境相反，路边包括尺寸，因此不太常见测量和掌握的指标（生物质价值评估，生物多样性维护，防火，驾驶安全，过敏性植物管理等）[14在这篇文章中，特别注意的决策过程和建模的不同的路边管理策略。 因此，我们寻求将系统动力学集成到决策过程中，因为这种建模方法允许决策者识别复杂系统的不同组件，并可视化其决策的最可能后果[18]。本文提出了一个动态仿真模型的路边管理，并强调了数据收集，以帮助决策者在他们的决策。提出了一个基于系统动力学的模型，使决策者能够了解不同变量之间的相互影响，从而每个路边管理策略的影响。这种基于系统动力学的模型构成了未来路边管理工具的基础。为了说明我们的建议，将以循环的形式介绍生物质价值评估的经济项目。因此，第一个目标是建立性格-路边管理策略的可持续性，并应用系统动力学的方法来识别数据，以支持决策。在此分析的基础上，将提出一个讨论，以确定工业4.0如何能够导致路边依赖的集体，可持续和智能管理。本文的结构如下。 在第一部分中，回顾了关于路边管理和工业4.0的文献，介绍了领土情报服务系统动力学方法的详细和形式化的路边管理模型。最后，管理的数字架构 提出了一个关于路边循环经济的概念，以突出工业4.0如何促进路边循环经济2. 科学背景循环经济是一个广泛的概念，汇集了不同的方法，指的是在公司和地区一级组织和管理人类活动的新方法。 它整合了一系列方法，如废物管理（回收），延长使用期限和负责任的消费，可持续的开采/开发和采购实践，生态设计，以及功能经济和工业生态学方法[19]。实施循环经济方法的目的是通过限制其依赖性来加强该地区的复原力 进入的资源流。土地资源循环利用使材料和能源的使用得到优化，为当地经济带来好处。路边的管理可以完全整合成一个循环这是一种经济的方法，因为割草和修剪产生的原材料可以融入能源供应链。因此，它是循环经济废物管理支柱2.1. 绿色依赖和管理战略道路基础设施通常由四个主要元素组成[20]：（i）车辆行驶的铺砌道路（ii），位于道路附近的护堤或路边（iii），用于收集和循环流经相邻元素（道路，护堤和护堤）的水的沟渠，以及（iv）通常提供道路基础设施和相邻环境之间过渡的路堤或斜坡（图10）。①的人。路边也被称为“绿色依赖”，定义为构成基础设施通行权一部分的所有表面，除了结构的直接支撑。它们被细分为两类：那些直接与结构的操作（路边，沟渠等）以及伴随结构的那些（废弃物、废弃区域等）[21]第20段。随后，将主要使用术语路边基础设施的维护通常是为了保护使用者的安全并保持路边附属设施处于良好状态而进行的工作范围[4]，这包括割草和修剪。绿色依赖扮演着各种角色[4]：• 技术：从平台排水，储存积雪， 除雪、信息和标识支持、地下网络的位置、进入河边物业等。• 道路：安全性（在道路上停车的可能性）、引导（在弯道和交叉口）、道路设备的可见性等。• 生态：作为屏障，滋扰（污染，噪音.）的过滤器• 景观：交叉区域的舞台，路线2.1.1. 绿色依赖，一个复杂而动态的系统一个系统是一个整体中以单一方式运行的一组元素，考虑它们的关系[22]。另一方面，复杂系统是由许多实体组成的集合，这些实体的相互作用产生了难以预测的总体行为，而每个实体都可以采取行动。 [23]一个群体和修改系统。最后，动态系统是这些数学概念允许对进化现象进行建模。它由相空间组成，相空间是现象的可能状态的空间，适当地参数化，提供了描述系统状态随时间变化的演化规律[24]。B.R. Sandra，M. Brunelle，H. Fatima Ezzahra等人可持续运营和计算机1（2020）1315Fig. 1. 路边的定义绿色依赖性可以被视为一个复杂而动态的系统，不仅是农民和道路维护工人之间的社会界面，也是整个农业世界、农村地区和道路使用者之间的界面。这种界面的双重性质，它分隔了两个环境，同时创造了一个连续性，在这里是植物性的，可能反映了社会与自然关系的复杂性[25]。2.1.2. 绿色依赖路边管理一般分为三种类型，通常称为（i）密集或常规管理，（ii）合理管理，或差异化管理，和（iii）合理的管理与生物质价值。密集管理被认为是经典的管理方法，最常用于道路安全和能见度是主要优先事项的地方（弯道、交叉路口、狭窄道路等）。在这种情况下，目标是进行尽可能多的削减，因为必要的协议-[26]《植物的生长》。这种三个（或更多）通道的管理仍然是理论上的，在现实中，代理人不断适应地形条件，包括天气条件，植被生长和工作时间，以及设备和人员的限制。在密集割草过程中，现场留下的植被丰富了土壤，导致草更快地再生，更频繁地经过割草区域，这也使得有必要清理喷嘴和沟渠。浓缩还导致水环境污染和自然环境中生物多样性的普遍丧失[27]。理性或差异化管理原则上适应于这是一种实践的环境[28]。它是在20世纪90年代随着可持续发展的兴起而正式确立的。这种管理方法旨在使维护实践适应绿地类型，以应对环境问题，同时考虑社会，文化和经济问题[29]。它的特点是促进生物多样性的做法的弱化，分配给管理的资源的合理化，改善公众对这些地区的看法，以及推迟割草甚至停止使用植物检疫产品。合理的管理是一种方法，包括让植被自然生长，每年只在8月至11月之间砍伐一次这使得大多数植物能够完成它们的生命周期，从而保持甚至增加植物的多样性。为了保证可见性，在交叉口不应用后期割草。最后，合理的管理与生物质价值的结合经济和生物多样性保护，是循环经济战略的一部分。它旨在促进草和“收获”木材的使用这种生物质的价值增值可以是堆肥、沼气生产或能源生产的形式。2.2. 工业4.0为区域情报向循环经济转型的目的是将可持续性纳入路边管理活动，因此需要对传统管理模式进行结构性变革。因此，循环经济模式提供了线性经济的替代方案，将经济价值创造与资源消耗脱钩，尽可能长时间地保持资源使用，在使用过程中提取最大价值，并在使用寿命结束时回收和再生产品。合理的生物质回收管理是循环经济的一部分，因为从路边割草（草和木材）中提取的废物可以为沼气系统、厌氧消化、堆肥或燃烧提供有益的原料[32]。然而，循环经济战略的实施可能会因缺乏有关原材料（被视为路边管理废物的草和木材）的状态、可用性和位置的信息而受到影响。基于工业4.0原则的技术的出现和越来越多的采用是克服全面实施循环经济原则的一些障碍的一种方式。工业4.0最初是在2011年汉诺威工业博览会上提出的，并于2013年正式宣布为德国的战略举措[33]。工业4.0一词的出现是为了定义第四次工业革命。根据[34]，它可以被定义为它旨在连接工业生产中的物理和虚拟世界[35]。从技术角度来看，工业4.0可以被视为各种数字概念和新技术的保护伞，如物联网和服务，网络物理系统，工业自动化，智能机器人，大数据分析，数据分析，数字孪生，数字阴影，HRC等。它可以实现新的潜力，以应对生产环境中的未来挑战，并提供许多可以与这些技术和概念相结合的机会和商业模式2.2.1. 工业4.0和绿色依赖数字技术的进步和采用是一个地区经济和社会发展的关键因素。它可以从根本上改善公共服务，提高个人的生活质量，并可以应对环境，社会和经济的多重挑战。事实上，对创新、创意和数字领域的兴趣正在增长。在智能交通系统（ITS）、智能城市和智能道路等广泛领域，正在对这些主题进行大量研究。为了使用实时和内联数据来实现物流过程中的更高效率和效率，工业4.0在运输管理系统中变得不可避免智能运输系统已经产生了新的创新方法来改善运输系统的安全性、操作性和环境影响。B.R. Sandra，M. Brunelle，H. Fatima Ezzahra等人可持续运营和计算机1（2020）1316例如，智能路边服务器用于驾驶员辅助和交通安全警告[37]，规划以及各种物流运营期间不同运输模式之间的同步[38];使用大数据分析进行需求预测并改善库存规划，仓储充实和配送[39];连接车辆以改善道路连接和交叉路口的运营性能，从而提高流动性并改善运营[40];以及智能交通事故监控系统以收集和处理传感器数据[41]等。据我们所知，对工业4.0的研究并没有延伸到路边的管理。然而，管理过程的数字化似乎对地区和社区有益。事实上，道路两侧的管理是一个重要的，但必要的成本中心的领土（特别是在安全方面）。与运输系统一样，路边的管理需要使用实时数据，以便有效并适应道路网络的条件和特殊性（例如事故多发区域）。适当的路边管理除其他事项外，还应考虑割草作业的规划、运输方式的同步（在生物量再加工管理的情况下）、割草和修剪需求的预测（这些活动在所有地区的4月至9月进行）、分区割草的频率以及恢复设施的可用性因此在绿色依赖管理的背景下，最重要挑战是来自社区、维护服务、割草设备供应商和道路两侧本身的大量和异质数据（地形地貌、土壤成分、待割草和修剪区域的成分等）。事实上，绿色依赖性的管理是一个复杂的过程，其中多个参与者、传感器和设备应该不断地通信、交换和生成新数据。在这方面，多个实体之间的数据的收集、整合、存储、处理和分析是绿色路边的有效可持续性管理的主要挑战。此外，工业4.0涉及数字化能力、物联网的前所未有的传播、互操作性以及强大的技术，以聚合、处理和分析所提供的大量异构数据此外，它允许选择和优先考虑与决策过程最相关的信息，并为网络此外，工业4.0所实现的实时能力可见性以及大量的数字数据、分析和信息可用于实时管理协作决策[42]。然而，工业4.0范式可以支持可能的创新，这些创新可以应用于管理网络生态系统[43]并改善路边管理的传统商业模式。此外，绿色依赖智能管理的推进和采用可支持决策者处理大量数据，相关信息可通过物联网系统提供和共享，以确保可持续的协同管理。此外，考虑到参与道路管理流程的不同利益相关者，数字化转型以及智能和协作系统的使用将使道路管理流程更加透明和高效，从而显著提高决策质量和灵活性。2.2.2. 数据在决策过程中的重要性决策者面临的挑战是能够识别和理解他们必须管理的道路的复杂性。在在环境不确定的经济情报背景下，战略决策总是需要重要的信息，并基于一个复杂的过程。在文献中，许多决策模型代表了决策过程的不同阶段[13，44Simon将是我们研究的基础，因为它是研究中最著名和最受参考的模型[49]。该模型称为IDC模型，包含四个阶段[12]：• 智能阶段：这是指在环境中搜索需要决策的条件（问题或机会）• 设计阶段：指开发和分析问题或机会• 选择阶段：指的是选择一个或多个在前一阶段• 实施所选解决方案的实施阶段本研究的目的是帮助决策者充分利用大数据来实施最合适的路边行人管理策略。一些分析已经尝试将大数据整合到决策过程中[12，50，51]。我们的想法基于[12]提出的模型，因为它集成了决策模型和符号（DMN）标准，以简化决策过程中决策者和大数据分析团队之间的沟通。该标准通过提供一个通用的符号，使人类决策能够以一种可理解的方式进行建模[52]。DMN标准导致两个级别的建模，联合使用或独立使用[52]：• 决策需求图，其中包括一组元素和它们之间的关系。这些集合定义了将要做出的决策以及它如何依赖于其他决策（政策或法规）、知识和输入• 决策逻辑（Decision logic），它指定了用于做出单个决策的逻辑[53]。因此，[12]提出了一个称为大数据环境中的决策过程（DMP-BDE）的模型（图13）。 2），这是基于西蒙提出的决策过程的四个阶段[13]。在这个模型中，第一步包括扫描环境，以识别和理解要做出的决定，即在我们的案例中选择路边管理策略。对决策要求进行了定义，包括所需数据、从该数据中提取的能够支持该决策的知识以及做出该决策所需的其他决策的输出。决策过程的第二个阶段是设计阶段，在此阶段，开发和分析可能的行动方案，以处理需要决策的情况。接下来的阶段是选择阶段，然后对这些替代方案进行评估，以了解它们中的每一个对生态系统的影响。然而，这种模型无法处理这种系统的特定特征和数据要求。事实上，与工业标准化环境相反，路边包括不太常见的测量和掌握的维度或指标（生物质价值评估，生物多样性维护，火灾预防，驾驶安全，过敏性植物的人工管理等）[14因此，为了向区域决策者提供其道路两侧管理成本的现实愿景，从而突出合理管理与生物质价值评估的经济，社会，生态和技术效益，重要的是在决策过程中整合和代表不同策略产生的动态。3. 大数据环境中决策的系统动力学3.1. 系统动力学方法论系统动力学是一种旨在创建复杂模型并提供系统概述的实践[54]。这是一种结合分析和综合的方法，有助于区分反馈机制[55]。它使我们能够理解复杂的B.R. Sandra，M. Brunelle，H. Fatima Ezzahra等人可持续运营和计算机1（2020）1317图二、 大数据环境模型中的决策过程[12]。系统随着时间的推移。它可以用来研究市场和生产能力[56]，工业行为[57]或政治战略[58]等。[25]的方法特别令人感兴趣，因为它考虑了可持续性的所有方面，并考虑了数据收集和不同变量之间数学关系的选择系统动态模型基于普通非线性微分方程，在数字积分过程中数值求解[59]。在此基础上，本文描述并应用动态系统方法论，通过可持续发展的棱镜来理解道路管理决策对领土的影响系统动力学的方法包括三个一般步骤：问题或概念化的表达，动态假设的制定，验证和分析[60];这些被划分为活动，使决策者能够理解要遵循的过程，从而获得代表系统的定量模型（这里，路边管理系统）（图1）。 3）。3.1.1. 阐明问题和概念化第一阶段旨在通过描述技术、政治、社会和经济维度来分析路边管理系统的可持续性。第二阶段的目标是定义代表每个维度的变量。这些关系可以是理论上的，也可以由系统中的利益相关者提供。在我们的研究中，这两个步骤基于Bautista等人提出的评估方法[62]，以更精确地定义绿色依赖管理项目的具体决策（图4）。在每一个方面，都确定了不同的原则，并与几个标准相关联。 从文献[63]并在讲习班期间与专家举行会议，确定了一系列指标，用以衡量标准的执行情况在社会、生态、经济和技术方面，有了这些因素，就有可能确定道路养护的类型或策略的影响。这些指标经过专家验证，作为决策的基础，因为它们基于决策所必需的数据和知识。第一阶段的最后两个步骤包括构建因果关系图，可以使用这些变量和关系来解释因果关系图，然后让专家验证它们，以检查模型是否符合与系统相关的人的心理地图的假设。定义指标所用的数据是通过文献审查和与专家（决策者、管理工具供应商等）的访谈收集的。为了控制先前定义的指标，开发了公式，并有助于提供量化的元素，以具体评估每个决策的影响。根据这些数据，确定了因果关系周期。因果循环可以用过程之间的连续流来理解，并用数学语言来表达。一般来说，它们是在事件、变量或状态之间建立的关系。通常假设原因的时间顺序在结果之前3.1.2. 动态假设公式化因果循环中确定的每个参数都是数学形式化的。这样，形成了路边管理的初步模式。该模型包括两类指标，外生和内生。外生指标或变量是模型外部的变量，可由模型用户定义。它们也是通过咨询专家或文献验证的技术参数。内生变量可通过模型量化，并通过整合外生变量的计算得出。这个建模阶段的目标是获得一个基于动态假设的概念模型。在本研究中，路边管理系统的建模进行了Stella©软件。这使得可以简化复杂系统的调制，查看它们的演变，并对某些参数采取行动以测试不同的场景。它使类似的方法可以用于先验非常不同的对象Stella©B.R. Sandra，M. Brunelle，H. Fatima Ezzahra等人可持续运营和计算机1（2020）1318图3.第三章。 系统动态方法论，基于[25，60，61]。见图4。道路可持续管理的评估。允许您构建股票就像蓄水池，有进有出。流动是龙头，连接让股票的元素进出。可以添加连接符来指示扰动流依赖于什么。借助几个简单的方程，这个模型可以定量化;然后它计算系统从初始条件到可能对其造成在数学上，Stella©允许我们对微分方程的求解进行编程[64]。3.1.3. 测试和分析该模型和路边管理系统的验证是基于专家意见，以评估模型的质量，采访事实上，由于德尔菲法[65，66]达成共识，对模型进行了初步验证。的基础上一份调查问卷，10位专家，包括专门从事生物质回收、割草和修剪、生物质收集、技术服务和地区公共机构的公司，讨论了每个指标的相关性和信息的可用性，以验证该模型是否可行。此外，该模型的结果与法国另一个地区的实地研究结果进行了比较[67]。此外，与现实世界进行验证，以确保模型的每个元素在现实世界中具有等效性。目前，该模型的验证正在一个给定的terri上进行。为了验证模型提供的每一项结果，B.R. Sandra，M. Brunelle，H. Fatima Ezzahra等人可持续运营和计算机1（2020）1319表1系统动力学方法与DMP-BDE模型的比较大数据环境中的决策过程系统动力学方法论阶段步骤角色阶段步骤角色智能阶段确定决策确定可以用来解决问题说明决定的内容每一个决定，以确定每一个目标。阐明问题和概念化可持续发展维度的定义确定每个维度的变量分析系统的可持续性详细描述每一个决定考虑每一个决定指定决策要求以清晰、简单和明确的方式动态假设公式化建立并验证因果关系图通过观察因果关系来确定决策逻辑分解和细化显示依赖关系在决策之间，指定必要的数据并定义决策逻辑设计阶段构建模型在上一步骤提出若干备选方案有助于决策的设想方案动态图变量动态模型设计以数学形式化的形式描述决策的内容根据上一步确定的数据集开发一个模型，并提出几个方案以促进决策战略。之后，该模型将通过工业4.0技术（嵌入式传感器，物联网......）进行验证和改进。3.2. 系统动力学在大数据环境模型因此，系统动态方法允许对路边管理系统进行深入研究，并提出支持决策过程的模型初稿。表1突出显示了我们如何使用 大数据环境中决策过程中的系统动态方法，由Chiheb等人提供[12]，以更好地理解系统动态在决策过程设计中的作用这种比较强调，通过实现DMP-BDE中的预期目标，可以将系统动力学方法整合到Chiheb等人[12]提出的模型中。 此外，可以看出，系统动态方法可以更精确地详细说明所有决策。然而，应当指出的是，系统动态方法中缺少“确定决定”这一因此，在路边管理项目的背景下，我们建议将系统方法的动态步骤整合到DMP-BDE模型考虑系统的复杂性及其可持续性。事实上，在循环经济的背景下，重要的是要有一个系统的全球视野，以确定替代战略的贡献，如合理的管理与生物质价值的路边。因此，对于我们的研究，将使用以下模型（图5）。4. 路边管理模式“定义和模型决策”和“设计阶段”阶段的结果在我们的研究的这一部分中呈现。“数据收集和准备”阶段4.1. 确定决定作为我们研究的一部分，三种管理策略进行了比较研究。然而，特别注意的是合理的人与生物量的价值，因为这是一个替代战略，仍然不发达，是循环经济战略的一部分。因此，我们的方法将与此管理策略的结果说明。4.2. 可持续性层面的定义路边管理项目的主要决策是战略性的：采用什么类型的管理？这种选择将导致其他特定于所选策略的决策。有三种可能的策略（见第2.1.2节），每种策略对生态系统都有不同的影响。为了评估路边管理项目中决策的影响，确定了四个维度，每个维度都是共同的战略：• 社会，整合对道路安全（减少事故），健康（关于过敏性植物），减少自然风险的关注......• 生态方面，包括与加强生物多样性、保护生境、恢复生态走廊有关的问题• 经济，包括与生物质的价值，创造当地价值，生物经济• 与成本控制相关的技术整合问题，与不同类型的割草本文只介绍了循环经济最重要的原则。因此，与改善公民健康[66-特别注意将废物管理和回收纳入经济和技术原则。从经济角度来看，路边管理有助于区域吸引力、当地价值创造和生物经济[75，79-84 ]，并促进了割草残留物管理产生的生物质和废物的回收，这符合循环经济的战略，其中潜在的可回收废物被纳入当地回收链。因此，生物能源是通过机械化、气化和生物燃料等技术从割草残留物（草和木材）中产生的。生物质也可以通过堆肥来增值[85]。B.R. Sandra，M. Brunelle，H. Fatima Ezzahra等人可持续运营和计算机1（2020）1320图五. 基于系 统动力学 方法的决策 过程模型（我们在灰框中的方案）。图六、 合理管理与生物质价值的因果关系图。B.R. Sandra，M. Brunelle，H. Fatima Ezzahra等人可持续运营和计算机1（2020）1321表2路边管理的一些动态变量的介绍。尺寸变量单位每年需要割草的总面积技术割草潜力吨/年利用牧草机械化沼气发电的潜力千瓦时/年生物质发电的销售价格€/年经济生物质价格稳定的总收入€/年与生物质价格稳定相关的成本€/年合理管理中与生物质价格合理化相关的日常维护成本€/年与割草相关的费用€/年生物量稳定所造成的直接就业总数见图7。部门7-与生物质价格稳定有关的费用。从技术角度来看，路边管理促进了合理和创新割草的优势，同时通过合理化操作、频率、切割高度、割草组织以及修剪和管理割草和修剪的残留物来考虑道路安全、环境和经济问题，这可以加强草和木材残留物的价值[26，76，77，86]。因此，发展生物质资源化技术有助于循环经济战略的实施。4.3. 变量的确定我们已确定一套指标，以衡量各层面准则的实施程度，以确定决策对路边管理策略的影响（AIDDIX A）。4.4. 建立并验证因果关系图这些指标以因果循环的形式组织起来，以表示连续决策对以下各项的影响： 战略。这里只详细介绍了生物质价值化的合理管理策略，因为它已融入循环经济（图1）。6）。这类路边管理策略假设砍伐频率、砍伐高度和砍伐期等方面均遵循CVB 1所载的指引。通过清除场地上的割草和木质材料，促进了路边的“自然化”进程。从这个意义上说，研究表明，当地物种逐渐丰富，从而改善生物多样性（CVB 13），包括传粉物种和有利于控制作物害虫的物种;当生物质被移除时，入侵和过敏性植物（CVB 10）的种子也被移除，从而有利于减少受过敏影响的人口，以及有利于这些地区旅游业的更美丽的地区和景观。与上述理性管理类似，减少森林（CVB5）和火灾（CVB4）风险、减少大气污染物（CVB3）以及边坡稳定性的生态系统服务增加，共同产生降低道路退化率（CVB6）和降低道路维护成本（CVB14）的协同效应。从现场移除切割的植物材料的另一个好处是减少此类材料到达坑和通道，从而防止坑堵塞，减少坑维护和清洁的需要，并减少与这些活动相关的成本。去除切割的植物材料的另一个优点是，它减少了水污染，特别是减少了硝酸盐和磷酸盐浓度（CVB9）。道路养护过程中产生的生物质可用作堆肥（CVB15）、沼气（CVB7）、热能（CVB2）和电能（CVB8）生产过程中的原材料，产生能 源 和 经 济 效 益 。 它 还 创 造 了 与 当 地 生 物 经 济 相 关 的 就 业 机 会（CVB12）。4.5. 动态变量的定义根据这些图表，已经定义了几个变量，这些变量将成为未来模型的组成部分。456个B.R. Sandra，M. Brunelle，H. Fatima Ezzahra等人可持续运营和计算机1（2020）1322见图8。 一个管理路边的拟议框架。所有路边管理策略的组合。因此，表2道路管理的一些动态变量列示了本项目框架内定义的一些内生变量，特别关注与循环经济背景相关的4.6. 模型动态设计事实上，模型的构建首先是基于“手动”收集的数据所获得的模型分为27个部门，其中11个是专门针对循环经济的，并以图表XB综合呈现。该模型的一个扇区在图7中作为示例呈现。5. 面向道路管理的数字化架构目前，在我们的研究中，数据是从专家和专业文献中手动收集的。我们的愿景是通过利用工业4.0概念来简化数据收集、处理和划分过程。工业4.0范式提供的实时性、Internet与对象的互连以及数据挖掘过程可以用来与来自Open Data的信息进行交互。数据驱动的智能正在迅速成为经济的一个普遍特征，通过移动、社交、机器和产品网络生成的数据正在通过数据分析加以利用， ICS创造新的价值形式[87]并利用公共数据，通过连接到路边设备（智能传感器）和实时私人和公共道路应用程序的割草机，收集在领土上纵横交错的数据，并通过促进利益相关者之间的交流，建立当地价值链，从而实现领土锚定。图9.第九条。工 业4.0 时 代的 道路管理。在本节中，我们提出了一个基于工业4.0范式和动态系统理论的数据管理路边处理框架（图1）。8）。所提出的框架包括几个步骤：实时数据采集、数据处理和存储以及信息和分析可视化：• 从生态系统中的不同来源、环境的私人和公共应用、安全系统应用中实时采集和收集数据。例如，数据传输事故、森林火灾、道路上的危险障碍物等。此外，来自道路和路肩管理人员的车辆的数据，B.R. Sandra，M. Brunelle，H. Fatima Ezzahra等人可持续运营和计算机1（2020）1323用于收集信息的外部和内部传感器以及连接的设备。该等收集及获取将确保所获得的数据准确及明确，以确保数据的有效性。• 数据清洗和准备，将数据开发成适合进一步分析和处理的形式，以及确保数据包含重要信息，并且可以轻松处理。编制过程将涉及对数据进行分类过滤程序，最终用作输入。• 处理：处理阶段是指指令的实际执行的概念。从技术上讲，它将基于上面提出的动态系统方法，以及使用人工智能算法来产生数据想法的• 数据存储：在这一阶段，相关的指示和信息以及收集、准备、处理和解释的数据将被保存以备将来使用。• 数据可视化：将解释和技术信息可视化，并向不同的利益相关者细化和展示信息。输出和解释将以音频、视频、图形或文档查看器等多种报告形式呈现。• 所显示及可视化的数据可帮助地方政府及用户完善其系统，向各持份者（例如市政部门、规划技术人员及割草机操作员）提供完整及最新的信息，并分析道路管理策略在不同情况下的影响。例如，此数据可用于生成可视化，显示：• 环境条件：气候和气象条件、植被类型（密度、高、入侵植物、过敏植物、生物多样性的存在）。• 在可能的情况下（环境、经济和社会）对路边管理的效益进行经济评估。• 道路安全状况：标志的状况、路堤的稳定性、沟渠的状况、路段的平均交通速度增长。• 检测沥青中的裂缝或损坏，通常是基础设施、道路和路边的裂缝或损坏，这允许进行预防性干预。• 道路管理策略的制定者，以量化生态、经济及社会影响。• 用于调谐器的嵌入式应用程序，实时管理领土路边的维护• 有割草设备。• 入侵植物或基础设施破坏的生活区。6. 结论和展望“大数据”管理如何几种数据收集方法例如，现场库存、集成GPS/GIS测绘系统、航空/卫星摄影、地面激光扫描或驾驶仪表车辆同时直接收集3D精确点，例如[88]。将大数据整合到道路管理中，可以将该地区的参与者（地方当局、废物处理公司、农民等）聚集在一起，进行创新合作，以找到将一方的废物用作另一方的原材料的方法，从而形成工业共生，并构成循环经济的基本方面和绿色增长的驱动力。促进循环经济，在领土一级交换战俘，仍然有必要能够“源”潜在可用的废物。事实上，循环经济的利益之一是最有效和最全面地利用资源，在这种情况下，绿色废物。然而，从路边附属建筑的割草和修剪中回收绿色废物正在努力 由于缺乏关于潜在可用废物的信息，因此，路边管理的数字化将使其因此，有可能协调管理程序和政策，并使地方当局对其决定的影响有更广泛的认识。目前，路边的管理在很大程度上被认为是一个成本中心，由于安全原因，很难从地区预算中削减。然而，系统动力学方法表明，以生物质利用为中心的路边管理替代战略可以成为地方当局的收入来源，并有助于地方当局的运作。事实上，回收和转化的生物质可以由地方当局以另一种形式（堆肥、能源.）再利用。然而，这需要对该领域内各参与者的协调和新的商业模式进行一些调整。作为因此，大数据可以通过收集每个阶段的数据（决策[1]、割草/修剪[2]、绿色废物收集[3]、废物增值[4]以及将增值过程的结果重新整合到服务区域[5]）来提供必要的信息，以伴随政策和运营的这些变化。 9）。因此，这项研究的继续在于创建一个平台，通过促进有关行为者之间的交流，以实现闭环运作的本地供应链，从而实现地域锚定。这样做的目的是使开放数据产生的信息相互作用，允许访问公共数据和来自领土上纵横交错的割草机器的数据，以促进可持续决策。竞争利益作者声明，他们没有已知的竞争性经济利益或个人关系，可能会影响本文报告的工作。B.R. Sandra，M. Brunelle，H. Fatima Ezzahra等人可持续运营和计算机1（2020）1324附录A.确定循环经济战略的D.指标绿色经济工作（生态活动）[87合理管理和生物质出口出售电力的收入出售热能的收入出售沼气燃料的收入出售堆肥的收入出售木材的收入[30，91与割草有关的费用与日常维护相关的成本与生物质运输有关的费用与生物质价格稳定有关的费用技术割草潜力[30，91尺寸木材修剪潜力沼气生产潜力发电潜力发热潜力沼气燃料生产潜力堆肥生产潜力附录B.模型的一般指标和描述模型的部门工艺尺寸一般指标1区-道路延伸和路边割草和修剪区按道路类型分列的待割草根据案例研究待修剪的部门2-木材潜力根据道路类型进行木材修剪的潜力根据道路类型的割草潜力草势部门4-沼气、电力、热力和沼气燃料生产潜力草甲烷化沼气生产潜力草甲烷化沼气发电潜力木材燃烧发电潜力草甲烷化从来自于天然气的牧草甲烷化部门5-堆肥和消化生产潜力草、木材和甲烷化堆肥B.R. Sandra，M. Brunelle，H. Fatima Ezzahra等人可持续运营和计算机1（2020）1325经济层面一般指标第6部门-电力、热力、沼气燃料、堆肥和木材销售沼气（草）和木材燃烧出售沼气（草）和木材燃烧产生的热量销售由牧草销售由草制成的堆肥销售由木材销售草甲烷化产生的堆肥（消化）木材销售生物质总收入评估部门7-与生物质价格稳定相关的成本从路边生物质生产沼气的成本从沼气热电联产的成本从沼气生产沼气燃料木材燃烧热电联产的费用部门8-与生物质运输相关的成本与生物质运输相关的劳动力成本运输卡车的燃料和润滑油费用部门9-