Integration der Unsicherheitsaspekte in die Schedule-Optimierung (eBook)

Empirische Modellierung unter Anwendung der Fuzzy-Theorie am Beispiel des Luftverkehrs

Leonid Jasvoin (Autor)

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2006 | 2006
XXXIII, 269 Seiten
Deutscher Universitätsverlag
9783835057098 (ISBN)

Infos

Leonid Jasvoin entwickelt ein Modell, um die Unsicherheitsaspekte umfassend, realitätsnah und theoretisch fundiert in das Scheduling bzw. in die Flugplanoptimierung zu integrieren. Dabei können sowohl Vergangenheitsinformationen als auch subjektive Vorstellungen, Erfahrungen und Bewertungen der Experten bei der Herleitung der Aussagen über die zu erwartenden Unsicherheiten berücksichtigt werden.

Dr. Leonid Jasvoin promovierte bei Prof. Dr. Heinrich Rommelfanger an der Professur für Wirtschaftsmathematik der Universität Frankfurt am Main. Er ist Berater bei Roland Berger Strategy Consultants.

Inhalt

Inhaltsverzeichnis 12
Geleitwort 8
Vorwort 10
Tabellenverzeichnis 22
Symbolverzeichnis 24
Abkürzungsverzeichnis 32
Kapitel 1: Einleitung 35
1.1 Problemstellung 35
1.2 Flugplanoptimierung als ein Scheduling-Problem 36
1.3 Zielsetzung 37
1.4 Gang der Untersuchung 38
Kapitel 2: Grundzüge der Luftverkehrswirtschaft und des Netzwerkmanagements 40
2.1 Einführung 40
2.2 Grundlagen der Luftverkehrswirtschaft 40
2.2.1 Definition und Abgrenzung des Luftverkehrs 40
2.2.2 Eigenschaften der Produktion von Verkehrsleistungen 41
2.2.3 Charakteristika des Angebots 42
2.2.4 Charakteristika der Nachfrage 43
2.2.5 Entwicklung des Luftverkehrs 45
2.3 Entwicklung der wichtigsten politischen Rahmenbedingungen im Luftverkehr 46
2.3.1 Regulierung des Luftverkehrs in den USA und in Europa 46
2.3.2 Deregulierungs- und Liberalisierungsprozess im Luftverkehr 47
2.3.3 Auswirkungen der Deregulierung und Liberalisierung auf die Luftverkehrsmärkte 49
2.4 Grundzüge des Airline-Netzwerkmanagements 57
2.4.1 Aufgaben und Funktionen des Airline-Netzwerkmanagements 58
2.4.2 Grundgedanke der Netzwerkoptimierung 62
2.4.3 Airline-Netzwerke 64
2.4.4 Prozess der Flugplanung 69
Kapitel 3: Quantitative Modelle zur Flugplanoptimierung 82
3.1 Einführung 82
3.2 Quantitative Flugplanoptimierung 82
3.2.1 Überblick über die wichtigsten Kategorien der quantitativen Optimierungsmodelle in der Luftfahrtindustrie 82
3.2.2 Reihenfolge der Initialisierung der quantitativen Modelle zur Festlegung der optimalen Zeitenlagen der Flüge 83
3.2.3 Modelle zur Flugplanoptimierung 84
3.3 Lösungsverfahren der Flugplanoptimierungsmodelle 98
3.3.1 Überblick über die potenziellen Lösungsverfahren 98
3.3.2 Exakte Lösungsverfahren 100
3.3.3 Heuristische Lösungsverfahren 103
Kapitel 4: Irregulärer Flugbetrieb 113
4.1 Einführung 113
4.2 Entstehung, Entwicklung und Auswirkung von Flugverspätungen 113
4.2.1 Irreguläre Ereignisse als Ursache von Flugverspätungen 113
4.2.2 Entwicklung der Flugverspätungen 119
4.2.3 Alternative Reaktionsmöglichkeiten der Fluggesellschaften auf Flugverspätungen 121
4.2.4 Auswirkungen der Flugverspätungen aus Sicht der unterschiedlichen Beteiligten 126
4.3 Berücksichtigung der Unsicherheitsaspekte in der modernen Flugplanung 141
4.3.1 Modelle zur Flugplanwiederherstellung (Schedule Recovery Models) 141
4.3.2 Messung und Optimierung der Robustheit und Zuverlässigkeit der Airline-Planung 144
Kapitel 5: Darstellung der Unsicherheitsaspekte mit Hilfe der Theorie der Fuzzy-Mengen 150
5.1 Einführung 150
5.2 Grundlagen der Theorie der Fuzzy-Mengen 150
5.2.1 Grundgedanke und Definition von Fuzzy-Mengen 150
5.2.2 Basisdefinitionen der Theorie der Fuzzy-Mengen 152
5.3 Modellierung der Unsicherheit mit Hilfe der Theorie der Fuzzy-Mengen 153
5.3.1 Gestalt und Interpretation der Zugehörigkeitsfunktionen 153
5.3.2 Rangordnung und Vergleich der als Fuzzy-Mengen dargestellten Abflugs- und Ankunftszeiten der Flüge 158
5.3.3 Herleitung der Zugehörigkeitsfunktionen für Fuzzy-Abflugs- und Ankunftszeiten 161
5.4 Vor- und Nachteile der Abbildung von Unsicherheiten mit Hilfe der Theorie der Fuzzy-Mengen in der Flugplanoptimierung 168
Kapitel 6: Einsatz der Modelle diskreter Entscheidungen zur Passagiernachfrageschätzung auf Luftverkehrsmärkten 172
6.1 Einführung 172
6.2 Überblick über die wichtigsten relevanten Modelle diskreter Entscheidungen 172
6.2.1 Anforderungen an ein in einem Flugplanoptimierungsmodell zur Passagiernachfrageschätzung eingesetztes Modell 173
6.2.2 Verhaltensannahmen der Individuen in Modellen diskreter Entscheidungen 174
6.2.3 Struktur der Modelle diskreter Entscheidungen 176
6.2.4 Multinominale Logit-Modelle 178
6.2.5 Multinominale Probit-Modelle 183
6.3 Parameterschätzung und Teststatistik für Modelle diskreter Entscheidungen 187
6.3.1 Parameterschätzung mit der Maximum-Likelihood- und der Simulated-Maximum-Likelihood-Methode 187
6.3.2 Teststatistik 188
Kapitel 7: Entwicklung eines Fuzzy- und Marktmodell-basierten Flugplanoptimierungsmodells 192
7.1 Einführung 192
7.2 Modellformulierung und -implementierung 195
7.2.1 Allgemeine Modellformulierung 195
7.2.2 Modellimplementierung 198
7.3 Empirische Bewertungs- und Optimierungsläufe 233
7.3.1 Bewertung und Optimierung der Flugpläne von American Airlines in Chicago O'Hare 235
7.3.2 Bewertung und Optimierung der Flugpläne von American Airlines in Dallas/Fort Worth 241
7.3.3 Bewertung und Optimierung der Flugpläne von Lufthansa in Frankfurt 246
7.3.4 Zusammenfassung der empirischen Ergebnisse 250
Kapitel 8: Möglichkeiten des Modelleinsatzes in anderen Industrien 253
8.1 Einführung 253
8.2 Modelleinsatz im Transportwesen 254
8.2.1 Auswirkungen auf das Master-Problem und Restriktionen 255
8.2.2 Auswirkungen auf das Sub-Problem 1 257
8.2.3 Auswirkungen auf das Sub-Problem 2 258
8.3 Modelleinsatz im Supply Chain Management und in der Logistik 260
8.3.1 Auswirkungen auf das Master-Problem und Restriktionen 261
8.3.2 Auswirkungen auf das Sub-Problem 1 263
8.3.3 Auswirkungen auf das Sub-Problem 2 263
Kapitel 9: Fazit und Ausblick 265
Anhang 269
Literaturverzeichnis 276

Textauszug

Kapitel 4: Irregulärer Flugbetrieb (S. 79-81)

4.1 Einführung
Im Kapitel 3 wurden deterministische Modelle zur Flugplanoptimierung präsentiert, die von einem stabilen und pünktlichen Flugbetrieb ausgehen. Diese Modelle unterstellen Konstanz und Unveränderlichkeit der Planungsprämissen bezüglich der Länge der Flug-, Boden- und Verbindungszeiten der Flüge über die gesamte Flugplanperiode und suchen nach einer optimalen Flugplanlösung für sichere und störungsfreie Umfeldzustände. Die Realität zeigt jedoch, dass solch ein stabiler und ausnahmslos pünktlicher und zuverlässiger Flugbetrieb in der Luftverkehrsindustrie nicht existiert. Wettereinwirkungen, Eingriffe der Luftverkehrssteuerungszentralen sowie fehlerhafte Aktionen der Fluggesellschaften oder Flughäfen verhindern oft die reguläre und planmäßige Ausführung der Flugplanaktivitäten. Somit eignen sich die im Kapitel 3 dargestellten deterministischen Modelle nur im eingeschränkten Maße zur realitätsnahen und somit für die Airlines nützlichen Optimierung der Flugpläne.

In diesem Kapitel werden die Ursachen für Entstehung von Flugverspätungen untersucht und die Entwicklung der Verspätungsstatistiken im Luftverkehr der letzten zehn Jahre präsentiert. Anhand der in der modernen Literatur dargestellten Analysen von Verspätungskosten für Airlines und Passagiere werden die gravierenden Folgen der Flugverspätungen für die Allgemeinheit skizziert und die Notwendigkeit der expliziten Berücksichtigung der Unsicherheitsaspekte zur Minimierung dieser Folgen in der Planungs- und Optimierungsphase des Airline-Betriebs begründet. Ferner werden die möglichen Reaktionsmaßnahmen der Airlines auf Flugverspätungen aufgezeigt und der Stand der Forschung auf dem Gebiet der Berücksichtigung irregulärer Flugereignisse in der Flugplanoptimierung präsentiert.

4.2 Entstehung, Entwicklung und Auswirkung von Flugverspätungen

4.2.1 Irreguläre Ereignisse als Ursache von Flugverspätungen
Ein Flugereignis im weiteren Sinne setzt sich aus vielen Komponenten, an denen sich mehrere Akteure beteiligen, zusammen: so werden vor einem Flug die Passagiere und das Gepäck vom Flughafen- oder Airline-Personal registriert und abgefertigt. Das Flugzeug wird gereinigt, betankt und in die startbereite Position gebracht. Während des Fluges wird das Flugzeug von einer oder mehreren Flugsicherungszentralen geleitet. Nach der Landung werden die Passagiere und die Crews empfangen und gegebenenfalls durch die Grenz- und Zollkontrollen geführt usw. Es werden also sehr viele Prozesse angestoßen und von verschiedenen Organisationseinheiten ausgeführt. Im Laufe der Ausführung dieser Prozesse, die zudem noch eines enormen Koordinationsaufwands bedürfen, können – bedingt durch menschliche oder technische Fehler – Abweichungen vom planmäßigen Betrieb auftreten.

Darüber hinaus werden die einzelnen Prozesskomponenten von Wetterbedingungen beeinflusst, was ebenfalls zu einer Störung der erwarteten Abläufe führen kann. In vielen Fällen verursachen die so genannten unerwarteten irregulären Ereignisse Abweichungen vom geplanten Flugbetrieb einer Fluggesellschaft und wirken sich somit auch auf Einnahmen und Kosten aus. Eine der gravierenden Folgen der oben beschriebenen Irregularitäten sind die Flugverspätungen. Sie definieren sich als Abweichung der tatsächlichen von der im Flugplan publizierten Flugzeit. Man unterscheidet unabhängige und induzierte Abweichungen:

Die unabhängigen Verspätungen entstehen unmittelbar auf einem Flugsegment, wohingegen die induzierten Verspätungen von den Flugzeugrotationen abhängen und durch die Abweichungen der vorgelagerten Flüge einer Rotation vom planmäßigen Betrieb verursacht werden. Je nachdem in welcher Phase des Flugereignisses die Verspätung aufgetreten ist, spricht man von Abflugs-, Ankunfts-, Taxi- und En-Route-Verspätungen. Die Abflugs- und Ankunftsverspätungen sind auf die Verzögerungen der Start- oder Landevorgänge zurückzuführen. Eine Taxi-Verspätung entsteht während das Flugzeug vom oder zum Flugsteig gefahren wird.

Die En-Route- Verspätung kommt während des eigentlichen Fluges zustande. Die genauen Gründe für die Entstehung von Verspätungen sind vielfältig und häufig auf die Verkettung verschiedener Faktoren zurückzuführen. Nach dem offiziellen IATA-Kriterienkatalog können Flugverspätungen 78 potenzielle Ursachen haben, die sich in elf verschiedene Kategorien gliedern.

Produkt-Details

• Erscheint lt. Verlag: 19.9.2006
• Reihe/Serie: Schriften zum europäischen Management
• Reihe/Serie: Schriften zum europäischen Management
• Vorwort: Prof. Dr. Heinrich Rommelfanger
• Zusatzinfo: XXXIII, 269 S.
• Verlagsort: Wiesbaden
• Sprache: deutsch
• Themenwelt: Mathematik / Informatik ► Mathematik
• Themenwelt: Wirtschaft ► Allgemeines / Lexika
• Schlagworte: Flugplanoptimierung • Irregulärer Flugbetrieb • Logistik • Marktmodell • Operations Research • Scheduling • Transport • Transport und Logistik
• ISBN-13: 9783835057098 / 9783835057098