نقش مدل سازی در هوانوردی

آن‌ها باید بتوانند تمام ابعاد امور گفته شده را در برنامه ریزی خود لحاظ کنند تا ایده‌آل ترین نتیجه ممکن از آن حاصل شود. به طور کلی می‌توان مسائل هواپیمایی را در دو دسته کلی که مورد اول شامل: مسائل مربوط به انتساب خدمه پروازی و طراحی زمان بندی و برنامه ریزی پروازی و دوم، تخصیص هواپیما به ناوگان و مسائل مربوط به مسیر پرواز هواپیما و نگهداری و تعمیرات است تقسیم کرد. هر یک از این قسمت‌ها دارای تعداد زیادی زیر مجموعه هستند که هر کدام رابطه گسسته یا پیوسته با موضوع اصلی دارند. طراحان سیستم‌ها از طریق ریاضیات و با استفاده از الگوریتم های شبیه‌سازی، شبکه‌های عصبی، منطق فازی و الگوریتم ژنتیک و ... روابط میان این پارامترها را مرتب می‌کنند تا به بهینه ترین برنامه برسند و سود دهی را تعیین کنند. در اینجا ما تلاش می‌کنیم که هر یک از عوامل را به طور مختصر بررسی نماییم. اولین قسمت مربوط به انتساب خدمه پروازی است. ابتدا باید محدودیت‌ها را شناخت و با در نظر گرفتن آن‌ها برنامه ریزی کرد. بزرگ ترین محدودیت این است که هر تیم خدمه پروازی روی یک تایپ از هواپیما کار کنند، برای مثال هر خلبان توانایی پرواز با یک مدل از هواپیما را دارد و اگر هواپیماهای یک شرکت از توزیع یکنواختی برخوردار نباشند دچار مشکل می‌شوند. به همین دلیل است که بسیاری از شرکت‌ها تلاش می‌کنند هواپیماهایی از یک نوع تایپ را برای پرواز انتخاب کنند. موارد بعدی شامل زمان بندی است. زمان بندی باید به گونه‌ای باشد که مقصد سفر اول مبدا سفر دوم باشد و مقصد سفر دوم به گونه‌ای انتخاب شود که از میزان مجاز ساعت پرواز خدمه پرواز بیشتر نشده تا شرکت درگیر یافتن محل استراحت برای اسکان خدمه و ... نشود. همچنین باید بین هر پرواز میزان زمان مناسب برای استراحت خدمه در نظر گرفته شود. به طور کلی در مورد خدمه پروازی باید دو اصل را در نظر گفت، اول جفت و جور کردن خدمه پروازی و دوم مساله تخصیص خدمه است. هدف از این مساله یافتن یکسری زمان بندی کاری برای خدمه است که بتوان هزینه کلی را به کمترین میزان رساند و باید زمان‌های استراحت، تعطیلات، مرخصی‌ها و دیگر موارد را در نظر گرفت. ونس در کتاب "زمان بندی خدمه پروازی با فرمول بندی و الگوریتم جدید" این مساله را از طریق طراحی ماتریس های nXn و حل آن‌ها به طور کامل توضیح می‌دهد. فرمول بندی آن‌ها قادر است بهینه ترین حد پایینی آزادی قیود در برنامه ریزی خطی را بهبود بخشد ولی این نوع فرمول بندی بسیار دشوارتر از روش سنتی است. در مورد مسائل زمان بندی پروازی باید عواملی مانند تعداد مسافران و درآمد حاصل از هر مسافر، هزینه مسافران از دست داده شده با توجه به محدودیت صندلی‌ها و مقصد پروازی، هزینه پارکینگ ساعتی در فرودگاه‌ها، هزینه توقف خدمه در خارج از ایستگاه خودشان و ... را در فرمول بندی این سیستم در نظر گرفت. از طرفی مسائلی مانند چرخش هواپیما یعنی زمان سوخت گیری، تخلیه بار و مسافر و ورود مسافرهای پرواز بعدی، برطرف کردن مشکلات فنی محتمل در سیستم و یا نامناسب بودن شرایط دمایی یا رطوبتی برای انجام پرواز نیز جز مسائل محدود کننده می‌باشند. برای فازهای مختلف پروازی از نوع خاصی از برنامه ریزی که الگوریتم ژنتیک نام دارد کمک می‌گیرند. این مکانیزم انتخاب طبیعی سیستم‌های بیولوژیکی همچون بازتولید، ترکیب و جهش را شبیه سازی می‌کند. این الگوریتم چند مزیت اساسی نسبت به دیگر روش‌ها دارد. برای مثال این الگوریتم به جای اینکه از نقطه یک شروع کند با یک جمعیت از نقاط هم زمان شروع می‌کند، به همین دلیل چون از احتمالات پیروی می‌کند احتمال یافتن نقاط بهینه بیشتر است. از طرفی این روش به طور مستقیم از تابع هدف و توابع محدودیت استفاده می‌کند و نیازی به خطی سازی حول یک نقطه ندارد و برای توابع پیچیده مناسب است. روش‌های دیگری نیز برای حل این مسائل وجود دارند مانند یکایک شماری ولی این روش‌ها بسیار زمان بر می‌باشند. قسمت بعد در رابطه با تخصیص ناوگان همراه با فعالیت‌های نگهداری و تعمیرات و رمپینگ هواپیما است. یکی از چالشی ترین قسمت مدیریت یک شرکت هواپیمایی تعداد هواپیماهای آن شرکت و نحوه به کارگیری این هواپیماها است.از طرفی تعیین کردن دوره‌های تعمیراتی که باید براساس ساعت پروازی، تعمیرات مشخصی را برای افزایش ایمنی و کارایی سیستم بر روی هواپیما انجام دهند و به موجب آن هواپیما زمینگیر می‌شود و باید برنامه ریزی به گونه‌ای دقیق باشد که دچار مشکل نشوند. یکی دیگر از محدودیت‌ها عملیات رمپینگ هواپیما است که شامل نشست و برخاست هواپیما و مدت زمانی که صرف وقفه بین پروازها می‌شود. بر اساس این فرضیه‌ مدیران این صنعت همواه به کارآمد ترین روش زمان بندی برای بیشترین راندمان نیاز دارند. در مساله تخصیص ناوگان اولین مدل سازی را آبارا انجام داد، او یک شبکه ارتباطی را طراحی کرد که دارای دو جز اصلی گره‌ها و کمان‌ها بودند. این شبکه چهار گره دارد، گره برخاست، نشست، مبدا و مقصد. این شبکه بدون اینکه به ایستگاهی مرتبط باشد زمان‌ آغاز و پایان را ارائه می‌دهد. تخصیص ناوگان ارتباط مستقیمی با مساله نگهداری و تعمیرات دارد. به این صورت که هر چه تعداد هواپیماهای شما بیشتر باشد ساعت پروازی کمتری را سپری می‌کنند و میزان خرابی نیز کمتر می‌شود و زمینگیری و از دست دادن زمان نیز به موجب آن کاهش می‌یابد. برای فرمول بندی مدل تخصیص ناوگان و فرایند نگهداری و تعمیرات باید پارامترهای زیر را در نظر گرفت: اول اینکه هر هواپیما بعد از ساعت مشخص پروازی نیاز به تعمیرات دارند، دوم هواپیماها با ویژگی‌های مختلف وجود دارند، سوم افق برنامه ریزی روزانه است و چهارم تقاضا برای انجام تعمیرات همواره به صورت ثابت وجود دارد. در این میان عوامل محدود کننده مثل هزینه‌ها، حد ساعتی مجاز تعمیرات، اگر تعمیرات در جایی خارج از پارکینگ اصلی انجام گیرد مسائل جابه‌جایی و ... نیز وجود دارند. در مورد مساله رمپینگ نیز عوامل مختلفی که وجود دارد باید در مدل سازی ریاضی در نظر گرفت مانند مجموعه عملیات رمپ، عملیات، ماشین الات استفاده شده در عملیات، هر هواپیما قبل از پرواز به این خدمات نیاز دارند و اولویت با پروازی است که زودتر انجام می‌شود. به طور کلی با در نظر گرفتن تمام ابعاد مورد نظر و انجام مدل سازی‌های ریاضی، یک شرکت می‌تواند بیشترین بهره برداری را با توجه به سرمایه گذاری انجام شده در سیستم به دست آورد.