Scopi
Il modulo si propone di illustrare le procedure di controllo supervisore delle operazioni negli insiemi coordinati di macchine manifatturiere automatiche (celle, linee, sistemi flessibili di produzione), per flussi di lavori uguali o per lotti finiti di lavori, a partire da esempi industriali reali, con esercitazioni numeriche assistite da solver su spreadsheet e con simulazione al calcolatore.

Contenuti

1. Introduzione
   • dal regolatore di Watt all'autopilota
   • dai meccanismi di Leonardo ai robot industriali
   • il coordinamento dei movimenti automatici nelle macchine manifatturiere
   • gli insiemi coordinati di macchine: celle, linee, sistemi (FMS) di produzione flessibile
   • il coordinamento delle operazioni negli insiemi coordinati di macchine: il controllo supervisore
2. Analisi di sistemi di controllo ad eventi discreti con reti di Petri
   • Eventi, transizioni; condizioni, posti marche; marcatura iniziale
   • matrici Pre, Post, di incidenza; grafo di stato; equazione di stato, di transizione
   • Conflitti, modello di magazzino, archi inibitori; concorrenza, modello dei guasti; temporizzazione; controllo supervisore
   • Macchina con forcella di scambio, Gantt, proprietà delle reti di Petri: conservatività, limitatezza, vivezza, ciclicità
   • Invarianti di posto, di transizione; grafi disincronizzazione; controllo supervisore di una macchina: invarianti
3. Controllo delle operazioni su una macchina
   • sequenziamento di operazioni a minimo: tempo di completamento medio, ritardo massimo
   • Algoritmo di Moore per la minimizzazione dei lavori di ritardo)
   • Lavori con precedenza algoritmo di Lawler per minimizzare la massima penalità
   • Algoritmo di Smith modificato: sequenze efficienti rispetto al completamento medio e il ritardo massimo
   • Sequenziamento a minimo costo di commutazione in macchine o celle con costo lineare e posizione "home"
4. Controllo delle operazioni nelle celle
   • Rete di petri di una cella robotizzata: analisi per riduzione di proprietà, sequenziamento; posti di controllo nella rete di una cella
   • Condivisione a tempo minimo degli utensili: griglia, grafo degli stati
   • Influenza del tempo robot nella condivisione: Grafo degli stati, conflitti
   • Programmazione dinamica e A per il tempo minimo; duplicazione degli utensili
5. Controllo delle operazioni nelle linee
   • Reti di Petri di una linea: guasti; Flow shop; Algoritmo di Johnson per il sequenziamento
   • Sequenziamento con tre macchine; linea monoprodotto con assiemature (modello pettine): lotto, flusso
   • Minimo tempo di completamento: pezzo singolo, lotto finito, linea satura
   • Minimo tempo di ciclo: saturazione, lotto infinito (flusso); "assembly line balancing" (minimo numero di stazioni)
   • Ordine del peso posizionale (RPW); "backtracking" dell'albero dei lavori con regole di taglio (FABLE)
6. Attrezzaggio, instradamento e sequenziamento nei sistemi integrati di produzione flessibile
   • Reti di Petri di un sitema integrato: "Job shop"; capacità operativa delle macchine (grafo bipartito): equipartizione e instradamento
   • Partizione e attrezzaggio per il minimo interscambio: instradamento
   • Minimo ritardo massimo con tempo di rilascio positivo e interruzione: "branch and bound"; Grafo disgiuntivo per il job shop ("clique" di macchine)
   • Sequenziamento di macchina spostando il collo di bottiglia: euristica risolutiva per il job shop ("Shifting Bottleneck")

    

Testi
A.AGNETIS, Modelli combinatori nella produzione flessibile, Dispense ad uso esclusivo degli studenti del corso di automazione industriale.
F.ARCHETTI, A.SCIOMACHEN, Rappresentazione e analisi, con reti di Petri, di sistemi di lavorazione, Autofaber, Milano,1990.
R.G.ASKIN, C.R. STANDRIDGE, Modeling and analysis of manufacturing systems, Wiley and Sons, New York, 1993.
S.FRENCH, Sequencing and scheduling: an introduction to the mathematics of the job shop, Ellis Horwood Ltd., 1982.
N. VISWANADHAM, Y.NARAHARI, Performance Modeling of Automated Manufacturing Systems, Prentice Hall, 1992.
M. PINEDO,Scheduling theory,algorithms and systems, Prentice Hall, 1995.

Testi consigliati
Macchine e Automi, a cura della SISSA-laboratorio interdisciplinare, Collana quaderni di divulgazione, vol. 9, ed. CUEN, 1995.
D.D.BEDWORTH, J.E. BAYLEY, Integrated production control systems, management analysis & design, John Wiley & Sons, Inc., 1982.

Testi di informazione
P.G.RANKY, Manufacturing Database Management and Knowledge Based Exper Systems, CIMware Limited, Guilford, Surrey, England.
P.G.RANKY, Computer Networks for World Class CIM Systems, CIMware Limited, Guilford, Surrey, England.

Materiale di supporto
Lucidi commentati, videotape, simulazioni su calcolatore; Dispense del Corso; Programma di Simulazione: EXTEND-MANUFACTURING

Esercitazioni
Esercizi svolti e commentati su calcolatore

Titoli delle Videolezioni

1. Introduzione al corso - F. Nicoḷ
2. Concetti base delle reti di Petri - F. Nicoḷ
3. La costruzione del grafo degli stati - F. Nicoḷ
4. La matrice di incidenza - Rete di Petri di un magazzino (1 parte ) - F. Nicoḷ
5. Rete di Petri di un magazzino (2 parte ) - Il concetto di transizione - F. Nicoḷ
6. Diagrammi di Gantt - Proprieta' delle reti di Petri (1 parte) - F. Nicoḷ
7. Proprieta' delle reti di Petri ( 2parte) - P invarianti - F. Nicoḷ
8. Invarianti di posto e di transizione - F. Nicoḷ
9. Rete di Petri di una Macchina - F. Nicoḷ
10. Sequenziamento delle operazioni su una macchina - Algoritmo di Moore (1parte) - F. Nicoḷ
11. Algoritmo di Moore (2parte) - F. Nicoḷ
12. Algoritmo di Lawler - F. Nicoḷ
13. Algoritmo di Lawler: esercizio - Algoritmo di Gilmore e Gomory (1 parte) - F. Nicoḷ
14. Algoritmo di Gilmore e Gomory (2 parte) - F. Nicoḷ
15. Rete di Petri di una cella robotizzata - F. Nicoḷ
16. Introduzione alla griglia delle condivisioni - griglia, utensili condivisi,soluzione dei conflitti (1 parte) - F. Nicoḷ
17. Griglia, utensili condivisi,soluzione dei conflitti (2 parte) - Algoritmo A* (1 parte) - F. Nicoḷ
18. Algoritmo A* (2 parte) - F. Nicoḷ
19. Rete di Petri di una linea - F. Nicoḷ
20. Euristica RPW, Assembly line balancing - F. Nicoḷ
21. Algoritmo di Johnson - F. Nicoḷ
22. Sequenziamento a tempo minimo su linea monoprodotto (1 parte) - F. Nicoḷ
23. Sequenziamento a tempo minimo su linea monoprodotto (2 parte) - Gestione degli FMS - F. Nicoḷ
24. Instradamento degli FMS - Problemi del JOB SHOP (1 parte ) - F. Nicoḷ
25. Problemi del JOB SHOP (2 parte ) - F. Nicoḷ
26. Introduzione ai metodi basati sull'analisi dei flussi - M. Aicardi
27. Esempi di applicazione della teoria delle code - M. Aicardi
28. Reti di code: conservazione dei flusssi - M. Aicardi
29. Applicazione delle equazioni di conservazione dei flussi - M. Aicardi
30. Analisi di reti di code aperte monoclasse - M. Aicardi
31. Applicazione dei risultati sulle reti di code aperte e cosiderazioni sul loro uso - M. Aicardi
32. Reti di code chiuse monoclasse: conservazione dei flussi - M. Aicardi
33. Analisi di reti di code chiuse monoclasse - M. Aicardi
34. Reti di code multiclasse - M. Aicardi
35. Problemi di ottimizzazione nelle reti di code multiclasse - M. Aicardi
36. Analisi di reti di code chiuse multiclasse - M. Aicardi
37. Controllo del mix di produzione nei sistemi multiclasse - M. Aicardi
38. Dal grafo di produzione al piano produttivo - M. Aicardi
39. Lotti di produzione e loro influenza sulle prestazioni - M. Aicardi
40. Dimensionamento dei lotti - M. Aicardi