Constraint-based scheduling approaches to multi-criteria airport gate assignment problem
Çok kriterli havaalanı kapı ataması problemi için kısıt-bazlı çizelgeleme yaklaşımları
- Tez No: 856799
- Danışmanlar: PROF. DR. MUSTAFA ARSLAN ÖRNEK, DR. CEMALETTİN ÖZTÜRK
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Endüstri ve Endüstri Mühendisliği, Industrial and Industrial Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Yaşar Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Endüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 369
Özet
Havalimanı operasyonlarının alanında, kapı atamalarının etkili bir şekilde yönetilmesi her zaman kritik bir endişe olmuştur, bu durum doğrudan havalimanlarının, havayollarının verimliliğini ve yolcuların genel deneyimini etkilemektedir. Geleneksel olarak, Havalimanı Kapı Atama Problemi (AGAP) ve Havalimanı Kapı Yeniden Atama Problemi (AGRP) birbirinden ayrı varlıklar olarak ele alınmış ve her biri diğerinden bağımsız olarak ele alınmıştır. Ancak, bu geleneksel yaklaşım zamanla sınırlılıklarını ortaya koymuştur, havalimanı operasyonlarının öngörülemeyen doğası nedeniyle başlangıç kapı atamaları ile sonraki yeniden atamalar arasındaki dinamik etkileşimi yakalayamamıştır. Bu tez, AGAP ve AGRP'nin birbiriyle bağlantılılığını keşfederek ve kapı yönetimindeki karmaşıklıklar ve belirsizliklerle başa çıkmada etkili bir başlangıç programının kritik önemini vurgulayarak bu boşluğu kabul eder ve köprüler. Havalimanı kapı atamalarına dahil olan çok sayıda paydaş ve başlangıç kapı atamasının gerekli sağlamlığı göz önüne alındığında, bu araştırma, paydaş beklentilerini karşılamayı ve yeniden atama süreci boyunca programın istikrarını korumayı amaçlayan üç amaçlı bir problemi ele alır. Bu karmaşık çok amaçlı meseleyi ele almak için, tez, farklı amaçları ve belirli problem değişkenlerini, örneğin havalimanı yoğunluğunu, karşılamak üzere tasarlanmış bir dizi yapıcı sezgiyi, İkili Tamsayı Programlama (BIP), Kısıtlama Programlama (CP) ve Ağ Modelleme (NM) tanıtır. Ampirik analizler, geleneksel matematiksel modellerin optimal çözümleri uygulanabilir bir hesaplama zaman çerçevesi içinde sunmada yetersiz kaldığını ortaya koymaktadır. Matematiksel modellerin verimliliğini artırmak için, amaca özel geçerli eşitsizlikler de önerilmiştir. Buna karşılık, tasarlanan yapıcı sezgiler, karar verme sürecini kolaylaştıran etkili uzlaşı çözümleri üretmede etkilidir. Uçakların sıralanması ve önceden belirlenmiş kriterlere dayanarak kapıların seçilmesi sürecini içeren bir süreç yoluyla geliştirilen özel yapıcı sezgiler, etkili uzlaşı çözümleri hızlı bir şekilde üretebilme konusunda olağanüstü bir yeteneğe sahiptir. Çözüm manzarasını daha da zenginleştiren tez, Adaptif Büyük Komşuluk Arama (ALNS) ve Açgözlü Rastgele Uyarlanabilir Arama Prosedürü (GRASP) performansını daha basit sezgilerle karşılaştırır. Çok Amaç-Odaklı ve Havalimanı Yoğunluğu-Odaklı Yapıcı Sezgilerin, ALNS ve GRASP'in karmaşıklık ve hesaplama taleplerini sadece eşleştirmekle kalmayıp, yüksek kaliteli çözümleri etkin bir şekilde elde ederek bu daha maliyetli yöntemleri geride bıraktığı sonucuna varır. Havalimanı Kapı Yeniden Atama Problemini ele alırken, tez, minimum kapı değişikliği ve ceza tabanlı olmak üzere iki BIP modeli ile birlikte bir senaryo tabanlı stokastik yaklaşım önerir. Kapı Atama Probleminde elde edilen optimal bir başlangıç programının kritik önemi gösterilerek, Adnan Menderes Uluslararası Havalimanı'ndan gerçek bir senaryo, çeşitli yapıcı sezgiler kullanılarak başlangıç programları üretmek için analiz edilir. Daha sonra, bu programlar havalimanı kapı yeniden atama modellerinde kullanılarak, gerçek zamanlı programlamanın performansı üzerindeki etkileri değerlendirilir. Hesaplama bulguları, sağlamlık ve havalimanı yoğunluğuna odaklanarak hazırlanan başlangıç programlarının, yeniden atama aşamasında kapı değişikliklerini önemli ölçüde azaltabileceğini öne sürmektedir. Son olarak, tez, farklı uçuş varış ve kalkış senaryolarını inceleyerek, senaryolar arasında kapılara atanan uçuş sayısındaki farklılıkları en aza indirmek için çeşitli programlama tekniklerini kullanır.
Özet (Çeviri)
In the realm of airport operations, the challenge of managing gate assignments effectively has always been a pivotal concern, directly influencing the efficiency of airports, airlines and the overall experience of passengers. Traditionally, the Airport Gate Assignment Problem (AGAP) and the Airport Gate Reassignment Problem (AGRP) were treated as distinct entities, each addressed in isolation from the other. This conventional approach, however, has gradually revealed its limitations, failing to capture the dynamic interplay between initial gate assignments and the inevitable need for subsequent reassignments due to the unpredictable nature of airport operations. This thesis acknowledges and bridges this gap by exploring the interconnectedness of AGAP and AGRP, emphasizing the critical importance of an efficient initial schedule in navigating the complexities and uncertainties inherent in gate management. Given the multiplicity of stakeholders involved in airport gate assignments and the requisite robustness of the initial gate assignment, this research tackles a tri-objective problem aiming to fulfil stakeholder expectations and preserve schedule stability throughout the reassignment process. To address this complex multi-objective issue, the thesis introduces Binary Integer Programming (BIP), Constraint Programming (CP), and Network Modelling (NM), alongside a variety of constructive heuristics integrated with Constraint-Based Scheduling techniques. These are tailored to accommodate different objectives and specific problem variables, such as airport density. Empirical analyses reveal the inadequacy of conventional mathematical models in delivering optimal solutions within a feasible computational timeframe. To be able to increase the efficiency of mathematical models, objective-specific valid inequalities are also proposed. Conversely, the devised constructive heuristics demonstrate efficacy in generating effective compromise solutions that facilitate decision-making. The tailored constructive heuristics, developed through a process that involves sorting flights and selecting gates based on predefined criteria, demonstrate a remarkable ability to generate effective compromise solutions quickly. Further enriching the solution landscape, the thesis evaluates the performance of Adaptive Large Neighbourhood Search (ALNS) and Greedy Randomized Adaptive Search Procedure (GRASP) against simpler heuristics. It concludes that Multiple-Objective-Oriented and Airport-Density-Oriented Constructive Heuristics not only match but also surpass the complexity and computational demands of ALNS and GRASP in achieving high-quality solutions efficiently, outperforming these more computationally expensive methods. In addressing the Airport Gate Reassignment Problem, the thesis proposes two BIP models — minimum gate change and penalty-based — along with a scenario-based stochastic approach. Demonstrating the criticality of an optimal initial schedule obtained in the Gate Assignment Problem, a real-world scenario from Adnan Menderes International Airport is analysed using various constructive heuristics to generate initial schedules. Subsequently, these schedules are utilized in airport gate reassignment models to assess their influence on the performance of real-time scheduling. The computational findings suggest that initial schedules crafted with a focus on robustness and airport density can substantially reduce gate changes during the reassignment phase. Finally, the thesis examines different flight arrival and departure scenarios, employing various scheduling techniques to minimize the discrepancies in the number of flights assigned to gates across scenarios.
Benzer Tezler
- Robotik süreç otomasyonu için iş çizelgeleme algoritması
Job scheduling algorithm for robotic process automation
GÜLŞAH DORUK
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiKontrol ve Otomasyon Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. OSMAN KAAN EROL
- Havaalanında yer hizmeti veren bir firma için hedef programlama yaklaşımı
Başlık çevirisi yok
M.BARBAROS KUBATOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
1998
Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik Üniversitesiİşletme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. DEMET BAYRAKTAR
- Bulanık çok modlu kaynak kısıtlı proje çizelgeleme problemlerinin çözümü için matematiksel bir model
A mathematical model for the solution of the fuzzy multi mode resource-constrained project scheduling problems
ÖMER ATLI
Doktora
Türkçe
2012
Endüstri ve Endüstri MühendisliğiHava Harp Okulu KomutanlığıEndüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CENGİZ KAHRAMAN
- Hiyerarşik grup karar vermeye dayanan proje portföy seçimi ve çizelgelemesi
Project portfolio selection and scheduling based on hierarchical group decision making
ÖZGE ŞAHİN ZORLUOĞLU
Doktora
Türkçe
2020
Endüstri ve Endüstri Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiEndüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÖZGÜR KABAK
- Hybridization of probabilistic graphical models and metaheuristics for handling dynamism and uncertainty
Değişimin ve belirsizliğin ele alınması için olasılıksal çizgesel biçelerin ve sezgi-üstlerinin melezleştirilmesi
GÖNÜL ULUDAĞ
Doktora
İngilizce
2021
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYŞE ŞİMA UYAR