RICERCA ITALIANA     

Programma di ricerca

Modelli decisionali per la progettazione e la gestione di reti logistiche caratterizzate da elevata interoperabilità e da integrazione informativa

Università di riferimento

Politecnico di BARI - ELETTROTECNICA ED ELETTRONICA - ()

Responsabile dell'Unità di ricerca

Maria Pia Fanti

Descrizione

Il progetto di ricerca si propone di sviluppare un modello dei sistemi logistici intermodali (Logistic Intermodal Systems o LIS) al livello operativo finalizzato alla gestione e al controllo del sistema in tempo reale e caratterizzato da elevata integrazione informativa. Infatti, l’uso efficace dei moderni strumenti delle ICT (tecnologie dell’informazione e della comunicazione o Information and Communication Technologies) rende oggi possibile la conoscenza dello stato del sistema e quindi la gestione e il controllo dello stesso in tempo reale. Per operare tale tipo di decisioni sono necessari modelli dinamici che permettano di tracciare le variazioni delle condizioni operative delle diverse componenti del sistema e di determinare indici di funzionamento tipici del livello operativo come utilizzazione, indici di traffico, ritardi di consegne. Conseguentemente, il modello dovrà descrivere con adeguato dettaglio la struttura e l’evoluzione dinamica dei LIS e sarà aggiornato sulla base dei dati scambiati dagli attori della catena e delle informazioni ottenute in tempo reale tramite le moderne tecniche di informazione e comunicazione (Ikkai et al. 2003). L’approccio alla gestione ed al controllo dei LIS si basa quindi sulla costruzione del modello di riferimento che simula l’evoluzione dinamica del LIS e fornisce ai moduli di controllo la base di conoscenza necessaria alle decisioni in tempo reale. Il modello dovrà descrivere la dinamica del LIS includendo vari fenomeni come la variazione della domanda e degli ordini, blocchi, incidenti, interruzioni e comunque tutti quegli eventi che interagiscono con i flussi dei materiali, la gestione degli ordini e delle consegne. In base alla conoscenza degli eventi e dello stato del sistema, i decisori potranno effettuare le scelte appropriate ottimizzando particolari indici di prestazione.

L’attività di ricerca di questa unità si colloca in particolare nelle Fasi 1, 3, 4 e 5 del progetto, che riguardano la definizione del modello della rete logistica e della sua architettura decisionale e informativa (Fase 1), lo sviluppo di modelli decisionali per sistemi logistici caratterizzati da dinamiche ad eventi (Fase 3), l’analisi di problematiche specifiche con lo sviluppo di modelli appropriati per un settore applicativo critico individuato dall’unità (Fase 4) e infine l’analisi delle implicazioni della definizione della struttura informativa sulle prestazioni del sistema complessivo (Fase 5). Nel seguito viene dettagliato il contributo che questa unità di ricerca apporterà a ciascuna fase e sono individuati gli obiettivi da conseguire.


Fase 1: Definizione del modello della rete logistica e della sua architettura decisionale e informativa.
La ricerca in questa prima fase contribuirà alla definizione del meta-modello della rete logistica e della corrispondente architettura decisionale e informativa. In particolare, l’unità di ricerca intende focalizzare l’attenzione sui problemi di gestione e controllo dei LIS al livello operativo. Le decisioni a tale livello si basano sulla conoscenza delle condizioni operative del sistema e sulle informazioni ricevute in tempo reale che riguardano le condizioni del traffico nella rete, i percorsi delle merci, i tempi di consegna, ecc.. In particolare la ricerca in questa fase sarà strutturata sulla base dei seguenti tre obiettivi.

Obiettivo 1.1 Specifica del modello dei LIS dal punto di vista strutturale e dinamico al livello operativo.
La ricerca dovrà individuare un modello modulare, capace di catturare le caratteristiche essenziali, strutturali e dinamiche, del generico LIS al livello operativo. In primo luogo sarà necessario definire i possibili attori che formano il LIS e individuarne le caratteristiche: ad esempio fornitori, unità di trasporto, magazzini, dettaglianti, centri di distribuzione, tipi di fornitori e di mezzi di trasporto, capacità e proprietà dei collegamenti di trasporto e di informazione. Per la specifica del comportamento dinamico sarà necessario individuare fenomeni come la variazione della domanda e degli ordini, blocchi, incidenti, interruzioni e comunque tutti quegli eventi che interagiscono con i flussi delle merci e influenzano la gestione degli ordini e delle consegne.

Obiettivo 1.2 Definizione dei decisori e degli obiettivi da raggiungere.
La ricerca dovrà individuare i compiti e gli obiettivi dei decisori al livello operativo, i tipi di scelte che devono essere effettuate sui trasportatori, i magazzini, gli ordini, le modalità ed i tempi di consegna. A tale scopo dovranno essere indicate le linee guida per la definizione delle normative di tipo gestionale e quindi dovranno essere individuati particolari obiettivi ed indici di prestazione che garantiscano il buon funzionamento del sistema. Si focalizzerà l’attenzione su indici di prestazione caratteristici dell’analisi dei sistemi in tempo reale come utilizzazione, soddisfacimento delle date di consegna, ma anche indici di tipo gestionale come costi di trasporto e di immagazzinamento, indicatori di soddisfacimento, affidabilità e sicurezza.

Obiettivo 1.3 Studio del sistema informativo.
Il modello definito fornirà una base di conoscenza che dovrà essere costantemente aggiornata in tempo reale per mezzo del sistema informativo e di comunicazione. Il sistema informativo sarà basato su due fonti diverse di informazione e comunicazione: i dati scambiati dalle diverse compagnie che interagiscono nel LIS via Internet e le informazioni ricevute in tempo reale tramite le moderne tecniche di comunicazione wireless (come RF-ID, Bluetooth, GPS e GPRS). I primi dati sono importanti per l’organizzazione del lavoro nel medio e lungo termine e influenzano quindi le decisioni che riguardano ad esempio contrattazioni, ordini, schedulazione delle consegue o utilizzo delle diverse unità di trasporto. I dati ricevuti in tempo reale sono utilizzati dai decisori per prendere le decisioni in linea. Tipicamente, tali informazioni riveleranno l’accadere di eventi accidentali e casuali che necessitano di una rimodulazione delle decisioni eseguita in breve tempo e su obiettivi spesso “miopi” che tengono conto principalmente delle condizioni operative correnti del sistema.


Fase 3: Sviluppo di modelli decisionali per sistemi logistici caratterizzati da dinamiche ad eventi.
L’unità di ricerca in questa fase si pone come obiettivo la realizzazione del modello di riferimento dei LIS con le caratteristiche individuate dalla Fase 1 e la definizione delle principali tecniche di controllo per la gestione in tempo reale del sistema al livello operativo. La ricerca sarà effettuata secondo tre obiettivi, di seguito descritti.

Obiettivo 3.1 Specifica del modulo di acquisizione e trasmissione dati.
Come descritto nella Fase 1, il flusso di informazioni provvederà ad aggiornare il modello nelle sue parti strutturali e nelle sue configurazioni dinamiche perché sia sempre possibile mantenere una descrizione dettagliata delle condizioni operative correnti del sistema. In particolare, si terrà conto delle trasmissioni di dati su eventi accidentali trasmessi dagli attori della catena logistica. Analogamente, il modello dovrà trasmettere informazioni e decisioni ai vari attori del LIS.

Obiettivo 3.2 Specifica dei moduli di decisione.
Nel sistema saranno previsti vari moduli di controllo che gestiranno in modo decentralizzato, autonomo e coordinato, le principali componenti del LIS come ad esempio magazzini o trasportatori. Tali moduli dovranno effettuare le loro decisioni sulla base delle informazioni provenienti dal LIS e della conoscenza, spesso parziale, dello stato individuato dal modello di riferimento. A causa della vastità e della complessità del problema di decisione logistica, la ricerca porrà l’attenzione principalmente sulle decisioni riguardanti eventi e situazioni rivelati in tempo reale. In particolare, i decisori dovranno coordinare le loro scelte in modo da scegliere i percorsi evitando collisioni, conflitti e fenomeni di blocchi critici (deadlock), con l’obiettivo di ottimizzare l’utilizzazione delle risorse, il numero delle operazioni portate a termine, l’affidabilità e la precisione delle consegne (Dotoli e Fanti 2007, Fanti e Zhou 2004, Fanti 2002, Fanti et al. 2001). Le tecniche di decisione si baseranno sulle politiche di gestione delle risorse, schedulazione e rischedulazione delle operazioni presenti in letteratura opportunamente modificate in modo che si fondino su una conoscenza parziale dello stato del sistema e permettano un controllo decentralizzato.

Obiettivo 3.3 Progetto del modello di riferimento.
Il modello dinamico del LIS si baserà sulle specifiche ottenute dalla Fase 1 e dovrà descrivere con dettaglio adeguato il flusso di materiale e lo stato operativo delle risorse appartenenti al sistema logistico, sotto i diversi possibili scenari e condizioni di traffico. Il modello richiederà e riceverà informazioni dal modulo di acquisizione dati e aggiornerà in linea lo stato del LIS in modo da simulare il funzionamento del sistema. Il modello dovrà inoltre procurare ai decisori tutti i dati necessari per effettuare le scelte in tempo reale. Le metodologie risolutive che si intendono utilizzare per la definizione del modello sono quelle classiche dell’analisi e controllo dei modelli ad eventi discreti ed ibridi (modelli temporizzati orientati alla simulazione come i modelli basati sull’approccio di Zeigler (Fanti et al. 1996), reti di Petri di alto livello come le reti di Petri colorate e ibride (Dotoli e Fanti 2006, Fanti et al. 2006), software di simulazione evoluti come ARENA). In tale contesto si sceglieranno gli ambienti più idonei che permettano di ottenere modelli flessibili, modulari, in cui siano facilmente definibili ed applicabili le tecniche di gestione e controllo.


Fase 4: Analisi di problematiche specifiche e sviluppo di modelli appropriati per settori applicativi critici.
In questa fase l’unità di ricerca si pone l’obiettivo di analizzare un caso in studio e quindi di definire e specificare il modello e la struttura decisionale per un caso applicativo critico. Un settore specifico di particolare importanza è quello della logistica distributiva nel settore farmaceutico, che interessa i flussi logistici dell’approvvigionamento, immagazzinamento e distribuzione dei farmaci. L’ottimizzazione della catena logistica farmaceutica, dal distributore nazionale o regionale alle farmacie, fino ai reparti ospedalieri, deve garantire un adeguato livello di servizio e di approvvigionamento e deve risolvere problematiche specifiche legate alla corretta gestione dei magazzini ed alla buona conservazione della merce, spesso deperibile. Infatti l’approvvigionamento di tali prodotti richiede un alto livello di competenza da parte degli operatori e la necessità di assicurare che i farmaci siano sempre disponibili nei diversi magazzini, senza sovradimensionare questi ultimi, con ricadute negative in termini di deperimento del farmaco, immobilizzo finanziario e rischi connessi. Inoltre, altri importanti problemi di tale rete logistica sono la tracciabilità e rintracciabilità del farmaco, nonché la sicurezza e la deperibilità di tali beni, anche nell’ambito della lotta alla contraffazione (Aptel and Pourjalali 2001, Shah 2004). L’obiettivo principale di questa fase sarà la specifica del modello di riferimento e della struttura decisionale per il caso applicativo scelto.

Obiettivo 4.1 Specifica del modello di riferimento e della struttura decisionale per il caso applicativo considerato.
Nell’affrontare il caso in studio, la ricerca ripercorrerà i vari obiettivi esposti nelle Fasi 1 e 3 focalizzando l’attenzione sul caso specifico. Individuate le tecniche di acquisizione e trasmissione dati a disposizione, si preciseranno gli indici di prestazione che caratterizzano il caso in studio allo scopo di ottimizzare la distribuzione nella catena logistica dei farmaci, sia in termini di efficacia (intesa come affidabilità e sicurezza) che di efficienza (ad esempio per la riduzione dei costi di trasporto e di immagazzinamento). Inoltre, con l’ausilio degli strumenti informatici saranno evidenziate e aggiornate le normative a livello gestionale e legale sulla distribuzione dei farmaci.
Di particolare importanza sarà la determinazione dei decisori locali che dovranno gestire in modo autonomo e coordinato i vari attori del LIS: ad esempio i trasportatori (automezzi, veicoli di trasporto di capacità ridotta per collegare i vari reparti ospedalieri con la farmacia centrale, carrelli per mettere in comunicazione le farmacie dei reparti) e i magazzini (distributori, farmacie per la vendita al dettaglio, farmacia centrale dell’ospedale e farmacie dei reparti). I farmaci stessi dovranno essere soggetti a tecniche di controllo per garantire la tracciabilità e rintracciabilità del farmaco con alto grado di affidabilità.
Il modello di riferimento dovrà descrivere la struttura e la dinamica del LIS. A tale scopo saranno determinati gli attori della catena logistica (ad esempio magazzini, fornitori, mezzi di trasporto) con i loro attributi (come dimensioni, tempi di consegna, ecc.) e saranno individuati gli eventi che caratterizzeranno la dinamica del modello.
Per la sua rilevanza e complessità, il caso in studio in esame richiede il coinvolgimento di diverse competenze, non solo accademiche ma anche aziendali. A tal proposito sarà utile la collaborazione con aziende informatiche specifiche che possiedano approfondita e specialistica esperienza nel settore distributivo. Inoltre, si richiederà la collaborazione di cooperative che operino nell’ambito di distribuzione dei farmaci in modo che contribuiscano allo studio dell’architettura decisionale e all’individuazione delle caratteristiche specifiche della struttura e della dinamica del modello e ne garantiscano la validazione e verifica.


Fase 5 Analisi delle implicazioni della definizione della struttura informativa sulle prestazioni del sistema complessivo.
L’ultima fase del progetto avrà come obiettivo quello di analizzare e valutare i risultati ottenuti dalla progettazione del modello di riferimento e della relativa struttura decisionale.

Obiettivo 5.1 Analisi e valutazione dei risultati ottenuti dalla progettazione del modello di riferimento e della relativa struttura decisionale.
Per conseguire questo obiettivo dovranno essere valutati i benefici dell’introduzione delle tecniche moderne di informazione e comunicazione nel funzionamento del LIS. In particolare, si potrà mettere in evidenza come l’informazione sia collegata agli indici di prestazione del sistema, sia di tipo gestionale che di tipo comportamentale e di funzionamento. D’altro canto si potranno mettere in luce i danni ed i ritardi dovuti ad una non adeguata o distorta trasmissione di dati e di informazioni. Infine, potranno essere studiati i cambiamenti e le modifiche che lo sfruttamento delle ICT richiede alle aziende legate ai LIS, sia dal punto di vista strutturale che organizzativo.