Industria 2015 Bando Mobilità Sostenibile Progetto MS01_00027 SIFEG - Sistema Integrato trasporto merci FErro-Gomma Ing. Maria Pia Valentini
IL Laboratorio di Robotica dell ENEA, con sede nel Centro Casaccia (Roma), conduce attività di ricerca nel campo della Robotica Autonoma dal 1984, sviluppando competenze in: Sistemi Intelligenti di Guida e Controllo di veicoli autonomi, Sistemi di Supervisione, Interfaccia Uomo-Robot, Tele-manipolazione, Sensoristica Il Servizio Mobilità Sostenibile dell ENEA, con sede nel Centro Casaccia (Roma), conduce attività di ricerca e di agenzia nel campo dei Trasporti e della Logistica, sviluppando modelli per la simulazione, la gestione e l esercizio di sistemi di trasporto passeggeri e merci 06/06/2014 Workshop SIFEG Giugno 2014 Slide 2
CTL (Centro di Ricerca per il Trasporto e la Logistica), istituito nel 2003 con il titolo di Centro Universitario di Eccellenza, a seguito di un bando nazionale del MIUR. Dal Novembre 2006 il CTL è un Centro di Ricerca interdipartimentale dell Università Sapienza di Roma. Aree di competenza specialistica: ICT per la Mobilità Logistica e Trasporto Merci Mobilità Sostenibile Sicurezza Stradale Veicoli e Sistemi Innovativi DEEP BLUE S.r.l. (http://www.dblue.it), società di consulenza con sede a Roma che si occupa di fattori umani e sicurezza offrendo soluzioni esperte nel campo del trasporto aereo e pubblico nonchè all'industria. E' comproprietaria con ENEA della metodologia per la risoluzione autonoma dei conflitti nel traffico aereo 06/06/2014 Workshop SIFEG Giugno 2014 Slide 3
L attività ENEA/TRAIN connessa allo sviluppo del sottosistema SIOTI è stata mirata all analisi dell handling terminalistico interportuale e delle operazioni svolte dai veicoli stradali all interno del sedime interportuale, allo scopo di: Schematizzare i connessi problemi di ottimizzazione dell uso delle risorse Proporre algoritmi risolutivi e supportarne le fasi di implementazione informatica e testing Workshop SIFEG Giugno 2014
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Numerosità soggetti coinvolti Variabilità dei contesti applicativi Mancata programmazione degli arrivi lato strada Disomogeneità dimensionale delle UTI Esiguità degli spazi di stoccaggio Ridotta capacità di penetrazione delle gru negli stock Workshop SIFEG Giugno 2014
Due step: 1. programmazione ottimale delle operazioni terminalistiche e dei veicoli stradali all interno dell area interportuale (ottimizzazione); 2. soluzione di eventuali conflitti che si dovessero verificare nel caso di eventi imprevisti nella fase di programmazione (recovery). Workshop SIFEG Giugno 2014
LIVELLI FILE FILE Workshop SIFEG Giugno 2014 RIGHE 10
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Contenuto informativo Elemento Posizione Caratteristiche dimensionali Caratteristiche prestazionali Voci di costo Area Stoccaggio Gru UTI Aree e corsie di movimentazione Coordinate spaziali singole celle Coordinate spaziali posizione iniziale Coordinate spaziali Numero Righe Numero File Numero Livelli Spazi manovra Lunghezza Altezza Pieno/vuoto Peso Posizione nel treno Stato occupazione singole celle Capacità di impilaggio Profondità di presa N movimenti ora N movimentazioni contempor. Impilabilità Time arrivo/partenza Codifica Merce pericolosa (Kemler/ ONU) Integrità Coordinate spaziali nodi Estensione Limiti di velocità Binari carico/scarico Coordinate spaziali Lunghezza Capacità Consumi energetici Usura pneumatici Treno in arrivo/partenza Lunghezza Numero carri Orario ingresso e uscita dal terminal Carri in composizione a ciascun treno in arrivo o in partenza Veicoli stradali Coordinate spaziali Lunghezza Capacità Velocità Workshop SIFEG Giugno 2014 Consumi carburante Costo orario
F. O. = Min(α C Tiri x + β C x + γ( max t x T ) Programmazione intera booleana (Tadei, Della Croce, 2002) di classe NP-hard Workshop SIFEG Giugno 2014
Si individuano tre sottoproblemi: Un tipico problema di ottimizzazione delle percorrenze di una flotta veicolare (in questo caso le gru), che può essere assimilato ad un classico VRP con l aggiunta di alcuni vincoli sulla sequenza dei punti da raggiungere La minimizzazione della somma dei costi associati ai tiri-gru parassiti La minimizzazione dei tempi di produzione di un impianto, a risorse assegnate Una strategia corretta di ottimizzazione deve prevedere la risoluzione contemporanea dei tre problemi
Su due livelli: I (globale): soluzione del VRP mediante GA (genetic algorythm) N.B. Nel caso delle UTI da scaricare la posizione su carro costituisce un input del problema II (locale): soluzione del reshuffling mediante brench&bound
Dati del problema Popolazione iniziale Crossover Mutazione Matrice dei minimi tempi/costi di percorso Fitness Elitismo END SI NO
Il case-study definisce un dettagliato lay-out dell interporto di riferimento che prevede un binario per il treno con le UTI in arrivo, un binario per il treno con le UTI in partenza e due baie di stoccaggio distinte per le UTI piene e quelle vuote: 06/06/2014 Workshop SIFEG Giugno 2014 Slide 15
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L app SIOTI-Recovery, predisposta per dispositivi portatili, risolve i conflitti tra i mezzi (gru, veicoli stradali) in movimento nell area dell interporto (terminal e sedime), suggerendo ai conducenti percorsi alternativi o, ove possibile, sequenze diverse di carico/scarico rispetto a quelle stabilite dalla programmazione Ciò comporta una degradazione accettabile delle prestazioni del Sistema Interporto, evitando degenerazioni peggiori L app si basa sull utilizzo di un algoritmo distribuito basato sul paradigma dei sistemi Multi-Agente, già utilizzato in ambito aeronautico Il modello utilizza i dati della pianificazione e della strumentazione a bordo per identificare i veicoli, i container e la loro posizione. I dati sono processati in tempo reale per individuare le variazioni di traiettorie (spaziali e temporali) per evitare interferenze Lo sviluppo del SW sui sistemi portatili e del simulatore di scenario con relativa interfaccia Uomo-Macchina è stato condotto dalla società Deep Blue S.r.l. 06/06/2014 Workshop SIFEG Giugno 2014 Slide 17
Il dimostratore prevede tre principali funzionalità: una funzione di navigazione di base : permette di visualizzare il percorso, fornito come input dal sistema SIOTI-Ottimizzazione, su di una mappa precaricata dell Interporto, fornendo un interfaccia di navigazione usabile che tiene conto delle esigenze di un utente impiegato nella guida di un mezzo pesante; una funzione di visualizzazione traffico : permette la visualizzazione della posizione in tempo reale degli altri mezzi che si muovono all interno dell interporto sulla stessa interfaccia che mostra il percorso sulla mappa. Questa funzionalità permette al guidatore di avere una maggiore visibilità del traffico e di eventuali problematiche di circolazione interna. Una funzione di risoluzione conflitti : nel caso in cui il sistema identifichi, in tempo reale, l insorgere di un problema lungo il percorso da seguire (ad esempio impraticabilità di una corsia a causa di un mezzo fermo), suggerisce al guidatore una deviazione dal percorso originario, che gli permetta di aggirare il problema e di arrivare a destinazione. Tale deviazioni è scelta dall algoritmo di risoluzione dei conflitti in modo coordinato tra gli agenti coinvolti, affinché le modifiche al percorso decise in tempo reale per uno di essi non vadano a penalizzare gli altri. 06/06/2014 Workshop SIFEG Giugno 2014 Slide 18
Applicazione sulla viabilità dell interporto di Bologna 06/06/2014 Workshop SIFEG Giugno 2014 Slide 19
Funzionalità di Visualizzazione Traffico 06/06/2014 Workshop SIFEG Giugno 2014 Slide 20
Workshop SIFEG Giugno 2014 Grazie per l attenzione 06/06/2014 Workshop SIFEG Giugno 2014 Slide 21