METODA PRZYDZIAŁU LOTÓW DO STANOWISK ODPRAWY BILETOWO-BAGAŻOWEJ W WARUNKACH NIECIĄGŁOŚCI OBSŁUGI

Transkrypt

1 PRACE NAUKOWE POLITECHNIKI WARSZAWSKIEJ z. 87 Transport 2012 Sylwester Gładyś Marcin Grabowski Politechnika Warszawska, Wydział Transportu METODA PRZYDZIAŁU LOTÓW DO STANOWISK ODPRAWY BILETOWO-BAGAŻOWEJ W WARUNKACH NIECIĄGŁOŚCI OBSŁUGI Rękopis dostarczono, listopad 2012 Streszczenie: Analizowany problem przydziału lotów do stanowisk odprawy biletowo-bagażowej (stanowisk check-in) w porcie lotniczym występuje po nieciągłości odprawy biletowo-bagażowej. Dotyczy przewoźników lotniczych obsługujących dużą liczbę lotów oraz posiadających w dyspozycji stałą grupę stanowisk check-in. Następstwem nieciągłości odpraw jest wystąpienie opóźnień startów lotów, powodujących ponoszenie strat przez przewoźnika. Opracowana metoda przydziału lotów do stanowisk odprawy biletowo-bagażowej pozwala na określenie takiej kolejności odpraw lotów, aby całkowity koszt poniesiony przez przewoźnika był minimalny. Metoda pozwala na wykonanie przydziału optymalnego lub suboptymalnego do jednej lub wielu kolejek. Przeprowadzone badania symulacyjne wykazały, że zastosowanie metody programowania dynamicznego pozwala na obniżenie dodatkowych kosztów ponoszonych przez przewoźnika lotniczego z powodu wystąpienia nieciągłości odprawy biletowo-bagażowej. Słowa kluczowe: odprawa biletowo-bagażowa, szeregowanie zadań, transport lotniczy 1. WSTĘP Dla każdego dnia tworzony jest plan realizacji obsługi pasażerów w porcie lotniczym. Przydział stanowisk obsługi biletowo-bagażowej dokonywany jest w kolejności zgodnej z realizowanym rozkładem lotów. Problem realizacji planowanego przydziału lotów do stanowisk odprawy biletowo-bagażowej pojawia się po wystąpieniu nieciągłości działania stanowisk check-in. Po wznowieniu odpraw, wobec dużej liczby lotów oczekujących na obsługę, pojawia się problem wyznaczenia optymalnej kolejności dokonywania odpraw pasażerów oczekujących lotów, aby sumaryczny dodatkowy koszt poniesiony przez przewoźnika z winy opóźnień lotów był minimalny. Nieciągłość procesu odpraw biletowo-bagażowych może nastąpić z powodu: zagrożenia aktem bezprawnej ingerencji i ewakuacji budynku Terminala, awarii infrastruktury technicznej lotniska,

2 6 Sylwester Gładyś, Marcin Grabowski pośrednio poprzez wystąpienie złych warunków pogodowych. Opóźnione loty powodują ponoszenie przez przewoźnika lotniczego dodatkowych kosztów związanych z ochroną praw pasażerów oraz użytkowaniem infrastruktury lotniska [7]. Po wznowieniu obsługi biletowo-bagażowej odprawy prowadzone są w kolejności rozkładowej, niekiedy wybrane loty, na zasadzie intuicyjnej, przesuwane są na początek kolejki odpraw. W pracy przedstawiono metodę dynamicznego przydziału lotów do stanowisk odprawy biletowo-bagażowej, pozwalającą na określenie takiej kolejności odpraw pasażerów, aby całkowity koszt ponoszony przez przewoźnika z powodu opóźnień był najmniejszy. Wyniki uzyskane na podstawie przeprowadzonych badań symulacyjnych wykazały, że zastosowanie opracowanej metody pozwala na znaczne obniżenie kosztów ponoszonych przez przewoźnika. Szereg zagadnień związanych z realizacją obsługi pasażerów w porcie lotniczym było rozpatrywanych w pracach [5], [6]. 2. CHARAKTERYSTYKA OBSŁUGI PASAŻERÓW ODLATUJĄCYCH Obsługa pasażerów odlatujących jest procesem w którego skład wchodzą następujące etapy: odprawa biletowo - bagażowa, kontrola bezpieczeństwa, kontrola paszportowa, odprawa celna - dla pasażerów podróżujących poza Strefę Schengen, boarding [5]. Odprawa biletowo-bagażowa obejmuje kontrolę dokumentów podróży, nadanie bagażu oraz wydanie karty pokładowej dla pasażera. Kontrola odbywa się na stanowiskach check-in umieszczonych w hali odlotów dworca lotniczego. Można dokonać odprawy za pomocą internetu, telefonu komórkowego, zainstalowanych w porcie kiosków samoobsługowych. Istnieją dwie metody realizowania odprawy biletowo-bagażowej na stanowisku check-in: odprawa kierunkowa: otwierana dla konkretnego lotu i w ściśle określonym czasie, zależnym od umowy pomiędzy agentem handlingowym a przewoźnikiem. Zazwyczaj rozpoczęcie odprawy kierunkowej następuje na 120, a zamknięcie na 30 minut przed planowym odlotem; odprawa otwarta, zwana common check-in : stosowana przez przewoźników, którzy obsługują dużą liczbę wylotów z danego portu lotniczego. Polega na ciągłym otwarciu określonej liczby stale przydzielonych przewoźnikowi stanowisk, na których mogą odprawiać się pasażerowie wszystkich lotów tego przewoźnika, bez ograniczeń czasowych dotyczących otwarcia odprawy. Oznacza to, że pasażer na lot wieczorny może odprawić się już rano. Odprawa na określony lot również zamykana jest na około 30 minut przed startem. Kontrola bezpieczeństwa jest przeprowadzana przez Straż Graniczną. Celem kontroli jest zapobieżenie wniesienia przez osobę kontrolowaną do strefy zastrzeżonej przedmiotów niebezpiecznych.

3 Metoda przydziału lotów do stanowisk odprawy biletowo-bagażowej w warunkach 7 Kontroli paszportowej poddawani są pasażerowie wylatujący do krajów spoza strefy Schengen. Podczas kontroli sprawdzane są dokumenty tożsamości lub paszport oraz karta pokładowa na lot. Po przejściu przez kontrolę bezpieczeństwa (lub bezpieczeństwa i paszportową) pasażer kieruje się do poczekalni odlotowej, w której oczekuje na przyjęcie pasażerów na pokład statku powietrznego - tzw. boarding. Badania czasu obsługi biletowo-bagażowej na Lotnisku Chopina w Warszawie na stanowiskach obsługujących loty PLL LOT oraz LOT Charters przeprowadzono w lipcu 2009r. Przy pomiarze rejestrowano liczbę odprawianych jednocześnie pasażerów, kierunek lotu, czas odprawy. Uzyskane pomiary [3] pozwoliły wyznaczyć średnie czasy obsługi jednego pasażera w czterech grupach: pasażerowie lotów europejskich i krajowych klasa ekonomiczna 89,33 s pasażerowie lotów europejskich i krajowych klasa biznesowa 67,67 s pasażerowie lotów długodystansowych 151,70 s pasażerowie lotów czarterowych 51,57 s Najliczniejszą grupę stanowią pasażerowie lotów europejskich, bliskowschodnich i krajowych podróżujących w klasie ekonomicznej. Ich odprawa trwająca średnio 89,33 sekundy jest zgodna z przyjętym w branży lotniczej średnim czasem odpraw w tej grupie wynoszącym 90 sekund [6]. Otrzymane średnie czasy odpraw pasażerów, liczba pasażerów lotu, liczba dostępnych stanowisk odprawy są wykorzystywane do szacowania sumarycznego czasu potrzebnego na odprawę pasażerów każdego lotu. 3. IDENTYFIKACJA KOSZTÓW PONOSZONYCH PRZEZ PRZEWOŹNIKA Z POWODU OPÓŹNIEŃ LOTÓW Przerwanie procesu odpraw biletowo-bagażowych powoduje opóźnienia startów tych lotów, których pasażerowie nie zostali odprawieni na czas. Czas opóźnienia mierzony jest do momentu opuszczenia stanowiska postojowego, co może nastąpić po odprawieniu wszystkich pasażerów oraz dostarczeniu ich na pokład samolotu. Czas upływający od odprawienia ostatniego pasażera do dostarczenia go na pokład szacowany jest na minut [6]. Opóźnienia lotów są przyczyną ponoszenia przez przewoźnika określonych kosztów, których wartość nie jest powiązana z czasami zakończenia odpraw poszczególnych pasażerów lotu, lecz z czasem zakończenia odprawy pasażera ostatniego. Kosztami ujętymi w metodzie są te, które przewoźnik musi ponieść z powodu ochrony praw pasażerów oraz opłat infrastrukturalnych, zależnych od czasu przebywania statku powietrznego na stanowisku postojowym. Koszty ponoszone z tytułu ochrony praw pasażera reguluje rozporządzenie Rady Europy i Parlamentu Europejskiego nr 261/204 z dnia 11 lutego 2004r. [7].

4 8 Sylwester Gładyś, Marcin Grabowski Przyjęte do obliczeń koszty obciążające przewoźnika [3] warunek koszt obciążający przewoźnika koszt jednostkowy dystans>1500 km i czas opóźnienia >120 min czas postoju SP w porcie > 180 min podanie posiłku wszystkim pasażerom wniesienie dla zarządzającego lotniskiem opłaty za stanowisko postojowe wniesienie dla zarządzającego lotniskiem opłaty za korzystanie z pomostu pasażerskiego Tab.1 5 PLN dla jednego pasażera 0,0055 PLN dla każdego 1 kg MTOW czas postoju SP przy pomoście pasażerskim > 102 min 130 PLN za każde rozpoczęte 15 minut postoju opóźnienie lotu > 300 min zwrot kosztu biletów pasażerom koszt biletu opóźnienie lotu > czas na zapewnienie pasażerom kontynuującym przesiadkę podróż alternatywnego połączenia koszt połączenia alternatywnego dla jednego pasażera Przykładowy przebieg funkcji kosztu przedstawiony został na rysunku 1. Funkcja kosztu jest funkcją nieciągłą i niemalejącą, a jej wykres jest zbiorem prostych. Rys. 1. Przykładowy przebieg funkcji kosztu opóźnionego lotu 4. METODA SZEREGOWANIA I PRZYDZIAŁU LOTÓW DO STANOWISK ODPRAWY BILETOWO-BAGAŻOWEJ Metoda przydziału lotów do stanowisk check-in składa się z trzech głównych etapów przedstawionych na Rys. 2. Na początku informacje zawarte w lotniskowej bazie danych systemu odpraw biletowobagażowych dotyczące opóźnionych lotów oraz lotów, których odprawa zostanie zakłócona przez odprawę lotów opóźnionych, przekształcane są do postaci tablicy kosztów. W tablicy zawarte są wartości kosztów każdego z lotów w funkcji czasu zakończenia jego odprawy, kwantowane co 5 minut. Dla każdego lotu obliczany jest czas

5 Metoda przydziału lotów do stanowisk odprawy biletowo-bagażowej w warunkach 9 konieczny do zakończenia odpraw pasażerów przeprowadzany na wszystkich dostępnych stanowiskach obsługi, zaokrąglany do 5 minut w górę. Następnie wykonywane jest szeregowanie lotów do jednej kolejki odprawy, za pomocą algorytmu szeregowania optymalnego lub, w przypadku gdy złożoność czasowa wykonywania algorytmu optymalnego będzie zbyt duża, szeregowania suboptymalnego. Szeregowanie lotów do jednej kolejki zakłada, że pasażerowie lotu odprawiani są na wszystkich dostępnych stanowiskach check-in. Po jego zakończeniu następuje odprawa lotu następnego. Tak poszeregowane loty mogą zostać przydzielone do kilku kolejek odprawy, przy pomocy algorytmu przydziału do n-kolejek. Uzyskany przydział umożliwia obsługę jednoczesną kilku lotów na takiej samej liczbie stanowisk. START Przetwarzanie danych wejściowych przetwarzanie danych wejściowych szeregowanie lotów do jednej kolejki TAK R > Rgr NIE Algorytm szeregowania optymalnego do jednej kolejki Algorytm szeregowania suboptymalnego do jednej kolejki przydział lotów do n-kolejek NIE Czy przydział do n-kolejek? TAK Algorytm przydziału do n-kokejek KONIEC Rys. 2. Etapy metody przydziału lotów do stanowisk check-in Szeregowanie optymalne do jednej kolejki Algorytm szeregowania optymalnego oparty jest na metodzie programowania dynamicznego. Wieloetapowy proces szeregowania może zostać przedstawiony za pomocą sieci skierowanej (Rys. 3), gdzie: wierzchołki przedstawiają stany dopuszczalne procesu S e, będące zbiorami lotów odprawionych w poprzednich etapach;

6 10 Sylwester Gładyś, Marcin Grabowski łuki wychodzące z danego wierzchołka przedstawiają decyzje dopuszczalne x e dla danego stanu S e, kierując proces do odpowiedniego wierzchołka następnego etapu. Rys. 3. Fragment sieci skierowanej wieloetapowego procesu decyzyjnego Dla każdego ze stanów S e znany jest czas t(s e ) potrzebny na odprawę wszystkich lotów odprawianych na poprzednich etapach, niezależnie od ich kolejności. Dzięki temu możliwe jest określenie kosztu f(x e ) podjęcia każdej z możliwych decyzji dopuszczalnych x e. Analizując proces od końca, możliwe jest wyznaczenie optymalnej realizacji procesu z każdego z wierzchołków sieci do końca procesu, a w konsekwencji, zgodnie z zasadą optymalności Bellmana, wyznaczenie optymalnej realizacji całego procesu. Czasowa złożoność obliczeniowa algorytmu szeregowania optymalnego lotów do jednej kolejki zależeć będzie od liczby rozpatrywanych stanów (wierzchołków sieci). Dla R lotów sieć składa się z 2 R -1 wierzchołków. Szeregowanie suboptymalne lotów do jednej kolejki W przypadku, gdy duża liczba lotów poddanych szeregowaniu powoduje zbyt długi czas wykonywania obliczeń (R > R gr, gdzie R gr graniczna liczba lotów szeregowanych optymalnie), szeregowanie może zostać wykonane za pomocą algorytmu suboptymalnego, składającego się z trzech algorytmów, wielokrotnie wykorzystujących algorytm szeregowania optymalnego. Najpierw wykonywane jest szeregowanie co drugi. Wektor lotów rozdzielany jest na dwa podwektory - do pierwszego przenoszone są elementy o indeksach nieparzystych, a do drugiego o indeksach parzystych. Następnie obydwa wektory szeregowane są przy pomocy algorytmu optymalnego i składane z powrotem, naprzemian, do jednego wektora. Tak uszeregowany wektor lotów dzielony jest na dwie połowy ( szeregowanie połówkowe ) i każda z nich osobno szeregowana jest algorytmem optymalnym. Ostatnim etapem jest wykonanie szeregowania schodkowego. Polega ono na stopniowym, idąc od końca, wydzielaniu podwektora o określonym rozmiarze (R gr ), szeregowaniu go algorytmem optymalnym i ponownym wpisaniu do wektora lotów. Następnie, cofając się stopniowo o jeden indeks wydzielane i szeregowane są kolejne podwektory, aż do uszeregowania całego wektora.

7 Metoda przydziału lotów do stanowisk odprawy biletowo-bagażowej w warunkach 11 Algorytm przydziału lotów do n-kolejek Wektor lotów szeregowany optymalnie lub suboptymalnie, może zostać przydzielony do kilku kolejek przy pomocy opracowanego algorytmu przydziału. Na początku uszeregowane loty przydzielane są do zadanej liczby kolejek, na zasadzie: przydziel pierwszy nieprzydzielony lot z wektora lotów do kolejki, w której odprawa zostanie zakończona najwcześniej: czynność powtarzaj aż do przydzielenia wszystkich lotów. Następnie każda z kolejek szeregowana jest algorytmem szeregowania optymalnego. W wyniku tego szeregowania może nastąpić sytuacja, że jeden z lotów oczekuje na odprawę, pomimo że w innej kolejce odprawa została już zakończona. Należy wtedy przenieść ten lot do kolejki o najwcześniejszym czasie zakończenia, a następnie szeregować ją ponownie algorytmem szeregowania optymalnego. 5. MODEL SYMULACYJNY Metoda przydziału lotów do stanowisk odprawy biletowo-bagażowej została zaimplementowana do aplikacji komputerowej. Program został napisany w języku programowania Delphi. Dla zadanej bazy danych oraz liczby stanowisk odpraw, wykonywana jest analiza porównawcza przydziałów, ze względu na liczbę kolejek oraz stosowaną metodę przydziału. Z opracowaną metodą przydziału porównywana jest metoda przydziału w kolejności rozkładowej oraz metoda przydziału intuicyjnego, polegająca na wyborze lotu, którego koszt w danej chwili jest największy. Program pozwala również na przedstawienie wykresu Gantt a wybranego przydziału, lub wykresu kosztu danego lotu na tle wykresu Gantt a. Przeprowadzone zostały badania symulacyjne skuteczności opracowanej metody, poprzez rozwiązanie dziesięciu przykładowych problemów (Tab. 2), opartych na rzeczywistym rozkładzie lotów, przyjmując różne liczby stanowisk odprawy oraz różne liczby lotów. Struktura danych użytych do analizy l.p. czas trwania nieciągłości liczba lotów liczba stanowisk odprawy 1 10:30-12: :40-11: :40-11: :40-12: :40-12: :40-12: :25-07: :25-07: :25-07: :40-11: Tab. 2

8 12 Sylwester Gładyś, Marcin Grabowski W Tab. 3 przedstawione są przydziały o minimalnym koszcie spośród przydziałów obliczonych dla poszczególnych liczb kolejek i stosowanych metod przydziału. liczba kolejek Tab. 3 Wyniki badań symulacyjnych koszt przydziału % oszczędności w stosunku do: dynamiczny intuicyjny rozkładowy intuicyjny rozkładowy symulacja nr ,99% 91,86% symulacja nr ,80% 31,00% ,76% 65,89% symulacja nr ,90% 46,06% symulacja nr ,46% 99,32% symulacja nr ,37% 86,64% symulacja nr ,53% 50,47% symulacja nr ,88% 80,08% symulacja nr ,71% 85,03% symulacja nr ,52% 78,40% symulacja nr ,97% 58,44% średnio: 90,26% 70,29%

9 Metoda przydziału lotów do stanowisk odprawy biletowo-bagażowej w warunkach PODSUMOWANIE Analizowany problem następuje po nieciągłości odprawy biletowo - bagażowej, która jest przyczyną opóźnień lotów przewoźnika. Przewoźnik ma możliwość zarządzania kolejnością odpraw, a co za tym idzie minimalizacją kosztów wynikających z opóźnień lotów poprzez odpowiednie ich szeregowanie w kolejce do odprawy. Rozwiązaniem problemu może być opracowana metoda przydziału lotów do stanowisk odprawy biletowo - bagażowej. Pozwala ona na ustalenie takiej kolejności odpraw lotów, by sumaryczny koszt poniesiony przez przewoźnika z powodu opóźnień lotów przez niego obsługiwanych był minimalny. Przeprowadzone badania symulacyjne wykazały, że zastosowanie opracowanej metody przydziału lotów do stanowisk check-in pozwala zmniejszyć koszt ponoszony przez przewoźnika średnio o 70% w stosunku do odprawy w kolejności rozkładowej. W 90% badanych przypadków najbardziej opłacalnym było podzielenie stanowisk check-in na dwie grupy i równoległa odprawa lotów podzielonych na dwie kolejki. Do skutecznego zastosowanie opracowanej metody wymagana jest możliwość dostępu do lotniskowej bazy danych oraz możliwość otwierania odpraw kierunkowych aby umożliwić obsługę lotów według kolejności będącej rozwiązaniem otrzymanym przy zastosowaniu opracowanej metody. Bibliografia 1. AIP Polska Aeronautical Information Publication - Zbiór Informacji Lotniczych. 2. Błażewicz J., Cellary W., Słowiński R., Węglarz J.: Badania operacyjne dla informatyków, WNT, Grabowski M.: Metoda dynamicznego przydziału lotów do stanowisk odprawy biletowo-bagażowej w porcie lotniczym, Praca magisterska, WT Politechnika Warszawska Janiak A.: Wybrane problemy i algorytmy szeregowania zadań i rozdziału zasobów, PLJ, Kwasiborska A.: Modelling of ground handling operations at airport, Journal of KONES Powertain and Transport, Vol. 17, No. 3, Institute of Aviation, Warszawa, Malarski M., Inżyniera Ruchu Lotniczego, OW PW, Rozporządzenie Rady Europy i Parlamentu Europejskiego nr 261/2004 z dnia 11 lutego 2004 r. ustanawiające wspólne zasady odszkodowania i pomocy dla pasażerów w przypadku odmowy przyjęcia na pokład albo odwołania lub dużego opóźnienia lotów. 8. Trzaskalik T.: Wprowadzenie do badań operacyjnych z komputerem, PWE, Ustawa Prawo Lotnicze z dnia 3 lipca 2002 r. ( Dz. U. Nr 130, poz ) ALIGNMENT OF FLIGHTS TO AIRPORT S CHECK-IN DESKS METHOD Abstract: The subject of the following thesis is the problem of flights alignment to airport s check-in desks following check-in service discontinuity. The identified optimization problem is related to carriers operating a high number of flights and operating many check-in desks. The causes of check-in service discontinuity may range from a security threat, infrastructure breakdown to adverse weather conditions that prevent flight departures from taking place. Check-in service discontinuities result in delayed flights, which in turn are a source of loss to the carriers. The costs sustained by a carrier due to flight delays may be managed by the appropriate sequencing of flight check-ins after the resuming of the check-in process. The proposed method of dynamic alignment of flights to airport check-in desks allows for such an allocation of flight sequence so that the total cost sustained by the carrier due to flight delays is kept at the minimum level. The method has

10 14 Sylwester Gładyś, Marcin Grabowski been tested by the application of several simulated databases. The outcome of the research indicated that the application of the dynamic flight alignment method allows for a significant reduction (over 70%) of the total cost incurred by a carrier due to delays of flights caused by check-in service discontinuity to significantly. Keywords: check-in, scheduling, air transport