Ottimizzazione di reti di impianti chimici a variabili miste continue discontinue

La competitività delle imprese industriali ha rinnovato in questi anni, nella pratica manageriale quotidiana, l’interesse per le tematiche di progettazione e gestione dei sistemi produttivi, visti come elemento essenziale , anche se certo non unico, per poter rispondere efficacemente alle sfide del mercato attuale. Iniziando proprio da questa premessa, risulta evidente come la progettazione e la gestione dei sistemi di produzione industriale comprendono uno spettro molto ampio di tematiche. Infatti, più che di un insieme di tecniche e metodologie , si tratta di un insieme di problemi che una qualsiasi impresa industriale si trova a dover affrontare lungo l’arco di tutte le attività che, partendo da progetti e prototipi, materie prime e componenti, permettono di ottenere flussi di prodotti vendibili e quindi disponibili in quantità prefissate , a scadenze prefissate e con determinati livelli qualitativi e di costo. Per inserire in un unico quadro i numerosi problemi di varia natura che nello svolgimento di tali attività occorre affrontare , è conveniente riferirsi a tre elementi fondamentali: 1. Creazione ed adeguamento della capacità produttiva: progettazione e realizzazione di nuovi impianti e valutazione del loro inserimento in un sistema produttivo già esistente, riprogettazione e quindi adeguamento delle strutture già esistenti. 2. Predisposizione del sistema produttivo a nuove produzioni : messa a punto dei cicli di lavorazione necessari, delle attrezzature, delle procedure di collaudo e controllo qualità. 3. Formulazione e gestione dei piani di produzione, ovvero l’utilizzo delle risorse del sistema produttivo predisposte nelle due fasi precedenti per la realizzazione dei prodotto desiderati. Il lavoro di tesi qui presentato affronta principalmente il terzo dei tre aspetti sopra citati, ossia la gestione, la pianificazione e l’ottimizzazione globale di una catena produttiva già esistente: la rete di produzione e distribuzione di gas tecnici in un importante bacino industriale. Il risultato globale è lo sviluppo di un modello di pianificazione ed ottimizzazione della produzione e distribuzione dei prodotti allo scopo di rispondere alle principali problematiche offerte dal mercato attuale: pianificazione dei consumi energetici; ottimizzazione delle principali variabili di processo al fine di ottimizzare sia la produzione dei singoli siti produttivi, sia il guadagno dell’intera corporate; rispetto della domanda di mercato. Il primo capitolo del lavoro di tesi, di carattere introduttivo, propone un quadro di riferimento sul supply chain management volto ad introdurre alcuni concetti quali quelli di scheduling e planning della produzione, che verranno poi ripresi nel caso studiato. Il secondo capitolo è dedicato al problema dell’ottimizzazione dal punto di vista matematico e teorico. Viene riportata una panoramica generale delle varie tipologie di problema (lineari, non lineari, vincolati, non vincolati, etc.), focalizzando l’attenzione sui problemi del tipo Mixed Integer Non Linear Programming (MINLP). Si descrivono dettagliatamente i concetti chiave dei metodi di ottimizzazione che sono alla base dei risolutori utilizzati nei successivi capitoli. Il terzo capitolo è dedicato alla descrizione ed allo sviluppo del modello. In prima istanza vengono trattati gli aspetti principali della supply chain studiata, focalizzandosi su: 1. Descrizione del processo di liquefazione e separazione dell’aria, evidenziando gli aspetti basilari per la comprensione del modello sviluppato successivamente 2. Sviluppo, design e simulazione di un impianto di liquefazione aria con un software commerciale (i.e. Aspen Hysys). 3. Implementazione del modello matematico dettagliato nel linguaggio di programmazione C++ avvalendosi del software Microsoft Visual Studio e conseguente descrizione dettagliata dei singoli modelli sviluppati , sia per ogni singolo sito produttivo che per l’intera rete studiata. Il quarto capitolo, infine, è dedicato all’analisi dei risultati ottenuti dall’applicazione dei modelli sviluppati. Il capitolo termina con le prospettive di sviluppo future del presente lavoro.