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航空公司机组优化排班问题

重要概念

• 机组排班问题：构造特定时间段内的机组日程安排，包括每个机组人员何时何地以及哪个航班执行任务

• 赛题宗旨：建立线性优化模型，明确飞行时间，执勤时间，休息时间等约束，把航班直接分配给机组人员

• 问题描述：

  • 每个机组乘员有且仅有一个主要资格，可以具备其他替补资格。正机长资格可以是正机长，也可以是副机长。副机长资格一定是副机长。
  • 机组人员只针对飞行员，乘机任务：机组人员可以理解为乘客，但计入执勤时间
  • 当航班应用于机组人员排班时也叫航段
    • 航班都具有起飞，到达的时间日期
    • 有起飞降落的机场
    • 有最低机组配置资格，$C<数字>F<数字>$ 来表示，正机长数和副机长数，需满足最低资格配置，本题假设只有一种机型一种配置
  • 执勤：一连串航段和间隔时间组成
    • 上一航段的终点与下一航段的起点相同
    • 两航段间隔需满足最短连接时间约束
    • 每个航段需同一天起飞，到达时间不受限制，按照起飞时间，本次执勤属于那一天
  • 航段之间连接时间属于执勤时间但不属于飞行时间
  • 排班计划及周期：任务环之间需满足一定 的休息时间

• 赛题部分

  • 本题假设：
    • 机组人员任意组合
    • 不是所有航班都能起飞
    • 不能起飞的航班不配备机组人员
    • 实际配置可超过最低配置，摆渡人员计入执勤时间
  • 问题1：
    • 目标：
      • 航班数目最大化
      • 乘机次数最小化
      • 替补资格最小化
    • 约束：
      • 回到基地
      • 执勤条件
      • 航段间连接时间不小于给定的最小时间$MinCT$
  • 问题2：
    • 目标：（引入执勤成本）
      • 总执勤成本最小
      • 执勤时长平衡
    • 约束：
      • 每天最多一个执勤
      • 飞行时间不超过$MaxBlk$
      • 执勤时长不超过$MaxDP$
      • 回到起点
      • 休息时间不少于$MinRest$
  • 问题3：（引入出差补贴）
    • 目标：
      • 任务环总成本最小
      • 任务环时长平衡
    • 约束：
      • 每个排班周期任务环总时长不超过$MaxTAFB$
      • 两个任务环之间至少休息$MinVacDay$
      • 连续执勤天数不超过$MaxSuccOn$天

• 数据部分：

  • 一个周期天数，航班数，机组人员以及机场数
  • 一个航班的起止时间，地点，最低资格配置
  • 机组人员的资格，基地以及成本

参考文献：

• 航空机组排班优化及悠桦林的实践
• 航空公司机组排班模型研究
• 考虑延误因素的机组排班模型研究