Systematic literature review on trends of workload planning and control in 4.0-based manufacturing industry

Workload control is not a new topic in the literature, but the search for efficiency, meeting customers agreed deliveries dates and many other objectives drives company into increasing their control and visibility within manufacturing systems. With the challenges brought forward by the current environment, in particular the need of resource efficiency and cost reduction, as well as the presence of variability in demand and greater levels of customization, all industries are challenged to improve the flexibility and efficiency of their processes and industry 4.0 is a concept that has been defined specifically to tackle these challenges relying on new technologies. With a set of tools and techniques, industry 4.0 proposes opportunities for increased visibility, reactivity and efficiency in different industries. Looking at manufacturing systems, many aspects can be improved with the help of this forth industrial revolution. Workload planning and control activities show potential for improvements, specially with real-time reaction to internal and external disturbances. This work presents a literature review on the field of workload planning and control, presenting the main solutions and the use of industry 4.0 aspects in the area. Qualitative frameworks are developed for assisting companies in choosing what control architectures to choose and what tools and techniques of industry 4.0 can be implemented to assist in improving those controls, according to the level of flexibility required, the configuration of the manufacturing system and the volume/mix characteristics of the demand. Benefits and drawbacks of each one of these tools and techniques are presented as well as gaps in the literature that could be addressed on future works. Finally, the limitations of this work are presented and proposed also as future developments.

Il workload control non è un argomento nuovo all’interno della letteratura scientifica, ma l’aspirazione all’efficienza e puntualità nelle consegne, insieme ad altri obiettivi, stimolano le aziende ad aumentare il controllo dei sistemi di produzione e la visibilità su di essi. Le necessità di efficientamento delle risorse e di riduzione dei costi, nonché la presenza di variabilità nella domanda e maggiori livelli di personalizzazione dei prodotti, spingono tutte le aziende a migliorare la propria flessibilità e l’efficienza dei propri processi, e l’Industria 4.0 è un concetto che è stato appositamente sviluppato per affrontare queste nuove sfide affidandosi alle nuove tecnologie. Attraverso una serie di strumenti e tecniche, l’Industria 4.0 offre opportunità per una maggiore trasparenza dei processi, reattività ed efficienza in diversi settori. Rispetto alle industrie manifatturiere, molti aspetti possono essere migliorati con questa quarta rivoluzione industriale. Le attività di pianificazione e di workload control mostrano potenzialità di miglioramento, soprattutto mediante il controllo in tempo reale dei disturbi interni ed esterni. Questo lavoro presenta una rassegna della letteratura nel campo della pianificazione e workload control, mostrando le principali soluzioni e l’utilizzo dell’Industria 4.0 in quest’area. Framework qualitativi sono stati sviluppati per assistere le aziende nella scelta delle architetture di controllo e di strumenti e tecniche di Industria 4.0 che possono essere implementate per aiutare a migliorare tali controlli, in base al livello di flessibilità richiesto, alla configurazione del sistema di produzione e alle caratteristiche della domanda. Vengono presentati i vantaggi e gli svantaggi di ciascuno di questi strumenti e di queste tecniche, nonché le lacune nella letteratura che potrebbero essere affrontate in lavori futuri. Infine, i limiti di questo lavoro vengono presentati e proposti come sviluppi futuri.