Narzędzia informatyczne wspomagające podejmowanie decyzji podczas wykonywania operacji lotniskowych

Transkrypt

1 GOŁDA Paweł 1 PIGŁAS Mieczysław 2 SMOLIŃSKI Henryk 3 ZAWORSKI Tadeusz 4 Narzędzia informatyczne wspomagające podejmowanie decyzji podczas wykonywania operacji lotniskowych WSTĘP W dzisiejszych czasach dynamicznie rozwijającego się rynku i inwestycji projektowanie sieci logistycznych jest zadaniem złożonym. Poprawa wyników danego przedsiębiorstwa może wzrastać dzięki projektom wpływającym na obniżenie kosztów oraz zwiększenie poziomu obsługi klientów poprzez określenie optymalnego powiązania między poszczególnymi węzłami i przepływem towarów. Odpowiednia budowa sieci powiązań umożliwi również zmniejszenie czasów pokonania odległości w sieci. Jak wynika z różnych badań i analiz [3], [4], [5] ze względu na spodziewany wzrost ruchu lotniczego, w Europie występować będzie coraz większa luka pomiędzy przepustowością a popytem. Jeśli utrzymają się obecne trendy, a przepustowość nie zostanie zwiększona, należy oczekiwać, że ruch lotniczy w Europie ulegnie podwojeniu w ciągu nadchodzących 20 lat oraz ponad 60 europejskich portów lotniczych będzie znacznie przeciążonych, a do 2025 roku 20 głównych portów lotniczych będzie w pełni wykorzystanych przez co najmniej 8-10 godzin dziennie. Rozwijający się rynek lotniczy i rosnące wymagania klientów wymagają nieustannego podnoszenia jakości usług z zachowaniem harmonogramu wykonywania zadań co wpłynie na minimalizację kosztów portu lotniczego. W celu osiągnięcia zamierzonych efektów port lotniczy powinien skoncentrować się na wykorzystaniu narzędzi informatycznych wspierających procesy harmonogramowania. Wdrażane w porcie lotniczym systemy informatyczne są niezbędnym narzędziem służącym przetwarzaniu gromadzonych informacji w celu wspomagania procesów decyzyjnych, przeprowadzania analiz jak i tworzeniu harmonogramu operacji lotniczych. 1 INFORMACJA W SYSTEMIE OPERACJI LOTNICZYCH Wykonywanie operacji lotniczych na polu manewrowym czy też płycie lotniska możliwe jest przy uwzględnieniu szeregu informacji. Informacja musi wiernie opisywać procesy i stany w porcie lotniczym (rzetelna), informacja musi być dobierana pod kątem problemów portu lotniczego (selektywna), sposób dostarczenia i prezentacji informacji ma być zgodny z wymaganiami indywidualnego odbiorcy (adresowalność), informacja ma być dostępna na żądanie (terminowość). System informatyczny traktować należy jako zbiór powiązanych ze sobą źródeł informacji, które przetwarzane przy użyciu techniki komputerowej dostarczane są we właściwym czasie do odpowiednich komórek zarządzających. Do systemów informatycznego zarządzania należą [7]: STPD Systemy Transakcyjne Przetwarzania Danych (ang. Transaction Processing Data Systems TPDS), zwane też Systemami Elektronicznego Przetwarzania Danych (ang. Electronic Data Processing EPD), SSI Systemy Sztucznej Inteligencji (ang. Artificial Intelligence Systems (utożsamiane często z SNN- Systemami Sieci Neuronowych (ang. Artificial Neuron Networks), SE SystemyEksperckie (ang.expert Systems), SWD Systemy Wspomagania Decyzji (ang. Decision Support Systems), 1 Instytut Techniczny Wojsk Lotniczych, Warszawa, skr. poczt. 96; ul. Księcia Bolesława 6; Pawel.Golda@itwl.pl 2 Instytut Techniczny Wojsk Lotniczych, Warszawa, skr. poczt. 96; ul. Księcia Bolesława 6; Mieczyslaw.Piglas@itwl.pl 3 Instytut Techniczny Wojsk Lotniczych, Warszawa, skr. poczt. 96; ul. Księcia Bolesława 6; Henryk.Smolinski@itwl.pl 4 Instytut Techniczny Wojsk Lotniczych, Warszawa, skr. poczt. 96; ul. Księcia Bolesława 6; Tadeusz.Zaworski@itwl.pl 3987

2 SIK Systemy Informowania Kierownictwa (ang. Executive Information Systems EIS), łączone niekiedy z Systemami Wspomagania Kierownictwa (ang. Executive Support Systems ESS), w literaturze polskiej występujące pod akronimem: SIK, SWZ Systemy Wspomagania Zarządzania (ang. Management Support Systems), SIZ Systemy Informacyjne Zarządzania (ang. Management Information Systems), na swoim obecnym szczeblu rozwoju utożsamiane z Systemami Zarządzania Relacyjnymi Bazami Danych (ang. Relational Data Base Management Systems). 2 SYSTEM INFORMATYCZNEGO WSPARCIA DECYZJI OPRACOWANY W ITWL 2.1 Dane w projektowanym systemie informatycznym Rosnąca liczba danych wymagająca magazynowania oraz szybkiego i łatwego ich przetwarzania wymuszająwprowadzenie narzędzi wspierających wykorzystanie baz danych (rysunek 1). Zastosowanie tego typu rozwiązania magazynowania danych pozwoli uniknąć duplikacji danych, niespójności danych oraz trudności z dostępem do nich. Pozwoli to również na równoległy dostęp do informacji wielu pracownikom systemu, jak i autoryzację użytkowników. Celem wprowadzenia baz danych w systemie decyzyjnym jest [1]: gromadzenie danych, przetwarzanie danych, udostępnianie danych aplikacjom, ułatwianie dostępu do danych, zapewnienie bezpieczeństwa informacji, czytelne przedstawienie danych Rys. 1. Przykładowa tabela wykorzystywana w systemie W proponowanym rozwiązaniu wyróżniono tabele dotyczące miejsc postojowych, typów statków obsługiwanych w porcie lotniczym, przewoźników, gate-ów, czasów obsługi, planowej tabeli lotów dla statków lądujących i startujących, czasów planowych i rzeczywistych oraz tabel określających budowę lotniska takich jak długość dróg kołowania, liczba miejsc postojowych, liczba rękawów, liczba urządzeń rozruchowych itd. 2.2 Odwzorowanie Struktury Lotniska Celem efektywnego funkcjonowania portu lotniczego jest optymalne w sensie przyjętych kryteriów dobranie jego infrastruktury do realizowanych zadań, tj. przyjmowania i odprawiania 3988

3 statków powietrznych obsługujących cały ruch, tj. pasażerski, przewozy specjalne, itp. Jednym z istotnych elementów infrastruktury portu lotniczego jest płyta lotniska z pasami startowymi, drogami kołowania, punktami obsługi. W tej części lotniska wykonywane są czynności związane z lądowaniem, startem oraz kołowaniem statków powietrznych. Podczas tych czynności, w zależności od natężenia ruchu statków powietrznych może dochodzić do sytuacji konfliktowych wynikających z czasów następstwa lądowania oraz startów różnych typów statków powietrznych. Problemem jest opracowanie metody [6], która eliminowałaby sytuacje konfliktowe, przy jednoczesnej minimalizacji czasów kołowania i obsług statków powietrznych (rysunek2). SAMOLOT W BLOKU Podłączenie wyposażenia naziemnego Wyjście pasażerów Wyładunek Uzupełnienie paliwa Obsługa toalet Obsługa techniczna Obsługa kabinowa Instrukcje wyładunku i załadunku Serwis cateringowy Wejście pasażerów Załadunek Odłączenie wyposażenia naziemnego Rys. 2.Schemat obsługi statku powietrznego WYJŚCIE SAMOLOTUZ BLOKU Do realizacji wymienionego celu konieczne jest przedstawienie portu lotniczego w postaci modelu. Poszczególne elementy płyty lotniska zostały opisane odpowiednimi parametrami. Zgodnie z powyższym założono, że płyta lotniska charakteryzuje się [2]: strukturą przedstawiającą powiązania między wyróżnionymi punktami drogi kołowania takimi jak: punkty przyziemienia, punkty przecięcia dróg kołowania (tzw. punkty pośrednie) oraz punkty obsługi samolotów, wielkością ruchu na lotnisku wyrażoną liczba samolotów lądujących i startujących w dobie; parametrami elementów struktury opisującymi istotne ze względu na prowadzone badania charakterystyki poszczególnych elementów, organizacją rozumianą jako harmonogram następstwa startów i lądowań statków powietrznych na lotnisku oraz opracowywania planowanej tabeli lotów. Wyznaczenie dróg kołowania jest podstawą do odwzorowania rzeczywistej wielkości lotniska w celu późniejszego umieszczenia na nim obiektów poruszających się według zasad panujących w ruchu lotniczym. Aby odwzorować rzeczywistą wielkość portu lotniskowego Warszawa Okęcie sporządzono mapę portu (rysunek3). 2.3 Możliwości systemu informatycznego wsparcia decyzji Mapa portu lotniczego Warszawa Okęcie została wykonana dzięki połączeniu setek zdjęć satelitarnych dostępnych map ze stron internetowych. Wykonanie tego było możliwe przy pomocy zaawansowanych narzędzi graficznych. Późniejsze skalowanie i pomiar dróg oraz wykorzystanie odpowiednich algorytmów optymalizacyjnych i harmonogramowania umożliwiło wyznaczenie tras. 3989

4 Zbiór dróg kołowania umieszczony został w tabeli drogi, co zostało zobrazowane na rysunku 3. W tabeli1 zestawiono nazwy i składowe dróg kołowania. Rys. 3. Satelitarna mapa portu lotniczego Warszawa Okęcie 3990

5 Tab. 1.Kombinacje możliwych dróg między konkretnym punktem przyziemienia a punktem postoju Symbol Nazwa Składowa Symbol Nazwa Składowa A Alfa A0,A1,A2,A3,A4,A5, O Oscar O1,O2 A6,A7,A8 B Bravo B6 P Papa - C Charlie C1 Q Quebec - D Delta D1,D2,D3,D4 R Romeo R1,R2 E Echo E1,E2,E3 S Sierra S F Foxtrot F T Tango T G Golf - U Uniform U1,U2 H Hotel H1,H2 V Victor V I India - W Whiskey W J Juliet J X Xray - K Kilo K Y Yankee - L Lima - Z Zulu Z1,Z2 M Mike M1,M2,M3 ZO Zulu ZO1,ZO2 Orange N November N ZB Zulu Blue ZB1,ZB2 Każda z dróg kołowania jest sekwencją odcinków łączących punkty przyziemień, punkty postoju i punkty pośrednie. Znając te elementy można wyznaczyć kombinacje możliwych dróg miedzy konkretnym punktem przyziemienia a punktem postoju. Zatem w systemie informatycznego wsparcia podejmowania decyzji podczas wykonywania planowej tabeli lotów używany jest model optymalizacyjny w celu wyznaczenia optymalnej drogi kołowania dla danego typu statku powietrznego przy uwzględnieniu prawa lotniczego. Kolejnym etapem jest wykorzystanie modelu symulacyjnego, który pozwala wykluczać konflikty i elementy zagrażające bezpieczeństwu ruchu statków powietrznych na polu manewrowym. Dalszym elementem jest odwzorowanie graficzne. Model graficzny pozwala wizualizację elementów ruchu statków powietrznych. Kolejnym modelem wykorzystywanym w systemie jest model statystyczny. Odpowiada za zbieranie danych rzeczywistych wynikających z eksploatacji pola manewrowego. Pozwoli to na prognozowanie informacji na temat infrastruktury użytkowej tj. liczby miejsc postojowych, dodatkowych rękawów jak i pozwoli na uzyskanie informacji na temat zajętości (obciążenia) drogi kołowania(rysunek 4). 3991

6 Rys. 4.Zobrazowanie zajętości drogi kołowania na przykładzie potu lotniczego Warszawa Okęcie WNIOSKI Zasadniczym celem artykułu jest propozycja systemu informatycznego wspomagania podejmowania decyzji w operacjach kołowania samolotów na płycie lotniska. Przeprowadzone rozważania dowodzą, że metoda umożliwia wyznaczenie harmonogramu dróg kołowania w postaci tabeli lotów oraz wizualizację graficzną wybranych dróg. Niestety nie ma jednego, uniwersalnego, modelu systemu wspomagania decyzji, który będzie dobrze dopasowany do wszystkich rodzajów organizacji lotniczych, które zagwarantuje i wyeliminuje sytuacje konfliktowe. Poszczególne porty lotnicze powinny dostosować system funkcjonowania w taki sposób, żeby odpowiadał ich wielkości, rodzajowi i złożoności operacji oraz zagrożeniom i towarzyszącemu ryzyku, związanemu z ich działalnością. Streszczenie Przedmiotem artykułu jest przedstawienie możliwości obecnych systemów informatycznych i zakresu ich wykorzystania do wspomagania problemów decyzyjnych. W artykule podjęto zagadnienie wspomagania 3992

7 podejmowania decyzji w operacjach kołowania statków powietrznych. W artykule zaproponowano rozwiązanie wybranego systemu informatycznego uwzględniając innowacje technologiczne stosowane w transporcie lotniczym celem usunięcia zidentyfikowanych słabych ogniw systemu. Na potrzeby badań założono, że analizowana struktura lotniska rozumiana jest jako układ powiązań między różnymi punktami węzłowymi takimi jak: punkty przyziemienia czy startu, punkty pośrednie i punkty postojowe występujące na drodze kołowania. Rezultatem jest usprawnienie sytuacji ruchowych na polu ruchu naziemnego. Decision support in taxiing operations by using information technology tools Abstract The article deals with the issue of decision supporting in the operation of aircraft taxiing.the subject of this article is to present the possibilities and attempt to mapping the structure of the movement area with the available information technology tools in the field of supporting decision-making problems. This paper proposes a model optimization of the operation of aircraft taxiing. For the study, it was assumed that analyzed structure of the airport is understood as a system of relations between the different nodal points such as points start or touchdown, intermediate points and stopping points appearing on the taxiway. The result is an improvement of movement situations on the movement area. BIBLIOGRAFIA 1. Anex 19 International Civil Aviation Organization [ICAO] (2013). Safety Management System. 2. Atkin J. A. D., Burke E. K., Ravizza S.: The Airport Ground Movement Problem: Past and Current Research and Future Directions. 4th International Conference on Research in Air Transportation, str , Budapest Bolender M. A.: Scheduling and control strategies for the departure problem in air traffic control. Rozprawa doktorska, University of Cincinnati Federal Aviation Administration [FAA] (2006). Introduction to Safety Management Systems for Air Operators. Advisory Circular AC Federal Aviation Administration [FAA] (2007). Introduction to Safety Management Systems (SMS) for Airport Operators. Advisory Circular AC 150/ Gołda P., Metoda wspomagania decyzji w operacjacj kołowania samolotów. Instytut Techniczny Wojsk Lotniczych, Warszawa Stolzer A.J. Halford, Goglia C. D., Joseph J.: Safety management systems in aviation. Ashgate studies in human factors for flight operations, Ashgate, Aldershot