Analisi costi-benefici del Building Information Modeling (BIM) mediante casi studio e simulazione

Il lavoro svolto in questa tesi vuole proporsi come un’analisi critica ed economica di ciò che il Building Information Modeling (BIM) rappresenta. La tesi si articola in una prima introduzione sul panorama attuale, identificando il problema che costituisce la sfida ingegneristica: l’ottimizzazione dei processi tecnici e realizzativi dell’industria delle costruzioni, migliorandone l’interoperabilità. Di seguito, dopo un’attenta valutazione della letteratura disponibile, si desumeranno quanti più dati validi per dare compiutezza alle analisi che verranno svolte dopo, in merito agli aspetti tecnici, pratici, e ai risvolti economici annessi. Si è scelto come oggetto di studio un esperimento di collaborazione con l’Università di Ferrara. Per dimostrare le potenzialità del BIM, si è voluto riproporre in ambito accademico un’anteprima della realtà professionale, affinché la simulazione possa essere quanto più fedele alle problematiche discusse. Il lavoro svolto ha previsto la creazione del modello architettonico e strutturale del Co-Housing San Rocco, un complesso di edifici di nuova realizzazione proposto nella tesi di Bulletti. Il compito di ogni tesista è ben definito: Bulletti Simone, studente di Architettura dell’Università di Ferrara, ha trattato gli aspetti architettonici del progetto. L’autore della presente tesi ha invece sviluppato il modello strutturale, svolgendo in seguito un’analisi dei vantaggi economici e gestionali che questa metodologia ha offerto.

Il Pavement Management System di un'infrastruttura viaria: il caso del quartiere di Campo di Marte del Comune di Firenze

L’elaborato si apre presentando il concetto di Pavement Managemet System (PMS), un modello di gestione degli interventi di manutenzione che le pavimentazioni di una rete stradale dovranno subire nel corso del tempo. Uno dei punti di forza del Pavement Management System, è costituito dalla diretta comparazione tra i costi delle strategie programmate e i relativi benefici, che consente di scegliere l’alternativa più efficace. Nel secondo capitolo viene descritto il catasto stradale, strumento di fondamentale importanza per la gestione del patrimonio stradale e per il funzionamento del Pavement Management System. Esso infatti è l’elemento di collegamento tra la sicurezza e la programmazione della manutenzione. Il terzo capitolo espone il caso di studio del quartiere di Campo di Marte del Comune di Firenze. L’elemento di partenza di questo capitolo è il database dei sinistri stradali, il quale aiuta ad individuare alcune carenze della sovrastruttura che potrebbero essere causa di disagi o addirittura di incidenti. Dall’analisi si possono quindi dedurre utili indicazioni sul tipo di interventi che si rendono necessari per garantire la sicurezza e sulle priorità degli interventi stessi. Successivamente vengono descritte le modalità di rilievo per il quartiere oggetto del caso di studio ed esposti i risultati. Questi, uniti a quelli degli indici di stato prestazionali, danno vita alla pianificazione degli interventi di manutenzione necessari. Il quarto ed ultimo capitolo contiene i piani di manutenzione, con la relativa catalogazione degli interventi di manutenzione e riabilitazione. Questi vengono pianificati con l’ausilio dei risultati provenienti dai rilievi e dagli indici di stato prestazionali. Infine vengono presentati a titolo di esempio, tre casi reali di piano operativo degli interventi sulle pavimentazioni di strade appartenenti al quartiere di Campo di Marte.

Building Information Modeling e Maintenance Management: il caso del Pro-GET-onE

La tesi ha come obiettivo quello di analizzare l’evoluzione del settore della manutenzione edilizia e del cambiamento della politica manutentiva in relazione ai progressi portati dai nuovi strumenti informatici: facendo quindi riferimento ad uno specifico caso di studio e integrando l’utilizzo di software BIM, lo scopo è stato quello di programmare un life cycle adeguato. La prima parte della tesi delinea il cambiamento del quadro normativo dell’ambito della manutenzione e definisce lo stato dell’arte della pratica manutentiva, sia dal punto di vista tecnico e applicativo, ma anche da quello gestionale ed economico, con particolare riferimento al Maintenance Management. Nella seconda parte viene invece approfondito il caso studio di uno studentato di Atene facente parte del programma ProGETonE, definendo gli elementi che possono portare ad una corretta gestione del ciclo di vita di questo fabbricato: l’analisi parte da un approccio tradizionale, basato sul computo metrico e sulla PBS, ma si sviluppa e completa attraverso l’utilizzo di Revit e Mantus-P, con la relativa stesura finale di un piano di manutenzione. Questo processo ha portato ad evidenziare le differenze e i vantaggi che si possono trarre dal cambio di prospettiva e di strumenti nell’ambito della manutenzione edilizia.

Development of Optimal Energy Management Strategies for a Hybrid Boat

The present work proposes different approaches to extend the mathematical methods of supervisory energy management used in terrestrial environments to the maritime sector, that diverges in constraints, variables and disturbances. The aim is to find the optimal real-time solution that includes the minimization of a defined track time, while maintaining the classical energetic approach. Starting from analyzing and modelling the powertrain and boat dynamics, the energy economy problem formulation is done, following the mathematical principles behind the optimal control theory. Then, an adaptation aimed in finding a winning strategy for the Monaco Energy Boat Challenge endurance trial is performed via ECMS and A-ECMS control strategies, which lead to a more accurate knowledge of energy sources and boat’s behaviour. The simulations show that the algorithm accomplishes fuel economy and time optimization targets, but the latter adds huge tuning and calculation complexity. In order to assess a practical implementation on real hardware, the knowledge of the previous approaches has been translated into a rule-based algorithm, that let it be run on an embedded CPU. Finally, the algorithm has been tuned and tested in a real-world race scenario, showing promising results.

Information Usefulness To Support Dialogue Management in Healthcare

The main objective of the framework we are proposing is to help the physician obtain information about the patient's condition in order to reach the \emph{correct} diagnosis as soon as possible. In our proposal, the number of interactions between the physician and the patient is reduced to a strict minimum on the one hand and, on the other hand, it is made possible to increase the number of questions to be asked if the uncertainty about the diagnosis persists. These advantages are due to the fact that (i) we implement a reasoning component that allows us to predict a symptom from another symptom without explicitly asking the patient, (ii) we consider non-binary values for the weights associated with the symptoms, we introduce a dataset filtering process in order to choose which partition should be used with respect to some particular characteristics of the patient, and, in addition, (iv) it was added new functionality to the framework: the ability to detect further future risks of a patient already knowing his pathology. The experimental results we obtained are very encouraging

Formare competenze per gestire processi di Open Innovation. Uno studio di caso.

Per comprende più a fondo il problema che le aziende affrontare per formare le persone in grado di gestire processi di innovazione, in particolare di Open Innovation (OI), è stato realizzato nel 2021 uno studio di caso multiplo di un percorso di educazione non formale all’OI realizzato dalla società consortile ART-ER e rivolto ai dottorandi degli atenei emiliano-romagnoli. Nella seconda fase di tale percorso formativo, per rispondere alle sfide di OI lanciate dalle aziende, sono stati costituiti 4 tavoli di lavoro. A ciascun tavolo di lavoro hanno preso parte 3/4 dottorandi, due referenti aziendali, un consulente e un operatore di ART-ER. Il campione complessivo era costituito da 14 dottorandi; 8 referenti aziendali di quattro aziende; 4 membri di una società di consulenza e 4 operatori della società consortile ART-ER. Il seguente interrogativo di ricerca ha guidato l’indagine: l’interazione tra i soggetti coinvolti in ciascun tavolo di lavoro – considerato un singolo caso - si configura come una Comunità di Pratica in grado di favorire lo sviluppo di apprendimenti individuali funzionali a gestire i processi di OI attivati nelle imprese? I dati sono stati raccolti attraverso una ricerca documentale a tavolino, focus group, interviste semistrutturate e un questionario semistrutturato online. L’analisi dei dati è stata effettuata mediante un’analisi qualitativa del contenuto in più fasi con l’ausilio del software MAXQDA. I risultati dimostrano che in tre casi su quattro, i tavoli di lavoro si sono configurati come una Comunità di Pratica. In questi tre tavoli inoltre è emerso lo sviluppo di alcune aree di competenza funzionali alla gestione dei processi di OI. Nella conclusione sono state presentate alcune proposte per la riprogettazione delle future edizioni del percorso formativo.

Monitoraggio e Sviluppo di un sistema di Health Technology Management in contesti poveri di risorse: il caso dell'ospedale St. Luke Hospital, Wolisso

L’elaborato descrive il progetto di tesi volto allo studio, con implementazione pratica, del monitoraggio e sviluppo di un sistema di Health Technology Management in paesi con scarse risorse. Questo ha l’obbiettivo di minimizzare gli sprechi e le situazioni di emergenza dovute all’indisponibilità di dispositivi. Il progetto è stato sviluppato presso il St. Luke Catholic Hospital di Wolisso, in Etiopia dove la gestione dei dispositivi medici era stata avviata in una precedente missione con la creazione de: il primo Equipment Inventory, assegnati i ruoli del team, avviate le prime PPM e un Maintenance Record System. L’elaborato tratterà di una panoramica generale del sistema di HTM, degli obbiettivi e i benefici che apporta. A seguire si descriverà la gestione dei dispositivi nei relativi step, prendendo come linea guida l’Ospedale Bufalini, struttura in cui si è svolto il tirocinio in preparazione. Successivamente si contestualizzerà il luogo di svolgimento del progetto per dare maggiore consapevolezza della situazione sociosanitaria presente. Dopo di che si descriveranno le fasi di lavoro svolte sul campo. Nel follow up, si è attuata un’analisi generale dello stato della Struttura Sanitaria e di ciò che si era mantenuto nel tempo, svolgendo un controllo dell’aderenza dell’Inventory, con l’attuale situazione presente ed è stato aggiornato. Sono stati controllati i processi gestionali volti a garantire una chiara tracciabilità dei guasti e dei costi sostenuti. A seguire si tratterà il monitoraggio dei Piani di Manutenzione Preventiva, i loro svolgimenti e il relativo ampliamento in termini di dispositivi e protocolli; si accenna, al funzionamento e la manutenzione di un’ambiente nuovo nell’ospedale, quale l’Oxygen Plant. Infine, si tratterà lo sviluppo di un software gestionale contenente il planner delle manutenzioni preventive. Si conclude l’elaborato con una raccolta di tutti i risultati ottenuti e con riflessioni volte a possibili sviluppi futuri.

Optimal energy management of smart households with electric vehicles, energy storage and distributed generation

In this thesis, the optimal operation of a neighborhood of smart households in terms of minimizing the total energy cost is analyzed. Each household may comprise several assets such as electric vehicles, controllable appliances, energy storage and distributed generation. Bi-directional power flow is considered for each household . Apart from the distributed generation unit, technological options such as vehicle-to-home and vehicle-to-grid are available to provide energy to cover self-consumption needs and to export excessive energy to other households, respectively.

Prototipazione FPGA di sottosistemi integrati per power management basati su ISA RISC-V

Fino a 15 anni fa, era possibile aumentare il numero di transistor su un singolo chip e contemporaneamente la sua frequenza di clock mantenendo la densità di potenza costante. Tuttavia dal 2004 non è più possibile mantenere invariata la potenza dissipata per unità d’area a causa di limitazioni fisiche. Al fine di aumentare le performance dei processori e di impedire una diminuzione delle frequenze di clock, i processori moderni integrano on-die dei Power Controller Subsystems (PCS) come risorsa hardware dedicata che implementa complesse strategie di gestione di temperatura e potenza. In questo progetto di tesi viene progettata l'architettura dell'interfaccia di comunicazione di ControlPULP, un PCS basato su ISA RISC-V, per la connessione verso un processore HPC. Tale interfaccia di comunicaione integra il supporto hardware per lo scambio di messaggi secondo la specifica SCMI. L'interfaccia sviluppata viene successivamente validata attraverso simulazione ed emulazione su supporto hardware FPGA. Tale supporto hardware viene inoltre utilizzato per la caratterizzazione dell'utilizzo di risorse dell'architettura progettata. Oltre allo sviluppo dell'interfaccia hardware viene sviluppato e caratterizzato un firmware per la decodifica dei messaggi SCMI conforme ai requisiti di esecuzione su un sistema real-time.

Circumplex Model to analyze the impact of emotions on decision-making processes in innovation management

Group work allows participants to pool their thoughts and examine difficulties from several angles. In these settings, it is possible to attempt things that an individual could not achieve, combining a variety of abilities and knowledge to tackle more complicated and large-scale challenges. That’s why nowadays collaborative work is becoming more and more widespread to solve complex innovation dilemmas. Since innovation isn’t a tangible thing, most innovation teams used to take decisions based on performance KPIs such as forecasted engagement, projected profitability, investments required, cultural impacts etc. Have you ever wondered the reason why sometimes innovation group processes come out with decisions which are not the optimal meeting point of all the KPIs? Has this decision been influenced by other factors? Some researchers account part of this phenomenon to the emotions in group-based interaction between participants. I will develop a literature review that is split into three parts: first, I will consider some emotions theories from an individual perspective; secondly, a wider view of collective interactions theories will be provided; lastly, I will supply some recent collective interaction empirical studies. After the theoretical and empirical gaps have been tackled, the study will additionally move forward with a methodological point of view, about the Circumplex Model, which is the model I used to evaluate emotions in my research. This model has been applied to SUGAR project, which is the biggest design thinking academy worldwide.

Distributed collision-free traffic management via vertex cover for multi-vehicle systems

In this thesis, we state the collision avoidance problem as a vertex covering problem, then we consider a distributed framework in which a team of cooperating Unmanned Vehicles (UVs) aim to solve this optimization problem cooperatively to guarantee collision avoidance between group members. For this purpose, we implement a distributed control scheme based on a robust Set-Theoretic Model Predictive Control ( ST-MPC) strategy, where the problem involves vehicles with independent dynamics but with coupled constraints, to capture required cooperative behavior.

Design and management of a supply chain: a joint location-inventory problem under uncertainty (Part A)

In this paper, a joint location-inventory model is proposed that simultaneously optimises strategic supply chain design decisions such as facility location and customer allocation to facilities, and tactical-operational inventory management and production scheduling decisions. All this is analysed in a context of demand uncertainty and supply uncertainty. While demand uncertainty stems from potential fluctuations in customer demands over time, supply-side uncertainty is associated with the risk of “disruption” to which facilities may be subject. The latter is caused by external factors such as natural disasters, strikes, changes of ownership and information technology security incidents. The proposed model is formulated as a non-linear mixed integer programming problem to minimise the expected total cost, which includes four basic cost items: the fixed cost of locating facilities at candidate sites, the cost of transport from facilities to customers, the cost of working inventory, and the cost of safety stock. Next, since the optimisation problem is very complex and the number of evaluable instances is very low, a "matheuristic" solution is presented. This approach has a twofold objective: on the one hand, it considers a larger number of facilities and customers within the network in order to reproduce a supply chain configuration that more closely reflects a real-world context; on the other hand, it serves to generate a starting solution and perform a series of iterations to try to improve it. Thanks to this algorithm, it was possible to obtain a solution characterised by a lower total system cost than that observed for the initial solution. The study concludes with some reflections and the description of possible future insights.

studio ed ottimizzazione del modello di valutazione del rapporto fra risorse ed obiettivi di consegna in un’azienda leader nel settore del packaging farmaceutico e cosmetico

Il presente elaborato di tesi riguarda uno studio che è stato portato avanti durante il tirocinio curriculare svolto nell’ufficio Engineering di Marchesini Group S.p.A., azienda leader nella produzione di macchine automatiche per il packaging di prodotti farmaceutici e cosmetici. Dopo aver riscontrato alcune criticità nelle modalità con le quali vengono attualmente pianificate e gestite le risorse appartenenti ai team produttivi e con le quali vengono valutati i carichi di lavoro, si sono elaborati dei modelli e degli strumenti che permettono di migliorare ed ottimizzare l’assegnazione delle risorse ai gruppi e di visualizzare in tempo reale la distribuzione dell’impegno di lavoro dei reparti in relazione alla disponibilità in produzione. Le proposte supportano il trend dell’attuale contesto produttivo di garantire un elevato livello di servizio al cliente rispettandone le richieste e i tempi stabiliti. Difatti, un’assegnazione corretta delle risorse in produzione consente di ridurre i ritardi e le inefficienze e, di conseguenza, di migliorare i lead time. In aggiunta, una correlazione chiara e strutturata fra le risorse e gli obiettivi raggiungibili permette di conseguire con maggiore sicurezza i risultati economici stabiliti, evitando di perdere parte del valore potenzialmente collaudabile.

Design and management of a supply chain: a joint location-inventory problem under uncertainty (Part B)

In recent years, global supply chains have increasingly suffered from reliability issues due to various external and difficult to-manage events. The following paper aims to build an integrated approach for the design of a Supply Chain under the risk of disruption and demand fluctuation. The study is divided in two parts: a mathematical optimization model, to identify the optimal design and assignments customer-facility, and a discrete-events simulation of the resulting network. The first one describes a model in which plant location decisions are influenced by variables such as distance to customers, investments needed to open plants and centralization phenomena that help contain the risk of demand variability (Risk Pooling). The entire model has been built with a proactive approach to manage the risk of disruptions assigning to each customer two types of open facilities: one that will serve it under normal conditions and a back-up facility, which comes into operation when the main facility has failed. The study is conducted on a relatively small number of instances due to the computational complexity, a matheuristic approach can be found in part A of the paper to evaluate the problem with a larger set of players. Once the network is built, a discrete events Supply Chain simulation (SCS) has been implemented to analyze the stock flow within the facilities warehouses, the actual impact of disruptions and the role of the back-up facilities which suffer a great stress on their inventory due to a large increase in demand caused by the disruptions. Therefore, simulation follows a reactive approach, in which customers are redistributed among facilities according to the interruptions that may occur in the system and to the assignments deriving from the design model. Lastly, the most important results of the study will be reported, analyzing the role of lead time in a reactive approach for the occurrence of disruptions and comparing the two models in terms of costs.

Fleet Management System for Search and Rescue Operations

Over one million people lost their lives in the last twenty years from natural disasters like wildfires, earthquakes and man-made disasters. In such scenarios the usage of a fleet of robots aims at the parallelization of the workload and thus increasing speed and capabilities to complete time sensitive missions. This work focuses on the development of a dynamic fleet management system, which consists in the management of multiple agents cooperating in order to accomplish tasks. We presented a Mixed Integer Programming problem for the management and planning of mission’s tasks. The problem was solved using both an exact and a heuristic approach. The latter is based on the idea of solving iteratively smaller instances of the complete problem. Alongside, a fast and efficient algorithm for estimation of travel times between tasks is proposed. Experimental results demonstrate that the proposed heuristic approach is able to generate quality solutions, within specific time limits, compared to the exact one.