Дисертації з теми "Sistemi di supporto alla decisione"

2010 - 2011
Oggi le metodologie matematiche innovative, proprie della teoria della complessità e le tecnologie informatiche, nel contesto del softcomputing, possono fornire un utile supporto per lo studio, la definizione e successiva realizzazione di strumenti di supporto alle decisioni. Tali sistemi di supporto alle decisioni possono essere in grado di fornire non soltanto, come accadeva nel passato, la migliore decisione relativa ad una data tematica, ma soprattutto una strategia decisionale in grado di permettere il raggiungimento di un prefissato obiettivo, utilizzando traiettorie decisionali ottime. Mentre nel passato, l’informatica era in grado di fornire un decisore elettronico, oggi grazie alla teoria della complessità opportunamente impiegata in infrastrutture tecnologiche di softcomputing è possibile ottenere strumenti innovativi utili alla pianificazione; fornendo, altresì, non solo una decisione, che normalmente è già nota all’esperto di un dato settore, ma anche e soprattutto una strategia decisionale frutto della competizione di un grande numero di soluzioni possibili simulate just in time. Inoltre, molto spesso, il decisore deve condividire le sue scelte con altri enti o entità deputate ad altre funzioni, quindi la soluzione innovativa qui proposta permette la costruzione di strategie decisionali ottime sia singolarmente che rispetto ad un decisore di governance, di management ed operational, che sia in un dato ente o che sia distribuito su più enti. Il risultato è uno studio che dopo aver inquadrato le tematiche generali sulla teoria dei giochi, i modelli di descrizione della complessità ed i processi stocastici self-similari, la teoria della decisione, i sistemi di supporto alle decisioni, le diverse metodologie e tecnologie del soft-computing, analizza gli aspetti salienti e di dettaglio per la realizzazione di un motore computazionale innovativo ed avanzato di supporto alle decisioni in ambito complesso per fornire specifica risposta all’obiettivo offrendo elementi di dettaglio e di esempio per una specifica realizzazione in diversi ambiti applicativi, grazie al suo potere di astrazione. [a cura dell'autore]
X n.s.

Uno dei problemi più diffusi, nell'ambito della logistica, è rappresentato dai costi di trasporto. La gestione dei flussi merci, l'approvvigionamento dei clienti, e la relativa pianifcazione della movimentazione dei veicoli, hanno incidenze notevoli sui costi di gestione aziendali, i quali vengono stimati mediamente nel 45% dei costi logistici. A ragione di questo, sono sempre di più le aziende che ricorrono all'impiego di uffici dedicati alla pianifcazione delle consegne e la gestione dei trasporti in generale. Sebbene le voci di bilancio relative al trasporto raggiungano cifre rilevanti, fno al 4% del fatturato annuo, il tema della pianifcazione viene spesso sottovalutato. Infatti la soluzione a problemi di pianifcazione e monitoraggio dei costi, è spesso demandata a procedure manuali senza supporto informatico. Nasce da qui l'esigenza di proporre uno strumento informatico che supporti gli addetti preposti alla pianifcazione, sviluppando un sistema che copra esigenze di pianifcazione dei viaggi, controllo e consuntivazione dei costi di trasporto, e monitoraggio dei mezzi in tempo reale. La proposta di Gesp srl, Geographic Information Systems, azienda italiana che opera da anni nel campo delle applicazioni software geo-spaziali, prende il nome di Nuovo Sistema Trasporti, o più semplicemente, NST. In quest'ambito prende corpo questa tesi, la quale si pone l'obiettivo di illustrare le fasi di nascita, analisi, progettazione e sviluppo di un software generico per il supporto alla logistica. Saranno così analizzati: le problematiche affrontate nella fase di defnizione, e kick-off (avvio), del progetto, il problema del routing, o Vehicle Routing Problem e le tecniche di Ricerca Operativa che vengono applicate per la sua risoluzione; le moderne metodologie di gestione e sviluppo di un software; l'architettura e le tecnologie impiegate per la distribuzione dell'applicativo.

La tesi tratta lo studio del sistema QNX e dello sviluppo di un simulatore di task hard/soft real-time, tramite uso di un meta-scheduler. Al termine dello sviluppo vengono valutate le prestazioni del sistema operativo QNX Neutrino.

Il lavoro tratta la progettazione di un intervento tecnologico e organizzativo in grado di guidare la creazione di un ecosistema di imprese per un distretto commerciale: Centergross (Funo d’Argelato, Bologna). Tale lavoro è stato preparato durante un periodo di Stage della durata di cinque mesi effettuato presso Epoca S.r.l (Bologna) a seguito della necessità, riscontrata dalla direzione del distretto, di ripensare il proprio modello di business. L’obiettivo del progetto di intervento di Epoca è quello di supportare il distretto in questa fase di cambiamento, da “condominio” di imprese autonome a ecosistema, grazie all’identificazione e alla realizzazione di strumenti organizzativi e tecnologici che possano costruire opportunità di sinergie, aumentare la completezza dell’offerta e sfruttare economie di scopo. Per questo è stato realizzato un nuovo sistema informatico (social network e applicazione mobile) in grado di supportare la strategia ed evolvere con essa. La tesi si struttura in tre parti. Nella prima parte, attraverso un’indagine della letteratura di riferimento, si sono indagati i principali modelli di cambiamento organizzativo e il ruolo dei sistemi informativi all’interno delle organizzazione. Un approfondimento circa gli approcci, i processi e la gestione del cambiamento in relazione all’introduzione di un nuovo sistema informativo all’interno delle organizzazioni con riferimento alle tematiche del Business Process Reengineering. La seconda parte è dedicata all’evoluzione del Web con la rivoluzione culturale causata dagli strumenti del web partecipativo, semantico e potenziato: social network e applicazione mobile nello specifico; e all’approccio di progettazione: il Design Thinking. Una tecnica che si prefigge di: trovare il miglior fit fra obiettivi, risorse e tecnologie disponibili; favorire lo sviluppo di nuove idee innovative entrando in empatia con il contesto del problema proponendo soluzioni centrate sui bisogni degli utenti. L’ultima parte del lavoro consiste nella descrizione del caso. Vengono presentate la fase di analisi della situazione attuale e i successivi step di progettazione del sistema informatico: la definizione dei prototipi, la popolazione del database, il modello di dominio, le interfacce utente e le esperienze di navigazione all’interno della piattaforma software proposta. L’approccio prevede che il progetto proceda per iterazioni successive e un adattamento continuo alle esigenze del cliente.

Le micotossine sono metaboliti tossici prodotti da funghi in grado di svilupparsi sulle derrate alimentari. Diverse strategie sono state considerate per risolvere questo problema studiando la crescita di funghi/produzione di micotossine. Questa tesi è focalizzata sullo sviluppo/validazione di modelli matematici per prevedere la contaminazione di micotossine (deossinivalenolo, fumonisine e aflatossine) in cereali (mais/grano) sulla base di dati meteorologici. Il primo capitolo fornisce un’introduzione sulla teoria dei modelli e sui pat-sistemi modelizzati. Il secondo si concentra sulla presenza di tricoteceni e zearalenone nel frumento coltivato in Italia. Nel cap.3 sono stati confrontate le differenze predittive di modelli empirici/meccanicistici per la contaminazione di deossinivalenolo nel grano. Nel cap.4 è stata descritta la contaminazione da fumonisine e aflatossine in mais coltivato in Italia. I capitoli 5 e 6 analizzano il pato-sistema mais-Aspergillus flavus, il primo si concentra sulla sporulazione di A. flavus , il secondo sullo sviluppo di un modello per prevedere la contaminazione da aflatossina. Un altro modello meccanicistico per prevedere la presenza di fumonisina nel mais è descritto nel cap.7. L'ultimo capitolo riassume l'attività svolta nel progetto europeo MYCORED in cui sono stati coinvolti diversi paesi in tutto il mondo che hanno fornito i dati necessari per la validazione dei modelli.
Mycotoxin are toxic secondary metabolite produced by fungi able to colonize crops and thus posing a potential menace to human/animal health. Several strategies have been considered to mitigate the problem studying the variables related to mould growth and mycotoxin production. This thesis focuses on the development and validation of mechanistic models to predict mycotoxins (deoxinivalenol, fumonisins and aflatoxins) contamination in cereals (maize/ wheat) based on meteorological data. The first chapter introduce modelling theory, and patho-systems analysed. Chapter 2 focuses on trichothecenes and zearalenone occurrence in wheat produced in Italy. Predictive performance of empirical and mechanistic models for deoxnivalenol contamination in wheat were discussed in chapter 3. Chapter 4 described fumonisins and aflatoxins occurrence in maize grown in Italy. Chapters 5 and 6 analised the patho-system maize-Aspergillus flavus; the former focuses on the dynamics of A. flavus sporulation the lalatter on the development of a mechanistic model to predict aflatoxin produced by A. falvus. Another mechanistic model for Fusarium ear rot and fumosin production in maize (chapter 7). The last chapter summarised the activity done in the European project MYCORED in which several countries worldwide were involved and wheat and/or maize samples collected with data necessary for model validation.

Le micotossine sono metaboliti tossici prodotti da funghi in grado di svilupparsi sulle derrate alimentari. Diverse strategie sono state considerate per risolvere questo problema studiando la crescita di funghi/produzione di micotossine. Questa tesi è focalizzata sullo sviluppo/validazione di modelli matematici per prevedere la contaminazione di micotossine (deossinivalenolo, fumonisine e aflatossine) in cereali (mais/grano) sulla base di dati meteorologici. Il primo capitolo fornisce un’introduzione sulla teoria dei modelli e sui pat-sistemi modelizzati. Il secondo si concentra sulla presenza di tricoteceni e zearalenone nel frumento coltivato in Italia. Nel cap.3 sono stati confrontate le differenze predittive di modelli empirici/meccanicistici per la contaminazione di deossinivalenolo nel grano. Nel cap.4 è stata descritta la contaminazione da fumonisine e aflatossine in mais coltivato in Italia. I capitoli 5 e 6 analizzano il pato-sistema mais-Aspergillus flavus, il primo si concentra sulla sporulazione di A. flavus , il secondo sullo sviluppo di un modello per prevedere la contaminazione da aflatossina. Un altro modello meccanicistico per prevedere la presenza di fumonisina nel mais è descritto nel cap.7. L'ultimo capitolo riassume l'attività svolta nel progetto europeo MYCORED in cui sono stati coinvolti diversi paesi in tutto il mondo che hanno fornito i dati necessari per la validazione dei modelli.
Mycotoxin are toxic secondary metabolite produced by fungi able to colonize crops and thus posing a potential menace to human/animal health. Several strategies have been considered to mitigate the problem studying the variables related to mould growth and mycotoxin production. This thesis focuses on the development and validation of mechanistic models to predict mycotoxins (deoxinivalenol, fumonisins and aflatoxins) contamination in cereals (maize/ wheat) based on meteorological data. The first chapter introduce modelling theory, and patho-systems analysed. Chapter 2 focuses on trichothecenes and zearalenone occurrence in wheat produced in Italy. Predictive performance of empirical and mechanistic models for deoxnivalenol contamination in wheat were discussed in chapter 3. Chapter 4 described fumonisins and aflatoxins occurrence in maize grown in Italy. Chapters 5 and 6 analised the patho-system maize-Aspergillus flavus; the former focuses on the dynamics of A. flavus sporulation the lalatter on the development of a mechanistic model to predict aflatoxin produced by A. falvus. Another mechanistic model for Fusarium ear rot and fumosin production in maize (chapter 7). The last chapter summarised the activity done in the European project MYCORED in which several countries worldwide were involved and wheat and/or maize samples collected with data necessary for model validation.

L'obiettivo della mia ricerca è stato quello di sviluppare modelli previsionali delle principali parassiti dell’olivo. Sempre nel settore della difesa antiparassitaria di questa coltura, sono emerse inoltre pesanti criticità legate alla pratica applicazione dei trattamenti fitosanitari, oltre che per le grandi dimensioni delle piante e la difficile accessibilità che caratterizzano moltissimi oliveti, anche per la carente regolazione funzionale delle irroratrici e per il poco diffuso loro controllo strumentale. Pertanto è stato sviluppato anche un sistema di supporto alla taratura degli atomizzatori.
The objective of my research was to develop forecasting models of the main olive tree pests. Also in the area of pest control for this crop, serious criticalities emerged in connection with the practical application of phytosanitary treatments, not only due to the large size of the trees and the difficulties of accessibility that characterize many olive groves but also due to the poor functional regulation of sprayers and their little widespread instrumental control. Therefore, a system to support the calibration of sprayers was also developed.

The aim of the work in this PhD project is to perform a hydrogeological risk analysis that can be an useful management tool for Civil Protection and policy makers to take decisions about environmental planning. The study has been conducted in the Mountain Consortium of Municipalities of Valtellina di Tirano. The area is located in Sondrio province and it is composed of twelve municipalities, covering a global area of 450 km2. The majority of municipalities lie on alluvial fan and along Adda River. The conformation of the territory is the cause of the high vulnerability of Valtellina Valley, mainly linked to landslides and hydrogeological events. This situation is made worse by anthropic alterations, for example building in highly risk zones, deforestation and low slope maintenance. In the first part of the study an institutional hydrogeological risk map of the area is elaborated following guidelines policy of Lombardy Region. Then, this map has been compared with a second debris flow risk map, derived by two probabilistic and statistical models: the Weights of Evidence model has been used in order to obtain a susceptibility map (debris flow source area), whereas Flow-R model generated an hazard map (runout). Finally, probable risk scenarios (critical zones with high hazard levels and elements at risk) have been defined. After their identification, the emergency procedures of Civil Protection have been elaborated using DSS (Decision Support System) and linked to a large territorial database (resources and structures). These procedures consider the actual availability of structures and resources in the study area in order to appreciably shorten the operation time of Civil Protection activities in case of emergency. This approach leads up to computerize and speed up the reply of the structures involved in an emergency situation, leading to a significant reduction of the response time by the staff that manage the emergency operations, and leading to an increase of the qualitative efficiency response.

The aim of the work in this PhD project is to perform a hydrogeological risk analysis that can be an useful management tool for Civil Protection and policy makers to take decisions about environmental planning. The study has been conducted in the Mountain Consortium of Municipalities of Valtellina di Tirano. The area is located in Sondrio province and it is composed of twelve municipalities, covering a global area of 450 km2. The majority of municipalities lie on alluvial fan and along Adda River. The conformation of the territory is the cause of the high vulnerability of Valtellina Valley, mainly linked to landslides and hydrogeological events. This situation is made worse by anthropic alterations, for example building in highly risk zones, deforestation and low slope maintenance. In the first part of the study an institutional hydrogeological risk map of the area is elaborated following guidelines policy of Lombardy Region. Then, this map has been compared with a second debris flow risk map, derived by two probabilistic and statistical models: the Weights of Evidence model has been used in order to obtain a susceptibility map (debris flow source area), whereas Flow-R model generated an hazard map (runout). Finally, probable risk scenarios (critical zones with high hazard levels and elements at risk) have been defined. After their identification, the emergency procedures of Civil Protection have been elaborated using DSS (Decision Support System) and linked to a large territorial database (resources and structures). These procedures consider the actual availability of structures and resources in the study area in order to appreciably shorten the operation time of Civil Protection activities in case of emergency. This approach leads up to computerize and speed up the reply of the structures involved in an emergency situation, leading to a significant reduction of the response time by the staff that manage the emergency operations, and leading to an increase of the qualitative efficiency response.

Obiettivo di questa tesi è lo sviluppo e la creazione di un sistema di supporto alle decisioni per il Fantacalcio flessibile e computerizzato, basato su un approccio di programmazione, con lo scopo di proporre ai fanta-allenatori i giocatori migliori per la loro squadra. Il programma deve essere in grado di effettuare delle previsioni di rendimento future, sulla base di valutazioni passate, riguardanti tutti i calciatori partecipanti al campionato di Serie A. Lo scopo di tale sistema è quello di riuscire a predire la rosa fantacalcistica statisticamente più promettente, basandosi sulle suddette previsioni, e supportare l’utente per tutta la durata dell’asta iniziale di creazione della rosa. I sistemi di previsione e i modelli matematici saranno combinati in un sistema di supporto decisionale con un’interfaccia grafica utente amichevole. Il Fantacalcio è un gioco popolare, basato sul campionato di calcio italiano di Serie A, nel quale i partecipanti formano delle squadre immaginarie composte da giocatori reali che, grazie alle loro prestazioni effettive, portano al loro fanta-allenatore dei punti. Il primo passo è la composizione delle rose. Ogni utente ha a propria disposizione un budget limitato per acquistare un determinato numero di giocatori per ogni ruolo. Per ognuno di essi si prende parte ad un’asta e, qualora l’acquisto andasse a buon fine, diminuirebbero gli slot della rosa da riempire ed i crediti residui a disposizione. Ad ogni giocatore del campionato italiano di Serie A viene assegnato un ruolo, basato su quello che ricopre nella vita reale, assieme ad un valore monetario, espresso in fanta-milioni. Il progetto è stato eseguito in quattro fasi principali: le prime due riguardano la parte relativa alla pre-ottimizzazione, la terza riguarda l’ottimizzazione vera e propria, e l’ultima lo sviluppo dell’interfaccia utente. Tali fasi sono poi descritte ed analizzate nei vari capitoli componenti questo documento.

Negli ultimi anni, grazie al progresso tecnologico, i metodi di ottimizzazione basati sulla programmazione matematica e sugli algoritmi euristici hanno costantemente migliorato la loro efficienza. È ora possibile ottenere, in una grande varietà di problemi, soluzioni ottimali o sub-ottimali in tempi computazionali accettabili. Le tendenze emergenti, guidate dalle rivoluzioni dell'Industria 4.0 e dei Big Data, spingono a combinare l'ottimizzazione, al suo livello matematico più puro, con la data Science e i sistemi di supporto alle decisioni. La ricerca condotta in questa tesi di dottorato indaga la creazione di sistemi di supporto alle decisioni per la selezione e creazione di soluzioni ottimali o sub-ottimali per ottimizzare i servizi erogati. La ricerca presenta l'uso di modelli matematici e tecniche euristiche per risolvere questioni relative a problemi rilevanti, come la pianificazione del personale e i percorsi dei veicoli. I casi di studio affrontati derivano da casi aziendali reali di Coopservice scpa, un grande fornitore di servizi che opera in mercati pubblici e privati, tra cui la sanità e l'industria.
In the last years, due to technological progress, optimization methods based on mathematical programming and heuristic algorithms have consistently improved their efficiency. It is now possible to obtain, in a large variety of problems, optimal or sub-optimal solutions in acceptable computational time. Emerging trends, driven by Industry 4.0 and Big Data revolutions, are pushing to combine optimization, at its purest mathematical level, with data science and decision support systems. The research conducted in this PhD thesis investigates the creation of decision support systems for the selection of optimal or sub-optimal solutions to optimize distributes services. The research presents the use of mathematical models and heuristic techniques to solve issues related to relevant problems, such as Personnel Scheduling and Vehicle Routing. The addressed case studies are derived from real business cases from Coopservice scpa, a large provider of services in relevant sectors, including healthcare and industry.

Il lavoro presentato in questo elaborato tratterà lo sviluppo di un sistema di alerting che consenta di monitorare proattivamente una o più sorgenti dati aziendali, segnalando le eventuali condizioni di irregolarità rilevate; questo verrà incluso all'interno di sistemi già esistenti dedicati all'analisi dei dati e alla pianificazione, ovvero i cosiddetti Decision Support Systems. Un sistema di supporto alle decisioni è in grado di fornire chiare informazioni per tutta la gestione dell'impresa, misurandone le performance e fornendo proiezioni sugli andamenti futuri. Questi sistemi vengono catalogati all'interno del più ampio ambito della Business Intelligence, che sottintende l'insieme di metodologie in grado di trasformare i dati di business in informazioni utili al processo decisionale. L'intero lavoro di tesi è stato svolto durante un periodo di tirocinio svolto presso Iconsulting S.p.A., IT System Integrator bolognese specializzato principalmente nello sviluppo di progetti di Business Intelligence, Enterprise Data Warehouse e Corporate Performance Management. Il software che verrà illustrato in questo elaborato è stato realizzato per essere collocato all'interno di un contesto più ampio, per rispondere ai requisiti di un cliente multinazionale leader nel settore della telefonia mobile e fissa.

L'evoluzione tecnologica e l'ampliamento dei canali di comunicazione stanno giocando un ruolo fondamentale nelle aziende che hanno intenzione di evolvere la propria infrastruttura IT in un modello as a service. Il cloud sta svolgendo una funzione principale nel business aziendale portandone il mercato ad una crescita che oscilla tra il 18% e il 21%, nel solo 2017, e spingendo migliaia di aziende a integrare la vecchia IT con la nuova. Si deve inoltre tener conto dell'enorme volume di dati prodotto dai processi aziendali nell'ultimo ventennio, in quanto la richiesta di utilizzo di tali dati, per scopi aziendali, ha reso necessaria la creazione di tecniche avanzate per l'analisi degli stessi; ne sono un esempio la ricerca clinica e alcune pratiche mediche. Queste, infatti, stanno subendo un cambiamento radicale attraverso l'introduzione di algoritmi di apprendimento che facilitano l'analisi di una enorme mole di dati relativa alle informazioni dei pazienti. Una delle tecniche utilizzate per la costruzione di algoritmi in grado di imparare da eventi passati e di predire eventi sconosciuti è il machine learning. La sfida che ci si pone e di cui si tratterà in questo documento è la creazione di un sistema di supporto alle decisioni as a service che utilizzi una base di conoscenza elaborata da tecniche di machine learning. Nel mondo sanitario queste tecnologie trovano applicazioni sia nella formulazione di diagnosi, sia nella predizione del rischio di un paziente affetto da determinate malattie. La predizione del rischio può essere intesa come: probabilità di un paziente di entrare in ricovero nei successivi 30 giorni, probabilità di peggioramento oppure possibilità di morire. Lo scopo che ci si prefigge di raggiungere con questo lavoro è quello di fornire un primo prototipo funzionante di un Clinical Decision Support System, focalizzandosi sulla costruzione di un'architettura di sistema che guidi l'analisi delle migliori tecnologie da utilizzare.

I sistemi di gestione dei ponti sono essenziali per l'ottimizzazione delle risorse disponibili. La priorità delle attività manutentive e la valutazione delle diverse strategie di manutenzione sono solitamente basate sulla definizione di indici di condizione. Nel presente tesi viene sviluppato un sistema di supporto alle decisioni per la manutenzione dei ponti a livello di rete, basato sulla teoria del Dominance-based Rough Set Approach (DRSA). Il DRSA produce un modello decisionale espresso in termini di regole facilmente comprensibili "se...allora..."che controllano il processo decisionale ed evitano l'effetto "scatola nera" di altri sistemi alternativi. Nel sistema di supporto decisionale proposto, i ponti sono descritti da una serie di 16 criteri relativi allo stato di degrado del ponte, alle caratteristiche della struttura, del territorio,del traffico e della rete. Per illustrare il sistema è stato proposto un caso di studio che coinvolge alcuni ponti sulle strade italiane. Il metodo proposto è uno strumento flessibile, i cui parametri possono essere periodicamente aggiornati in conseguenza delle politiche dell'ente gestore e della pratica acquisita.

La tesi si basa sui principi della sostenibilità ambientale applicati al settore della viticultura. I principali obiettivi sono: i) analisi della letteratura riguardante gli indicatori agro-ambientali, ii) sviluppo di una metodologia innovativa per valutare l’impatto ambientale della viticultura e, iii) applicazione della metodologia in casi pratici. La parte introduttiva è dedicata all’analisi degli indicatori agro-ambientali e delle relative politiche europee, alle tematiche inerenti il vino sostenibile e i sistemi di supporto alle decisioni per una viticultura sostenibile. Nella seconda parte è presentata una rigorosa e completa metodologia per valutare il livello di sostenibilità in tutte le fasi della produzione di uva, usando sia indicatori agronomici sia l’approccio della valutazione del ciclo di vita (Life Cycle Assessment). Sono state identificate sei categorie di impatto: salute umana, aria, suolo, biodiversità, consumi energetici e uso dell’acqua. Ogni categoria è composta da sotto-indicatori, per un totale di 21 sotto-indicatori, ognuno dei quali avente un punteggio (da 0 a 5) e un peso relativo nel punteggio complessivo di sostenibilità (da 0 a 5). La terza parte riguarda l’applicazione della metodologia in casi studio all’interno del progetto europeo “InnoVine”. Il lavoro di ricerca è stato realizzato seguendo le linee guida di standard internazionali e documentate fonti di letteratura per la valutazione della prestazione ambientale ed elaborando metodologie originali per la raccolta dei dati, la quantificazione degli impatti e l’interpretazione dei risultati. Infine, i risultati ottenuti confermano: i) la validità della metodologia nel calcolare gli impatti delle differenti pratiche viticole sull’ambiente e, ii) la possibilità di implementare la metodologia in un sistema di supporto alle decisioni per una viticultura sostenibile.
The thesis focuses on environmental sustainability principles applied to the viticultural sector. The main goals are: (i) analysis of the literature background on agri-environmental indicators, (ii) development of an innovative methodology to assess environmental impacts of viticulture, and (iii) testing of the methodology in practical cases. The introduction is dedicated to the analysis of the agri-environmental indicators and the related EU policies, sustainable wine issues, and decision support systems for a sustainable viticulture. In the second part, a rigorous and complete methodology is developed to assess the sustainability level of viticulture in all the phases of the grape growing using both agronomic indicators and the Life Cycle Assessment approach. Six impact categories were identified: human health, air, soil, biodiversity conservation, energetic consumptions, and water use. Each category is composed by sub-indicators, for a total of 21 sub-indicators, each of them having a score (between 0 and 5) and a defined weight on the overall sustainability score (between 0 and 5). In the third part, the methodology was tested in practical cases within the European project “InnoVine”. The study is carried out following the guidelines from international standards and from documented literature sources for the assessment of the environmental performance and elaborating original methodologies for the input data collection, the quantification of the impacts, and the interpretation of the results. Finally, the results obtained confirm: i) the methodology validity in quantifying the impacts of different grape production practices on the environment, and ii) the possibility to implement the methodology in a decision support system for a sustainable viticulture.

La tesi si basa sui principi della sostenibilità ambientale applicati al settore della viticultura. I principali obiettivi sono: i) analisi della letteratura riguardante gli indicatori agro-ambientali, ii) sviluppo di una metodologia innovativa per valutare l’impatto ambientale della viticultura e, iii) applicazione della metodologia in casi pratici. La parte introduttiva è dedicata all’analisi degli indicatori agro-ambientali e delle relative politiche europee, alle tematiche inerenti il vino sostenibile e i sistemi di supporto alle decisioni per una viticultura sostenibile. Nella seconda parte è presentata una rigorosa e completa metodologia per valutare il livello di sostenibilità in tutte le fasi della produzione di uva, usando sia indicatori agronomici sia l’approccio della valutazione del ciclo di vita (Life Cycle Assessment). Sono state identificate sei categorie di impatto: salute umana, aria, suolo, biodiversità, consumi energetici e uso dell’acqua. Ogni categoria è composta da sotto-indicatori, per un totale di 21 sotto-indicatori, ognuno dei quali avente un punteggio (da 0 a 5) e un peso relativo nel punteggio complessivo di sostenibilità (da 0 a 5). La terza parte riguarda l’applicazione della metodologia in casi studio all’interno del progetto europeo “InnoVine”. Il lavoro di ricerca è stato realizzato seguendo le linee guida di standard internazionali e documentate fonti di letteratura per la valutazione della prestazione ambientale ed elaborando metodologie originali per la raccolta dei dati, la quantificazione degli impatti e l’interpretazione dei risultati. Infine, i risultati ottenuti confermano: i) la validità della metodologia nel calcolare gli impatti delle differenti pratiche viticole sull’ambiente e, ii) la possibilità di implementare la metodologia in un sistema di supporto alle decisioni per una viticultura sostenibile.
The thesis focuses on environmental sustainability principles applied to the viticultural sector. The main goals are: (i) analysis of the literature background on agri-environmental indicators, (ii) development of an innovative methodology to assess environmental impacts of viticulture, and (iii) testing of the methodology in practical cases. The introduction is dedicated to the analysis of the agri-environmental indicators and the related EU policies, sustainable wine issues, and decision support systems for a sustainable viticulture. In the second part, a rigorous and complete methodology is developed to assess the sustainability level of viticulture in all the phases of the grape growing using both agronomic indicators and the Life Cycle Assessment approach. Six impact categories were identified: human health, air, soil, biodiversity conservation, energetic consumptions, and water use. Each category is composed by sub-indicators, for a total of 21 sub-indicators, each of them having a score (between 0 and 5) and a defined weight on the overall sustainability score (between 0 and 5). In the third part, the methodology was tested in practical cases within the European project “InnoVine”. The study is carried out following the guidelines from international standards and from documented literature sources for the assessment of the environmental performance and elaborating original methodologies for the input data collection, the quantification of the impacts, and the interpretation of the results. Finally, the results obtained confirm: i) the methodology validity in quantifying the impacts of different grape production practices on the environment, and ii) the possibility to implement the methodology in a decision support system for a sustainable viticulture.

Lo scopo di questo progetto è la progettazione dell'interfaccia utente di un Decision Support System (DSS) web based per la gestione integrata dei vigneti utilizzando lo user centered design. Questo sistema permetterà di facilitare il lavoro dei viticoltori confrontando una serie di variabili e fattori che verranno utilizzati per migliorare le loro capacita decisionali ed ottenere un livello ottimale di produttività del vino.

Il controllo delle velocità rappresenta un importante strategia per il miglioramento della sicurezza stradale, in considerazione della stretta relazione tra velocità e severità degli incidenti. Lo strumento principale per il controllo della velocità è rappresentato dall imposizione di limiti. La definizione del limite di velocità più corretto però non è una problematica di facile risoluzione, poiché entrano in gioco numerosi fattori in contrasto gli uni con gli altri: chi ha il compito di fissare tali limiti deve, infatti, cercare di bilanciare la sicurezza degli utenti della strada, i tempi di percorrenza, oltre a tutti gli altri fattori che determinano la scelta della velocità (come le caratteristiche dell infrastruttura), considerando altresì l applicabilità e la credibilità dei limiti stessi. Al momento non esiste una metodologia generalmente accettata che consenta di individuare il limite di velocità più appropriato per un determinato tronco stradale tenendo conto contemporaneamente di tutti questi fattori. Obiettivo del presente lavoro è stato quello di sviluppare un Sistema di Supporto alle Decisioni che aiuti il decisore a definire limiti di velocità sicuri e credibili da adottare in zone particolari del tracciato, tenendo conto di numerosi fattori quali le caratteristiche geometriche, il tasso d incidentalità, le condizioni di traffico ed ambientali, etc Il Sistema messo a punto si basa su un analisi di tipo multi-criteriale mediante il Dominance-based Rough Set Approach (DRSA) che, sulla base delle informazioni necessarie alla determinazione delle decisioni esemplari date da un gruppo di esperti, consentirà la costruzione di un modello decisionale di facile comprensione, espresso mediante regole decisionali del tipo se allora . Il Sistema di Supporto alle Decisioni presentato in questa sede, è stato sviluppato prendendo in considerazione un unica tipologia di strade, ossia le strade extraurbane secondarie (strade statali o provinciali), ma può essere facilmente modificato ed adattato alle esigenze del gestore o ai dati disponibili, sia in termini di attributi descrittivi che concorrono alla determinazione del limite di velocità, che in termini di obiettivi da perseguire (e dunque in termini di decisioni prese da differenti tipologie di esperti ). In particolare nel presente lavoro di tesi, oltre ad un applicazione per la determinazione di limiti di velocità di tipo statico, viene mostrata un applicazione per la determinazione di limiti di velocità di tipo dinamico da utilizzare in sistemi ITS o ISA - e per la determinazione di limiti di velocità definiti da differenti decisori.

Costi e benefici connessi alle decisioni che quotidianamente caratterizzano la vita dell uomo, discendono dai molteplici e spesso contrastanti punti di vista o criteri utilizzati nell attività di decision making divenuta oggetto di approfonditi e recenti studi afferenti ad una vera e propria disciplina matematica definita Multiple Criteria Decision Analysis. Ogni decisione non rappresenta esclusivamente un atto di scelta bensì il risultato di un processo decisionale di comprensione e modellazione del problema ovverosia una serie di attività che consentono la trasformazione del problema in soluzione determinando nel decision maker un passaggio di stato psicologico da una percezione di insoddisfazione ad una di soddisfazione. Gli studi realizzati in ambito MCDA hanno originato due differenti scuole di pensiero: la scuola francese basata principalmente sul concetto di outranking e la scuola americana delle Multi - Attribute Utility and Value Theories; a quest ultima appartiene l Analytic Hierarchy Process, metodologia MCDA sviluppata da Thomas Lorie Saaty al fine operare il ranking di un numero definito o indefinito di alternative; il confronto a coppie, ovverosia la misurazione dell importanza relativa tra potenziali azioni o alternative, secondo un criterio o punto di vista di livello superiore, consente infatti la determinazione di una scala di priorità per entità intangibili, per definizione prive di scale di misura, ma anche per entità tangibili valutabili in topologia metrica su idonee scale di misura. Obiettivo della tesi di dottorato è stato lo studio, finalizzato alla modifica e all applicazione, della metodologia MCDA AHP al procurement, processo di ingegneria gestionale dedicato all approvvigionamento di beni e servizi nel contesto di una generica value chain. L e-procurement è una realtà consolidata nei contesti business-to-consumer, business-to-business e business-to-government, ma il modello concernente il generico processo di approvvigionamento, dato l odierno stato dell arte dell ICT applicata al procurement, non può considerarsi standard di riferimento poiché elaborato in un epoca caratterizzata da sistemi informativi ed informatici indubbiamente differenti dagli attuali riguardo a tecnologie e schemi concettuali. La metodologia Hybrid Analytic Hierarchy Process oggetto di ricerca, ha tratto origine dalla definizione di Saaty secondo la quale un numero non ha alcun significato se non quello assegnato ad esso da chi è chiamato ad interpretarlo . In un contesto caratterizzato da grandezze quali - quantitative, le metodologie ibride H-AHP-R ed H-AHP-A si caratterizzano poiché consentono il ranking parallelo e seriale di un numero definito o indefinito di alternative mediante lean MCDA ovverosia mediante calcolo diretto NO-AHP del rating ideale con riferimento ai criteri quantitativi e mediante calcolo AHP-R ed AHP-A del rating ideale riferito ai criteri qualitativi. Disegnando un processo di lean e scouting basato su metodologia MCDA H-AHP-A, lo studio eseguito, relativamente a specifiche tipologie di acquisti, ha re-ingegnerizzato parzialmente il generico processo di approvvigionamento, con l obiettivo di rendere razionale, efficiente, efficace e conforme ai criteri di valutazione individuati, la scelta dell alternativa di approvvigionamento nell universo delle soluzioni individuate sul web, al fine di massimizzare il valore dell acquisto e minimizzare i tempi di scelta.

I servizi sanitari dipendono fortemente dalla disponibilità di attrezzature e medicinali. Eventuali mancanze possono provocare interruzioni dei trattamenti, riduzioni di capacità, o ritardi indesiderati. Nell’ultimo decennio, group purchasing organizations, legate alla logistica farmaceutica esternalizzata, hanno sostituito gli approcci tradizionali di acquisto per evitare carenze nei servizi. In Italia, questo processo è stato iniziato negli anni 1990, con una politica di regionalizzazione condotta dal Servizio Sanitario Nazionale. Tuttavia, per fare funzionare questa strategia, è fondamentale avere una buona integrazione tra magazzini e strutture di distribuzione. Questo significa prendere varie decisioni a tutti i livelli gestionali. Siccome queste decisioni sono difficile da valutare manualmente, un supporto informatico diventa essenziale. In questa tesi, presentiamo algoritmi e processi di sviluppo usati per creare un sistema di supporto alle decisioni per un’azienda di logistica sanitaria specializzata in stoccaggio e distribuzione di prodotti farmaceutici in Italia. Nel primo capitolo, la concezione e l’implementazione del software sono presentate, assieme ai dettagli sull’integrazione della tecnologia. Nel secondo capitolo, la parte del sistema riguardante il trasporto di merce è presentata, con un focus sull’approccio computazionale per risolvere due problemi strettamente correlati, un Rich Vehicle Routing Problem e un problema di schedulazione di veicoli ed autisti. Nel terzo capitolo, è presentato un problema di allocazione di prodotti in un magazzino, con vincoli riguardanti la logistica farmaceutica, assieme a un algoritmo basato sul paradigma meta-euristico Iterated Local Search (ILS) per risolverlo. Nelle conclusioni, sono mostrate alcune possibilità di miglioramento del sistema e di future prospettive di ricerca. Inoltre, l’appendice contiene due capitoli che descrivono i risultati ottenuti in ricerche parallele svilluppate dall’autore. Nella prima appendice, è presentato un euristico di tipo Adaptative Large Neighbourhood Search combinato con un modello di Set Partitioning per risolvere un problema di dial-a-flight multi obiettivo. In questo problema, una flotta eterogenea di aerei è usata essere per portare i passeggeri alle loro destinazioni. L’obiettivo è minimizzare il disagio dei viaggiatori (misurato in ritardi e fermate intermedie) e i costi. Ogni aereo ha differenti velocità, consumo di carburanti, capacità e costi. Il problema ha alcuni vincoli operazionali stretti, come il peso massimo dell’aereo (passeggeri compresi), sicurezza, indisponibilità di carburante in alcuni aeroporti e finestre temporali. La seconda appendice propone quattro modelli matematici e un euristico basato sul paradigma ILS per ottimizzare una schedulazione con deterioramento dipendente dalla posizione dei lavori e da attività di manutenzione. In questo problema, un insieme di lavori devono essere schedulati su un insieme di macchine parallele non correlate per ottimizzare il makespan. Ogni attività ha il suo tempo di processamento e causa un deterioramento nella macchina che fa alzare il tempo di processamento delle prossime attività di un fattore cumulativo. Le manutenzioni, che hanno tempi di processamento significanti, possono essere schedulate tra due attività, facendo sì che la macchina riprenda la sua performance ottimale. Complessivamente, i contributi di questa tesi si concentrano nella proposta di algoritmi e software per risolvere complessi problemi di routing e schedulazione derivanti da problemi decisionali reali.
Healthcare services are strongly dependent on the availability of equipment and medicines, as shortages can lead to treatments interruptions, reduced capacity, or undesirable delays. In the last decades, centralized group purchasing organizations, coupled with an outsourced pharmaceutical logistic, have replaced traditional approaches to avoid shortages and associated negative effects. In Italy, this process started in the 1990s with a regionalization conducted by the Italian National Health Service. To make centralization strategy works, however, a good integration between warehouses and delivery infrastructure is fundamental. This means taking many decisions at all managerial levels. As these decisions are hard to be evaluated by hand, a computational tool becomes essential. In this thesis, we present algorithms and development processes used to create a decision support system for a pharmaceutical logistic company specialized in storage and distribution of pharmaceutical products in Italy. In the first chapter, the software conception and implementation are presented, including details about technology integration. In the second chapter, the transportation part of the system is presented, with a focus on the computational approach to solve two closely related problems, a rich vehicle routing problem and a truck and driver scheduling problem. In the third chapter, we present a storage allocation problem that has special constraints associated with the pharmaceutical logistic, and an Iterated Local Search (ILS) based algorithm to solve it. In conclusion, some possible system improvements and future research directions are shown. Additionally, the appendix contains two chapters that describe the results obtained in parallel researches developed by the author. The first appendix presents an Adaptative Large Neighbourhood Search heuristic combined with a Set Partitioning model to solve a multiobjective dial-a-flight problem. In this problem, a heterogeneous fleet of airplanes must be routed to carry passengers to a required destination. The objective is to minimize user inconvenience (measured by delays and intermediary stops) and costs. Each airplane has different speed, fuel consumption, capacity, and costs. The problem contains some hard-operational constraints such as airplane maximum weight (including passengers), safety, unavailability of fuel in some airports and time windows. The second appendix proposes four mathematical models and an ILS based heuristic to optimize a scheduling problem with position-dependent deterioration and maintenance activities. In this problem, a set of jobs must be scheduled on a set of parallel unrelated machines in order to minimize the makespan. Each job has an individual runtime and causes a deterioration on the machine that makes the runtimes of the next jobs rise by a cumulative factor. Maintenances, which have significant runtimes, can be scheduled between two jobs, making the machine recover its full performance. Overall, the contributions of this thesis lie in the proposal of algorithms and software to solve very complex routing and scheduling problems deriving from real-world decision problems.

La città di Rimini è attraversata da fosse consortili, nate con la funzione di raccolta ed allontanamento delle acque meteoriche, che nel tempo sono state trasformate in vere e proprie condotte fognarie miste. In corrispondenza di eventi piovosi intensi, le paratoie poste alla foce delle fosse vengono spesso aperte determinando così un impatto negativo sia sulla qualità delle acque del litorale sia sull'indotto turistico della città. Una delle soluzioni più efficienti per prevenire questi fenomeni è effettuare un controllo in tempo reale (RTC) del sistema fognario, ottimizzando così la capacità di invaso, trasporto e di trattamento del sistema durante gli eventi piovosi. Nell’elaborato di tesi in questione, realizzato nell’ambito di un tirocinio presso HERA SPA, è stata discussa l’implementazione di un modello previsionale di machine learning, basato su una rete neurale artificiale che, integrandosi con le tecniche di RTC già presenti, permetterà di supportare al meglio gli operatori durante la gestione del sistema fognario afferente al sottobacino Colonnella I. Le attività hanno previsto l’analisi dettagliata delle diverse tipologie di dati utilizzati dalla rete neurale, delle varie fasi che hanno portato alla realizzazione del tool di demo e della valutazione qualitativa delle prestazioni fornite dal modello. Questa fase è stata condotta analizzando, in corrispondenza di vari istanti temporali, gli errori commessi dal modello nella previsione delle grandezze di output. Al termine della valutazione, in base alle numeriche emerse è stato possibile evidenziare alcune criticità tecniche del sistema ed identificare le possibili migliorie da apportare affinché il modello possa essere uno strumento effettivamente valido ed utilizzabile nella gestione del servizio.

The present project develops a GIS based methodology to asses an ecotoxicological site-specific risk’s index for aquatic, epigean and hypogean terrestrial ecosystems due to pesticide use in agriculture. The work’s aim is to provide a GIS based tool for landscape management in a sustainable agriculture perspective. The methodology gathers several disciplinary approach and results (such as agronomy, ecotoxicology, landscape ecology, environmental modelling) to support decision-makers in risk assessment procedures. The methodology is based on an integration of database, algorithm for pesticide exposure evaluation, risks index, faunistic models, landscape’s patch analysis using Geographical Information System for managing models input data and results in a distributed way on the territory. Molecular properties, as chemical-physical and toxicological data of active ingredients, and environmental characteristics, as land use, crop distribution, landscape elements are managed for elaborating and developing a realistic scenarios of application. The methodology allows to calculate the exposition and the ecotoxicological risk index for the main organisms that compose aquatic and terrestrial ecosystems. Using GIS permits to take in account the spatial variability of parameters and result underlining the synergies between chemicals and territory. The results are useful to make a comparison between the active ingredients to draft a classification based on environmental sustainability of their use and to defence ecosystems and to evaluate vulnerability of landscape elements. The presented cases history are referred to different resolution of the methodology application (from a regional scale to a field scale) in order to underline the flexibility of the site-specific approach.

Business-driven IT management (BDIM) aims at ensuring successful alignment of business and IT through thorough understanding of the impact of IT on business results, and vice versa. In this dissertation, we review the state of the art of BDIM research and we position our intended contribution within the BDIM research space along the dimensions of decision support (as opposed of automation) and its application to IT service management processes. Within these research dimensions, we advance the state of the art by 1) contributing a decision theoretical framework for BDIM and 2) presenting two novel BDIM solutions in the IT service management space. First we present a simpler BDIM solution for prioritizing incidents, which can be used as a template for creating BDIM solutions in other IT service management processes. Then, we present a more comprehensive solution for optimizing the business-related performance of an IT support organization in dealing with incidents. Our decision theoretical framework and models for BDIM bring the concepts of business impact and risk to the fore, and are able to cope with both monetizable and intangible aspects of business impact. We start from a constructive and quantitative re-definition of some terms that are widely used in IT service management but for which was never given a rigorous decision: business impact, cost, benefit, risk and urgency. On top of that, we build a coherent methodology for linking IT-level metrics with business level metrics and make progress toward solving the business-IT alignment problem. Our methodology uses a constructive and quantitative definition of alignment with business objectives, taken as the likelihood – to the best of one’s knowledge – that such objectives will be met. That is used as the basis for building an engine for business impact calculation that is in fact an alignment computation engine. We show a sample BDIM solution for incident prioritization that is built using the decision theoretical framework, the methodology and the tools developed. We show how the sample BDIM solution could be used as a blueprint to build BDIM solutions for decision support in other IT service management processes, such as change management for example. However, the full power of BDIM can be best understood by studying the second fully fledged BDIM application that we present in this thesis. While incident management is used as a scenario for this second application as well, the main contribution that it brings about is really to provide a solution for business-driven organizational redesign to optimize the performance of an IT support organization. The solution is quite rich, and features components that orchestrate together advanced techniques in visualization, simulation, data mining and operations research. We show that the techniques we use - in particular the simulation of an IT organization enacting the incident management process – bring considerable benefits both when the performance is measured in terms of traditional IT metrics (mean time to resolution of incidents), and even more so when business impact metrics are brought into the picture, thereby providing a justification for investing time and effort in creating BDIM solutions. In terms of impact, the work presented in this thesis produced about twenty conference and journal publications, and resulted so far in three patent applications. Moreover this work has greatly influenced the design and implementation of Business Impact Optimization module of HP DecisionCenter™: a leading commercial software product for IT optimization, whose core has been re-designed to work as described here.

Nel corso del triennio del Dottorato di ricerca, svolto in concomitanza con l’abituale lavoro all’interno della mia azienda (Consorzio Agrario Terrepadane, fornitore di mezzi e servizi per l’agricoltura), lo scopo è stato di approfondire le conoscenze sui sistemi di supporto alle decisioni (DSS, Decision Support Systems) per la coltivazione della vite secondo i principi della viticoltura sostenibile, compresa la produzione integrata. Durante questa ricerca sono state individuate, nel corso della stagione, alcune aziende viticole rappresentative del territorio di lavoro (Val Nure, Val Tidone e valli dell’Oltrepò Pavese). Le informazioni relative al rischio di infezione fungina o alla presenza di insetti dannosi generate dal DSS Vite.net® per queste aziende, insieme ai dati rilevati nei vigneti attraverso sensori, monitoraggi visivi, l’integrazione di nuove tecnologie di rilevamento georeferenziato e di mappatura, hanno permesso di avere una maggiore conoscenza dell’evoluzione della coltura nella zona. Durante il dottorato di ricerca sono stati approfonditi tutti gli aspetti legati alla valutazione e diffusione dell’innovazione in agricoltura, come pure degli impatti e della sostenibilità dei processi agricoli, con particolare attenzione alla difesa, al miglioramento dell’efficacia delle linee di difesa attraverso lo studio di nuove strategie e posizionamento dei prodotti.
During the three years of the PhD, carried out in conjunction with the usual work within my company (Consorzio Agrario Terrepadane, supplier of means and services for agriculture), the knowledge on decision support systems was deepened (DSS, Decision Support Systems) for the cultivation of vines according to the principles of sustainable viticulture, including integrated production. During this research, some representative farms that produce grape of the work area (Val Nure, Val Tidone and Oltrepò Pavese valleys) were identified during the season. Information relating to the risk of fungal infection or the presence of pests generated by the Vite.net® DSS for these farms, together with the data collected in the vineyards through sensors, visual monitoring, the integration of new georeferenced detection and mapping technologies, have made possible to have a greater knowledge of the evolution of the crop in the area and therefore. During this work all aspects related to the evaluation and diffusion of innovation in agriculture were studied in depth, as well as the impacts and sustainability of agricultural processes, with particular attention to the protection of plants from pathogens, to the improvement of effectiveness of defense lines through the study of new strategies and product positioning.

Nell’ambito dell’attività formativa di tirocinio svolta presso la multinazionale tedesca OSRAM S.p.A., l’obiettivo di questa tesi è di analizzare l’ampio tema che concerne i sistemi di Order Picking e la loro applicazione nella realtà aziendale, prendendo come case study il Magazzino di OSRAM S.p.A.. L’esperienza di tirocinio in OSRAM è stato un modo per apprendere da vicino il flusso dei processi che si sviluppa all’interno dell’azienda e per comprendere nello specifico quello che caratterizza la Warehouse Area. In particolare, durante lo svolgimento di quest’attività si è svolto un progetto riguardante l’analisi pondo-volumetrica dei materiali. Questi ultimi sono stati oggetto di valutazione riguardante peso, volume e dimensioni degli imballi con cui arrivano in azienda allo scopo di creare un database necessario alla loro classificazione. In questo modo, l’analisi in oggetto rappresenta uno strumento di supporto alle decisioni aziendali, utile per la gestione del magazzino e, dunque, la definizione e la progettazione di un determinato sistema di picking. Si è svolta, dunque, un’analisi della letteratura internazionale riguardante gli Order Picking Systems, per quanto concerne la loro origine e la loro evoluzione nel tempo; in seguito, in ambito del progetto svolto in azienda, si sono analizzati i dati del magazzino per aggiornare i livelli di giacenza delle scorte, si è proseguito con il completamento della banca dati attraverso la ricerca sul campo e le richieste in forma diretta ai fornitori; infine, vi è stata l’elaborazione e l’implementazione di una procedura per la gestione dei dati e un’analisi delle attività di magazzino per identificare opportunità di miglioramento. Le attività sopra citate saranno spiegate nel dettaglio nel corso dell’elaborato, nel quale, inoltre, si analizzeranno politiche di riorganizzazione dei sistemi di order picking da associare al caso concreto dell’azienda quali opportunità di miglioramento per la Warehouse Area.

Si definisce “smart home” una residenza equipaggiata con tecnologie per favorire il monitoraggio dei residenti, promuovere la loro indipendenza e aumentare la qualità della loro vita. In generale, le smart home controllano le operazioni all’interno dell’ambiente domestico e si adattano automaticamente alle esigenze degli abitanti. I sistemi di reasoning per smart home (“Smart Home Reasoning Systems” – SHRS) hanno il compito di regolare il controllo automatico esercitato dalle smart home e di implementarne l’adattabilità agli abitanti. Per questo, gli SHRS sono stati oggetto di un’ampia ricerca. Tuttavia, c’è ancora un’evidente mancanza di uno studio sistematico sulle caratteristiche e le specifiche di tali sistemi. Per colmare il gap, la prima parte di questa tesi esplora il dominio degli SHRS. Abbiamo pertanto applicato il metodo della “Systematic Literature Review” (SLR) fornendo un’analisi approfondita di 135 articoli scientifici, selezionati tra i risultati di una ricerca sia automatica che manuale condotta su sei database online. A partire dalla SLR, questa tesi mostra come il 43% delle smart home presentate in letteratura sono progettate per fornire servizi generici di domotica. La SLR presenta anche dodici requisiti principali e caratteristiche per gli SHRS. Inoltre, la SLR classifica il 55,5% dei contributi analizzati come teorici. Tra tutti i contributi, il 51,5% risulta basato su tecniche di intelligenza artificiale simbolica. In aggiunta, grazie alla SLR, questa tesi analizza come differenti tecniche di reasoning sono applicate nelle smart home, valutandone semplificazioni, punti di forza e limiti e identificandone le principali sfide in ambiente domestico. Infine, la SLR evidenzia l’importanza di sviluppare sistemi di reasoning ibridi e la necessità di gestire incertezza e inconsistenze all’interno degli SHRS. Incertezza e inconsistenze caratterizzano gli obiettivi e le attività dei vari abitanti, che possono essere in condizione di sovrapposizione, di contemporaneità e/o di conflitto. Infatti, la SLR identifica il reasoning in condizioni di incertezza come una delle maggiori sfide per gli SHRS. L’incertezza è inevitabile nelle smart home: per esempio, i sensori a disposizione potrebbero fornire dati inaccurati o incompleti al fine di preservare la privacy degli occupanti. Inoltre, la natura dinamica di un ambiente domestico, così come comandi vaghi da parte degli abitanti, possono risultare in informazioni ambigue, incomplete e/o inconsistenti, portando la smart home in una condizione di incertezza. A partire da queste considerazioni, la seconda parte della tesi affronta alcune delle sfide legate all’incertezza: in particolare, l’incertezza dovuta a comunicazioni e comandi vaghi da parte degli utenti e l’informazione incompleta nei contesti di “ambient intelligence”. A tale scopo, abbiamo proposto un’architettura basata su sistemi multi-agente e ragionamento probabilistico per la realizzazione di un sistema di reasoning in condizioni di incertezza all’interno delle smart home. L’architettura proposta si basa sulla definizione di sistema multi-agente e su tecniche di “probabilistic logic programming”. In questa parte della tesi mostriamo come le tecniche di ragionamento probabilistico permettono agli agenti del sistema di ragionare in condizioni di incertezza. Inoltre, analizziamo come gli agenti intelligenti potenziano i propri processi di “decision-making” scambiando tra loro informazioni su dati mancanti o variabili non osservabili grazie a protocolli di interazione standard. Al contempo, quando un agente non ha risorse computazionali sufficienti per completare il proprio processo di reasoning, può avvantaggiarsi dei protocolli di interazione per delegare il ragionamento agli altri agenti nel sistema. In generale, dimostriamo che la combinazione di tecnologie per i sistemi multi-agente e tecniche di probabilistic logic programming può contribuire a costruire un sistema di reasoning affidabile anche a fronte di comandi vaghi degli abitanti e di informazione incompleta in ambienti parzialmente osservabili. Nell’ultima parte della tesi abbiamo affrontato i problemi di inconsistenza all’interno degli SHRS basati su regole, identificandone cinque sorgenti principali, Nello specifico, definiamo, formalizziamo e dimostriamo come regole in conflitto, duplicate, sovrapposte, in auto-loop e circolari possono essere rilevate usando le “Satisfiability Modulo Theories” (SMT). Il metodo proposto è stato validato sperimentalmente usando come modello regole raccolte in smart home esistenti. I risultati sperimentali forniscono prove promettenti a sostegno dell’affidabilità e dell’efficacia della soluzione proposta. Inoltre, il metodo proposto in questa parte della tesi può avere diverse applicazioni. Per prima cosa, può essere usato per costruire uno strumento di verifica statico (offline) per i sistemi di reasoning basati su regole. In aggiunta, può essere integrato come un componente di validazione delle regole per un sistema di reasoning. Infine, con alcuni accorgimenti, il metodo proposto può essere usato per la verifica delle proprietà di consistenza di un sistema di reasoning in domini diversi dalle smart home.
A smart home is a residence equipped with technologies that facilitate monitoring of residents, promote independence and increase the quality of life. In general, smart homes control the operations of the home environment and automatically adapt it to its inhabitants’ needs. The smart home reasoning system (SHRS) is in charge of determining the automatic control and adaptation operations of the home system. Recently, there has been extensive research concerning different aspects of the SHRS. However, there is a clear lack of systematic investigation targeted at these systems. To close the gap, in the first part of this thesis we explore the SHRS domain. For this reason, we applied the systematic literature review (SLR) method by conducting automatic and manual searches on six electronic databases, and in-depth analysis of 135 articles from the literature. From the SLR, this thesis identifies that about 43% of smart homes are designed to provide general home automation services. It also presents twelve major requirements and features of the SHRS. In addition, the SLR finds out that 55.5% of the research contributions in SHRS domain are theoretical, and 51.5% of them are based on symbolic artificial intelligence techniques. Further, it characterizes the usage and application trends of different reasoning techniques in smart home domain, and evaluates the major assumptions, strengths, and limitations of the proposed systems in the literature. Additionally, it discusses the challenges of reasoning in smart home environments. Finally, it underlines the importance of utilizing hybrid reasoning approaches and the need to handle uncertainty and inconsistency issues of the SHRS, as well as overlapping, simultaneous and conflicting multiple inhabitants’ activities and goals in the smart home environment. The SLR identifies reasoning under uncertainty as one of the major challenges of SHRSs. Uncertainty is inevitable in smart home environments as sensors may read inaccurate data or due to the existence of unobserved variables for privacy reasons. Furthermore, the dynamic nature of the home environment and vague human communications may result in ambiguous, incomplete and inconsistent contextual information, which ultimately lead the smart home system into uncertainty. With this in mind, the second part of this thesis tackle some of the challenges of uncertainty, in particular, uncertainty due to vague human communication and missing information in ambient intelligence environments. For this, we proposed probabilistic multi-agent system architecture for reasoning under uncertainty in smart home environments. The proposed smart architecture is based on the notion of multi-agent systems (MAS) technologies and probabilistic logic programming techniques. Afterwards, we show how the probabilistic reasoning technique enables the agents to reason under uncertainty. Furthermore, we discuss how intelligent agents enhance their decision-making process by exchanging information about missing data or unobservable variables using agent interaction protocols. Besides, when an agent lacks the necessary computational resources to accomplish its reasoning tasks, we illustrate how it can take advantage of the interaction protocols and delegate the tasks for other agents in the system. In general, we demonstrate that the combination of MAS technologies and probabilistic logic programming can help in building a reasoning system, which is capable of performing well under vague inhabitant commands and missing information in a partially observable environment. In the final part of the thesis, we tackled inconsistency issues in SHRSs, by identifying five major sources of inconsistencies in rule-based SHRSs. Specifically, we define, formalize and demonstrate how conflicting, duplicate, overlapping, self-looping and circular rules in SHRSs can be detected using satisfiability modulo theories. The proposed method was validated empirically using rules collected from a real-world SHRS as a model. The experimental results provide compelling evidence for the reliability and effectiveness of the proposed solution. The method presented in this part of the thesis can have multiple applications. First, it can be used to build a static (off-line) rule-based reasoning system verification tool. Second, it can be integrated as a rule validation component of the reasoning system. Besides, with some adaptation, the method can be directly used to verify the consistency properties of reasoning systems in other domains.

Methods to operationalize climate change adaptation are explored by developing tools for knowledge integration within participatory processes. Two paradigms are taken into consideration, and case studies are developed in relation to them. The first paradigm is Integrated Water Resources Management and the case study used is the research project BRAHMATWINN. The second paradigm is Disaster Risk Reduction (DRR) and the case study is identified based upon a knowledge harmonization process taking place in Guatemala. Three are the main results: 1. the Integrated Indicator Table useful to establish a biunivocal relation between research outcomes and stakeholders’ needs; 2. the Gap Analysis Matrix useful to identify governance and policy gaps in the law and its implementation with respect to flood risk; 3. the Total Cognitive Map useful to collect and analyse visions stakeholders have on risk and DRR, and to identify and improve possible synergies among institutions and organizations dealing with DRR.
Sono sviluppati metodi per rendere operativo l’adattamento ai cambiamenti climatici a partire da processi partecipativi per l’armonizzazione del sapere. Il primo paradigma affrontato è la gestione integrata delle risorse idriche, caso studio è il progetto BRAHMATWINN; il secondo paradigma è la gestione del rischio, con un caso studio fondato su un progetto di armonizzazione delle conoscenze in corso in Guatemala. Tre sono i risultati: 1. la tabella integrata degli indicatori, mediante la quale si è stabilita una relazione biunivoca fra risultati della ricerca e necessità degli attori locali; 2. la matrice per l’analisi delle carenze di politiche per il rischio inondazione, in cui sono identificati ritardi nella legislazione e nella sua implementazione; 3. la mappa cognitiva totale, attraverso cui si possono raccogliere ed analizzare le visioni che gli attori locali hanno sul rischio e sulla sua gestione, per identificare e migliorare le sinergie possibili fra istituzioni che si occupano di gestione del rischio.

Despite significant efforts have been directed toward reducing waste generation and encouraging alternative waste management strategies, landfills still remain the main option for Municipal Solid Waste (MSW) disposal in many countries. Hence, landfills and related impacts on the surroundings are still current issues throughout the world. Actually, the major concerns are related to the potential emissions of leachate and landfill gas into the environment, that pose a threat to public health, surface and groundwater pollution, soil contamination and global warming effects. To ensure environmental protection and enhance landfill sustainability, modern sanitary landfills are equipped with several engineered systems with different functions. For instance, the installation of containment systems, such as bottom liner and multi-layers capping systems, is aimed at reducing leachate seepage and water infiltration into the landfill body as well as gas migration, while eventually mitigating methane emissions through the placement of active oxidation layers (biocovers). Leachate collection and removal systems are designed to minimize water head forming on the bottom section of the landfill and consequent seepages through the liner system. Finally, gas extraction and utilization systems, allow to recover energy from landfill gas while reducing explosion and fire risks associated with methane accumulation, even though much depends on gas collection efficiency achieved in the field (range: 60-90% Spokas et al., 2006; Huitric and Kong, 2006). Hence, impacts on the surrounding environment caused by the polluting substances released from the deposited waste through liquid and gas emissions can be potentially mitigated by a proper design of technical barriers and collection/extraction systems at the landfill site. Nevertheless, the long-term performance of containment systems to limit the landfill emissions is highly uncertain and is strongly dependent on site-specific conditions such as climate, vegetative covers, containment systems, leachate quality and applied stress. Furthermore, the design and operation of leachate collection and treatment systems, of landfill gas extraction and utilization projects, as well as the assessment of appropriate methane reduction strategies (biocovers), require reliable emission forecasts for the assessment of system feasibility and to ensure environmental compliance. To this end, landfill simulation models can represent an useful supporting tool for a better design of leachate/gas collection and treatment systems and can provide valuable information for the evaluation of best options for containment systems depending on their performances under the site-specific conditions. The capability in predicting future emissions levels at a landfill site can also be improved by combining simulation models with field observations at full-scale landfills and/or with experimental studies resembling landfill conditions. Indeed, this kind of data may allow to identify the main parameters and processes governing leachate and gas generation and can provide useful information for model refinement. In view of such need, the present research study was initially addressed to develop a new landfill screening model that, based on simplified mathematical and empirical equations, provides quantitative estimation of leachate and gas production over time, taking into account for site-specific conditions, waste properties and main landfill characteristics and processes. In order to evaluate the applicability of the developed model and the accuracy of emissions forecast, several simulations on four full-scale landfills, currently in operative management stage, were carried out. The results of these case studies showed a good correspondence of leachate estimations with monthly trend observed in the field and revealed that the reliability of model predictions is strongly influenced by the quality of input data. In particular, the initial waste moisture content and the waste compression index, which are usually data not available from a standard characterisation, were identified as the key unknown parameters affecting leachate production. Furthermore, the applicability of the model to closed landfills was evaluated by simulating different alternative capping systems and by comparing the results with those returned by the Hydrological Evaluation of Landfill Performance (HELP), which is the most worldwide used model for comparative analysis of composite liner systems. Despite the simplified approach of the developed model, simulated values of infiltration and leakage rates through the analysed cover systems were in line with those of HELP. However, it should be highlighted that the developed model provides an assessment of leachate and biogas production only from a quantitative point of view. The leachate and biogas composition was indeed not included in the forecast model, as strongly linked to the type of waste that makes the prediction in a screening phase poorly representative of what could be expected in the field. Hence, for a qualitative analysis of leachate and gas emissions over time, a laboratory methodology including different type of lab-scale tests was applied to a particular waste material. Specifically, the research was focused on mechanically biologically treated (MBT) wastes which, after the introduction of the European Landfill Directive 1999/31/EC (European Commission, 1999) that imposes member states to dispose of in landfills only wastes that have been preliminary subjected to treatment, are becoming the main flow waste landfilled in new Italian facilities. However, due to the relatively recent introduction of the MBT plants within the waste management system, very few data on leachate and gas emissions from MBT waste in landfills are available and, hence, the current knowledge mainly results from laboratory studies. Nevertheless, the assessment of the leaching characteristics of MBT materials and the evaluation of how the environmental conditions may affect the heavy metals mobility are still poorly investigated in literature. To gain deeper insight on the fundamental mechanisms governing the constituents release from MBT wastes, several leaching experiments were performed on MBT samples collected from an Italian MBT plant and the experimental results were modelled to obtain information on the long-term leachate emissions. Namely, a combination of experimental leaching tests were performed on fully-characterized MBT waste samples and the effect of different parameters, mainly pH and liquid to solid ratio (L/S,) on the compounds release was investigated by combining pH static-batch test, pH dependent tests and dynamic up-flow column percolation experiments. The obtained results showed that, even though MBT wastes were characterized by relatively high heavy metals content, only a limited amount was actually soluble and thus bioavailable. Furthermore, the information provided by the different tests highlighted the existence of a strong linear correlation between the release pattern of dissolved organic carbon (DOC) and several metals (Co, Cr, Cu, Ni, V, Zn), suggesting that complexation to DOC is the leaching controlling mechanism of these elements. Thus, combining the results of batch and up-flow column percolation tests, partition coefficients between DOC and metals concentration were derived. These data, coupled with a simplified screening model for DOC release, allowed to get a very good prediction of metal release during the experiments and may provide useful indications for the evaluation of long-term emissions from this type of waste in a landfill disposal scenario. In order to complete the study on the MBT waste environmental behaviour, gas emissions from MBT waste were examined by performing different anaerobic tests. The main purpose of this study was to evaluate the potential gas generation capacity of wastes and to assess possible implications on gas generation resulting from the different environmental conditions expected in the field. To this end, anaerobic batch tests were performed at a wide range of water contents (26-43 %w/w up to 75 %w/w on wet weight) and temperatures (from 20-25 °C up to 55 °C) in order to simulate different landfill management options (dry tomb or bioreactor landfills). In nearly all test conditions, a quite long lag-phase was observed (several months) due to the inhibition effects resulting from high concentrations of volatile fatty acids (VFAs) and ammonia that highlighted a poor stability degree of the analysed material. Furthermore, experimental results showed that the initial waste water content is the key factor limiting the anaerobic biological process. Indeed, when the waste moisture was lower than 32 %w/w the methanogenic microbial activity was completely inhibited. Overall, the obtained results indicated that the operative conditions drastically affect the gas generation from MBT waste, in terms of both gas yield and generation rate. This suggests that particular caution should be paid when using the results of lab-scale tests for the evaluation of long-term behaviour expected in the field, where the boundary conditions change continuously and vary significantly depending on the climate, the landfill operative management strategies in place (e.g. leachate recirculation, waste disposal methods), the hydraulic characteristics of buried waste, the presence and type of temporary and final cover systems.

Mediante il lavoro di ricerca svolto nella tesi, utilizzando un metodo razionale ed esplicito nel pieno rispetto delle caratteristiche di una procedura scientifica, è stato affrontato da un punto di vista teorico il problema della progettazione di un sistema di supporto alle decisioni con esplicita considerazione della dimensione geo-spaziale (Spatial Decision Support System - SDSS) per il supporto alla gestione integrata della zona costiera (Integrated Coastal Zone Management - ICZM). Il framework concettuale è stato applicato alla costa della Regione Veneto. I macro-obiettivi della tesi sono stati: • Identificare lo stato dell’arte in tema di SDSS costieri; • Costruire un Planning Framework di riferimento quale base concettuale ed operativa per lo SDSS; • Individuare i componenti dello SDSS in termini di dati di base, indicatori e modelli; • Sperimentare il framework su un’area di studio. Il Capitolo 2 ha approfondito il concetto di Spatial Decision Support System rispetto alla più generale teoria dei Sistemi di Supporto alle Decisioni e alle relazioni tra questi e i sistemi di Business Intelligence (2.1.), esplorando la modalità di rappresentazione ed analisi offerta dalle Dashboard Territoriali (2.2.), analizzando la componente peculiare dello SDSS, il Geographic Information System (2.3.1.) e come questa ha influenzato le architetture SDSS (2.3.2., 2.3.3.), la GeoBI (2.3.4.) e ha proposto una survey sugli SDSS costieri realizzati (2.3.5.). Il Capitolo 3 è stato dedicato ai concetti ed ai modelli di riferimento per il Planning Framework e per lo SDSS: • il Modello di Gestione Costiera di Marotta (3.1); • il Modello DPSIR dell’EU (3.2); • il concetto di Consumo di Suolo (3.3.); • il concetto di Frammentazione Territoriale (3.4) declinato sia dal punto di vista delle analisi urbanistiche che da quello del paradigma dell’Ecologia del Paesaggio; • il concetto di eco-biodiversità territoriale (3.5.); • i Modelli per la simulazione dei cambiamenti di Uso del Suolo (LUCC) (3.6). Il Capitolo 4 è stato dedicato alla descrizione del Planning Framework (4.1.), dell’architettura SDSS (4.2), del modello di LUCC adottato, SLEUTH (4.3.), della sua applicazione integrata con l’analisi multicriteria per la costruzione di scenari a scala nazionale italiana (4.4). Nel paragrafo (4.5) sono stati descritti i dataset principali utilizzati per la sperimentazione: • l’Uso del Suolo CORINE Land Cover; • la Carta di Uso del Suolo della Regione Veneto (CCS 2007, CCS 2007 versione standard PLUS, CCS 2012); • il Grafo della Viabilità della Regione Veneto (DBPrior10K); • le Basi territoriali ISTAT Census ed annesso database del Censimento Popolazione ed Abitazioni; • i dati statistici regionali; • la Cartografia nazionale del consumo di suolo. Il Capitolo 5 ha presentato dettagliatamente la sperimentazione dello SDSS sulla costa della Regione del Veneto secondo la seguente articolazione: • Inquadramento dell’area di studio (5.1.). • Calcolo degli indici di frammentazione territoriale su base comunale (5.2) per due scenari “rilevati”: il 2007 e il 2012. Gli indici relativi ai due scenari sono mappati e analizzati (5.3). • Dinamica della copertura del suolo regionale analizzata nella sua evoluzione attraverso i dati CORINE Land Cover (1990 – 2000 – 2006 – 2012 – 2018) alla risoluzione spaziale e tematica del Livello 3 (5.4). • Analisi mediante metriche di Landscape Ecology dei dati CORINE Land Cover 2006 e 2012 alla risoluzione spaziale e tematica del Livello a livello di paesaggio e di classe (5.5.). • Analisi mediante metriche di Landscape Ecology dei dati CORINE Land Cover 2012 e degli scenari prodotti tramite il Modello SLEUTH per l’anno 2040 (5.6.). • Caratterizzazione rispetto al fenomeno dello Urban Sprawl/Urban Sprinkling dei Comuni litoranei della Regione Veneto (5.7.). • Realizzazione del supporto informativo georeferenziato dei dati statistici per le analisi di vulnerabilità mediante la tecnica del Dasymetric Mapping (Eicher e Brewer, 2001) (5.8). In Allegato 1 è stata riportata la tecnica per il calcolo dell’Indice di Rischio Insediativo. In Allegato 2 è stata affrontata la trattazione delle Leggi di Potenza. In Allegato 3 si documenta la implementazione del Modello SLEUTH alla Regione Veneto realizzata nella presente tesi. La metodologia individuata e sperimentata è “snella”, ma focalizzata ad affrontare il nucleo della dinamica contemporanea dei sistemi costieri: le azioni antropiche stanno producendo consumo di suolo con riduzione della sostenibilità e della qualità ambientale e incremento dei rischi dovuti ai cambiamenti climatici. I dataset "backbone", Land Use / Land Cover, sono sistematicamente aggiornati utilizzando i prodotti dell’Osservazione della Terra e gli altri dati provengono da enti pubblici (grazie alla Direttiva INSPIRE e alle altre direttive dell'UE, ad Eurostat, ecc.). Pertanto, gli indici e gli indicatori dell'ecologia ecosistemica e del paesaggio possono essere calcolati "facilmente" e mappati. Questo tipo di mappe, indicatori e metodologia sono alla base dello SDSS costiero necessario ai decisori e alle parti interessate per l’ICZM.