Metoda przydziału lotów do stanowisk odprawy biletowo

Transkrypt

PRACE NAUKOWE POLITECHNIKI WARSZAWSKIEJ
z. 87
Transport
2012
Sylwester Gładyś
Marcin Grabowski
Politechnika Warszawska, Wydział Transportu
METODA PRZYDZIAŁU LOTÓW DO STANOWISK
ODPRAWY BILETOWO-BAGAŻOWEJ
W WARUNKACH NIECIĄGŁOŚCI OBSŁUGI
Rękopis dostarczono, listopad 2012
Streszczenie: Analizowany problem przydziału lotów do stanowisk odprawy biletowo-bagażowej
(stanowisk check-in) w porcie lotniczym występuje po nieciągłości odprawy biletowo-bagażowej.
Dotyczy przewoźników lotniczych obsługujących dużą liczbę lotów oraz posiadających w dyspozycji
stałą grupę stanowisk check-in. Następstwem nieciągłości odpraw jest wystąpienie opóźnień startów
lotów, powodujących ponoszenie strat przez przewoźnika. Opracowana metoda przydziału lotów do
stanowisk odprawy biletowo-bagażowej pozwala na określenie takiej kolejności odpraw lotów, aby
całkowity koszt poniesiony przez przewoźnika był minimalny. Metoda pozwala na wykonanie
przydziału optymalnego lub suboptymalnego do jednej lub wielu kolejek. Przeprowadzone badania
symulacyjne wykazały, że zastosowanie metody programowania dynamicznego pozwala na
obniżenie dodatkowych kosztów ponoszonych przez przewoźnika lotniczego z powodu wystąpienia
nieciągłości odprawy biletowo-bagażowej.
Słowa kluczowe: odprawa biletowo-bagażowa, szeregowanie zadań, transport lotniczy
1. WSTĘP
Dla każdego dnia tworzony jest plan realizacji obsługi pasażerów w porcie lotniczym.
Przydział stanowisk obsługi biletowo-bagażowej dokonywany jest w kolejności zgodnej
z realizowanym rozkładem lotów. Problem realizacji planowanego przydziału lotów do
stanowisk odprawy biletowo-bagażowej pojawia się po wystąpieniu nieciągłości działania
stanowisk check-in. Po wznowieniu odpraw, wobec dużej liczby lotów oczekujących na
obsługę, pojawia się problem wyznaczenia optymalnej kolejności dokonywania odpraw
pasażerów oczekujących lotów, aby sumaryczny dodatkowy koszt poniesiony przez
przewoźnika z winy opóźnień lotów był minimalny.
Nieciągłość procesu odpraw biletowo-bagażowych może nastąpić z powodu:
• zagrożenia aktem bezprawnej ingerencji i ewakuacji budynku Terminala,
• awarii infrastruktury technicznej lotniska,
6
Sylwester Gładyś, Marcin Grabowski
• pośrednio poprzez wystąpienie złych warunków pogodowych.
Opóźnione loty powodują ponoszenie przez przewoźnika lotniczego dodatkowych
kosztów związanych z ochroną praw pasażerów oraz użytkowaniem infrastruktury lotniska
[7].
Po wznowieniu obsługi biletowo-bagażowej odprawy prowadzone są w kolejności
rozkładowej, niekiedy wybrane loty, na zasadzie intuicyjnej, przesuwane są na początek
kolejki odpraw.
W pracy przedstawiono metodę dynamicznego przydziału lotów do stanowisk odprawy
biletowo-bagażowej, pozwalającą na określenie takiej kolejności odpraw pasażerów, aby
całkowity koszt ponoszony przez przewoźnika z powodu opóźnień był najmniejszy.
Wyniki uzyskane na podstawie przeprowadzonych badań symulacyjnych wykazały,
że zastosowanie opracowanej metody pozwala na znaczne obniżenie kosztów ponoszonych
przez przewoźnika.
Szereg zagadnień związanych z realizacją obsługi pasażerów w porcie lotniczym było
rozpatrywanych w pracach [5], [6].
2. CHARAKTERYSTYKA OBSŁUGI PASAŻERÓW
ODLATUJĄCYCH
Obsługa pasażerów odlatujących jest procesem w którego skład wchodzą następujące
etapy: odprawa biletowo - bagażowa, kontrola bezpieczeństwa, kontrola paszportowa,
odprawa celna - dla pasażerów podróżujących poza Strefę Schengen, boarding [5].
Odprawa biletowo-bagażowa obejmuje kontrolę dokumentów podróży, nadanie bagażu
oraz wydanie karty pokładowej dla pasażera. Kontrola odbywa się na stanowiskach
check-in umieszczonych w hali odlotów dworca lotniczego. Można dokonać odprawy za
pomocą internetu, telefonu komórkowego, zainstalowanych w porcie kiosków
samoobsługowych.
Istnieją dwie metody realizowania odprawy biletowo-bagażowej na stanowisku check-in:
• odprawa kierunkowa: otwierana dla konkretnego lotu i w ściśle określonym czasie,
zależnym od umowy pomiędzy agentem handlingowym a przewoźnikiem.
Zazwyczaj rozpoczęcie odprawy kierunkowej następuje na 120, a zamknięcie na
30 minut przed planowym odlotem;
• odprawa otwarta, zwana „common check-in”: stosowana przez przewoźników,
którzy obsługują dużą liczbę wylotów z danego portu lotniczego. Polega na
ciągłym otwarciu określonej liczby stale przydzielonych przewoźnikowi stanowisk,
na których mogą odprawiać się pasażerowie wszystkich lotów tego przewoźnika,
bez ograniczeń czasowych dotyczących otwarcia odprawy. Oznacza to, że pasażer
na lot wieczorny może odprawić się już rano. Odprawa na określony lot również
zamykana jest na około 30 minut przed startem.
Kontrola bezpieczeństwa jest przeprowadzana przez Straż Graniczną. Celem kontroli jest
zapobieżenie wniesienia przez osobę kontrolowaną do strefy zastrzeżonej przedmiotów
niebezpiecznych.
Metoda przydziału lotów do stanowisk odprawy biletowo-bagażowej w warunkach …
7
Kontroli paszportowej poddawani są pasażerowie wylatujący do krajów spoza strefy
Schengen. Podczas kontroli sprawdzane są dokumenty tożsamości lub paszport oraz karta
pokładowa na lot.
Po przejściu przez kontrolę bezpieczeństwa (lub bezpieczeństwa i paszportową) pasażer
kieruje się do poczekalni odlotowej, w której oczekuje na przyjęcie pasażerów na pokład
statku powietrznego - tzw. boarding.
Badania czasu obsługi biletowo-bagażowej na Lotnisku Chopina w Warszawie na
stanowiskach obsługujących loty PLL LOT oraz LOT Charters przeprowadzono w lipcu
2009r. Przy pomiarze rejestrowano liczbę odprawianych jednocześnie pasażerów, kierunek
lotu, czas odprawy.
Uzyskane pomiary [3] pozwoliły wyznaczyć średnie czasy obsługi jednego pasażera
w czterech grupach:
•
•
•
•
pasażerowie lotów europejskich i krajowych – klasa ekonomiczna
pasażerowie lotów europejskich i krajowych – klasa biznesowa
pasażerowie lotów długodystansowych
pasażerowie lotów czarterowych
89,33 s
67,67 s
151,70 s
51,57 s
Najliczniejszą grupę stanowią pasażerowie lotów europejskich, bliskowschodnich
i krajowych podróżujących w klasie ekonomicznej. Ich odprawa trwająca średnio 89,33
sekundy jest zgodna z przyjętym w branży lotniczej średnim czasem odpraw w tej grupie
wynoszącym 90 sekund [6]. Otrzymane średnie czasy odpraw pasażerów, liczba pasażerów
lotu, liczba dostępnych stanowisk odprawy są wykorzystywane do szacowania
sumarycznego czasu potrzebnego na odprawę pasażerów każdego lotu.
3. IDENTYFIKACJA KOSZTÓW PONOSZONYCH PRZEZ
PRZEWOŹNIKA Z POWODU OPÓŹNIEŃ LOTÓW
Przerwanie procesu odpraw biletowo-bagażowych powoduje opóźnienia startów tych
lotów, których pasażerowie nie zostali odprawieni na czas. Czas opóźnienia mierzony jest
do momentu opuszczenia stanowiska postojowego, co może nastąpić po odprawieniu
wszystkich pasażerów oraz dostarczeniu ich na pokład samolotu. Czas upływający od
odprawienia ostatniego pasażera do dostarczenia go na pokład szacowany jest na 10-15
minut [6]. Opóźnienia lotów są przyczyną ponoszenia przez przewoźnika określonych
kosztów, których wartość nie jest powiązana z czasami zakończenia odpraw
poszczególnych pasażerów lotu, lecz z czasem zakończenia odprawy pasażera ostatniego.
Kosztami ujętymi w metodzie są te, które przewoźnik musi ponieść z powodu ochrony
praw pasażerów oraz opłat infrastrukturalnych, zależnych od czasu przebywania statku
powietrznego na stanowisku postojowym. Koszty ponoszone z tytułu ochrony praw
pasażera reguluje rozporządzenie Rady Europy i Parlamentu Europejskiego nr 261/204
z dnia 11 lutego 2004r. [7].
8
Tab.1
Przyjęte do obliczeń koszty obciążające przewoźnika [3]
warunek
dystans>1500 km i czas
opóźnienia >120 min
koszt obciążający przewoźnika
koszt jednostkowy
podanie posiłku wszystkim pasażerom
5 PLN dla jednego pasażera
wniesienie dla zarządzającego
czas postoju SP w porcie > 180
lotniskiem opłaty za stanowisko
min
postojowe
wniesienie dla zarządzającego
czas postoju SP przy pomoście
lotniskiem opłaty za korzystanie z
pasażerskim > 102 min
pomostu pasażerskiego
opóźnienie lotu > 300 min
zwrot kosztu biletów pasażerom
opóźnienie lotu > czas na
zapewnienie pasażerom kontynuującym
przesiadkę
podróż alternatywnego połączenia
0,0055 PLN dla każdego
1 kg MTOW
130 PLN za każde rozpoczęte
15 minut postoju
koszt biletu
koszt połączenia
alternatywnego dla jednego
pasażera
Przykładowy przebieg funkcji kosztu przedstawiony został na rysunku 1. Funkcja
kosztu jest funkcją nieciągłą i niemalejącą, a jej wykres jest zbiorem prostych.
Rys. 1. Przykładowy przebieg funkcji kosztu opóźnionego lotu
4. METODA SZEREGOWANIA I PRZYDZIAŁU LOTÓW
DO STANOWISK ODPRAWY BILETOWO-BAGAŻOWEJ
Metoda przydziału lotów do stanowisk check-in składa się z trzech głównych etapów
przedstawionych na Rys. 2.
Na początku informacje zawarte w lotniskowej bazie danych systemu odpraw biletowobagażowych dotyczące opóźnionych lotów oraz lotów, których odprawa zostanie
zakłócona przez odprawę lotów opóźnionych, przekształcane są do postaci tablicy
kosztów. W tablicy zawarte są wartości kosztów każdego z lotów w funkcji czasu
zakończenia jego odprawy, kwantowane co 5 minut. Dla każdego lotu obliczany jest czas
9
konieczny do zakończenia odpraw pasażerów przeprowadzany na wszystkich dostępnych
stanowiskach obsługi, zaokrąglany do 5 minut w górę.
Następnie wykonywane jest szeregowanie lotów do jednej kolejki odprawy, za pomocą
algorytmu szeregowania optymalnego lub, w przypadku gdy złożoność czasowa
wykonywania algorytmu optymalnego będzie zbyt duża, szeregowania suboptymalnego.
Szeregowanie lotów do jednej kolejki zakłada, że pasażerowie lotu odprawiani są na
wszystkich dostępnych stanowiskach check-in. Po jego zakończeniu następuje odprawa
lotu następnego.
Tak poszeregowane loty mogą zostać przydzielone do kilku kolejek odprawy, przy
pomocy algorytmu przydziału do n-kolejek. Uzyskany przydział umożliwia obsługę
jednoczesną kilku lotów na takiej samej liczbie stanowisk.
START
przetwarzanie danych wejściowych
Przetwarzanie danych
wejściowych
szeregowanie lotów do jednej kolejki
TAK
NIE
R > Rgr
Algorytm
szeregowania
optymalnego do
jednej kolejki
Algorytm
szeregowania
suboptymalnego
do jednej kolejki
przydział lotów do n-kolejek
NIE
Czy przydział
do n-kolejek?
TAK
Algorytm
przydziału do
n-kokejek
KONIEC
Rys. 2. Etapy metody przydziału lotów do stanowisk check-in
Szeregowanie optymalne do jednej kolejki
Algorytm szeregowania optymalnego oparty jest na metodzie programowania
dynamicznego. Wieloetapowy proces szeregowania może zostać przedstawiony za pomocą
sieci skierowanej (Rys. 3), gdzie:
• wierzchołki przedstawiają stany dopuszczalne procesu Se, będące zbiorami lotów
odprawionych w poprzednich etapach;
10
•
łuki wychodzące z danego wierzchołka przedstawiają decyzje dopuszczalne xe dla
danego stanu Se, kierując proces do odpowiedniego wierzchołka następnego etapu.
Rys. 3. Fragment sieci skierowanej wieloetapowego procesu decyzyjnego
Dla każdego ze stanów Se znany jest czas t(Se) potrzebny na odprawę wszystkich lotów
odprawianych na poprzednich etapach, niezależnie od ich kolejności. Dzięki temu możliwe
jest określenie kosztu f(xe) podjęcia każdej z możliwych decyzji dopuszczalnych xe.
Analizując proces od końca, możliwe jest wyznaczenie optymalnej realizacji procesu z
każdego z wierzchołków sieci do końca procesu, a w konsekwencji, zgodnie z zasadą
optymalności Bellmana, wyznaczenie optymalnej realizacji całego procesu.
Czasowa złożoność obliczeniowa algorytmu szeregowania optymalnego lotów do
jednej kolejki zależeć będzie od liczby rozpatrywanych stanów (wierzchołków sieci). Dla
R lotów sieć składa się z 2R-1 wierzchołków.
Szeregowanie suboptymalne lotów do jednej kolejki
W przypadku, gdy duża liczba lotów poddanych szeregowaniu powoduje zbyt długi
czas wykonywania obliczeń (R > Rgr, gdzie Rgr – graniczna liczba lotów szeregowanych
optymalnie), szeregowanie może zostać wykonane za pomocą algorytmu suboptymalnego,
składającego się z trzech algorytmów, wielokrotnie wykorzystujących algorytm
szeregowania optymalnego.
Najpierw wykonywane jest „szeregowanie co drugi”. Wektor lotów rozdzielany jest na
dwa podwektory - do pierwszego przenoszone są elementy o indeksach nieparzystych, a do
drugiego o indeksach parzystych. Następnie obydwa wektory szeregowane są przy pomocy
algorytmu optymalnego i składane z powrotem, naprzemian, do jednego wektora. Tak
uszeregowany wektor lotów dzielony jest na dwie połowy („szeregowanie połówkowe”) i
każda z nich osobno szeregowana jest algorytmem optymalnym. Ostatnim etapem jest
wykonanie „szeregowania schodkowego”. Polega ono na stopniowym, idąc od końca,
wydzielaniu podwektora o określonym rozmiarze (Rgr), szeregowaniu go algorytmem
optymalnym i ponownym wpisaniu do wektora lotów. Następnie, cofając się stopniowo o
jeden indeks wydzielane i szeregowane są kolejne podwektory, aż do uszeregowania
całego wektora.
11
Algorytm przydziału lotów do n-kolejek
Wektor lotów szeregowany optymalnie lub suboptymalnie, może zostać przydzielony
do kilku kolejek przy pomocy opracowanego algorytmu przydziału. Na początku
uszeregowane loty przydzielane są do zadanej liczby kolejek, na zasadzie: „przydziel
pierwszy nieprzydzielony lot z wektora lotów do kolejki, w której odprawa zostanie
zakończona najwcześniej: czynność powtarzaj aż do przydzielenia wszystkich lotów”.
Następnie każda z kolejek szeregowana jest algorytmem szeregowania optymalnego. W
wyniku tego szeregowania może nastąpić sytuacja, że jeden z lotów oczekuje na odprawę,
pomimo że w innej kolejce odprawa została już zakończona. Należy wtedy przenieść ten
lot do kolejki o najwcześniejszym czasie zakończenia, a następnie szeregować ją ponownie
algorytmem szeregowania optymalnego.
5. MODEL SYMULACYJNY
Metoda przydziału lotów do stanowisk odprawy biletowo-bagażowej została
zaimplementowana do aplikacji komputerowej. Program został napisany w języku
programowania Delphi.
Dla zadanej bazy danych oraz liczby stanowisk odpraw, wykonywana jest analiza
porównawcza przydziałów, ze względu na liczbę kolejek oraz stosowaną metodę
przydziału. Z opracowaną metodą przydziału porównywana jest metoda przydziału w
kolejności rozkładowej oraz metoda przydziału „intuicyjnego”, polegająca na wyborze
lotu, którego koszt w danej chwili jest największy. Program pozwala również na
przedstawienie wykresu Gantt’a wybranego przydziału, lub wykresu kosztu danego lotu na
tle wykresu Gantt’a.
Przeprowadzone zostały badania symulacyjne skuteczności opracowanej metody,
poprzez rozwiązanie dziesięciu przykładowych problemów (Tab. 2), opartych na
rzeczywistym rozkładzie lotów, przyjmując różne liczby stanowisk odprawy oraz różne
liczby lotów.
Tab. 2
Struktura danych użytych do analizy
l.p.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
czas trwania nieciągłości
10:30 - 12:00
10:40 - 11:40
10:40 - 11:50
10:40 - 12:00
10:40 - 12:00
10:40 - 12:30
06:25 - 07:50
06:25 - 07:50
06:25 - 07:30
10:40 - 11:40
liczba lotów
18
16
24
14
28
30
24
24
16
17
liczba stanowisk odprawy
16
16
20
12
16
20
16
22
12
20
12
W Tab. 3 przedstawione są przydziały o minimalnym koszcie spośród przydziałów
obliczonych dla poszczególnych liczb kolejek i stosowanych metod przydziału.
Tab. 3
Wyniki badań symulacyjnych
koszt przydziału
liczba
kolejek
dynamiczny
intuicyjny
% oszczędności w stosunku do:
rozkładowy
intuicyjny
rozkładowy
84727
94,99%
91,86%
symulacja nr 1
2
6896
137691
symulacja nr 2
1
1402
63776
2032
97,80%
31,00%
2
1402
62705
4110
97,76%
65,89%
11966
90,90%
46,06%
47432
99,46%
99,32%
96736
90,37%
86,64%
332878
63,53%
50,47%
50414
87,88%
80,08%
42120
82,71%
85,03%
29415
89,52%
78,40%
2738
97,97%
58,44%
średnio:
90,26%
70,29%
symulacja nr 3
2
6454
70885
symulacja nr 4
2
322
59140
symulacja nr 5
2
12925
134219
symulacja nr 6
2
164860
452026
symulacja nr 7
2
10041
82854
symulacja nr 8
2
6307
36477
symulacja nr 9
1
6354
60645
symulacja nr 10
2
1138
55951
13
6. PODSUMOWANIE
Analizowany problem następuje po nieciągłości odprawy biletowo - bagażowej, która
jest przyczyną opóźnień lotów przewoźnika. Przewoźnik ma możliwość zarządzania
kolejnością odpraw, a co za tym idzie minimalizacją kosztów wynikających z opóźnień
lotów poprzez odpowiednie ich szeregowanie w kolejce do odprawy.
Rozwiązaniem problemu może być opracowana metoda przydziału lotów do stanowisk
odprawy biletowo - bagażowej. Pozwala ona na ustalenie takiej kolejności odpraw lotów,
by sumaryczny koszt poniesiony przez przewoźnika z powodu opóźnień lotów przez niego
obsługiwanych był minimalny. Przeprowadzone badania symulacyjne wykazały, że
zastosowanie opracowanej metody przydziału lotów do stanowisk check-in pozwala
zmniejszyć koszt ponoszony przez przewoźnika średnio o 70% w stosunku do odprawy w
kolejności rozkładowej. W 90% badanych przypadków najbardziej opłacalnym było
podzielenie stanowisk check-in na dwie grupy i równoległa odprawa lotów podzielonych
na dwie kolejki.
Do skutecznego zastosowanie opracowanej metody wymagana jest możliwość dostępu
do lotniskowej bazy danych oraz możliwość otwierania odpraw kierunkowych aby
umożliwić obsługę lotów według kolejności będącej rozwiązaniem otrzymanym przy
zastosowaniu opracowanej metody.
Bibliografia
1. AIP Polska – Aeronautical Information Publication - Zbiór Informacji Lotniczych.
2. Błażewicz J., Cellary W., Słowiński R., Węglarz J.: Badania operacyjne dla informatyków, WNT, 1983.
3. Grabowski M.: „Metoda dynamicznego przydziału lotów do stanowisk odprawy biletowo-bagażowej w
porcie lotniczym”, Praca magisterska, WT Politechnika Warszawska 2010.
4. Janiak A.: Wybrane problemy i algorytmy szeregowania zadań i rozdziału zasobów, PLJ, 1999.
5. Kwasiborska A.: Modelling of ground handling operations at airport, Journal of KONES Powertain and
Transport, Vol. 17, No. 3, Institute of Aviation, Warszawa, 2010.
6. Malarski M., Inżyniera Ruchu Lotniczego, OW PW, 2006.
7. Rozporządzenie Rady Europy i Parlamentu Europejskiego nr 261/2004 z dnia 11 lutego 2004 r.
ustanawiające wspólne zasady odszkodowania i pomocy dla pasażerów w przypadku odmowy przyjęcia
na pokład albo odwołania lub dużego opóźnienia lotów.
8. Trzaskalik T.: Wprowadzenie do badań operacyjnych z komputerem, PWE, 2008.
9. Ustawa Prawo Lotnicze z dnia 3 lipca 2002 r. ( Dz. U. Nr 130, poz. 1112 )
ALIGNMENT OF FLIGHTS TO AIRPORT’S CHECK-IN DESKS METHOD
Abstract: The subject of the following thesis is the problem of flights alignment to airport’s check-in desks
following check-in service discontinuity. The identified optimization problem is related to carriers operating
a high number of flights and operating many check-in desks. The causes of check-in service discontinuity
may range from a security threat, infrastructure breakdown to adverse weather conditions that prevent flight
departures from taking place. Check-in service discontinuities result in delayed flights, which in turn are a
source of loss to the carriers. The costs sustained by a carrier due to flight delays may be managed by the
appropriate sequencing of flight check-ins after the resuming of the check-in process. The proposed method
of dynamic alignment of flights to airport check-in desks allows for such an allocation of flight sequence so
that the total cost sustained by the carrier due to flight delays is kept at the minimum level. The method has
14
been tested by the application of several simulated databases. The outcome of the research indicated that the
application of the dynamic flight alignment method allows for a significant reduction (over 70%) of the total
cost incurred by a carrier due to delays of flights caused by check-in service discontinuity to significantly.
Keywords: check-in, scheduling, air transport

Metoda przydziału lotów do stanowisk odprawy biletowo

Transkrypt

Podobne dokumenty

Z Wrocławia w różne strony Europy