Ricerche applicate sul controllo
e la gestione del workflow
produttivo
Cesare Fantuzzi
Universita’ di Modena e Reggio Emilia
Facolta’ di Ingegneria
Reggio Emilia
Automazione Industriale
Production Workflow
• Production Workflow e’ il flusso che un manufatto
(prodotto industriale, documento, etc.) segue
all’interno di un processo produttivo per la sua
trasformazione/elaborazione in un prodotto finito.
• Production Workflow:
– Strutturazione dei compiti (task) di produzione.
– Identificazione degli attori (macchine/umani) che
sovraintendono ai tasks.
– Ordinamento/sincronizzazione dei tasks.
– Elaborazione dell’informazione (controllo,
supervisione, acqusizione dei dati di produzione)
per la gestione dei tasks.
Un esempio: Linea di produzione Tetra Pak
Production workflow.
Packaging line
control
Production batch
scheduling
Packaging Line Monitor System (PLMS)
I temi di ricerca applicata per il workflow
produttivo
1. Metodologie per descrivere ed organizzare il
workflow produttivo (progetto del processo).
2. Nuove tecnologie IC (Information &
Communicario) per la gestione del workflow
produttivo (controllo del processo)
3. Tools per l’analisi del workflow produttivo
(analisi del processo).
1. Organizzazione del workflow produttivo
• Nuove metodologie di progetto per un
workflow process complesso (industriale,
business, software oriented, etc.).
• Uso di diagrammi logici visuali:
– Reti di Petri.
– Activity Diagram di UML
Diagrammi di stato (Reti di Petri) per la
descrizione di un Process Workflow
• Consentono di descrivere
il flusso della
produzione.
• Questi diagrammi sono
molto utili in fase di
progetto e alla analisi.
• Permettono di mettere in
evidenza criticita’
progettuali.
Diagrammi di stato e di flusso (UML Activity
diagram) per la descrizione di un Process
Workflow
• Come le reti di Petri
permettono di
analizzare workflow
complessi.
• Disponibili molti tools
software di analisi
(ref. www.uml.org )
2. Gestione del workflow produttivo
• Il controllo del processo produttivo organizzato su
flussi di produzione richiede l’utilizzo estensivo di
strumenti ICT (Information Communication
Technology).
• Ler ricerche sono rivolte verso lo sviluppo di
strumenti ICT per:
– Scheduling della produzione in batch.
– Controllo remoto delle isole produttive con
ottimizzazione dei percorsi (re-routing in caso
di blocchi).
– Raccolta dei dati di produzione.
La ricerca nel settore del controllo del
production Workflow.
• Technologies for Business Processes (TBP)
and Integration in Manufacturing (IiM) .
• Decine di progetti di ricerca sviluppati da
consorzi europei (ricerca finanziata)
http://www.cordis.lu/esprit/src/projlist.htm
Alcuni esempi
• PLENT: PLanning small medium Enterprise
NeTworks.
– Sviluppo di software tools per mettere in comunicazione
i sistemi informativi di PMI che gia’ collaborano in un
process workflow.
• VIVE: Vertical VIrtual Enterprise.
– E-commerce per PMI che collaborano in un process
workflow.
• FLUENT: Flow-oriented Logistics Upgade for
Enterprise NeTworks.:
– Sviluppo di software tools per la la gestione del flusso
logistico in un network di PMI.
3. Analisi del workflow produttivo
• Analisi dei dati di un
workflow process per la sua
ottimizazione.
• Il progetto: ottimizzare il
throughput produttivo di
una linea di
impacchettamento Tetra
Pak.
• Partners: Tetra Pak –
Facolta’ di Ingegneria,
Reggio Emilia
Il progetto di ricerca.
• Ogni macchina è soggetta ad inceppamenti che sono in
grado di interrompere il flusso produttivo della linea e
causare di conseguenza il blocco di altre macchine.
• Si utilizzano quindi degli accumulatori di prodotto
(buffer) che disaccoppiano le macchine garantendo una
certa continuità di funzionamento.
• Lo scopo del progetto e’ la determinazione della
configurazione ottimale dei buffer lungo la linea di
produzione.
Ottimizzazione di una linea di produzione
Plant
Forecasts, orders, budget
Master planning schedule
Shop floor
Syst
em
perfo
rman
ce
Produ
ction
sched
ule
Setups
Line
performance
Breakdowns
Line operation
Idle, speed
Saleable production
……………
Waste
Un modello matematico della linea
M1
B1
M2
B2
M3
Bm-1
Mm
Nm-1
pm, rm, m
Mu(m-1)
B(m-1)
Md(m-1)
pu(m-1), ru(m-1),
u(m-1)
Nm-1
pd(m-1), rd(m-1),
d(m-1)
………
p1, r1, 1
N1
p2, r2, 2
Mu(1)
B(1)
Md(1)
N2
p3, r3, 3
L(1)
pu(1), ru(1), u(1)
N1
pd(1), rd(1), d(1)
Mu(2)
B(2)
Md(2)
pu(2), ru(2), u(2)
N2
pd(2), rd(2), d(2)
L(2)
………………………
L(m-1)
Risultati della ricerca
• Determinazione di:
– Posizionamento ottimo dei buffer.
– Dimensione ottima dei buffer.
• Calcolati in base a modelli matematici della
linea e del comportamento statistico dei
fermi macchina.
• I risultati teorici sono in attesa di conferma
sperimentale (simulazioni su modelli
funzionali)
Bibliografia
• Marlon Dumas and Arthur H.M. ter Hofstede , UML
Activity Diagrams as a Workow Specfication Language, in
UML 2001 Conference, Toronto (Canada).
• van der Aalst, W.M.P. , The application of Petri nets to
workflow management, Journal of Circuits, Systems and
Computers, Vol. 8, No. 1, pages 21-66. 1998.
• A. Grassi e C. Fantuzzi, Modellazione del comportamento
prestazionale delle linee di produzione, DISMI, rapporto
interno.
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