机组成员自动排班系统技术方案

本发明专利技术适用于运筹学算法技术领域，提供了机组成员自动排班系统，包括组环模块和排班模块，组环模块包括组环数据导入模块、自动组环模块、组环校验模块，排班模块包括排班数据导入模块、自动排班模块和排班校验模块，与人工设计排班方案相比，一方面本发明专利技术的自动排班方案能够解决人工决策考虑指标单一，无法寻找全局最优解的现实问题，其丰富的规则校验器配置体系以及多维度KPI评价体系使得排班结果能更灵敏的反馈业务需求且具有较好的全局优最优性；另一方面本发明专利技术的算法模型，具有计算效率高的优点，也大大缩减了机组排班所需的时间，使得机组排班工作更加快速和高效，解放业务人员的生产力。员的生产力。员的生产力。

【技术实现步骤摘要】
机组成员自动排班系统


[0001]本专利技术属于运筹学算法
，尤其涉及机组成员自动排班系统。

技术介绍

[0002]安全问题一直是民航系统运行中的首要问题，为此民航总局也颁发了一系列的法规(《大型飞机公共航空运输承运人运行合格审定规则》)来限制飞行员的飞行时间，飞行值勤时间以及休息时间等，以降低飞行员的飞行疲劳；此外，法规针对不同性质的机场与航线也对飞行员提出了多种资质要求(例如ICAO,CAT2,单飞资质，报务资质)，只有满足相应资质的机长才能运行对应的航班。
[0003]航空公司内的机组成员排班问题既是在符合以上法规要求的前提下将当前排班周期内(一般是7天)的所有航班合理的分配给各个机长，使得在各机长公平的基础上尽量提高航班的飞时利用率和机长资源的使用率，从而满足公司的运行要求同时降低公司的人力成本。目前所有的排班工作都是依赖于人工，但是随着航司机队规模的发展，以及安全规则类型的增加与细化，人工越来越难在短时间内计算出一个即合规且合理的较优的解，从而丧失宝贵的利润空间。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供机组成员自动排班系统，适合航空公司利用该系统自动完成航班组环和机组成员排班工作。
[0005]本专利技术是这样实现的，机组成员自动排班系统，包括组环模块和排班模块；
[0006]所述组环模块用于将独立的航班按照机场衔接的方式组成一个航班串，要求航班串中各航班间符合规定的衔接时间限值，航班串的总飞时和飞行值勤时间满足法规要求，其次将一个或多个航班串按照从基地出发并回到基地的原则组成环；
[0007]所述排班模块用于以所述环为最小单位进行人员分配，要求分配该环的机长必须满足环中每个航班的资质要求，且机长的各项时间指标满足法规，同时排班结果满足一定的均衡性指标。
[0008]优选的，所述组环模块包括组环数据导入模块、自动组环模块、组环校验模块；
[0009]所述数据导入模块用于输入航班ID、航班号、航班起降日期、航班起降机场、运力号、航班国际地区属性、优化周期、机场属性、机场时间规定；
[0010]所述自动组环模块包括以下模型：
[0011][0012][0013][0014]其中，P为所有可行的组环方案的集合，其中环p∈P；L为所有航班的集合，其中航班段l∈L；C
p
为环p对应的评价系数；决策变量 X
p
定义：如果组环方案P被选择，则为1，否则为0；
[0015]对任意包含航段l的组环方案求和等于1，因为X
p
是一个0-1决策变量，求和为1即意味着在包含航段l的多个组环方案中只能选择一个，即每个实班航段只能被组在一个环中；
[0016]利用Gurobi求解上述优化模型获得最优解与对偶解；利用列生成算法中的价值判断逻辑对解进行迭代和选择并最终求得最优解；通过对模型中最优解对应的决策变量进行翻译，获得算法输出；
[0017]所述组环校验模块包括法定规则校验器和个性化规则校验器。
[0018]优选的，所述排班模块包括排班数据导入模块、自动排班模块和排班校验模块；
[0019]所述排班数据导入模块用于输入以下数据：
[0020]环信息：环ID、航班ID、航班号、航班起降机场、航班起降时间、环的虚实班属性、环的国际地区属性；机场信息：机场等级、机场国际地区属性、机场时间要求；航班相关资质需求：是否需要ICAO、是否需要CAT2、是否需要报务资质、是否需要单飞资质、是否需要极地资质等；机场相关资质需求：是否需要高高原机场资质、是否需要特殊机场资质等；人员基本信息：人员ID，人员有效期；人员资质信息：各个机长具备的与以上3/4条对应的各类资质情况；占位信息：预排班信息、模拟机、休息占位、公务占位；
[0021]自动排班模块包括以下模型：
[0022][0023][0024][0025][0026][0027][0028]其中，i表示一个待排环；k表示一个待排机长；j表示机长k的一个可行的排班方案，该方案中包含多个待排环i；B为0-1变量的布尔值；Z为整数的集合；b
i
表示环上的待覆盖的人数；a
ij
为0-1参数，如果排班方案中包含环则为1，否则为0；c
i
为使用排班方案对应的惩罚系数；M为掉环对应的惩罚系数；M'为掉机长对应的惩罚系数；如果一个排班方案被选中则x
j
为1，否则为0；y
i
为松弛变量，表示待排环上未被覆盖的人数：z
k
为松弛变量，表示未被安排排班的机长。
[0029]优选的，对于任意一个环i，排班方案j中所涵盖的环i的人数加环i上未被覆盖的人数要不小于环i的目标待排人数；即不掉环约束，要求选择的方案必须能够实现环上全覆盖，如果未覆盖则由y
i
来计算掉环的数量，并在目标函数中给以惩罚。
[0030]优选的，对于任意一个机长k，对包含机长k的排班方案j进行求和的结果加上松弛变量z
k
之和为1；即对于任意一个机长都需1个排班方案被选择，否则松弛变量z
k
就为1，即有
掉机长存在，此时就会在目标函数中存在掉机长惩罚。
[0031]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术的机组成员自动排班系统，与人工设计排班方案相比，一方面本专利技术的自动排班方案能够解决人工决策考虑指标单一，无法寻找全局最优解的现实问题，其丰富的规则校验器配置体系以及多维度KPI评价体系使得排班结果能更灵敏的反馈业务需求且具有较好的全局优最优性；另一方面本专利技术的算法模型，具有计算效率高的优点，也大大缩减了机组排班所需的时间，使得机组排班工作更加快速和高效，解放业务人员的生产力。
附图说明
[0032]图1为本专利技术的机组成员自动排班系统业务流程示意图。
具体实施方式
[0033]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0034]请参阅图1，本专利技术提供一种技术方案：机组成员自动排班系统，包括组环模块和排班模块。
[0035]组环模块用于将独立的航班按照机场衔接的方式组成一个航班串，要求航班串中各航班间符合规定的衔接时间限值，航班串的总飞时和飞行值勤时间满足法规要求，其次将一个或多个航班串按照从基地出发并回到基地的原则组成环。
[0036]组环模块包括组环数据导入模块、自动组环模块、组环校验模块。
[0037]数据导入模块用于输入航班ID、航班号、航班起降日期、航班起降机场、运力号、航班国际地区属性、优化周期、机场属性、机场时间规定。
[0038]自动组环模块包括以下模型：
[0039][0040][0041][0042]其中，P为所有可行的组环方案的集合，其中环p∈P；L为所有航班的集合，其中航班段l本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.机组成员自动排班系统，其特征在于：包括组环模块和排班模块；所述组环模块用于将独立的航班按照机场衔接的方式组成一个航班串，要求航班串中各航班间符合规定的衔接时间限值，航班串的总飞时和飞行值勤时间满足法规要求，其次将一个或多个航班串按照从基地出发并回到基地的原则组成环；所述排班模块用于以所述环为最小单位进行人员分配，要求分配该环的机长必须满足环中每个航班的资质要求，且机长的各项时间指标满足法规，同时排班结果满足一定的均衡性指标。2.如权利要求1所述的机组成员自动排班系统，其特征在于：所述组环模块包括组环数据导入模块、自动组环模块、组环校验模块；所述数据导入模块用于输入航班ID、航班号、航班起降日期、航班起降机场、运力号、航班国际地区属性、优化周期、机场属性、机场时间规定；所述自动组环模块包括以下模型：所述自动组环模块包括以下模型：其中，P为所有可行的组环方案的集合，其中环p∈P；L为所有航班的集合，其中航班段l∈L；C
p
为环p对应的评价系数；决策变量X
p
定义：如果组环方案P被选择，则为1，否则为0；对任意包含航段l的组环方案求和等于1，因为X
p
是一个0-1决策变量，求和为1即意味着在包含航段l的多个组环方案中只能选择一个，即每个实班航段只能被组在一个环中；利用Gurobi求解上述优化模型获得最优解与对偶解；利用列生成算法中的价值判断逻辑对解进行迭代和选择并最终求得最优解；通过对模型中最优解对应的决策变量进行翻译，获得算法输出；所述组环校验模块包括法定规则校验器和个性化规则校验器。3.如权利要求1所述的机组成员自动排班系统，其特征在于：所述排班模块包括排班数据导入模块、自动排班模块和排班校验模块；所述排班数据导入模块用于输入以下数据：环信息：环ID、航班ID、航班号、航班起降机场、航班起降时间、环的虚实班属性、环的国际地区属性；机场信...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖芳芳，韩理希，周长凯，
申请(专利权)人：悠桦林信息科技上海有限公司，
类型：发明
国别省市：