一種智能飛行機(jī)組排班的方法及設(shè)備技術(shù)

本申請(qǐng)的目的是提供一種智能飛行機(jī)組排班的方法及設(shè)備，本申請(qǐng)通過(guò)配置智能飛行機(jī)組的機(jī)組排班模型所需的參數(shù)以及排班場(chǎng)景，得到參數(shù)配置和排班場(chǎng)景配置；根據(jù)待排任務(wù)環(huán)集合確定初始人員排班計(jì)劃集合；根據(jù)所述初始人員排班計(jì)劃集合以及參數(shù)配置和排班場(chǎng)景配置，構(gòu)建所述智能飛行機(jī)組的機(jī)組排班模型；對(duì)所述機(jī)組排班模型進(jìn)行主問(wèn)題求解，得到主問(wèn)題的可行排班計(jì)劃；使用多標(biāo)簽最短路徑算法尋找所述機(jī)組排班模型的主問(wèn)題求解的優(yōu)化路徑，得到優(yōu)化的排班計(jì)劃，根據(jù)所述主問(wèn)題的可行排班計(jì)劃和所述優(yōu)化的排班計(jì)劃確定智能飛行機(jī)組的排班方案。從而提高機(jī)組資源利用率以及降低運(yùn)營(yíng)成本。本。本。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種智能飛行機(jī)組排班的方法及設(shè)備


[0001]本申請(qǐng)涉及計(jì)算機(jī)領(lǐng)域，尤其涉及一種智能飛行機(jī)組排班的方法及設(shè)備。

技術(shù)介紹

[0002]民航業(yè)正逐步成為促進(jìn)我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的重要戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)。國(guó)際航協(xié)預(yù)計(jì)，中國(guó)將在21世紀(jì)20年代中期超過(guò)美國(guó)成為全球最大航空客運(yùn)市場(chǎng)，雖然為了迎合市場(chǎng)需求的持續(xù)增長(zhǎng)，各航司在不斷擴(kuò)張自身規(guī)模，但是由于飛行員考核晉升要求高，培養(yǎng)速度慢，數(shù)據(jù)顯示，國(guó)內(nèi)飛行員數(shù)量的增速仍然無(wú)法跟上高漲的民航需求和快速的機(jī)隊(duì)擴(kuò)張。波音公司在之前發(fā)布的《2018年飛行員、機(jī)務(wù)需求展望(2018
?
2037)》中就已經(jīng)預(yù)計(jì)過(guò)，未來(lái)20年中國(guó)民航業(yè)(包括商業(yè)航空、公務(wù)航空和民用直升機(jī)航空)共需要79萬(wàn)名新飛行員，為滿足龐大的運(yùn)力需求將新增7000架客機(jī)，由此將產(chǎn)生高達(dá)11萬(wàn)人的飛行員數(shù)量缺口。
[0003]除機(jī)組資源緊缺之外，飛行安全也是民航運(yùn)營(yíng)管理中的核心問(wèn)題。根據(jù)2020年度歐洲航空安全局航空安全報(bào)告，近五年來(lái)，仍然有大約四分之一的航空事故和嚴(yán)重事故確認(rèn)是由人的因素或人的行為引起的。而在這些威脅飛行安全的人為因素中，機(jī)組疲勞的問(wèn)題尤為突出，長(zhǎng)時(shí)間的高強(qiáng)度工作、工作時(shí)間沒(méi)有規(guī)律、跨時(shí)區(qū)飛行、休息狀況不佳等情況，均容易造成飛行員疲勞程度加重，從而對(duì)思考能力、推理能力和決斷能力產(chǎn)生一定影響，導(dǎo)致事故發(fā)生的可能性增加。
[0004]飛行排班主要是安排每名飛行員在計(jì)劃期內(nèi)的工作任務(wù)，即將各任務(wù)環(huán)分別指派給合適的飛行員，決定執(zhí)飛各航班的飛行機(jī)組的各崗位人員。對(duì)于單個(gè)崗位的飛行員排班而言，任務(wù)環(huán)的指派不能與預(yù)先安排的模擬機(jī)帶飛等訓(xùn)練、值班、休假等任務(wù)產(chǎn)生時(shí)間或地點(diǎn)上的沖突，且需要滿足民航局121部法規(guī)限制和各航班對(duì)飛行員資質(zhì)證照的要求。對(duì)于整套飛行機(jī)組而言，各航班機(jī)組崗位的設(shè)置和各崗位人員之間的搭配也需要滿足特定的規(guī)則，而且飛行員培養(yǎng)晉升所需的帶飛等也需要在機(jī)組搭配的過(guò)程中實(shí)現(xiàn)，從而在保障生產(chǎn)運(yùn)行的飛行小時(shí)的同時(shí)，加快飛行實(shí)力的養(yǎng)成。
[0005]目前大多數(shù)國(guó)內(nèi)航空公司仍然通過(guò)業(yè)務(wù)人員進(jìn)行手工排班。為了減輕排班員的工作強(qiáng)度和難度，往往先安排完飛行員教學(xué)的航班后，再由排班員分工合作，安排各機(jī)型各部門(mén)飛行員的工作任務(wù)。在進(jìn)行任務(wù)環(huán)與飛行員之間的匹配時(shí)，當(dāng)無(wú)法找到合適的飛行員執(zhí)行任務(wù)環(huán)時(shí)，通常會(huì)選擇將任務(wù)環(huán)切斷分別指派給多名飛行員，在這個(gè)過(guò)程中往往伴隨著額外的過(guò)夜和置位的產(chǎn)生。而對(duì)于不同崗位之間的搭配，由于不同飛行員的預(yù)先指派的活動(dòng)不同，對(duì)于排班員而言同時(shí)安排整個(gè)機(jī)組存在一定困難，因此，手工排班選擇先安排機(jī)長(zhǎng)，再依次按要求指定第一副駕、第二副駕等。
[0006]手工排班模式下，業(yè)務(wù)人員往往需要熟悉復(fù)雜的法規(guī)要求及業(yè)務(wù)規(guī)則，憑借個(gè)人經(jīng)驗(yàn)安排航班各崗位的飛行員，隨著航班量和人員規(guī)模的擴(kuò)大，面對(duì)機(jī)組資源緊張和飛行安全雙重困境，這樣的人工排班方式逐漸顯現(xiàn)出弊端：
[0007](1)方案制定耗時(shí)久，機(jī)組資源利用率低：隨著航班量及機(jī)組規(guī)模的擴(kuò)大，排班復(fù)雜度呈指數(shù)級(jí)上升，為降低難度，在手工排班時(shí)通常縮短計(jì)劃期，由多名排班員分工協(xié)作，
但是仍然需要較長(zhǎng)時(shí)間。除此之外，人工排班往往受到排班員的自身經(jīng)驗(yàn)限制，逐天發(fā)布排班方案的方式也會(huì)在一定程度上無(wú)法實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期的全局最優(yōu)，導(dǎo)致珍貴的機(jī)組資源無(wú)法得到有效利用。
[0008](2)成本管控：機(jī)組成本是航司除燃油成本以外的第二大成本，同時(shí)也是能夠在計(jì)劃期間進(jìn)行有效管控的最大成本項(xiàng)，但是人工排班時(shí)往往可能因?yàn)闆](méi)有靈活調(diào)整而導(dǎo)致機(jī)組過(guò)多的外站過(guò)夜或置位，從而造成航司運(yùn)營(yíng)成本上升。
[0009](3)難以同時(shí)實(shí)現(xiàn)多項(xiàng)優(yōu)化目標(biāo)：在保證滿足法規(guī)及公司排班要求的前提下，人工排班往往難以兼顧合理性、均衡性、疲勞度等多個(gè)排班目標(biāo)，從而導(dǎo)致飛行員工作滿意度下降，也在一定程度上降低了對(duì)飛行安全的保障。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

[0010]本申請(qǐng)的一個(gè)目的是提供一種智能飛行機(jī)組排班的方法及設(shè)備，解決現(xiàn)有技術(shù)中人工排班方式制定方案耗時(shí)久、機(jī)組資源利用率低、航司運(yùn)營(yíng)成本高以及難以同時(shí)實(shí)現(xiàn)多項(xiàng)優(yōu)化目標(biāo)的問(wèn)題。
[0011]根據(jù)本申請(qǐng)的一個(gè)方面，提供了一種智能飛行機(jī)組排班的方法，該方法包括：
[0012]配置智能飛行機(jī)組的機(jī)組排班模型所需的參數(shù)以及排班場(chǎng)景，得到參數(shù)配置和排班場(chǎng)景配置；
[0013]根據(jù)待排任務(wù)環(huán)集合確定初始人員排班計(jì)劃集合；
[0014]根據(jù)所述任務(wù)環(huán)集合、所述初始人員排班計(jì)劃集合以及參數(shù)配置和排班場(chǎng)景配置，構(gòu)建所述智能飛行機(jī)組的機(jī)組排班模型，其中，所述機(jī)組排班模型包括模型目標(biāo)函數(shù)和約束條件；
[0015]對(duì)所述機(jī)組排班模型進(jìn)行主問(wèn)題求解，得到主問(wèn)題的可行排班計(jì)劃；
[0016]使用多標(biāo)簽最短路徑算法尋找所述機(jī)組排班模型的主問(wèn)題求解的優(yōu)化路徑，得到優(yōu)化的排班計(jì)劃，根據(jù)所述主問(wèn)題的可行排班計(jì)劃和所述優(yōu)化的排班計(jì)劃確定智能飛行機(jī)組的排班方案。
[0017]可選地，配置智能飛行機(jī)組的機(jī)組排班模型所需的參數(shù)以及排班場(chǎng)景，包括：
[0018]獲取與智能飛行機(jī)組排班相關(guān)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；
[0019]根據(jù)所述基礎(chǔ)數(shù)據(jù)確定機(jī)組排班模型所需的參數(shù)并配置排班場(chǎng)景的規(guī)則，其中，所述參數(shù)包括機(jī)組的罰分類(lèi)參數(shù)和限制類(lèi)參數(shù)。
[0020]可選地，所述方法包括：
[0021]根據(jù)智能飛行機(jī)組的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)搜尋出所有滿足規(guī)則條件的值勤日，得到值勤日集合，其中，所述規(guī)則條件包括民航局法規(guī)限制以及組環(huán)場(chǎng)景配置的規(guī)則；
[0022]根據(jù)所述值勤日集合構(gòu)建航班組環(huán)網(wǎng)絡(luò)圖，并構(gòu)建航班組環(huán)模型；
[0023]對(duì)所述航班組環(huán)模型進(jìn)行求解，并基于所述航班組環(huán)網(wǎng)絡(luò)圖尋找組環(huán)的優(yōu)化路徑，以確定智能飛行機(jī)組的任務(wù)環(huán)集合；
[0024]從所述智能飛行機(jī)組的任務(wù)環(huán)集合中確定待排任務(wù)環(huán)集合。
[0025]可選地，根據(jù)所述初始人員排班計(jì)劃集合以及參數(shù)配置和排班場(chǎng)景配置，構(gòu)建所述智能飛行機(jī)組的機(jī)組排班模型，包括：
[0026]根據(jù)所述任務(wù)環(huán)集合、所述初始人員排班計(jì)劃集合以及參數(shù)配置和排班場(chǎng)景配置
確定個(gè)人排班計(jì)劃的成本；
[0027]根據(jù)所述個(gè)人排班計(jì)劃的成本、所有可行的個(gè)人排班計(jì)劃集合以及該個(gè)人排班計(jì)劃被排班方案選擇的決策變量構(gòu)建機(jī)組排班模型的目標(biāo)函數(shù)；
[0028]根據(jù)對(duì)集合劃分的約束、人員指派約束以及對(duì)變量取值的約束確定機(jī)組排班模型的約束條件。
[0029]可選地，所述目標(biāo)函數(shù)滿足以下條件：
[0030][0031]其中，c
r
表示人員的個(gè)人排班計(jì)劃r的成本，y
r
為0或1的決策變量，表示該個(gè)人排班計(jì)劃是否在最終的排班方案中被選擇，R表示所有可行的個(gè)人排班計(jì)劃集合。
[0032]可選地，所述約束條件滿足以下條件：
[0033][0034][0035][0036]其中，P表示任務(wù)環(huán)集合，K表示所有待排飛行員計(jì)劃。
[0037]可選地，對(duì)所述機(jī)組排班模型進(jìn)行主問(wèn)題求解，包括以下步驟：
[0038]步驟1，判斷本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】

【技術(shù)特征摘要】
1.一種智能飛行機(jī)組排班的方法，其特征在于，所述方法包括：配置智能飛行機(jī)組的機(jī)組排班模型所需的參數(shù)以及排班場(chǎng)景，得到參數(shù)配置和排班場(chǎng)景配置；根據(jù)待排任務(wù)環(huán)集合確定初始人員排班計(jì)劃集合；根據(jù)所述初始人員排班計(jì)劃集合以及參數(shù)配置和排班場(chǎng)景配置，構(gòu)建所述智能飛行機(jī)組的機(jī)組排班模型，其中，所述機(jī)組排班模型包括模型目標(biāo)函數(shù)和約束條件；對(duì)所述機(jī)組排班模型進(jìn)行主問(wèn)題求解，得到主問(wèn)題的可行排班計(jì)劃；使用多標(biāo)簽最短路徑算法尋找所述機(jī)組排班模型的主問(wèn)題求解的優(yōu)化路徑，得到優(yōu)化的排班計(jì)劃，根據(jù)所述主問(wèn)題的可行排班計(jì)劃和所述優(yōu)化的排班計(jì)劃確定智能飛行機(jī)組的排班方案。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，配置智能飛行機(jī)組的機(jī)組排班模型所需的參數(shù)以及排班場(chǎng)景，包括：獲取與智能飛行機(jī)組排班相關(guān)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；根據(jù)所述基礎(chǔ)數(shù)據(jù)確定機(jī)組排班模型所需的參數(shù)并配置排班場(chǎng)景的規(guī)則，其中，所述參數(shù)包括機(jī)組的罰分類(lèi)參數(shù)和限制類(lèi)參數(shù)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法包括：根據(jù)智能飛行機(jī)組的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)搜尋出所有滿足規(guī)則條件的值勤日，得到值勤日集合，其中，所述規(guī)則條件包括民航局法規(guī)限制以及組環(huán)場(chǎng)景配置的規(guī)則；根據(jù)所述值勤日集合構(gòu)建航班組環(huán)網(wǎng)絡(luò)圖，并構(gòu)建航班組環(huán)模型；對(duì)所述航班組環(huán)模型進(jìn)行求解，并基于所述航班組環(huán)網(wǎng)絡(luò)圖尋找組環(huán)的優(yōu)化路徑，以確定智能飛行機(jī)組的任務(wù)環(huán)集合；從所述智能飛行機(jī)組的任務(wù)環(huán)集合中確定待排任務(wù)環(huán)集合。4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，根據(jù)所述初始人員排班計(jì)劃集合以及參數(shù)配置和排班場(chǎng)景配置，構(gòu)建所述智能飛行機(jī)組的機(jī)組排班模型，包括：根據(jù)所述初始人員排班計(jì)劃集合以及參數(shù)配置和排班場(chǎng)景配置確定個(gè)人排班計(jì)劃的成本；根據(jù)所述個(gè)人排班計(jì)劃的成本、所有可行的個(gè)人排班計(jì)劃集合以及該個(gè)人排班計(jì)劃被排班方案選擇的決策變量構(gòu)建機(jī)組排班模型的目標(biāo)函數(shù)；根據(jù)對(duì)集合劃分的約束、人員指派約束以及對(duì)變量取值的約束確定機(jī)組排班模型的約束條件。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述目標(biāo)函數(shù)滿足以下條件：其中，c
r
表示人員的個(gè)人排班計(jì)劃r的成本，y
r
為0或1的決策變量，表示該個(gè)人排班計(jì)劃是否在最終的排班方案中被選擇，R表示所有可行的個(gè)人排班計(jì)劃集合。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述約束條件滿足以下條件：6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述約束條件滿足以下條件：
其中，P表示任務(wù)環(huán)集合，K表示所有待排飛行員計(jì)劃。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，對(duì)所述機(jī)組排班模型進(jìn)行主問(wèn)題求解，包括以下步驟：步驟1，判斷當(dāng)前解是否為整數(shù)解，如果不是執(zhí)行步驟2，否則退出，獲得智能飛行機(jī)組排班的排班方案；步驟2：設(shè)定集合表示最終得到的排班方案，當(dāng)滿足y
r
≥κ2時(shí)，將對(duì)應(yīng)的y
r
加入集合其中，κ2表示設(shè)定的固定整數(shù)變量的閾值；步驟3：對(duì)于設(shè)置y
r
下界LB(y
r
)＝1，表示該個(gè)人排班計(jì)劃r被選中，如果當(dāng)其他飛行員的個(gè)人排班計(jì)劃r
′
...

【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：郭斯琪，肖璠，謝可欣，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：杭州優(yōu)邁科思信息科技有限責(zé)任公司，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：