Realizzazione di un simulatore di magazzini automatici basato su reti di Petri colorate

In questo lavoro di tesi è stato realizzato un simulatore per Magazzini Automatici basato su Reti di Petri Colorate, sviluppato in ambiente Visual C++. Si è scelto di utilizzare le Reti di Petri perché esse presentano una teoria matematica ben assestata ed una buona capacità di rappresentare, analiticamente e graficamente, concetti tipici dell’automazione, quali parallelismo e concorrenza, sincronizzazione, condivisione di risorse. Tuttavia, quando i modelli a reti di Petri sono utilizzati in applicazioni industriali, essi cominciano a diventare molto complessi e sono difficili da maneggiare. In questo caso, l’uso di Reti di Petri Colorate (CPN) permette di creare una rappresentazione compatta di stati, azioni ed eventi del sistema modellato. Inoltre la particolare struttura di questo tipo di rete permette una facile realizzazione di un simulatore dedicato utilizzando una programmazione di tipo ‘object oriented’.

Il simulatore di Magazzini Automatici in oggetto, si compone di due progetti distinti: un simulatore per CPN ed un software capace di generare, a partire dalla descrizione del lay-out di un magazzino automatico, specificato tramite una netlist, il modello CPN da elaborare con il simulatore. Quest’ultimo legge il modello generato, carica in memoria la struttura della rete e la marcatura iniziale, ovvero lo stato iniziale della rete, e ne ricava l’evoluzione utilizzando uno schema di simulazione per sistemi ad eventi discreti. Per questa categoria di sistemi, alla quale appartengono anche le Reti di Petri, si è utilizzato uno schema di simulazione di tipo ‘event driven’, in cui lo stato del sistema viene aggiornato ogniqualvolta occorre un evento. L’insieme degli eventi è memorizzato in una lista ordinata secondo il tempo di occorrenza.

Dal punto di vista del magazzino, un approccio modulare al problema permette di considerare alcune parti del sistema indipendentemente da altre; consente inoltre il riutilizzo di uno stesso modulo in differenti sistemi. In questa ottica è stata realizzata una libreria di modelli CPN dei vari moduli che costituiscono il Magazzino Automatico. Il simulatore permette quindi di definire il lay-out di un magazzino, indicando come i vari moduli di libreria sono collegati tra loro e con quali parametri caratteristici vengono usati. Con l’ausilio del motore di simulazione realizzato è possibile generare eventi esterni che modificano lo stato del sistema, realizzando di fatto l’evoluzione del magazzino.

Inoltre la possibilità da parte dell’utente di sviluppare ed utilizzare proprie tecniche di gestione dell’impianto, permette in modo estremamente semplice di progettare e soprattutto testare rapidamente un controllore per il magazzino. Questa operazione è resa possibile dalla presenza di ‘metodi’ dedicati all’utente i quali possono intervenire direttamente sullo stato del sistema ed inoltre è facilitata dalla possibilità di ‘monitorare’ alcuni posti chiave indicati dall’utente, i quali modellano attività rilevanti e in base alle quali l’utente stesso può decidere di cambiare tipo di gestione.

Infine, tenendo conto della necessità sempre maggiore di rendere facilmente disponibili dati e risultati all’intera comunità scientifica e non, si è scelto di utilizzare per il formato dei file di ingresso e di uscita del simulatore, lo standard XML che sempre di più si sta affermando tra i linguaggi di programmazione per la gestione ed il trattamento dell’informazione strutturata.

Il simulatore realizzato può essere utilizzato sia in fase di progetto e dimensionamento dell’impianto, sia nella fase di sviluppo del supervisore di gestione, quando, di fatto, l’impianto non esiste ancora ed occorre testare varie politiche di controllo.