AES_6 2022

Tecnica 89 CONTROLLO Automazione e Strumentazione n Settembre 2022 Algoritmi intelligenti di bin packing per la logistica 4.0 Nell’ambito della logistica evoluta, l’utilizzo di algoritmi intelligenti consente di ottimizzare la pallettizzazione delle merci e di calcolare in breve tempo le soluzioni più efficienti per l’imballaggio di oggetti con dimensioni e caratteristiche differenti in un numero limitato di unità di spedizione delle merci. NOTA AUTORE G. Tresca, G. Cavone, R. Carli, M. Dotoli - Dipartimento di Ingegneria Elettrica e dell’Informazione del Politecnico di Bari A FIL DI RETE www.poliba.it Giulia Tresca, Graziana Cavone, Raffaele Carli, Mariagrazia Dotoli Attualmente, il settore industriale sta vivendo la sua cosiddetta quarta rivoluzione, che si basa sull’utilizzo pervasivo delle tecnologie abilitanti fondamentali dell’ Industria 4.0 per migliorare la produttività e qualità dei processi di produzione [1] . In questo con- testo, è stato introdotto il nuovo concetto di Logistica 4.0 , che mira ad adattare i pilastri generali dell’Indu- stria 4.0 alla logistica (per esempio magazzino auto- matizzato, digitalizzazione delle merci e delle infor- mazioni, flussi e tracciabilità del trasporto). La Logistica 4.0 ridisegna le operazioni classiche di trasporto, movimentazione e stoccaggio di oggetti fisici applicando i nuovi paradigmi dell’Industria 4.0, come l’automazione e la robotizzazione dei processi, per migliorare l’efficienza della domanda, distribu- zione e gestione delle merci [2] . Tra le attività logistiche che ancora richiedono un elevato intervento umano vi è certamente la pallet- tizzazione delle merci . È infatti tipico osservare ope- ratori logistici che, con grande perizia e rapidità, ma soprattutto un elevato bagaglio di esperienza, riem- piono interi pallet (o pedane) con prodotti eterogenei, valutando quali di questi ultimi devono essere posti negli strati più bassi dei pallet, scegliendone l’orien- tamento per garantire la massima stabilità e compat- tezza , raggruppandoli per categorie e così via. In altre parole, i tecnici della logistica sono in grado di comporre i pallet manualmente soddisfacendo un elevato numero di vincoli e regole di composizione e mirando a massimizzare il riempimento dei pallet stessi. Tuttavia, come evidente, la pallettizzazione richiede un grande sforzo fisico e mentale da parte di opera- tori esperti. In alternativa, le aziende possono larga- mente beneficiare delle nuove tecniche e tecnologie della automazione per la Logistica 4.0. Il problema del 3D Bin Packing Il problema della pallettizzazione delle merci, o, più tecnicamente, il problema del Bin Packing tridimen- sionale (3D BPP), riguarda l’imballaggio di diversi oggetti (item) di varie dimensioni in un numero finito di unità di spedizione (bin). Nella maggior parte delle applicazioni, il bin packing è ancora gestito manualmente da operatori spe- cializzati che creano il bin basandosi sulla propria esperienza personale. Tale attività richiede quindi agli operatori lunghi tempi di pratica sul campo e può indurre criticità nella catena logistica in caso di ridotta esperienza o assenza di questi tecnici spe- cializzati. Per questo motivo, l’utilizzo di algoritmi efficaci in grado di risolvere in maniera automatica il 3D BPP sono di fondamentale importanza per poter migliorare l’efficienza e la sostenibilità della logistica interna. L’algoritmo di Layer Building per il 3D BPP Per superare le criticità evidenziate, il Decision and Control Laboratory del Politecnico di Bari [3] e l’azienda di riferimento nel settore della logistica Elettric 80 [4] hanno collaborato alla definizione di un innovativo algoritmo mateuristico , ossia basato sulla combinazione di un metodo di risoluzione esatto con metodi euristici. L’algoritmo sviluppato permette di determinare automaticamente e in modo efficiente la composizione ottimale dei bin, riducendo al minimo lo spazio inutilizzato e soddisfacendo un insieme di vincoli geometrici e logistici . Tra le innovazioni principali dell’algoritmo proposto, vi sono la formulazione matematica del 3D BPP per il settore logistico e la decomposizione e riformula- zione del problema generale in due sotto-problemi per semplificare il problema.