Il corso intende fornire i principi e le metodologie di base per affrontare i problemi legati alla gestione dei processi produttivi. In esso vengono descritti i principali elementi dell’automazione di fabbrica quali le macchine operatrici, i manipolatori industriali, i sistemi di trasporto delle parti in lavorazione, i sistemi per la visione artificiale, i controllori a logica programmabile (PLC). I differenti argomenti sono illustrati con l’ausilio di programmi di simulazione al calcolatore.
Per ogni argomento teorico trattato, vengono inoltre descritti gli algoritmi per la simulazione al calcolatore e la soluzione di problemi reali che si incontrano nel settore.

Conoscenze
- Conoscenza dei differenti livelli gerarchici dell’automazione: azienda, stabilimento, area, cella, macchina.
- Conoscenza delle più note strutture dei robot industriali e dei criteri di scelta per tipologia di applicazioni.
- Conoscenza delle macchine CNC e delle tecniche CAD-CAM e simulazione dell’esecuzione di programmi in G-code.
- Conoscenza delle tecniche di programmazione e di emulazione di PLC per il controllo dei sistemi automatici di movimentazione di beni e materiali. Metodi di simulazione grafica dei cicli operativi mediante reti di Petri.
- Conoscenza degli algoritmi di calcolo numerico e di rappresentazione dei risultati per il controllo statistico di qualità.
- Conoscenza delle tecniche e degli algoritmi numerici per la soluzione dei principali problemi di schedulazione della produzione automatica: macchina singola, macchine parallele, Flow Shop e Job Shop.
- Conoscenza delle metodologie e degli algoritmi per la simulazione numerica delle code di attesa dei lavori da eseguire.
- Conoscenza delle metodologie e degli algoritmi di soluzione per i problemi di pianificazione della produzione quali l’allocazione risorse, assegnamento e distribuzione.

Abilità
- Selezione, uso, gestione, valutazione e integrazione dei più importanti strumenti per la modellistica e la simulazione dei sistemi di produzione.
- Applicazione degli strumenti suddetti in problemi realistici concernenti la fabbrica automatizzata e i sistemi di trasporto.

È richiesta una conoscenza di base/intermedia delle tecniche di programmazione in ambiente MATLAB e linguaggio C. Gli allievi che ne avranno bisogno verranno indirizzati verso documentazione specifica ed esercizi, che gli consentiranno di colmare le loro lacune.

- La struttura CIM e i vari livelli dell’automazione: azienda, stabilimento, area, cella, macchina, campo (0.5 crediti).
- I robot industriali: strutture e settori di applicazione. Metodi ed esempi di simulazione al calcolatore (1 credito).
- Le macchine a controllo numerico: strutture e campi di applicazione. Uso di programmi CAD-CAM e simulatori (0.5 crediti).
- La gestione della movimentazione. Esempi dettagliati di gestione mediante PLC del flusso delle parti tra le varie isole di lavorazione in un reparto di produzione e di un magazzino automatico (1 credito).
- I concetti e i risultati fondamentali della teoria delle code. Programmi di calcolo ed esempi numerici (0.5 crediti).
- Le principali tecniche del controllo di qualità. Programmi di calcolo ed esempi numerici (0.5 crediti).
- Le reti di Petri ed esempi di applicazione. Programmi di simulazione ed esempi numerici (0.5 crediti).
- Il problema della schedulazione per i sistemi di produzione automatica. Metodi di soluzione per macchina singola, macchine parallele, flow shop e job shop. Soluzione attraverso regole note, programmi di calcolo ed esempi numerici (1 credito).
- Metodi e algoritmi di soluzione numerica dei problemi di allocazione di risorse, assegnamento e distribuzione (0.5 crediti).

Il corso consiste principalmente di lezioni frontali, integrate con esercizi, che saranno in parte risolti in classe e in parte lasciati agli studenti come esercitazione individuale. I metodi di risoluzione saranno spiegati e le parti fondamentali dei codici saranno sviluppate in classe e in laboratorio, con l’ausilio di diversi ambienti di simulazione (Matlab e altro software dedicato per PLC, CNC, scheduling).

Il docente fornirà appunti di lezione e copie delle slide utilizzate, insieme ad algoritmi ed esercizi svolti e da svolgere.

Gli studenti verranno valutati con un test scritto che verterà sia sulla comprensione degli argomenti teorici, sia sulla capacità di programmazione. L’effettuazione di un esame orale verrà valutata, volta per volta, solo su iniziativa del docente, al fine di una migliore valutazione della preparazione dello studente.