Ôn Tập Thi Tối Ưu Hóa - Mối Quan Hệ Giữa Các Quyết Định | Tối ưu hoá | Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội

MQH GIỮA CÁC QĐ
Quan hệ giữa các quyết định trong việc xây dựng lịch bay hãng hàng không.
Xây dựng lịch bay cần cân bằng các yếu tố sau
- Tần suất chuyến bay và phân công đội tàu bay
Khi hãng hàng không có độ tàu bay đa dạng thì việc lập kế hoạch cần quyết định phân công đội tàu bay nào bay
trên các chặng bay nào. Ghế cung ứng trên các chặng bay là một hàm của đội tàu bay và tần suất của mỗi chuyến
bay. Đối với một chặng bay bất kỳ, hãng hàng không có thể lựa chọn cung cấp dịch vụ bằng đội máy bay nhỏ
với tần suát chuyến bay cao. Ngoài ra hãng cũng có thể sử dụng đội máy bay lớn để phục vụ với ít chuyến bay
hơn. Việc lựa chọn giải pháp tốt nhất cần có sự so sánh chi tiết giữa tất cả các tùy chọn có tính đến các tùy chọn
dịch vụ ở các thị trường khác để phân bổ tối ưu các tài nguyên có sẵn và chọn ra được kế hoạch tối ưu nhất trên
toàn bộ mạng (de Pitfield et al. 2010).
- Giờ khởi hành và các cặp thành phố khai thác
Việc điều chỉnh thời gian khởi hành chuyến bay là rất quan trọng để cung cấp các dịch vụ thu hút khách tại các
thị trường chuyến bay nối chuyến
- Giờ khởi hành và nhu cầu
Nhu cầu của hành khách về một chuyến bay cụ thể phụ thuộc không chỉ lịch của chuyến bay đó mà còn phụ
thuộc vào lịch của chuyến bay khác.
- Phân công đội tàu bay và giờ đến
Thời gian bay của chuyến bay (block time) bao gồm thời gian máy bay taxi out từ cổng ở sân bay khởi hành ra
đường cất hạ cánh, thời gian bay và taxi in cổng đến ở sân bay đến. Thời gian bay của máy bay phụ thuộc vào
loại tàu bay và tốc độ của nó. Hơ nữa thời gian taxi out và taxi in cũng phụ thuộc vào loại máy bay , khác nhau
tùy theo nơi mỗi loại áy bay đỗ ở cổng của sân bay. Theo đó không thể ước tính giờ đến của chuyến bay nêu
không biết phân công đội bay cho chuyến bay này.
- Phân công đội tàu bay và giờ khởi hành chuyến bay
Khi một máy bay đỗ ở cổng, nó cần được phục vụ để sẵn sàng cho chuyến bay tiếp theo trong lịch. Các dịch vụ
bao gồm vệ sinh, nạp xăng dầu, suất ăn, xử lý chất xếp hàng hóa và hành lý, thủ tục khách lên tàu. Thời gian cần
thiết cho các dịch vụ này gọi là thời gian tối thiểu quay đầu máy bay, nó phụ thuộc vào loại máy bay vì máy bay
lớn thì cần nhiều thời gian hơn so với máy bay nhỏ (Lohatepanont và Barnhart 2004).
- Giờ khởi hành, giờ đến và block time
Thông tin chuyến bay trong lịch cho biết nơi khởi hành, nơi kết thúc, giờ khởi hành, giờ đến, loại máy bay khai
thác. Giờ khởi hành và giờ đến liên kết với nhau thông qua block time, vì vậy block time cần được ước tính một
cách đúng đắn. Block time bao gồm 3 thành phần là thời gian taxi out, thời gian bay và thời gian taxi in. Block
time của tất cả các chuyến bay trong lịch thường được ước tính dựa vào dữ liệu các chuyến bay tương tự trong
quá khứ.Việc ước tính block time cần phải chính xác và thường khác nhau tùy theo các chặng bay. Nó phụ thuộc
đáng kể vào các sân bay khởi hành và sân bay đến. Đối với các sân bay khởi hành và đến bận rộn, hãng hàng
không thường tang block time khi ước tính.
- Giờ khởi hành và thời gian quay đầu máy bay
Giờ khởi hành của chuyến bay được chọn để sinh ra các hành trình thu hút nhu cầu. Tuy nhiên điều quan trọng là
là tối thiểu hoá thời gian rỗi (trên mặt đất) của tàu bay và phi hành đoàn giữa các chuyến bay.
- Cân đối lịch bay và phân công đội tàu bay
Để tối ưu hóa việc quay đầu máy bay, các chuyến bay được phân công cùng một đội bay phải được lập lịch sao
cho tối ưu hóa việc quay đầu máy bay và phi hành đoàn ở mỗi sân bay (Hane et al. 1995)
Ví dụ, như trong trường hợp a , các chuyến bay F1 và F4 được gán cho một máy bay lớn, trong khi các chuyến
bay F2 và F3 được phân cho một máy bay nhỏ. Dự kiến một máy bay lớn khai thác các chuyến bay F1 và F4 với
thời gian trên mặt đất dài tại ORD. Trong khi đó, một chiếc máy bay nhỏ khai thác các chuyến bay F3 và F2 với
lượt qua đêm tại ORD. Sự kết hợp giữa lập lịch bay và phân công phi đội không tạo ra các lộ trình máy bay hiệu
quả. Theo đó, chúng ta có thể đề nghị thay đổi lịch của các chuyến bay F2 và F4, như trong trường hợp b. Bằng
việc sửa lịch của các chuyến bay F2 và F4, ta có được các lộ trình tàu bay hiệu quả hơn tại ORD. Một máy bay
lớn có thể được sử dụng để khai thác các chuyến bay F1 và F4, và một máy bay nhỏ có thể được sử dụng để khai
thác các chuyến bay F3 và F2 với thời gian quay đầu hiệu quả.
- Lộ trình bảo dưỡng và phân công đội tàu bay
Khi lập lộ trình cho tàu bay cần quan tâm đến các yêu cầu về hoạt động bảo dưỡng và quay đầu máy bay (Clarke
et al.1996). Theo đó máy bay cần phải ở đúng nơi và đúng thời điểm để được bảo dưỡng.
Hình trên cho thấy một ví dụ về một ộ trình tàu bay của đội máy bay loại I. Như trong hình, có một hoạt động
bảo trì theo lịch sau ngày 4 tại ORD. Do đó, điểm đến của chuyến bay cuối cùng của ngày 4 phải là ORD. Trong
ví dụ này, một chuyến bay từ ATL ORD ‐
được sử dụng để định vị máy bay tại ORD. Trong một số tình huống,
người lên lịch có thể không thể tìm thấy chuyến bay phù hợp để định vị máy bay tại ORD vào cuối ngày. Một lý
do có thể là tất cả các chuyến bay giữa ATL và ORD được phân công cho các loại đội bay khác (ví dụ: đội bay
loại II hoặc đội tàu loại III). Để giải quyết vấn đề này, giải pháp phân công đội bay đã được sửa đổi và chuyến
bay giữa ATL và ORD được phân công lại cho đội bay loại I để cho phép gửi máy bay tới ORD. Sự phân công
lại đội tàu này được thể hiện trong phần dưới của hình bên dưới. Như trong hình, một chuyến bay giữa ATL và
ORD được phân công cho đội bay loại I để đáp ứng hoạt động bảo trì cần thiết tại ORD.
- Tải cung ứng/ tần suất chuyến bay và nhu cầu
Khi hãng hàng không tang tần suất chuyến bay trên thị trường sẽ thu hút nhiều nhu cầu của khách hơn. Cung cấp
dịch vụ thường xuyên sẽ tạo ra nhiều hành trình hấp dẫn được hành khách lựa chọn. Đường cong S cho thấy mối
quan hệ giữa ghế cung ứng của hãng trên thị trường nào đó và tỉ lệ phần tram khách lựa chọn chuyến bay.
Có nhiều bằng chứng thực nghiệm cho thấy ghế cung ứng cao hơn (thấp hơn) của một hãng hàng không trên thị
trường có ảnh hưởng không tương xứng đến thị phần cao hơn (ít hơn).
- Phân công đội tàu bay và nhu cầu chuyến bay
Mục tiêu của bài toán phân công đội bay là chỉ định loại đội bay phù hợp nhất cho mỗi chuyến bay trong lịch
trình. Một thông tin quan trọng cần có để có được giải pháp phân công đội bay tối ưu là ước tính nhu cầu dự kiến
(số lượng hành khách) trên mỗi chuyến bay. Nhu cầu này phụ thuộc vào một số yếu tố bao gồm sự hấp dẫn của
lịch bay hãng hàng không, cạnh tranh và giá cả của hãng hàng không. Khi giải quyết vấn đề phân công đội bay,
cần phải xác định rõ ràng rằng nhu cầu của một chuyến bay phụ thuộc vào loại máy bay được phân công cho các chuyến bay khác.
Ví dụ: một hãng hàng không đang lên lịch hai chuyến bay, F1 và F2 trên thị trường ATL ‐ ORD. Nhu cầu trên
chuyến bay F2 phụ thuộc vào loại đội bay nào được phân công cho chuyến bay 1 và ngược lại. Ví dụ, như trong
trường hợp a, khi một chiếc máy bay nhỏ được phân công cho chuyến bay F1, một số nhu cầu có thể được đổ từ
chuyến bay F1 sang chuyến bay F2, do số ghế của chuyến bay F1 là ít hơn so với nhu cầu. Ngược lại, trong
trường hợp b, khi một máy bay lớn được phân công cho chuyến bay F1, sẽ không có nhu cầu nào bị đổ sang chuyến bay F2.
- Tần suất chuyến bay và giờ khởi hành (Frequency and Departure Time)Đối với một hãng hàng không có
mạng đường bay hỗn hợp (hub & spoke và point- to- point), việc quyết định phục vụ một cặp thành phố nhất
định có thể bằng các chuyến bay thẳng ( nonstop) với tần suất nhất định hoặc bằng các chuyến bay nối chuyến hoặc kết hợp cả hai.
Hình trên cho thấy một hãng hàng không có thể cung ứng các sản phẩm trên thị trường MIA- ORD thông qua 3
chuyến bay thẳng F1, F2, F3. Ngoài ra, hãng hàng không này có thể thay đổi lịch trình của F4, F5, F6 và F7 để
tạo các hành trình nối chuyến giữa MIA và ORD thông qua ATL. Như thể hiện trong trường hợp b, hai hành
trình nối chuyến, F4, F6 và F5, F7, đang phục vụ thị trường MIA‐ ORD. Hãng hàng không này có thể quyết định
giảm các chuyến bay thẳng giữa MIA và ORD từ ba chuyến xuống chỉ còn hai chuyến. Trong trường hợp này,
hai hành trình bay thẳng và hai hành trình nối chuyến đang phục vụ cho thị trường MIA ORD
- Giờ khởi hành/giờ đến và cổng khả dụng
Hãng hàng không chỉ có một số cổng tại một số sân bay. Theo đó, một số chuyến bay nhất định, có thể được lập
lịch để các chuyến bay được khai tah1c đồng thời các cổng này (Dorndorf et al. 2007). Ví dụ, trường hợp a trong
Hình 3.16 cho thấy lịch trình của một hãng hàng không có tám chuyến bay. Giả sử rằng hãng hàng không này
chỉ có quyền truy cập vào bốn cổng tại ORD. Do đó, hãng hàng không này có thể sắp xếp tối đa bốn chuyến bay
đến ORD cùng một lúc. Như thể hiện trong trường hợp a trong Hình 3.16, các chuyến bay F1, F2, F3 và F4 được
lên lịch để đến ORD cùng lúc với cửa sổ. Sau đó, vào cuối ngày, bốn chuyến bay khác (F5, F6, F7 và F8) dự
kiến khởi hành đồng thời tại bốn cổng này.
Bây giờ, giả sử rằng hãng hàng không chỉ có ba cổng tại ORD. Hãng hàng không không thể sắp xếp bốn chuyến
bay đến cùng một khung giờ. Trong trường hợp này, hãng hàng không có thể sắp xếp một trong bốn chuyến bay
đến ORD vào một thời điểm khác, khi một cổng trở nên khả dụng. Ví dụ, trong trường hợp b, chuyến bay F4
được lên lịch vào cuối ngày. Các chuyến bay F1, F2 và F3 đang đến đồng thời chiếm ba cổng có sẵn. Tương tự,
một trong các chuyến bay đi F4, F5, F6 và F7 phải được lên lịch lại. Như trong hình, chuyến bay F7 được lên kế
hoạch vào cuối ngày, cho phép các chuyến bay F5, F6 và F8 khởi hành đồng thời tại ba cổng.
Ví dụ này cho thấy thời gian khởi hành và đến của các chuyến bay khác nhau là các quyết định liên quan đến
nhau, vì chúng được kiểm soát bởi các nguồn lực có sẵn tại các sân bay khác nhau (ví dụ: cổng). Ví dụ tương tự
có thể được mở rộng để cho thấy nơi nào thì các quyết định về thời gian khởi hành / thời gian đến của các
chuyến bay được kiểm soát bởi máy bay và phi hành đoàn khả dụng cũng như các tài nguyên khác.
- Giờ khởi hành và lịch bay phi hành đoàn (Departure time và Crew schedule)
Thời gian khởi hành của các chuyến bay có thể có tác động đáng kể đến lịch trình của phi hành đoàn và chi phí
khai thác. Phi hành đoàn thường được bố trí tại các sân bay trung chuyển của hãng hàng không, nơi mỗi thành
viên phi hành đoàn có căn cứ hoặc nơi ở. Khi phi hành đoàn qua đêm (layover) tại căn cứ của anh ấy / cô ấy,
không có chi phí khách sạn hoặc lưu trú. Tuy nhiên, nếu qua đêm ngoài căn cứ, hãng hàng không phải trả các chi phí phát sinh.
Để giải thích vấn đề này, hãy xem xét lịch trình của hãng hàng không giả định được đưa ra trong hình, nơi hãng
có hai trung tâm tại ATL và MSP. Hãng hàng không cũng phục vụ hai điểm đến nói, đó là MIA và DEN. Hãng
hàng không này khai thác lịch trình tám chuyến bay. Hai lựa chọn thay thế lịch trình chuyến bay được thể hiện
trong trường hợp a và trường hợp b của Hình 3.17. Hai phi hành đoàn là cần thiết để vận hành tám chuyến bay.
Lịch trình của phi hành đoàn thường tránh có thời gian kết nối dài cho phi hành đoàn giữa hai chuyến bay liên
tiếp trong cùng một ngày để tăng hiệu quả lịch trình của phi hành đoàn.
Trong trường hợp a, hai phi hành đoàn bắt đầu và kết thúc lịch trình của họ tại nhà ở ATL của họ. Phi hành đoàn
đầu tiên thực hiện lịch trình chuyến bay F1 F2 ‐ F3 F4 với một đêm nghỉ tại MSP. Phi hành đoàn thứ hai có lịch ‐
trình các chuyến bay F5 F6 F7 F8 với một đêm nghỉ tại MSP. Trong cả hai trường hợp, chi phí khách sạn và chỗ
ở là cần thiết cho hai phi hành đoàn, vì họ qua đêm ngoài căn cứ. Trong trường hợp b, thời gian khởi hành của
một số chuyến bay được điều chỉnh. Theo đó, một phi hành đoàn có căn cứ tại ATL, thực hiện lịch trình các
chuyến bay F1 F8 ‐ F5 ‐ F4 với một đêm nghỉ tại ATL. Phi hành đoàn khác có căn cứ tại MSP, thực hiện lịch
trình các chuyến bay F7 ‐ F2 ‐F3- F6 với một đêm nghỉ tại MSP. Trong trường hợp này, không có chi phí khách
sạn hoặc chỗ ở nào cho hai phi hành đoàn, vì họ đang qua đêm tại căn cứ đăng ký của mình. Trong cả hai trường
hợp, hãng hàng không cần kiểm nghiệm việc đánh đổi giữa việc tiết kiệm chi phí chỗ ở cho phi hành đoàn và
khả năng mất doanh thu thay đổi thời gian khởi hành chuyến bay.
Giả sử có nhu cầu đáng kể từ MIA đến ORD, hãng hàng không có thể sắp xếp chuyến bay từ MIA đến ATL để
đến trước khi chuyến bay khởi hành từ ATL đến ORD. Khoảng thời gian giữa chuyến bay MIA ‐ATL đến và
khởi hành chuyến bay ATL ‐ ORD phải đủ để hành khách kết nối giữa hai chuyến bay. Các hãng hàng không lên
kế hoạch lịch trình sao cho cửa sổ thời gian giữa chuyến bay MIA
‐ ATL đến và chuyến bay ATL ORD ‐ được
hành khách chấp nhận. Để cửa sổ thời gian có thể được chấp nhận, không nên quá ngắn để cho phép đủ thời gian
để hành khách kết nối giữa hai chuyến bay. Ngoài ra, nó không nên quá dài, vì hành khách không muốn chờ đợi
một thời gian dài để kết nối chuyến bay.