531 ore lavorative risparmiate sul tempo totale di programmazione, con un’efficienza di schedulazione che migliora del 15,47% rispetto ai metodi sequenziali tradizionali. Non una stima teorica, ma il risultato misurato su dati reali relativi allo scavo di fondazione di un grande nodo ferroviario ad alta velocità. A ottenerlo è un metodo che accosta un modello a reti di Petri temporizzate a una versione modificata dell’algoritmo brainstorming optimization (BSO), sviluppato da Wei Wang ed Enjian Yao e pubblicato sulla rivista Infrastructures (vol. 11, articolo 296, DOI 10.3390/infrastructures11090296).
Perché la schedulazione allunga i cicli produttivi
Nei cantieri di opere di grande scala la durata dei cicli produttivi viene spesso condizionata da inefficienze nei processi di programmazione. La definizione della sequenza operativa, in altri termini, non è un esercizio amministrativo: quando la successione delle attività non è costruita in modo ottimale, il tempo complessivo di produzione ne risente in misura rilevante. È su questo nodo che si concentra la ricerca, con un obiettivo preciso: descrivere formalmente il processo costruttivo e ottimizzarne la schedulazione ricorrendo al calcolo automatico.
Il modello a reti di Petri temporizzate
Il punto di partenza è una rete di Petri temporizzata costruita per analizzare la schedulazione del processo costruttivo. La rete articola il cantiere in transizioni, e proprio la sequenza di queste transizioni fornisce la rappresentazione su cui viene formulato il modello di ottimizzazione della schedulazione. Il valore dell’impostazione sta nella formalità: l’ordine di esecuzione delle operazioni non viene descritto in chiave discorsiva, ma tradotto in una struttura suscettibile di essere esplorata da un algoritmo di ricerca.
Due interventi mirati sul BSO
Formulare il modello, però, non basta: serve un motore di risoluzione capace di esplorare lo spazio delle sequenze in modo efficiente. Gli autori hanno quindi introdotto una versione migliorata del BSO, intervenendo su due fronti specifici rispetto alla formulazione classica dell’algoritmo.
Il primo riguarda la codifica e la decodifica delle soluzioni. L’algoritmo lavora sulle sequenze di transizioni della rete di Petri, e l’adozione di uno schema di codifica dedicato al problema garantisce che ogni soluzione rimanga ammissibile, cioè corrisponda a una sequenza coerente con la struttura del processo. Senza questo accorgimento, le manipolazioni della ricerca possono produrre configurazioni non ammissibili.
Il secondo intervento incorpora nell’algoritmo un meccanismo di ricerca locale basato sul simulated annealing, con il compito di contenere la convergenza prematura nelle fasi avanzate del processo iterativo. È il rischio tipico delle euristiche di ricerca: quando le iterazioni si susseguono, la soluzione corrente tende a stabilizzarsi su un ottimo locale, rinunciando ad alternative migliori che solo un’ulteriore esplorazione può mettere in luce.
La validazione su un cantiere reale
Il metodo è stato verificato con dati reali provenienti dal progetto di costruzione dello scavo di fondazione di un grande nodo ferroviario ad alta velocità. Il termine di paragone è la schedulazione sequenziale tradizionale: rispetto a questo riferimento, l’ottimizzazione riduce il tempo totale di programmazione di 531 ore lavorative, con un miglioramento dell’efficienza di schedulazione pari al 15,47%. Il ciclo di programmazione si accorcia e, di conseguenza, aumenta l’efficienza produttiva del processo.
Un percorso per i processi costruttivi complessi
La pipeline che emerge dallo studio è leggibile con chiarezza: rappresentazione formale del processo mediante la rete di Petri temporizzata, formulazione del modello di ottimizzazione a partire dalla sequenza di transizioni, risoluzione con il BSO modificato, verifica su dati di cantiere. Un’impostazione che si presenta come una risposta ai problemi di schedulazione dei processi costruttivi complessi, dove la definizione della sequenza pesa in modo determinante sui tempi globali.
Per chi gestisce la programmazione di cantieri articolati il messaggio operativo è contenuto ma concreto: la sequenza delle attività può essere trattata come un problema di ottimizzazione formale, e il margine misurato sul caso esaminato dimostra che lo spazio di recupero rispetto alle pratiche sequenziali è tutt’altro che teorico.
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