Riassunto analitico
Questa tesi esamina l'applicazione della Programmazione Lineare Intera (PLI) per il miglioramento delle pratiche di gestione dei rifiuti nel settore manifatturiero. La tesi include una revisione della letteratura recente, condotta in collaborazione con un gruppo di ricerca dell'Università del Massachusetts, e lo sviluppo di un modello di Pianificazione Aggregata della Produzione (PAP). La tesi inizia con un’analisi dettagliata degli articoli scientifici pubblicati tra il 2017 e il 2024 sul tema della gestione dei rifiuti nella produzione, categorizzando gli articoli per anno di pubblicazione, tipologia di scarto, area geografica dei casi di studio e modelli matematici utilizzati. Questa revisione della letteratura rileva l’assenza di modelli di PLI generali applicabili a diversi e molteplici tipi di scarti e con molteplici funzioni obiettivo. Nella seconda parte della tesi, viene proposto un modello di PAP per ottimizzare la produzione di più prodotti, soddisfacendo la domanda e i vincoli produttivi, minimizzando i costi totali di produzione, i rifiuti generati e il tempo di produzione complessivo. Viene proposto un approccio di goal programming per risolvere istanze random di diverse dimensioni. Ulteriori esperimenti forniscono un'analisi computazionale dettagliata delle prestazioni del modello. Questa ricerca propone un nuovo approccio per migliorare l’efficienza e la sostenibilità nel settore manifatturiero, integrando la riduzione degli rifiuti nella pianificazione della produzione e allineando in modo più efficiente le risorse produttive con la domanda del mercato.
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Abstract
This thesis examines the application of Integer Linear Programming (ILP) for improving waste management practices within the manufacturing sector, including a literature review—conducted in collaboration with a research group from the University of Massachusetts Lowell (USA)— and the development of an Aggregate Production Planning (APP) model. The thesis begins with a detailed analysis of scientific articles published between 2017 and 2024 on production waste management, categorizing studies by year of publication, type of waste considered in the study, geographical area of case studies, and characteristics of ILP models. This review identifies the lack of general ILP models applicable across different manufacturing sectors, considering multiple waste types and objective functions. In the second part of the thesis, an APP model is formulated such that the production of multiple products is optimized by satisfying demand and production constraints while minimizing total production costs, total waste generated, and total production time. A goal programming approach is proposed to solve randomly generated instances of various sizes. Further experiments provide a detailed computational analysis of the model performance. This research offers a new approach to improving efficiency and sustainability in manufacturing by integrating waste reduction directly into production planning and aligning production resources with market demand more efficiently.
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