Ein personen- und aufgabengenauer Ansatz zur robusten Einsatzplanung von Flugpersonal mittels Optimierung und Simulation

In der vorliegenden Arbeit wird ein personen- und aufgabengenauer Ansatz zur robusten Einsatzplanung von Flugpersonal vorgestellt. Es wird beschrieben, wie Methoden der mathematischen Optimierung und der diskreten Simulation weiterentwickelt und kombiniert werden, um es Verkehrs- und Einsatzplanern zu ermoglichen, die Qualitat ihrer Planungsergebnisse zu erhohen und diese noch vor deren Umsetzung auf ihre dynamischen Eigenschaften hin untersuchen zu konnen. So wird die anonyme Einsatzplanung zunachst in Form einer klassischen Crew Pairing Problemformulierung abgebildet, die samtliche Zusammenhange und Nebenbedingungen der Planung anonymer Personalumlaufe beinhaltet. Hierauf aufbauend wird unter Hinzunahme personen- und aufgabenindividueller Aspekte wie Qualifikationen und Anforderungen ein Ansatz zur Planung individueller Personalumlaufe entwickelt: das Job Pairing Problem. Um die Alltagstauglichkeit der Optimierungsergebnisse zu gewahrleisten, werden in dessen Rahmen gleichzeitig sowohl bewahrte, auf Robustheit abzielende Planungsindikatoren als auch eigens entwickelte Konzepte zur effizienteren Nutzung der Personalressource berucksichtigt. Unter Verwendung von Verfahren der multikriteriellen Optimierung und unter Einbeziehung von Planungspraferenzen werden diese heterogenen und teilw. gegenlaufigen Zielsetzungen innerhalb der Problemformulierung berucksichtigt. Weiterhin werden in der Arbeit mit der ShiftJob-Nachbarschaftsrelation und der SingleBranch&Price-Heuristik Ansatze vorgestellt, die in Kombination mit etablierten exakten und heuristischen Optimierungsverfahren zur Bestimmung zulassiger und qualitativ hochwertiger Losungen herangezogen werden konnen. Um die Alltagstauglichkeit der durch die Optimierung erstellten Einsatzplane sicherstellen zu konnen, wird in dieser Arbeit daruber hinaus ein Simulationsmodell entwickelt, das samtliche relevanten Flugzeug- und Personalprozesse innerhalb des operativen Flugverkehrs abbildet und auch mogliche Storungen wahrend der Planumsetzung berucksichtigt. Um auch das operative Management und deren auf Storereignisse ausgerichteten Recoverystrategien zu integrieren, werden ausgewahlte Handlungsalternativen abgebildet, die insbesondere den Bereich des Crew-Recovery mit seinen verschiedenen Einsatzformen der Flugdienstreserve abdecken. Es wird die programmtechnische Umsetzung des Modells in Form einer plattformunabhangigen und leicht zu erweiternden Simulationsanwendung beschrieben. Abschliesend werden durch Validierung und Anwendung dieses Programms dessen korrektes Verhalten und dessen Nutzlichkeit sowohl fur wissenschaftliche als auch praktische Fragestellungen nachgewiesen. Entstanden ist diese Arbeit im Rahmen des Projekts Computer Aided Traffic Scheduling (CATS), das am Lehrstuhl von Prof. Dr. Ewald Speckenmeyer am Institut fur Informatik der Universitat zu Koln ins Leben gerufen und das zwischenzeitlich als Kooperation mit der Technischen Hochschule Koln, der Kolner Verkehrs-Betriebe AG (KVB) und der Lufthansa CityLine fortgefuhrt wurde. Innerhalb dieses Projektes werden schon seit Jahren Planungsprobleme aus dem Verkehrsbereich untersucht, immer mit dem Ziel, diese effizienter und insbesondere im Hinblick auf deren Storungsanfalligkeit robuster losen zu konnen.