Projektgruppe AIR Optimierung von Planungsprozessen im Flugverkehr AG-Monien Projektgruppe AIR Optimierung von Planungsprozessen im Flugverkehr

Prozess der Flugplanung Air Traffic Control Crew Scheduling Aircraft Rotation Network Design Market Modeling Revenue Management Fleet Assignment PG-AIR

Thema der Projektgruppe Fleet Assignment auf Basis des Connection Network. Basierend auf dem Connection-Network, da bisherige Modelle keine Connection-abhängigen Bodenzeiten berücksichtigen können. PG-AIR

Objekte / Datenstrukturen Architektur Preprocessing Einlesen Daten Objekte / Datenstrukturen Modellaufbau Löser Ausgabe Auswertung Concert Regler CPLEX Konfigurator PG-AIR

Modellaufbau Basis für die Problemmodellierung: Connection-Network FRA Arrival 319 340 FRA Departure 340 319, 340 PG-AIR

Zyklische und nicht-zyklischen Planungsperioden Bei zyklischer Planung: Rückwärtskanten möglich FRA Arrival Departure Bei zyklischer Planung: Rückkante -> Flug über die Periodenlänge. Bei nicht-zyklischer Planung: Quelle und Senke Quelle Senke PG-AIR

Basismodell F = Menge aller Flotten xji Ef = Menge aller Connections für die Flotte f  F Cf = Flugzeuganzahl der Flotte f  F 1, falls Legs i und j von der Flotte f nacheinander geflogen werden 0 sonst (Leg i wird von der Flotte f geflogen   xfij = 1, wobei (i,j)  Ef) j revfij = Profit für die Connection (i,j)  Ef costfij = Kosten für die Connection (i,j)  Ef Wobei Profit/Kosten für die Connections (i,j)  Ef = Profit/Kosten für das Leg i, geflogen von der Flotte f (für alle j mit (i,j)  Ef) xfij PG-AIR

Basismodell – zyklisch Dieser gibt an, wie oft die Connection die Periodenlänge „schneidet“. Für jede Connection xfij definiert man pfij  N. Diese Variable gibt die Anzahl der Schnitte mit der Periodengrenze an. PG-AIR

Basismodell – nicht-zyklisch Schnitte mit Periodengrenze sind nicht mehr möglich, dadurch fallen dir pfij raus. Beschränkung der Connections durch Flottenkapazität und deren zusätzliche Kontrolle in Quelle und Senke. Zusätzliche Kontrolle der Flottenkapazität in Quelle (oder Senke). PG-AIR

Erweiterungen Realisierung verschiedener Modellerweiterungen mit folgenden Schwerpunkten: Modifizierung der Planungsperiode Einbeziehung von Gewichtungs- und Strafkosten Globale Beschränkungen Berücksichtigung von initialen Lösungen PG-AIR

Variable Planungsperiodenlänge Das Modell basiert auf periodischer zeitlicher Planung. Einstellen der Periodenlänge durch Angabe im Konfigurationsfile Modell arbeitet auf Minutenbasis Standardperiodenlänge: 1 Woche (10080 Min) FRA 10080 Planungsperiode PG-AIR

 - Gewichtungsfaktor für Erlöse  - Gewichtungsfaktor für Kosten Variable Gewichtung von (Leg-)Kosten und (Leg-)Erlösen in der Zielfunktion  - Gewichtungsfaktor für Erlöse  - Gewichtungsfaktor für Kosten  Anpassung der Zielfunktion Alpha und Beta sind in der Konfigurationsdatei einstellbar. PG-AIR

Connection-Kosten und geänderte Mindestbodenzeiten Möglichkeit zusätzliche Informationen für bestimmte Connections zu berücksichtigen: Für eine Connection zwischen zwei bestimmten Legs Für alle Connections zwischen Legs mit bestimmten Typ (z.B. interkontinental  kontinental) Berücksichtigung von: eventuell vorhandenen zusätzlichen „Connection-Kosten“ eventuell geänderten Mindestbodenzeiten einzelner Connections oder Connectionsgruppen eventuellem Verbieten bestimmter Connections Informationen dazu werden aus dem Optionalen Connection File gelesen PG-AIR

Explizite Kostenobergrenze Zusätzliche Restriktion: (M = explizite Kostenobergrenze) Kostengrenze aus Eingabefile vorgegeben PG-AIR

Berücksichtigung von Fixkosten für Flugzeuge Fixf – Fixkosten für ein Flugzeug der Flotte f Zyklisch: Capacity-Constrain gewichtet mit Fixf in die Zielfunktion übernehmen Nicht-Zyklisch PG-AIR

Explizite Obergrenze für die Gesamtflugzeuganzahl TotalCap –maximale Gesamtflugzeuganzahl Zyklisch FleetCapacity über alle Flotten bilden Nicht-zyklisch PG-AIR

Beschränkung der Blockstunden für ausgewählte Flotten dfij – Anzahl der Blockstunden (reine Flugzeit) für die Connection xfij (also, für das Leg i) Hf – maximale Anzahl der Blockstunden für die Flotte fF PG-AIR

Beschränkung der Änderungen bezüglich der Vorgabelösung Die Gesamtanzahl der geflogenen Legs ist immer konstant. Sei mod fij – Anzahl der potenziellen Änderungen, falls Leg i in der neuen Lösung geflogen wird (j mit (i,j)Ef). Also Es genügt die Legs zu zählen, die NUR in der neuen Lösung geflogen werden und in der Vorgabelösung 0 waren Für ein „normales“ Leg i: 1, falls Leg i in der Vorgabelösung NICHT von der modfij Flotte f geflogen wird 0 sonst. Für ein zusammengesetztes Superleg i: N -> Anzahl der in Superleg i zusammengefassten Legs, die in der modfij Vorgabelösung NICHT von der Flotte f geflogen werden 0, falls alle Legs in i in der Vorgabelösung von der Flotte f geflogen werden PG-AIR

Beschränkung der Änderungen bezüglich der Vorgabelösung Beschränkung durch Strafkosten Changecost = Strafkosten für eine Änderung Explizite Beschränkung Change = maximal erlaubte Anzahl der Änderungen PG-AIR

Zusammenfassung: Modellaufbau Als Basis für die Problemmodellierung wurde das Connection-Network verwendet. Dabei wurde folgende Erweiterungen berücksichtigt : Variable Planungsperiodenlänge Unterstützung von zyklischen und nicht-zyklischen Planungsperioden Variable Gewichtung von Kosten und Erlösen in der Zielfunktion Berücksichtigung von eventuell vorhandenen „Connection-Kosten“ und gegenüber der Eingabe geänderten Mindestbodenzeiten einzelner Connections Explizite Kostenobergrenze Berücksichtigung von Fixkosten für Flugzeuge Explizite Obergrenze für die Gesamtflugzeuganzahl Beschränkung der Blockstunden für ausgewählte Flotten Beschränkung der Änderungen bezüglich der Vorgabelösung, sowohl explizit als auch durch Strafkosten PG-AIR

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Nun folgt Teil 2: Preprocessing & Ergebnisse PG-AIR