مدل رياضي يكپارچه مسيريابي هواپيماها و زمانبندي خدمه براي خطوط هوايي با تنوع ناوگان و هاب تعميرات

An integrated mathematical model for aircraft routing and crew scheduling for airlines with multi fleet and multi maintenance hub

مسائل برنامه ريزي پرواز به طور كلي شامل چهار مسئله ( طراحي برنامه پرواز ، تخصيص ناوگان، مسيريابي هواپيماها و زمانبندي خدمه ) مي باشد. در اين پژوهش مدلي براي يكپارچه سازي مسيريابي هواپيماها و زمانبندي خدمه براي خطوط هوايي با تنوع ناوگان و هاب تعميرات ارائه شده است. هدف اصلي مدل ارائه شده تعيين زنجيره‌ي پروازي براي هواپيما‌ها و تخصيص خدمه ( تيم پرواز) به تمام پروازهاي هواپيماها با توجه به قوانين و مقررات در نظرگرفته شده توسط خطوط هوايي براي هواپيماها و خدمه به نحوي است، كه هزينه‌هاي كل خطوط هوايي كمينه شود. بر خلاف مدل‌هاي پكپارچه سازي شده كه توسط پژوهشگران پيشين در اين حوزه ارائه شده است، نوع ناوگان و هاب نگهداري و تعميرات در اين پژوهش متنوع در نظر گرفته شده است. همچنين بحث كمينه كردن پرواز‌هاي بدون بليت براي خدمه و هواپيما كه مي تواند هزينه‌هاي سنگيني را بر خطوط هوايي تحميل كند به عنوان بخشي از تابع هدف در مدل ارائه شده، آورده شده است. براي حل مسئله در ابعاد كوچك از نرم افزار گمز و در ابعاد بزرگتر با توجه به پيچيده بودن مسئله و پيچيدگي محاسباتي آن، از روش فراابتكاري ژنتيك استفاده شده است. با توجه به آزمايش‌هاي انجام شده، الگوريتم ژنتيك پيشنهادي مي تواند جوابي بهينه و يا نزديك به بهينه را در زماني قابل قبولي ارائه دهد.

The problem of Airline planning has totally been divided into four sub-problems.These problems include Flight Scheduling, Fleet Assignment, Aircraft Routing, Maintenance, and Crew Scheduling. In this research, firstly, we defined basic concepts and common terminology about Airline Planning then early models and previous researchers were presenting investigated articles. Moreover, by identifying existing research gaps, an Integrated Mathematical model presented for Aircraft Routing and Crew Scheduling for Airlines with Multi Fleet and Multi Maintenance hub with considering the rules of the Airlines. The main purpose of the proposed model is to determine the flight chains for each aircraft and crew assignments to all aircrafts with the attention to the airlines rules and regulations for aircrafts and crew. In the integrated models by previous researcher in this field, usually the type of fleet is considered the same while in the model presented in this research, the type of fleet is considered different. Other innovations of this research consider several maintenance units for an airline. In addition, the minimizations of deadheading flights for crew and aircraft that can impose heavy costs to the airline is presented as a part of the objective function in the model presented. Finally, the problem has been solved into small dimensions by GAMS software and in order to solve it in the larger dimensions a meta-heuristic method is being used, such as genetics algorithm. At the end, we have presented the results, which came from meta-heuristic Algorithm and GAMS Software.