CN112348368A - 航空地勤自动排班与智能调度系统 - Google Patents

航空地勤自动排班与智能调度系统 Download PDF

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Abstract

本发明适用于自动排班技术领域，提供了航空地勤自动排班与智能调度系统，包括任务需求模块、自动排班模块、任务预分派模块、实时调度模块和指标展示模块，自动排班模块连接有轮班供给模块、轮班模式模块、员工指定模块和短期排班模块，任务预分派模块和所述实时调度模块均连接一个任务指派模块。与人工排班调度相比，一方面本发明的自动排班和智能调度方法能够避免人工决策无法定量化，无法寻找到排班和调度的最优解的情况发生，其有利于全局和大规模数据求解，提高了人员排班和调度的精准性和经济性；另一方面本发明的算法模型，具有计算效率高的优点，使得人员排班更加高效，快速满足该业务高频多发的情景。

Description

航空地勤自动排班与智能调度系统
技术领域
本发明自动排班技术领域，尤其涉及航空地勤自动排班与智能调度系统。
背景技术
航空公司和机场根据未来的航班计划，在计划层面，会提前给不同岗位的地勤人员排班。在当天执行层面，会根据航班动态情况，实时调整任务和资源配置情况。
在排班层面，航空公司和机场目前往往采取相对固定的轮班，选择相对单一班型为员工排班。单一的排班组合难以与每天的航班分布情况相匹配，造成业务高峰时段人员不足及业务低谷时段人员冗余的矛盾明显；对于排班结果，难以科学定量评估不同岗位是否合理；淡旺季调整时，也难以合理调整员工班次。
在调度层面，目前的地面运行决策过渡依赖个人经验，调度模式粗放，各保障任务的执行时间没有根据保障流程做定量分解，航班变化时难以全局兼顾资源的分配情况。
航空地勤自动排班与智能调度系统能利用运筹优化算法，在排班和调度环节合理解决资源的优化配置问题。
发明内容
本发明提供航空地勤自动排班与智能调度系统，旨在解决现有技术存在的问题。
本发明是这样实现的，航空地勤自动排班与智能调度系统，包括任务需求模块、自动排班模块、任务预分派模块、实时调度模块和指标展示模块；
所述任务需求模块用于输入并读取航班计划，根据业务流程和保障要求分解生成保障任务；
所述自动排班模块用于输入并读取人员名单，任务清单、排班规则的数据，生成人员排班；
所述任务预分派模块用于根据排班结果和任务清单，考虑资质匹配和业务指标，生成派工结果；
所述实时调度模块用于根据航班动态对任务的影响，实时调整未来小时级别时间窗口的任务分派结果；
所述指示展示模块用于根据排班和派工结果，展示业务指标。
优选的，所述自动排班模块连接有轮班供给模块、轮班模式模块、员工指定模块和短期排班模块；
所述轮班供给模块用于根据任务模块生成的任务信息，确定排班周期内每天所需要的轮班种类、需要的资质集合和对应的数量以满足排班周期内每天各时段作业人员要求；
所述轮班模式模块用于根据轮班供给模块生成的轮班需求信息，轮班模式模块将会根据规定的作休规则、员工的资质水平、员工工时限制进行匿名周排班决策；
所述员工指定模块用于根据客户的实际需求以及相关规定对轮班模式的作休规则的约束进行自定义设置，进而生成对应的轮班模式；
所述短期排班模块用于当轮班指派决策结束后，有轮班计划未能有员工执行，或临时员工变动时，执行短期员工轮班指派决策。
优选的，所述任务预分派模块和所述实时调度模块均连接一个任务指派模块；
所述任务指派模块用于每天计算下一天的任务指派，将具体保障任务分派到下一天上班的员工，并将结果输出至实时调度模块。
优选的，所述轮班供给模块包括以下模型：
Figure BDA0002771366480000031
其表示最小化需求缺口量；
Figure BDA0002771366480000032
其表示在时间颗粒度i处Qn资质的需求需要被满足。
优选的，所述轮班模式模块包括以下模型：
Figure BDA0002771366480000033
其表示最小化未被排的轮班数量；
ylt+yl(t+2)+yl(t+1)≤2，
表示业务规则连续工作日的限制约束。
优选的，所述员工指定模块包括以下模型：
Figure BDA0002771366480000034
其表示尽量使所有员工均被排班，并且最大化满足员工偏好要求，减少员工占位冲突；
xl+sj＝1，
其表示员工唯一性约束，即只有被安排和轮空两种可能。
优选的，所述短期排班模块包括以下模型：
Figure BDA0002771366480000041
其表示表示减少超负荷工作的员工和最大化需求满足量；
Figure BDA0002771366480000042
其表示在时间颗粒度i处Qn资质的需求需要被满足；
ylt+yl(t+2)+yl(t+1)≤2，
其表示业务规则中连续工作日的限制约束。
优选的，所述任务指派模块包括以下模型：
Figure BDA0002771366480000043
其表示尽可能满足任务数量和工时均衡，减少无人执行的任务数量和无任务可执行的员工数量；
yj+sj＝1，
其为员工唯一性约束，即员工仅有执行任务和轮空两种状态。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的航空地勤自动排班与智能调度系统，针对人工编排航班计划中的缺陷，即传统航班计划编排只能依赖人工经验无法计算全局最优结果，本发明提供了一种分基于运筹学算法的航空地勤自动排班与智能调度系统，其具有大规模数据快速计算、提供定量化全局最优解的排班和调度方案，提高了排班和调度效率，有效控制人力成本。
与人工排班调度相比，一方面本发明的自动排班和智能调度方法能够避免人工决策无法定量化，无法寻找到排班和调度的最优解的情况发生，其有利于全局和大规模数据求解，提高了人员排班和调度的精准性和经济性；另一方面本发明的算法模型，具有计算效率高的优点，也大大缩减了排班和调度的时间，使得人员排班更加高效，快速满足该业务高频多发的情景。
附图说明
图1为本发明的系统原理示意图。
图2为本发明的系统实施流程示意图。
图3为本发明的业务操作流程示意图。
图4为本发明的算法优化流程示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明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发明，并不用于限定本发明。
如图1-3所示，本发明提供一种技术方案：航空地勤自动排班与智能调度系统，包括任务需求模块、自动排班模块、任务预分派模块、实时调度模块和指标展示模块。
任务需求模块用于输入并读取航班计划，根据业务流程和保障要求分解生成保障任务。业务流程指一个航班需要完成的保障环节，每个环节有需要具体执行保障任务，比如旅客保障环节需要执行的任务有值机，登机，接机等。保障要求指的是执行每个任务需要的人数、时长等参数。比如登机环节需要2个人，任务时长是1小时。
自动排班模块用于从其他模块或外部系统读取人员名单，任务清单、排班规则等数据，生成人员排班。
任务预分派模块用于根据排班结果和任务清单，考虑资质匹配和业务指标，生成派工结果。
实时调度模块用于根据航班动态对任务的影响，实时调整未来小时级别时间窗口的任务分派结果。
指示展示模块用于根据排班和派工结果，展示业务指标。
本发明主要通过轮班供给决策、轮班模式决策、员工指定决策，短期排班决策、任务指派决策这5个模块来实现，其中前4个模块用于实现自动排班，基于排班结果，进入第5个模块，用于实现智能调度。
具体为，自动排班模块连接有轮班供给模块、轮班模式模块、员工指定模块和短期排班模块；
轮班供给模块用于根据任务模块生成的任务信息，确定排班周期内每天所需要的轮班种类、需要的资质集合和对应的数量以满足排班周期内每天各时段作业人员要求；轮班供给模块包括以下模型：
Figure BDA0002771366480000061
其表示最小化需求缺口量；
Figure BDA0002771366480000062
其表示在时间颗粒度i处Qn资质的需求需要被满足。初步定义的KPI情况如下，客户可以根据自身对业务的需求来自行进行系统的KPI设置。
轮班模式模块用于根据轮班供给模块生成的轮班需求信息，轮班模式模块将会根据规定的作休规则、员工的资质水平、员工工时限制以及其他相关约束进行匿名周排班决策。轮班模式模块包括以下模型：
Figure BDA0002771366480000071
其表示最小化未被排的轮班数量；
ylt+yl(t+2)+yl(t+1)≤2，
表示业务规则连续工作日的限制约束。
员工指定模块用于根据客户的实际需求以及相关规定对轮班模式的作休规则的约束进行自定义设置，进而生成对应的轮班模式；员工指定模块包括以下模型：
Figure BDA0002771366480000072
其表示尽量使所有员工均被排班，并且最大化满足员工偏好要求，减少员工占位冲突；
xl+sj＝1，
其表示员工唯一性约束，即只有被安排和轮空两种可能。
短期排班模块用于当轮班指派决策结束后，有轮班计划未能有员工执行，或临时员工变动时，比如临时休假等，执行短期员工轮班指派决策。短期排班模块包括以下模型：
Figure BDA0002771366480000073
其表示表示减少超负荷工作的员工和最大化需求满足量；
Figure BDA0002771366480000081
其表示在时间颗粒度i处Qn资质的需求需要被满足；
ylt+yl(t+2)+yl(t+1)≤2，
其表示业务规则中连续工作日的限制约束。以最大连续工作天数为2举例。
该模型可以快速的获得短期人员轮班指派结果，可以在员工添加临时占位或其他突发因素发生时及时调整轮班安排。尽可能减少超负荷工作的人员数量，在控制成本的前提下，尽可能让轮班覆盖需求曲线
任务预分派模块和实时调度模块均连接一个任务指派模块；
任务指派模块用于每天计算下一天的任务指派，将具体保障任务分派到下一天上班的员工，并将结果输出至实时调度模块。任务指派模块包括以下模型：
Figure BDA0002771366480000082
其表示尽可能满足任务数量和工时均衡，减少无人执行的任务数量和无任务可执行的员工数量；
yj+sj＝1，
其为员工唯一性约束，即员工仅有执行任务和轮空两种状态。其目标函数的C参数中涵盖了控制工时利用率均衡、高级任务指派均衡、任务工时率均衡等罚值，算法会对每一种任务指派方案计算其对应的罚值，通过给方案以成本(成本低的方案为更合适的方案)来甄选出全局成本最低的方案组合。其中，罚值可以通过人工调整的方式或选择相应的指派方案来针对不同的均衡需求进行派工管理。
本发明在实施时，业务人员导入航班计划后，可配置任务生成规则，生成各保障流程的任务。
(1)定义任务类型，配置资质。
(2)用户选择任务类型并配置需要生成的任务规则，包括但不限于承运人、进出港属性、客货机、机型等，并配置服务时间标准、位置、人数、重要性等。
(3)根据机场结构，配置各个停机位、登机口之间的衔接时间。
(4)配置排班规则，选定人群和任务，调用算法自动排班，算法逻辑如本接开头的图4所示。
(5)业务员可以在系统中手动调整排班和调度结果。
(6)员工可在手机上接收系统的排班和派工结果。
本发明的航空地勤自动排班与智能调度系统，针对人工编排航班计划中的缺陷，即传统航班计划编排只能依赖人工经验无法计算全局最优结果，本发明提供了一种分基于运筹学算法的航空地勤自动排班与智能调度系统，其具有大规模数据快速计算、提供定量化全局最优解的排班和调度方案，提高了排班和调度效率，有效控制人力成本。
与人工排班调度相比，一方面本发明的自动排班和智能调度方法能够避免人工决策无法定量化，无法寻找到排班和调度的最优解的情况发生，其有利于全局和大规模数据求解，提高了人员排班和调度的精准性和经济性；另一方面本发明的算法模型，具有计算效率高的优点，也大大缩减了排班和调度的时间，使得人员排班更加高效，快速满足该业务高频多发的情景。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.航空地勤自动排班与智能调度系统，其特征在于：包括任务需求模块、自动排班模块、任务预分派模块、实时调度模块和指标展示模块；
所述任务需求模块用于输入并读取航班计划，根据业务流程和保障要求分解生成保障任务；
所述自动排班模块用于输入并读取人员名单，任务清单、排班规则的数据，生成人员排班；
所述任务预分派模块用于根据排班结果和任务清单，考虑资质匹配和业务指标，生成派工结果；
所述实时调度模块用于根据航班动态对任务的影响，实时调整未来小时级别时间窗口的任务分派结果；
所述指示展示模块用于根据排班和派工结果，展示业务指标。
2.如权利要求1所述的航空地勤自动排班与智能调度系统，其特征在于：所述自动排班模块连接有轮班供给模块、轮班模式模块、员工指定模块和短期排班模块；
所述轮班供给模块用于根据任务模块生成的任务信息，确定排班周期内每天所需要的轮班种类、需要的资质集合和对应的数量以满足排班周期内每天各时段作业人员要求；
所述轮班模式模块用于根据轮班供给模块生成的轮班需求信息，轮班模式模块将会根据规定的作休规则、员工的资质水平、员工工时限制进行匿名周排班决策；
所述员工指定模块用于根据客户的实际需求以及相关规定对轮班模式的作休规则的约束进行自定义设置，进而生成对应的轮班模式；
所述短期排班模块用于当轮班指派决策结束后，有轮班计划未能有员工执行，或临时员工变动时，执行短期员工轮班指派决策。
3.如权利要求2所述的航空地勤自动排班与智能调度系统，其特征在于：所述任务预分派模块和所述实时调度模块均连接一个任务指派模块；
所述任务指派模块用于每天计算下一天的任务指派，将具体保障任务分派到下一天上班的员工，并将结果输出至实时调度模块。
4.如权利要求2所述的航空地勤自动排班与智能调度系统，其特征在于：所述轮班供给模块包括以下模型：
Figure FDA0002771366470000021
其表示最小化需求缺口量；
Figure FDA0002771366470000022
其表示在时间颗粒度i处Qn资质的需求需要被满足。
5.如权利要求2所述的航空地勤自动排班与智能调度系统，其特征在于：所述轮班模式模块包括以下模型：
Figure FDA0002771366470000023
其表示最小化未被排的轮班数量；
ylt+yl(t+2)+yl(t+1)≤2，
表示业务规则连续工作日的限制约束。
6.如权利要求2所述的航空地勤自动排班与智能调度系统，其特征在于：所述员工指定模块包括以下模型：
Figure FDA0002771366470000031
其表示尽量使所有员工均被排班，并且最大化满足员工偏好要求，减少员工占位冲突；
xl+sj＝1，
其表示员工唯一性约束，即只有被安排和轮空两种可能。
7.如权利要求2所述的航空地勤自动排班与智能调度系统，其特征在于：所述短期排班模块包括以下模型：
Figure FDA0002771366470000032
其表示表示减少超负荷工作的员工和最大化需求满足量；
Figure FDA0002771366470000033
其表示在时间颗粒度i处Qn资质的需求需要被满足；
ylt+yl(t+2)+yt(t+1)≤2，
其表示业务规则中连续工作日的限制约束。
8.如权利要求3所述的航空地勤自动排班与智能调度系统，其特征在于：所述任务指派模块包括以下模型：
Figure FDA0002771366470000041
其表示尽可能满足任务数量和工时均衡，减少无人执行的任务数量和无任务可执行的员工数量；
yj+sj＝1，
其为员工唯一性约束，即员工仅有执行任务和轮空两种状态。
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