航班緊急恢復可視化虛擬仿真實驗系統是復旦大學建設的虛擬仿真實驗課程。
基本介紹
- 中文名：航班緊急恢復可視化虛擬仿真實驗系統
- 建設院校： 復旦大學
- 課程負責人： 張誠
- 授課教師：胡建強、李文文
課程性質,教學目標,
課程性質
課程背景
隨著我國經濟的繼續增長及國內外交流從深度到廣度層面的快速發展,航空運輸需求日益增長,現階段我國的航空運輸總周轉量連年保持15%以上的高速增長。在此環境下,相應的航線網路規劃設計愈發複雜,某些航線的航班密集程度也日益增加,這導致突發事件對於公司整個航班任務的執行帶來極大的影響,進而機場大面積延誤的情況時有發生。
現階段,為了緩解這種波及效應,各大航空公司運控中心通過飛機重新調配來實現航班的恢復。在航班調度作業過程中,由於天氣、空中流量控制、飛機機械故障等原因導致不正常航班 ,對航班的原有計畫具有很大的波及效應,大量航班因此晚點甚至被取消,乘客對此抱怨不斷,不僅影響航空公司的短期經濟效益,而且不利於航空公司在乘客群體內良好口碑的建立。而且不同航班對機組、飛機的不同要求 ,以及所載旅客數量、等級的不同,航班恢復調配是一件及其複雜的任務,需要孰練的調配員,通常需要數百人通過三班輪值的方式,隨時線上工作，依據航班甘特圖憑經驗完成。這種依賴經驗的航班調配,具有兩方面的不足: -是受限於調配員人工搜尋,無法統籌考慮對整個排班系統的影響，所產生的調配方案不夠最佳化;另-方面是對新調配員的培訓時間很長,熟練調配員的經驗不能被快速傳授。
同時,隨著大數據的興起與發展,國家提出了數據強企、數據強國的戰略號召,航空公司面臨著新的發展挑戰和機遇。近年來,航空公司積極布局,投入了大量的精力在數位化升級,已經積累了大量的數據。針對如何將這些航空大數據套用於實際生產過程,儘量減少不正常航班對於航空公司帶來的影響,學術界及業界已經進行了多種嘗試。現在階段,普遍套用的手段為將航班恢復問題轉化為某些形式下的規劃問題，並在此基礎上選擇不同的方法進行求解。但在實際套用中的效果並不理想,主要原因有兩個方面: 1.由於航班恢復問題有其自身的特殊性,不桐於初始航班排班表的制定,它與實際套用場景結合更為緊密,受到更多外部環境的影響,很難將實際運營過程中的所有細節都考慮其中,並以數學語言的形式表達出來,從而導致了與實際情形的脫節,套用效果差; 2.航班恢復具有極高的時間約束性。在實際運行過程中，往往只有幾個小時甚至幾十分鐘的時間視窗可供調配員使用,而大規模的線性規劃求解問題往往存在求解速度慢甚至無解的情況存在。可現,傳統的數據處理方法並不能滿足實際運行場景的要求。
近年來,黨中央-直高度重視我國航空航天事業發展,習近平總書記多次強調堅持創新驅動,弘揚航空報國精神,將我國建設成為航空強國。儘管航班調度和專業人才培養是民航業界與學界長期致力完善的基礎問題之一,其相關技術產品目前主要由國外企業壟斷。 自研仿真系統對於促進我國航空運輸領域的運行控制和培訓的自立自強有著重要的意義,目前我們團隊與某航空公司共同研發的仿真系統套用系統原型已在我國某航空公司驗收落地,可針對機組資質、機組資源管理、航空器性能、即時天氣等大量參數進行仿真模擬,在滿足學術規範性要求與實用性需求基礎上,快速生成航班緊急恢復的可行解決方案及成本評估,幫助一線調配員快速指定和選擇最佳化方案。該套用填補了航空公司相應套用的國產化空白,由團隊與航空公司共同擁有發明專利1項(授權專利號: ZL 201910750259.0)，發表科研論文1篇(APJOR, 36:6) ,成果被文匯報、中國民航網、網易、新浪等媒體報導和轉載。雖然教學用的仿真系統根據教學要求進行了簡化和調整,但仍能反映運營實踐中的重要場景，可以很好幫助同學學習和理解真實運營場景,將知識與實踐結合,通過模擬仿真和最佳化求解提升解決實際問題的能力, 並為我國航空業發展培養科學管理高水平人才。
教學目標
理論教學目標:
1、運營調度問題的整數規劃和動態規劃方法
2、運營模擬仿真方法
3、航班緊急恢復的決策過程
4、基於機器學習算法的風險決策
實踐教學目標:
1、幫助學生掌握大型航空公司航班緊急恢複決策全流程中多種管理決策的核心技能和全局觀,培養高水平管理決策人員
2、幫助學生基於商業實踐運用和套用計算機模擬仿真算法
3、實現產學研結合,幫助學生在校園直接參與產業實踐.
