A simulation tool for an automated guided vehicle system featuring battery management and task allocation algorithms

Automated guided vehicles (AGV) are an important logistics solution in the world of industry. After an initial stalemate due to the high installation costs, the interest in them has grown strongly in recent years. The huge technological developments have made AGV increasingly economical, flexible, adaptable to any application, suitable to be integrated into automated systems and to embrace the dictates of industry 4.0. This work proposes the creation of a discrete event simulation model (DES) that can be used as a tool for the study and analysis of the behavior of an AGV system in a manufacturing context. Among the requirements of the model there is the consideration of one of the most neglected aspects in the literature regarding this technology, namely battery management. Despite the considerable progress made in the batteries field, which have become cheaper, longer-lasting, and provided with greater autonomy, an optimization of their charging cycle allows to increase the productivity of the entire system. Finally, it is shown how a further improvement in performance can be achieved thanks to the implementation of an algorithm that sorts the tasks assigned to the individual AGV in such a way as to make it travel the shortest possible distance; a kind of Traveling Salesman Problem (TSP).

I veicoli a guida autonoma (AGV) costituiscono un' importante soluzione logistica nel mondo dell’industria. L’interesse nei loro confronti, dopo un’iniziale fase di stallo dovuta agli elevati costi d’installazione, ha subito una forte accelerata negli ultimi anni. Gli enormi sviluppi tecnologici hanno reso gli AGV sempre più economici, flessibili, adattabili a qualsiasi applicazione, capaci di integrarsi in sistemi automatizzati e di recepire i dettami dell’industria 4.0. Questo lavoro propone la creazione di un modello di simulazione a eventi discreti (DES) che possa essere utilizzato come strumento per lo studio e l’analisi del comportamento di un sistema AGV in un contesto manufatturiero. Tra i requisiti principali del modello c'è la considerazione di uno degli aspetti più trascurati in letteratura riguardo a questa tecnologia, ovvero la gestione della batteria. Nonostante i notevoli progressi fatti nell'ambito delle batterie, diventate più economiche, durature e dotate di maggior autonomia, un'ottimizzazione del loro ciclo di carica permette di aumentare la produttività dell’intero sistema. Infine, si dimostra come un ulteriore miglioramento delle prestazioni possa essere ottenuto grazie all’implementazione di un algoritmo che gestisce l'ordine di esecuzione dei compiti assegnati al singolo AGV in modo tale da fargli percorrere la minor distanza possibile; una sorta di Traveling Salesman Problem (TSP).