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L’automazione è un’arte giovane ed è naturale che vi siano addetti uomini giovani
(Primo Levi: L'altrui mestiere) 

L’Automazione garantisce condizioni di vita e di lavoro più comode e sicure

L’Ingegneria dell’Automazione ha come scopo il progetto, la realizzazione e la gestione di dispositivi, macchine e impianti automatizzati

Il Corso di Laurea tende a formare ingegneri in grado di operare su applicazioni delle tecnologie dell’informazione a problemi di automazione. Il laureato acquisirà una conoscenza generale delle metodologie di analisi, progettazione e gestione di semplici sistemi di automazione, nonché una professionalità specifica nel campo dell’informatica industriale

Il Corso di Laurea Magistrale ha un più marcato carattere progettuale. Il laureato di secondo livello saprà impostare e risolvere problemi di automazione di sistemi complessi, basandosi sull’impiego di strumenti matematici e tecnici delle varie discipline caratterizzanti

 

 

SSD: MAT/09
CFU: 6

Insegnamenti propedeutici (se previsti dall'Ordinamento del CdS)

Nessuno.

Eventuali prerequisiti

Nessuno.

Obiettivi formativi

Obiettivo del corso è ampliare le conoscenze modellistiche ed algoritmiche necessarie per analizzare sistemi complessi e ottimizzare il loro funzionamento al fine di risolvere problemi reali di carattere industriale (ad esempio pianificazione della produzione, allocazione delle risorse e schedulazione delle attività). Lo studio teorico sarà inoltre completato dall’introduzione all’utilizzo di ambienti software di ottimizzazione.

Al termine del corso lo studente avrà acquisito gli strumenti necessari a formulare e risolvere in modo esatto o approssimato un problema decisionale, emergente in un contesto industriale automatizzato, mediante un modello di programmazione matematica e algoritmi di ottimizzazione.

Risultati di apprendimento attesi

Conoscenza e capacità di comprensione

Il percorso formativo ha l’obiettivo di fornire agli studenti le metodologie di ottimizzazione continua, intera e mista-intera necessarie per la modellazione e risoluzione esatta di problemi ingegneristici in ambito industriale, con particolare riferimento a problemi di pianificazione della produzione, allocazione risorse e schedulazione delle attività/task. Lo studente deve dimostrare di aver acquisito gli strumenti necessari a formulare un problema decisionale mediante un modello di programmazione matematica con variabile intere e continue, e deve essere in grado di individuare e/o sviluppare autonomamente il miglior metodo di soluzioni esatto o approssimato, in relazione alle caratteristiche e alla complessità del problema.

Capacità di applicare conoscenza e comprensione

Il percorso formativo è orientato a trasmettere gli strumenti metodologici e operativi necessari ad applicare concretamente le conoscenze di ottimizzazione continua, intera e combinatoria, a problemi di ottimizzazione emergenti in un contesto industriale automatizzato. In particolare, lo studente deve dimostrare di saper sviluppare tutte le fasi di un processo decisionale: analisi del sistema (definizione delle sue componenti, dei parametri che lo caratterizzano, assunzioni e specifiche di funzionamento); definizione  del problema decisionale; selezione/costruzione di un modello matematico di simulazione del sistema; implementazione e risoluzione del modello tramite un algoritmo e/o un software di ottimizzazione; analisi ed interpretazione dei risultati al fine di valutare i range di variazione della soluzione ottenuta e implementare meccanismi di feeback per il miglioramento della sua qualità.

Programma - Syllabus

- Introduzione all’ottimizzazione: Processi decisionali, Problem Solving, Programmazione matematica.

- Problemi di ottimizzazione continua. Ottimizzazione non lineare mono e multidimensionale (non vincolata e vincolata).

- Ottimizzazione lineare continua. Formulazione di problemi di programmazione lineare (P.L.); algoritmo del Simplesso; struttura algebrica della PL; teoria della dualità; analisi post-ottimale; cenni di ottimizzazione multi-criteria, metodi multi-attributo e multi-obiettivo (con e senza priorità).

- Ottimizzazione lineare intera. Formulazione di problemi di programmazione lineare intera (P.L.I.) e binaria; metodi di ottimizzazione intera (branch-and-bound, piani di taglio, metodi a generazione di righe e di colonne); problemi noti di P.L.I. (cutting stock, zaino, assegnamento); modellazione di problemi industriali (e.g. allocazione ottima, schedulazione delle operazioni, pianificazione della produzione).

- Teoria dei grafi e Ottimizzazione su rete. Elementi di teoria dei grafi; struttura dati di un grafo e algoritmi di visita; modellazione di problemi di ottimizzazione su rete e algoritmi risolutivi; problemi di percorso, flusso e progetto; modellazione di problemi industriali su rete (e.g. smart grid, controllo e equilibrio dei flussi).

- Tecniche reticolari di programmazione e controllo. PERT e CPM.

Il corso ha anche una connotazione laboratoriale e prevede anche l’utilizzo da parte degli studenti di strumenti software, tra cui OPL-Cplex e Xpress-IVE.

Materiale didattico

Si veda il sito web del docente della materia.

Modalità di svolgimento dell'insegnamento

Il docente utilizzerà: lezioni frontali (60%), seminari (10%), esercitazioni di tipo numerico e di introduzione all’uso di software di ottimizzazione (30%).

Verifica di apprendimento e criteri di valutazione

Modalità di esame

L'esame si articola in prova scritta e orale. In caso di prova scritta i quesiti sono: a risposta libera, esercizi numerici.

La prova scritta è volta a verificare l’acquisizione da parte dello studente della capacità di utilizzare in modo autonomo i concetti e le tecniche illustrate durante il corso attraverso la risoluzione di diversi problemi di ottimizzazione vincolata lineare e non lineare, continua ed intera. Tipicamente lo studente ha a disposizione 3 ore per la prova scritta. Il colloquio orale segue la prova scritta ed ha un duplice finalità: far argomentare allo studente le soluzioni proposte ai problemi risolti nella prova scritta; accertare l’acquisizione dei concetti e delle metodologie illustrati durante le lezioni.