航空系统管理.docx

摘要

民航机组排班问题是人员安排类型中经典的NP-hard难题，涉及到较多的限制条件和优化因素。在航空公司的运营费用中，人力资源支出的费用占据了很大的比例，近年来更是成为继航油费用之后航空企业第二大本钱支出。因此，合理地科学地进行机组排班，将有利于充分利用航空公司人力资源，降低运营本钱，提高航空公司的竞争力。

本文在分析国内外研究的根底上，首先详细论述了机组排班的主要流程，分析了机组配对、人员分组和机组指派等关键环节和技术。比拟现有算法如遗传算法、模拟退火算法、蚁群算法、粒子群算法和人工神经网络算法的可行性可靠性，选择符合实现要求的遗传算法，对编码方式、概率值和初始种群的产生进行改进调整，使得更便于系统实现。接下来对排班问题的机组配对、机组指派环节建立数学模型，设计系统中所需要的数据结构和数据库中的表结构，将算法和数学语言描述的解决方法用计算具体实现。最后总结了有待改进的地方，提出改进设想。

关键词:机组排班，机组配对，机组搭配，人员指派，遗传算法

第一章绪论

1.1课题研究背景和意义

现今社会开展日新月异，对问题的探索研究已经从简单的可行性更进一步的要求了快速、高效。这不仅要实现我们的工作学习的根本需要，而且在资源利用上也要求到达精益求精，如对时间、经济、空间的投入。而民用航空运输便是其中一个典型例子，它作为一种不可或缺的现代交通方式，在运输体系中发挥着重要作用，民用航空运输产业与国家经济增长率息息相关，在经济建设开展中具有不可替代的地位。在快节奏高效率的今天，对于民航运输，各大航空公司也不再是单纯的满足国民正常的出行需要。为了相互增强航空公司的竞争力，更要求在资源的利用与消耗上到达最低，在民航飞行运营中占据主导地位的运营本钱大致包含有以下几个方面：航油消耗、客机的运行及维护本钱、机组人员薪资待遇和相关根底建设本钱。如何节约人力本钱与时间本钱自然成为重中之重，而一直备受广阔计算机学者关注的就是怎样将各个航班合理调度，总结开发出一种快速、高效的调度方案。因此，巨大的经济效益背后通常是航班合理调度过程中微小的优化，这也对航空运输业的平安性和高效性有着不可无视的影响。纵观全球，各国也普遍意识到航班的合理调度是减少航空业运营本钱、增加经济收益的重要途径之一。

作为开展中国家，我国民航业由于起步比拟晚，相比于其他国外兴旺国家信息化程度较低。通过对我国民用航空业现状的调查研究，结合具体实际应用需求，本文对航班调度的根本算法进行了研究与分析，并探索出具有可行性的实现方案和具体步骤。执飞人员工作调度不仅要符合中国民航总局的法律法规，也要贴合各个航空公司内的各项规章制度，而且还需要分析机组人员、航班、飞机、航线变动等突发事件的处置情况，客观来讲任务较为复杂繁重，通常一些细微的调整会牵扯到整个后续方案的变动。结合机组排班的数据量庞大与限制条件诸多的现状，假设单纯凭借人工方式执行调度，其中工作量不仅非常巨大，而且要求排班人员必须有一定的工作经验。伴随着各大航空公司日益扩大的运营规模与日趋完善管理模式，虽然借助于计算机系统辅助机组排班这项新技术已经有了些许开展与进步，有的航空公司甚至引进了国外的计算机排班系统以增强竞争力，但是国内航线较之国外航线情况更为复杂，所引进的机组自动排班系统并不能完全迎合国内各大航空公司的需要。国外的诸多大型航空公司均是基于多枢纽航线结构来运行，每日的航班方案大同小异，而我国各大航空公司的运营策略依旧是基于单枢纽航线结构：各大航空公司的航班主要依靠一个基地机场调度，基地机场采取点对点的航线连接其它城市。因此基地机场就成为了飞机的维护保养基地，同样也是不同航段飞机和机组人员的主要驻地。但日常的飞行方案会受不同因素影响而产生较大的差异，计算机系统排班时需分析的约束条件较复杂，现有的国外研究成果并不完全适用于我国航空运输业的具体情况，也不能完解决国内机组排班的具体实际困难。因此，完善航班机组排班系统对航空公司而言是至关重要的，对航空公司的正常运作与经济效益有着决定性影响。

1.2课题研究现状

航班机组调度是各个航空公司面临且亟需解决一个关键性的技术难题。同样机组的运营本钱也成为了仅次于航油费用的第二大运营资金本钱。对于航班机组排班系统研究的兴起要追溯至上个世纪七十年代，从事该问题探索分析的以一些国际性团体为主。近半个世纪以来，人们通过利用基于遗传算法与神经网络等多种途径试图解决关于机组排班调度的问题。在航空运输业日新月异的今天，越来越多的机构和团队把目光转向到了该问题的探索与研究，并取得了阶段性的进展。广义上我们将当前从事与研究航班机组调度系统相关的人员分为三大类：一为国际性研究团体，其中的主要代表有国际航空运输协会〔IATA，InternationalAirTransportA