Modelling and simulation of a scheduling algorithm for a pick and place packaging system

In the last century packaging industry has evidence a trend which tends to be more mature as the demand of the sector is growing steadily. In order to improve the e ciency of the processes and save huge labor costs, the traditional packaging industry gradually started to implement the automation or semi-automation techniques to support the picking and placing operations. As an example of these techniques there exist the robotic systems implemented in pick and place packaging lines. The use of robotic cells and conveyor systems has allowed the packaging industry to solve numerous problems presented regarding the e ciency and labour costs of the packaging processes. However, occasionally, robotic manipulators are incapable of solving pick and place operations without the implementation of accurate control strategies. This work presents a mathematical formulation of a pick and place packaging system, in terms of dynamic equations, that allows the plant designers to describe the behavior of the whole system analytically and makes attainable an extensive simulation study of the performances of the plant under di erent operative settings or adopting di erent control strategies. In addition, a job assignment technique and some scheduling strategies are proposed that will lead to satisfy the requirements given by the plant layout and enhance the properly work of the plant. The document starts presenting a motivation of the scheduling rules and strategies, for pick and place operations, that have been developed for industrial applications. Then, a detail description of the mathematical model derived and the product assignment strategy de ned for the system. Finally, the scheduling strategies designed are presented and analysed by means of algorithms developed in MATLAB R .

Nell'ultimo secolo lindustria di confezionamento mostra un andamento che tende ad essere pi u maturo poich e la domanda del settore e in costante crescita. Al ne di migliorare l'e cienza dei processi e ridurre i costi del lavoro, l'industria di confezionamento tradizionale gradualmente ha iniziato ad implementare le tecniche di automazione o semi-automazione per supportare le operazioni di prelievo e deposito. Come esempio di queste tecniche esistono sistemi robotici implementati nelle linee di confezionamento "pick and place". L'uso di celle robotiche e sistemi di nastri trasportatori ha aiutato l'industria di confezionamento a risolvere i numerosi problemi presentati per quanto riguarda l'e cienza e i costi dei processi di confezionamento. Tuttavia, occasionalmente, i sistemi robotici non sono in grado di risolvere le operazioni di prelievo e deposito senza l'implementazione di strategie di controllo accurate. Si presenta una formulazione matematica di un sistema di confezionamento "pick and place", in termini di equazioni dinamiche, che consente al progettista dell'impianto di descrivere il comportamento del sistema analiticamente e permette un ampio studio di simulazione delle prestazioni dell'impianto sotto impostazioni operative diverse o l'adozione di di erenti strategie di controllo. Inoltre, una tecnica di assegnazione di lavoro e alcune strategie di scheduling sono proposte per soddisfare i requisiti indicati dal layout dell'impianto e migliorare il funzionamento dell'impianto.. Il documento inizia presentando la motivazione delle regole di piani cazione e le strategie, per le operazioni di "pick and place", che sono state sviluppate per applicazioni industriali. Poi, una descrizione dettagliata del modello matematico ottenuto e la strategia di assegnazione di prodotti de nita per il sistema. In ne, le strategie di scheduling progettate sono presentate e analizzate mediante algoritmi sviluppati in MATLAB .