The course is taught in Italian.
L'idea di Pattern Language' di un architetto, Christopher Alexander, A design is defined by patterns of relationships between elements, where each pattern is by itself a rule to enable a design choice from a problem requirement, riferita all'architettura civile, si applica altrettanto bene al progetto del software o dell'architettura di un sistema di automazione.
Sviluppando questo tema il corso prende in esame gli aspetti principali di un sistema di automazione nella produzione manifatturiera, con obiettivo il progetto dell'architettura del software che presiede alle funzioni decisionali, e di controllo manuali e automatiche, ai diversi livelli gerarchici del sistema produttivo: logistica interaziendale, pianificazione di stabilimento, schedulazione di officina e controllo di macchina. Il corso è rivolto sia a studenti dell'orientamento di automazione, sia più in generale a studenti informatici che vogliono trovare applicazioni della moderna ingegneria nella progettazione dei software orientata agli oggetti, con riferimento a Patterns e Pattern Languages. Il corso potrà essere tenuto in inglese.

Lo studente studierà le funzioni dei sistemi adibiti al controllo dei sistemi produttivi:
- Pianificazione a livello di stabilimento e inter-stabilimento
- Schedulazione a livello di linea di produzione
- Monitoraggio e controllo a livello di officina e di macchina.
Imparerà ad analizzare e definire le specifiche ed a condurre il progetto del software nelle sue prime fasi del ciclo di vita in un sistema a larga scala.
Le problematiche dell'automazione di fabbrica sono affrontate sia dal punto di vista delle funzionalità di controllo, che del sistema informativo che le realizza, con un duplice obiettivo metodologico e realizzativo.

- Sotto l'aspetto metodologico, partendo da esempi, sono analizzati i problemi di controllo, richiamati i modelli matematici che portano alla loro soluzione, e studiata l'integrazione fra i diversi livelli.
- Sotto l'aspetto informatico sono applicati i metodi dell'ingegneria del software secondo l'approccio di progetto orientato agli oggetti per modellare e realizzare l'architettura software del sistema informativo di c'ntrollo.

Sono prerequisiti per poter seguire il corso una cultura generale sui sistemi dinamici ad eventi discreti, quale quella fornita dal corso di Modelli e Sistemi ad Eventi Discreti', ed, oltre ché un linguaggio di programmazione ad oggetti (C++ o Java) una conoscenza dell'ingegneria del software. È suggerita, inoltre, una conoscenza di base nel campo della pianificazione e schedulazione della produzione derivante da uno dei corsi di ricerca operativa.

Il corso prende in esame gli aspetti principali di un sistema di automazione nella produzione manifatturiera. L’argomento può essere sviluppato su diversi livelli gerarchici: logistica interaziendale, pianificazione di stabilimento, schedulazione di officina e controllo di macchina. Ad ognuno di questi livelli, un sistema automatizzato deve prevedere un elemento software in grado di ricevere e monitorare le informazioni sullo stato del sistema, elaborarle, in genere per ottimizzarne un qualche indice di prestazione, e fornire comandi al sistema stesso.

Il corso si concentra sui livelli logistici e di pianificazione della produzione, e ha l'obiettivo di fornire strumenti di supporto alla modellazione, simulazione ed ottimizzazione delle prestazioni tecniche ed economiche dei sistemi produttivi e logistici. Si fornirà dunque una rassegna di metodi quantitativi a supporto della progettazione e miglioramento dei sistemi produttivi e logistici. Saranno inoltre sviluppati diversi casi reali o realistici su cui verranno utilizzate congiuntamente più tecniche modellistiche allo scopo di arrivare alla risoluzione del problema in esame.

Il corso prevede una forte attività sperimentale: verranno utilizzati il software Omnet++ per l’aspetto simulativo, e il software XPress per la risoluzione di modelli di programmazione lineare.

Sono prerequisiti suggeriti per seguire il corso una cultura generale sui sistemi dinamici ad eventi discreti, quale quella fornita dal corso di "Modelli e Sistemi ad Eventi Discreti", la programmazione in un linguaggio di programmazione ad oggetti (C++).

Programma:

- Simulazione di sistemi produttivi e logistici.
- Omnet++ (http://www.omnetpp.org/): implementazione di modelli di simulazione.
- Ottimizzazione Combinatoria e Modelli di programmazione lineare.
- Software XPress (http://www.fico.com/en/Products/DMTools/Pages/FICO-Xpress-Optimization-Suite.aspx).
- Metodi euristici di soluzione: algoritmi greedy, ricerca locale, meta-euristiche (Tabu search, Simulated Annealing, Algoritmi genetici), mat-euristiche.
- Metodi ed algoritmi specifici per la schedulazione della produzione.
- Problemi multi-obiettivo e analisi di Pareto.
- Simulazione dell’integrazione di uno strumento di ottimizzazione nel sistema reale (dispatching rules, strategie rolling horizon, ri-schedulazioni, ecc.)

Il corso prevede esercitazioni in aula ed in laboratorio nelle quali si realizzano piccoli progetti software in esempi di automazione di fabbrica. A fine corso ogni studente avrà sviluppato un suo progetto personale con un sistema funzionante.

Donato Carlucci, Giuseppe Menga, Teoria dei sistemi ad eventi discreti, UTET 1998
Martin Fowler, Kendall Scott 'UML distilled' Addison Wesley 2000
Gamma E. Helm R. Johnson R. Vlissides, 'Design Patterns: Elements of Reusable
Object-Oriented Software, Addison-Wesley 1997
Articoli scientifici del docente scaricabili dal portale della didattica.

Slides e materiale del corso fornite dal docente.

Specifici per la teoria della simulazione ad eventi discreti:
Carlucci, Menga, "Teoria dei sistemi ad eventi discreti", UTET 1998.
Cassandras, Lafortune, "Introduction to Discrete Event Systems", Springer.
G. Calafiore, "Elementi di Automatica", CLUT.

Modelli e algoritmi di ottimizzazione combinatoria e schedulazione:
Tadei, Della Croce, "Elementi di Ricerca Operativa", Editrice Esculapio.
R. Tadei, F. Della Croce, A. Grosso, "Fondamenti di Ottimizzazione", Editrice Esculapio.
M. Ghirardi, A. Grosso, G. Perboli, "Esercizi di Ricerca Operativa", Editrice Esculapio.

Risultato del corso sarà lo sviluppo di un progetto personale. La verifica dell'apprendimento sarà fatta sia attraverso la discussione di questo progetto, sia attraverso un esame orale.

Il corso prevede esercitazioni in aula ed in laboratorio nelle quali si realizzano piccoli progetti software in esempi di automazione di fabbrica. Risultato del corso sarà lo sviluppo di un progetto di gruppo. La verifica dell'apprendimento sarà fatta sia attraverso la discussione di questo progetto, sia attraverso un breve esame scritto sugli argomenti del corso.