΄Ενα μοντέλο πολυκριτήριας βελτιστοποίησης για το σχεδιασμό πτήσεων και συντηρήσεων πολεμικών αεροσκαφών με στόχο την επίτευξη μέγιστης διαθεσιμότητας

Abstract

Κάθε αεροσκάφος, πολεμικό ή πολιτικό, πρέπει να καθηλώνεται για συντήρηση μετά από έναν ορισμένο αριθμό ωρών πτήσης από την τελευταία συντήρησή του. Ο σχεδιασμός πτήσεων και συντηρήσεων των πολεμικών αεροσκαφών εξετάζει το πρόβλημα λήψης απόφασης, σχετικά με το ποια διαθέσιμα αεροσκάφη θα πρέπει να πετάξουν και για πόσο χρόνο, καθώς και για το ποια από τα καθηλωμένα αεροσκάφη θα πρέπει να εκτελέσουν διαδικασίες συντήρησης, σε μια ομάδα αεροσκαφών που διαμορφώνουν μια μονάδα μάχης. Ο στόχος είναι να επιτευχθεί μέγιστη διαθεσιμότητα της μονάδας εντός του ορίζοντα σχεδιασμού. Το πρόβλημα Προγραμματισμού Πτήσεων και Συντηρήσεων Πολεμικών Αεροσκαφών προέκυψε ως διοικητικό λειτουργικό πρόβλημα σε μια τυπική πτέρυγα της Ελληνικής Πολεμικής Αεροπορίας. Αυτή η πτέρυγα αποτελείται από τρεις μοίρες, κάθε μία από τις οποίες χρησιμεύει ως βάση για αεροσκάφη διάφορων τύπων. Στην αρχή κάθε ορίζοντα σχεδιασμού, η διοίκηση της πτέρυγας εκδίδει ένα πρόγραμμα για κάθε συνδυασμό μοίρας και περιόδου. Αυτό το πρόγραμμα καθορίζει το συνολικό χρόνο που όλα τα αεροσκάφη κάθε μοίρας πρέπει να πετάξουν κατά τη διάρκεια κάθε χρονικής περιόδου. Για τις ανάγκες συντήρησης της πτέρυγας, υπάρχει ένας σταθμός συντήρησης που είναι επιφορτισμένος με την παροχή των υπηρεσιών συντήρησης στα αεροσκάφη της πτέρυγας. Αυτός ο σταθμός έχει συγκεκριμένη χωρική και χρονική δυναμικότητα. Με βάση το δεδομένο πρόγραμμα για κάθε μοίρα και τους φυσικούς περιορισμούς που προκύπτουν από τη δυναμικότητα του συστήματος, ο στόχος είναι να εκδοθεί ένα πρόγραμμα πτήσεων και συντηρήσεων για κάθε μεμονωμένο αεροσκάφος της μονάδας, έτσι ώστε κάποιο κατάλληλο μέτρο απόδοσης να μεγιστοποιείται. Σε αυτή την εργασία, αναπτύσσουμε ένα μοντέλο πολυκριτήριας βελτιστοποίησης του Προβλήματος Πτήσεων και Συντηρήσεων Πολεμικών Αεροσκαφών και επεξηγούμε τη χρήση του και επίλυσή του σε μια πραγματική περίπτωση που προέρχεται από την Ελληνική Πολεμική Αεροπορία. Διατυπώνουμε το πρόβλημα ως ένα μεικτό ακέραιο γραμμικό πρόγραμμα, με δύο αντικειμενικές συναρτήσεις: τον συνολικό αριθμό διαθέσιμων αεροσκαφών και τον συνολικό υπολειπόμενο χρόνο πτήσης όλων των διαθέσιμων αεροσκαφών. Ο υπολειπόμενος χρόνος πτήσης ενός διαθέσιμου αεροσκάφους ορίζεται ως ο συνολικός υπολειπόμενος χρόνος που μπορεί να πετάξει το αεροσκάφος αυτό, μέχρι να καθηλωθεί για έλεγχο συντήρησης. Εφαρμόζουμε διάφορες μεθόδους για την επίλυση του προβλήματος, όπως τη μέθοδο σταθμισμένου αθροίσματος (weighted sums approach) και τη μέθοδο περιορισμού του συνόλου εφικτών λύσεων (e-constraint reduced feasible region method). Με την ανάλυση και σύγκριση των λύσεων εξετάζουμε τη συμπεριφορά του μοντέλου. Ερευνάμε επίσης την επίδραση των παραμέτρων του προβλήματος στον υπολογιστικό χρόνο. Ολοκληρώνουμε με αποτελέσματα και προτάσεις σχετικά με τον τρόπο που μπορεί να επεκταθεί το μοντέλο στο μέλλον. Μέρος της παρούσας εργασίας παρουσιάστηκε στο 18th International Conference on Multiple Criteria Decision Making που πραγματοποιήθηκε στα Χανιά μεταξύ 19 και 23 Ιουνίου 2006 (Kozanidis G. & Skipis A., Flight and Maintenance Planning of Military Aircraft for Maximum Fleet Availability: A Biobjective Model ).