Operations Research Group Mauro Dell Amico

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Orsola Bianchini
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2 @UniMoRe

3 Oggetto della Ricerca Operativa Ricerca Operativa

4 Ricerca Operativa E una disciplina che utilizza in maniera combinata e sinergica Nuovo elemento in grado di generare risultati non ottenibili con le singole discipline

5 Ottimizzazione combinatoria Cerca un oggetto di valore ottimo in una collezione finita di oggetti Tipicamente la collezione ha una rappresentazione compatta (un grafo), ma il numero di oggetti è enorme (i circuiti, i matching..) E teoricamente possibile enumerare tutti gli oggetti, ma impossibile in pratica (indipendetemente dalla potenza di calcolo impiegata)

6 Traveling Salesman Problem Dato un grafo trovare il circuito di costo minimo che tocca tutti i vertici una ed una sola volta

7 3 German TSP città anno

8 Number of Tours for a 3,038-City TSP città ~ elevato

9 Largest TSP Uso sofisticato di euristiche, lower bound basati su tecniche poliedrali e branch & cut 24,978 città! September

10 Un semplice problema Devo fare due lavori e ho due persone Un lavoro per persona Minimizzo il costo P E R S O N E LAVORI Tempo (costo) Soluzione 1 Soluzione

11 Un semplice problema Devo fare tre lavori e ho tre persone

12 Un semplice problema Sono fortunato! Ho 15 lavori e 15 persone! n lavoratori n! soluzioni HP : Computer odierno calcola 3 x 10 9 soluz./sec 15 x 15 = 110 minuti 20 x 20 = 514 anni 25 x 25 = 40 milioni di secoli 26 x 26 = 1 miliardo di secoli (8 volte l età dell universo) Tecniche efficienti di ricerca operativa risolvono il problema con n = 5000 in pochi secondi

13 Progetto rete distribuzione Vendita materiale elettrico da Forli a Lecce Necessità di progettare in maniera ottimizzata la struttura logistica di supporto (poli logistici) Necessità di programmare i giri di consegna

14 Elementi del progetto Analisi dei flussi di prodotto Sviluppo di un modello per la determinazione dei volumi di magazzino necessari (prodotti da 12mm a 12 m!)

15 Elementi del progetto Modellazione come un Facility Location/allocation problem (teoria dei grafi) Implementazione in IBM Ilog OPL Optimization Studio

16 Soluzione Due soli poli logistici (Corropoli e Modugno (Bari) Progetto esecutivo (layout) Scelta automazioni e sistemi di movimentazione (very narrow aisle)

17 Soluzione Per ogni polo logisitico: Definizione di un modello di previsione della domanda (volumi) Implementazione programma ottimizzazione giri di consegna

18 Distribution and Vehicle Routing

19 AUTOSTRADA PEDEMONTANA LOMBARDA Tratta Capriate-Cesano Maderno

20 PROCESSO DI COSTRUZIONE Il processo di costruzione è molto complesso e include varie attività da effettuarsi in diversi punti del cantiere e in diverse fasi dell intero orizzonte temporale di pianificazione L infrastruttura è divisa in più tratti, che richiedono attività di scavo e/o riempimento

21 PROCESSO DI COSTRUZIONE Si riconoscono 10 tipi diversi di materiale Parte del materiale da costruzione può essere acquistato direttamente dalle cave, oppur riciclato Altro materiale deve essere smaltito Diversi tipi di materiale sono trasportati con diversi tipi di veicoli (betoniere, dumper ) di differente capacità

22 I numeri del problema 124 settimane di pianificazione 68 località per scavo/ riempiment Decine di impianti di riciclaggio materiali 35 MILIONI DI METRI CUBI DI TERRA DA SPOSTARE = camion = km se messi in fila uno dietro l altro Da Milano alla Mongolia!

23 Soluzione Sviluppo di tre modelli matematici Scelta di un modello di aggregazione/disaggregazione dei flussi con temporizzazione in rolling horizon Risolto con software commerciale FICO Xpress Optimization Suite

24 Mobilità sostenibile

25 Proposed logistic model At the transhipment area Hub Freight bus route Transhipment areas Delivery van route Today s situation City center Delivery van route Today 4 vans leave the hub and enter the city for the final deliveries. In CITYLOG, a freight bus moves downtown the containers with the freight for 4 urban areas. Two vans carry out the distribution: for each area they load the respective container Multipurpose transport The freight bus can carry both cargo boxes for vans and so-called BentoBoxes, a container with an internal flexible organization to be unloaded and parked close to the customers.

26 Modular Load Unit

27 Bentobox al Lingotto di Torino

28 Pianificazione della supply chain Sviluppo di un DSS per la pianificazioen ed ottimzzazione della produzione dell intera supply chain di un produttore di alta moda: dal filo al negozio Lead time 1 anno! decine di migliaia di capi 5000 modelli/varianti September

29 Il progetto è iniziato con una ricognizione del software commerciale esistente software pee la gestione dell'azienda (ERP), software per la gestione della supply chain (SCM) software per la schedulazione della produzione (APS) Manugistics JD Edwards EnterpriseOne Nessun software commerciale (dopo test e adattamenti) è risultato in grado di : modellare la complessità dell intera catena produttiva operare su questa con sofisticati motori di ottimizzazione.

30 Ottimizzare la supply chain nell alta moda Un capo di alta moda si realizza con due componenti: 1. Ideazione e creazione del capo (attività artistica non codificabile); 2. un processo produttivo di alta qualità

31 Ottimizzare la supply chain nell alta moda Il processo produttivo è complesso: tempi lunghi grandi numeri (e costi) puntualità nelle consegne accordi anticipati con fornitori e stabilimenti di produzione gestione di risorse interne scarse informazioni incomplete

32 Le decisioni del pianificatore Le principali decisioni da ottimizzare riguardano ordini di approvvigionamento delle materie prime ordini di trasformazione della materia prima (ad esempio la tessitura di una pezza di stoffa a partire da un filo precedentemente acquistato) schedulazione a capacità finita delle operazioni di controllo della realizzabilità dei modelli sul tessuto acquistato scelta degli stabilimenti produttivi che realizzeranno i capi e la schedulazione a capacità finita delle loro attività, gestione dei controlli di qualità tempi di trasporto e di logistica di magazzino.

33 Decidere quanto rischiare Al momento dell'emissione degli ordini di acquisto materia prima (o di trasformazione) non si ha quasi mai una informazione certa sulla reale necessità di quella materia prima I lunghi tempi di approvvigionamento richiedono a volte di acquistare materia prima senza sapere quali capi si produrranno Gestire il rischio di approvvigionamento è uno degli obiettivi strategici del sistema

34 1. Formalizzazione del problema 2. Sviluppo modello matematico 3. Analisi e definizione metodo di soluzione 4. Implementazione motore di ottimizzazione 5. Sviluppo interfaccia utente e connessione a sistema gestionale

35 Metodo di soluzione Il progetto e lo sviluppo degli algoritmi risolventi ha richiesto: mix delle più recenti tecniche di ottimizzazione nuove tecniche sviluppate ad hoc metodi di programmazione altamente efficienti

36 Ricadute aziendali: qualità totale La pianificazione ragionata dell'intero processo è impossibile senza uno strumento di supporto MDO fornisce: visione complessiva e dettagliata dell'operatività dell'azienda sull intero arco temporale della stagione possibilità di capire l esatta influenza che hanno le varie decisioni sul processo completo garantire il controllo qualità (uso risorse, tempi) ottimizzazione dell allocazione del lavoro (saturazione, priorità, distribuzione carico lavoro) ottimizzazione dell uso delle risorse interne rispetto delle date di consegna allocazione ottimale dell uso della materia prima

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