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Docente
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CARAMIA MASSIMILIANO
(programma)
Il corso di Modelli di Sistemi di Produzione (MSP) è un modulo didattico da 6 CFU del Corso di Laurea in Ingegneria Gestionale. Per alcuni piani di studio esso costituisce la prima parte del modulo didattico ''Modelli di Sistemi di Produzione + Logistica'' (MSP+LOG) da 10 crediti sempre del Corso di Laurea in Ingegneria Gestionale.
PROGRAMMA
1. INTRODUZIONE AI SISTEMI PRODUTTIVI.
L'importanza dei modelli nell'ambito degli ambienti manifatturieri.
2. LA LINEA DI PRODUZIONE.
2.1 Le specifiche di produzione, le stazioni lavorative, il carico di una stazione, il carico massimo, il tasso di produzione, le relazioni di precedenza temporale e di incompatibilità sulle risorse.
2.2 Dimensionamento di un sistema di produzione in linea. Formulazione matematica del problema di dimensionamento con relative stime sul valore ottimo. Modelli di bin packing e analisi di rilassamento di vincoli. Algoritmi per la ricerca di soluzioni ammissibili al problema di dimensionamento.
2.3 Il bilanciamento dei carichi di lavoro delle stazioni su una linea. La formulazione del problema del bilanciamento con diverse funzioni obiettivo: analisi della complessità, rappresentazione del problema su grafo e tecniche risolutive.
2.4 Trade-off tra dimensionamento e bilanciamento.
2.5 Analisi della trasformazione di formato per il problema di bilanciamento da cammino minimo a problema di assegnamento.
2.6 Il work in process (WIP), il tempo di attraversamento. La formula di Little. Formulazione e analisi del problema di minimizzazione del WIP.
2.7 Linea flessibile e analisi del grado di automazione di una linea.
2.8 Il sequenziamento dei pezzi su una linea. La formulazione matematica del sequenziamento in una linea di produzione: analisi dei vincoli temporali in caso di sequenza dei pezzi in input fissata o variabile con l'obiettivo di massimizzare la produzione. Il caso con due macchine: il teorema di Johnson.
2.9 Analisi dell'impatto dei tempi di set-up in un processo in linea. Il caso di tempi indipendenti dal sequenziamento e di tempi dipendenti dal sequenziamento. Formulazione del problema e correlazione con il TSP (Traveling Salesman Problem).
2.10 Linea pull e linea push.
2.11 La soprasequenza più corta.
2.12 Analisi di ambienti produttivi con più linee di lavorazione.
2.13 Analisi economica relativa alla progettazione di una linea di produzione. Convenienza di adottare un processo in linea. Analisi dei volumi di produzione e progettazione flessibile per assorbire domanda aggiuntiva di mercato. Convenienza a produrre all’interno o presso terzi.
2.14 Analisi numerica di alcuni casi di studio con enfasi sugli aspetti progettuali di una linea di produzione.
3. LE LAVORAZIONI PER REPARTI.
3.1 Dalla lavorazione in linea a quella per reparti: analisi dei campi di applicabilità.
3.2 Determinazione di un layout nelle lavorazioni per reparti: le interazioni tra reparti, i grafi di interazione, i grafi planari, i grafi duali di grafi planari, un layout come grafo duale di un grafo di interazione, tecniche di planarizzazione di grafi non planari.
3.3 Gestione delle incompatibilità sulle risorse nei reparti: il cammino minimo ''ad ostacoli''.
3.4 Gestione del parallelismo nelle lavorazioni concorrenti.
3.5 Il problema della connessione di un grafo di trasporto nelle lavorazioni per reparti: formulazione matematica e risvolti applicativi.
3.6 Lo scheduling nel job shop. Analisi di formulazioni matematiche con l'obiettivo della minimizzazione del tempo di completamento.
3.7 Analisi economica relativa alla progettazione di un sistema di lavorazione per reparti. Convenienza di adottare un processo di lavorazione per reparti. Analisi dei volumi di produzione e progettazione flessibile per assorbire domanda aggiuntiva di mercato. Convenienza a produrre all’interno o presso terzi.
3.8 Analisi numerica di alcuni casi di studio con enfasi sugli aspetti progettuali delle lavorazioni per reparti.
4. LA GROUP TECHNOLOGY E LE CELLE DI LAVORAZIONE.
4.1 Dalle lavorazioni per reparti alla group tecnology: cenni storici e ambienti lavorativi di applicazione.
4.2 Analisi di tecniche relative al raggruppamento di tecnologie: la macchina chiave, le clusterizzazioni, i coefficienti di similitudine.
4.3 Le celle di lavorazione. Le lavorazioni nelle celle: i robot, l'attrezzaggio dei robot, i cambi utensili, le lavorazioni a sequenza fissata e a sequenza variabile con analisi della complessità dei problemi, la tecnica KTNS per la gestione dei set-up nelle celle automatizzate a sequenza fissata, e generalizzazione nel caso di sequenza di input variabile.
4.4 L'assemblaggio nelle celle manifatturiere: analisi sul funzionamento di un feeder, di robot per l'assemblaggio, di un bin di immagazzinamento e dell'impatto dei tempi di set- up per il montaggio delle parti dai bin al frame.
4.5 Formulazioni matematiche delle problematiche sopra citate e analisi di rilassamenti.
4.6 Analisi economica e convenienza relativa alla progettazione di un sistema di lavorazione caratterizzato da celle automatizzate. Convenienza a produrre all’interno o presso terzi.
4.7 Analisi numerica di alcuni casi di studio con enfasi agli aspetti progettuali delle lavorazioni nelle celle automatizzate.
PROPEDEUTICITA'
Non esistono propedeuticità obbligatorie da rispettare. E' tuttavia vivamente consigliato come prerequisito avere sostenuto i seguenti moduli: Analisi 1 + 2; Fondamenti di Informatica 1 + 2; Ricerca Operativa; Metodi e Modelli di Ottimizzazione Discreta 1.
 TESTI DI RIFERIMENTO
- R.G. Askin, C.R. Standridge, Modeling and Analysis of Manufacturing Systems, John Wiley & Sons, 1993.
- Dispense a cura del docente.
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