Час повороту літака

Роль комп'ютерного моделювання у скороченні часу повороту літака

Час повороту літака - час, необхідний для вивантаження літака після його прибуття до воріт і для підготовки його до вильоту знову - збільшився з середини 1970-х. Компанія Boeing створила комп’ютерне моделювання, яке може допомогти авіакомпаніям скоротити один із ключових елементів часу повороту: посадка пасажирів (посадки та висадки). Зменшення часу посадки пасажирів може значно зменшити проміжок часу між прибутковими рейсами, а отже, збільшити прибутковість авіакомпаній.

Оскільки авіакомпанії стикаються зі зростаючим тиском з метою підвищення прибутковості, вони прагнуть перевезти найбільшу кількість пасажирів, здійснивши їх, зберігаючи при цьому свій флот у службі прибутку, наскільки це можливо - все без шкоди зручності пасажирів.

Одним із способів пересування авіаліній до цієї мети є зменшення часу повороту літака. Час повороту - це час, необхідний для вивантаження літака після прибуття до воріт та забезпечення готовності та завантаження літака до наступного вильоту. Найбільш значущими елементами часу повороту є висаджування пасажирів та висаджування пасажирів, завантаження та розвантаження вантажів, заправка літаків, прибирання салону та обслуговування камбуза. (Фігура 1)

Для багатьох авіакомпаній найбільшим фактором часу повороту є процес посадки пасажирів. Boeing провів дослідження, щоб допомогти зрозуміти внесок літака в поворот часу. Компанія постійно працює з авіакомпаніями-клієнтами над розробкою даних та інструментів, необхідних для зменшення часу повороту, не впливаючи суттєво на зручність пасажирів.

Під час навчання Boeing враховував наступне:
1 Історичні тенденції.
2 Існуюча документація про час повороту.
3 Засоби комп’ютерного моделювання.
4 Моделювання дискретних подій.
5 Перевірка та тестування моделювання.
6 Застосування комп'ютерного моделювання.

1 ІСТОРИЧНІ ТЕНДЕНЦІЇ
Більшість стандартного парку кузовів зазнає поступового збільшення часу повороту літака з 1975 року. Корисним показником є повідомлення про збільшення часу проїзду в середній час, наземний час, необхідний для рейсів, що прямують до інших пунктів призначення. (рисунок 2) Збільшення часу повороту додатково підтверджується дослідженнями рівня посадки на борт Boeing. З 1970 року фактична швидкість, з якою пасажири сідали в літак (швидкість польоту), сповільнилась більш ніж на 50 відсотків, до 9 пасажирів на хвилину. (рисунок 3) Подібне збільшення часу зупинки та швидкості посадки спостерігалося для літаків із широким корпусом. Як правило, тенденції пояснюються збільшенням ручної поклажі пасажирів, більшим акцентом на зручність пасажирів, демографічні показники пасажирів, стратегії обслуговування авіакомпаній та відстань польоту літака (довжина етапу). Boeing вважає, що ці тенденції будуть тривати, якщо не зрозуміти першопричини та не розробити нові інструменти та процеси, щоб змінити цю тенденцію.

2 ІСНУЮЧА ДОКУМЕНТАЦІЯ ЧАСУ
Boeing протягом багатьох років задокументував час повороту літака, включаючи процес завантаження пасажирів. Ця документація описує "загальний" час потоку, очікуваний для кожного літака. (Малюнок 1) Інформація допомагає авіакомпанії скласти графік наземного часу та встановити процедури наземного обслуговування літака. Однак загальний характер цієї інформації не допомагає авіакомпаніям оцінити альтернативні процедури, які можуть скоротити час потоку, або допомогти авіакомпаніям передбачити вплив цих процедур на зручність пасажирів.

3 КОМП'ЮТЕРНЕ МОДЕЛЮВАННЯ
Boeing розробив комп'ютерну імітаційну модель, щоб допомогти авіакомпаніям скоротити час повороту. Ця модель аналізує вплив змін конфігурації салону та змін у процедурах посадки пасажирів на процес посадки пасажирів. Моделювання може кількісно визначити потенційні зміни, які авіакомпанія зазвичай ідентифікує лише шляхом дорогих та потенційно руйнівних експериментів в експлуатації. Хоча використання моделі не повністю усуває необхідність проведення випробувань навантаження пасажирів, воно може ефективно оцінити очікуваний результат. Це дозволяє авіакомпанії обмежити випробування в експлуатації.

Запропоноване Boeing Passenger Enplane/Deplane Simulation (PEDS), це моделювання допомагає користувачеві оцінювати різні сценарії посадки пасажирів та конфігурації інтер’єру літака. Моделювання:

Розраховує час навантаження та розвантаження пасажирів, дозволяючи авіакомпанії аналітично проводити дослідження торгівлі часом повороту.
Дозволяє змінювати окремі фактори, такі як конфігурація салону, пасажирський склад та сценарії посадки, а потім оцінює очікувану економію часу.
Оцінює потенційні зміни в конфігураціях інтер’єру.
Оцінює вплив поведінки пасажирів, пов’язаної з різними групами подорожей.
Допомагає кількісно оцінити вплив змін поведінки пасажирів, з якими авіакомпанія може зіткнутися з часом.

4 ДИСКРЕТНА МОДЕЛЮВАННЯ ПОДІЇ
PEDS аналізує процес посадки пасажирів як сукупність взаємопов’язаних елементів за допомогою техніки, яка називається дискретною імітацією подій. Ця техніка моделювання використовує комп'ютерне програмне забезпечення для поєднання ефектів математичної теорії масового обслуговування з аналізом випадкової поведінки.

Випадкова поведінка, пов’язана із завантаженням пасажирів, може мати місце або в термінах діяльності (коли трапляються події), або в рішеннях про дії (як люди діють). Чим складнішими є загальна діяльність, тим складніше точно прогнозувати наслідки випадкової поведінки.

Boeing почав використовувати дискретне моделювання подій, щоб зрозуміти взаємодію в заводських умовах. У 1994 році Боїнг почав застосовувати модель дискретних подій у дослідженнях посадки пасажирів. PEDS присвоює кожному пасажиру певні атрибути, такі як швидкість ходьби, тип ручної поклажі, час здачі багажу та стосунки з іншими пасажирами (подорожуючи самостійно або з групою). Моделювання пояснює випадкову поведінку, застосовуючи розподіл ймовірностей до атрибутів пасажира.

При дискретному моделюванні подій кожна діяльність відбувається через певні проміжки часу. Діяльність починається, продовжується протягом певного періоду часу, а потім припиняється. Подібно до автомобіля, що проїжджає міською вулицею, кожен пасажир літака заходить до салону та «їде» на призначене йому місце. Різні інші види діяльності, такі як пасажири, що стоять у проході, допомагають членам сім’ї або чекають зберігання багажу в надземних контейнерах, виступають в якості світлофора, який заважає пасажирам проскочити через салон до своїх місць. PEDS розбиває процес завантаження пасажирів на низку кінцевих елементів запуску, руху, зупинки, очікування та перезапуску, починаючи з моменту, коли перший пасажир потрапляє в салон, і закінчуючи, коли сідає останній пасажир.

У комп’ютерній моделі інженери використовують програмне забезпечення для створення математичної сцени інтер’єру літака в комплекті з сидіннями, накладними контейнерами, проходами та дверима. Кожен пасажир моделюється індивідуально і йому присвоюються атрибути, які описують певний сегмент подорожуючого населення. Потім моделювання керує рішеннями кожного пасажира на основі цих атрибутів і часу кожної події (очікування чи руху) під час проїзду через салон.

На додаток до різної "швидкості" пасажира, моделювання дозволяє змінювати інші атрибути. Кожен цикл моделювання обчислює загальний час, що пройшов, і забезпечує видимість різних точок "дроселя", визначених сценарієм. Щоб усунути статистичне упередження, виконується багаторазове моделювання на однаковій внутрішній конфігурації з використанням різних вихідних точок випадкових чисел, а результати потім усереднюються за кількома прогонами.

Процес починається із встановлення загального моделювання літака. Потім це моделювання "пристосовується" з використанням конкретної внутрішньої конфігурації авіакомпанії, процедур посадки та демографічних даних пасажирів. Проводиться низка базових пробігів для перевірки прогнозів PEDS з урахуванням досвіду експлуатації авіакомпанії. Цей базовий час повороту дозволяє авіакомпанії оцінити потенційні зміни у внутрішньому плануванні або процедурах посадки на основі існуючих часових ліній.

5 ПЕРЕВІРКА МОДЕЛЮ І ТЕСТУВАННЯ
Моделювання є дійсним, лише якщо воно точно передбачає, що відбуватиметься під час реальних подій. Для підтвердження PEDS компанія Boeing проводила два види діяльності:

Спостереження під час роботи.
Фактичні випробування навантаження пасажирів.

Спостереження в процесі експлуатації.
Інженери Boeing спостерігали за завантаженням пасажирів різними авіакомпаніями в декількох різних аеропортах світу. Процес завантаження був синхронізований і співвіднесений з прогнозами моделювання. Ці вправи проводились у випадковому порядку, щоб дані за часом відповідали фактичному досвіду. Однак цей метод перевірки мав два обмеження:

Це не дозволило спостерігати за всіма взаємодіями між пасажирами або з конфігурацією повітряного літака.
Він лише підтвердив моделювання прогнозів існуючих процедур навантаження авіакомпанії.

Фактичні випробування навантаження пасажирів.
Для того, щоб надати додаткову інформацію, Boeing провів низку випробувань навантаження пасажирів.

Випробування проводились на повністю сконфігурованому літаку 757-200, розташованому на заводі Boeing. Була модифікована навантажувальна платформа для імітації мосту навантаження пасажирів в аеропорту, а площадка була використана для імітації зони очікування в аеропорту. Підготовлені стюардеси авіакомпаній застосовували процедури всередині літака та біля завантажувального мосту, що відображало фактичні операції аеропорту та авіакомпанії.

Загалом 600 людей, що не є "Боїнгами", представники типового населення, що подорожує, взяли участь у випробуваннях на літаку/деплані. Кожного пасажира просили взяти з собою ручний багаж, характерний для три-чотиригодинного польоту. Населення пасажирів було різним для кожного випробування, при цьому кожен пасажир брав участь лише у двох наборах випробувань на площині/на польоті, щоб запобігти «навчанню», яке може змінити результати випробувань. Потім були запущені наступні чотири сценарії enplane/deplane:

Тільки двері 1.
Тільки двері 2.
І двері 1, і двері 2.
І двері 1, і 2 з альтернативним способом завантаження пасажирів, який називається "зовні".

Зовнішній сценарій передбачає завантаження пасажирів на вікна спочатку, середні сидіння поруч, а місця в проході останні. Тест ззовні був розроблений, щоб перевірити здатність моделювання обробляти нетрадиційні процедури.

Кожен тест був приурочений та знятий на відео для порівняння з прогнозами моделювання. Відеокамери, розташовані на завантажувальному мосту та по всій пасажирській кабіні, записували кожне випробування для подальшого аналізу.

Випробування показали, що PEDS добре продемонстрував час вильоту і польоту для кожного сценарію. Однак відеокасети задокументували деяку несподівану взаємодію між пасажирами під час завантаження. Наприклад, кілька пасажирів склали свій ручний багаж у накладні сміттєві ящики, розташовані подалі від своїх місць. Це сталося, коли вони чекали позаду людей, які перекривали прохід, а не чекали, коли прохід звільниться, а потім складали свій багаж, коли досягли своїх місць. Ця додаткова інформація дозволила Boeing вдосконалити PEDS, щоб врахувати такий тип поведінки.

6 ЗАСТОСУВАННЯ КОМП'ЮТЕРНОГО МОДЕЛЮВАННЯ
PEDS пропонує декілька застосувань як для авіакомпаній, так і для Boeing:

Аналіз впливу внутрішньої конфігурації літака на час повороту.
Оцінка потенційних змін у процедурах завантаження пасажирів.

Конфігурація інтер’єру літака. Як Boeing, так і авіакомпанія-клієнт можуть спочатку використовувати PEDS для налаштування інтер'єру літака. PEDS покращує своє розуміння того, як запропонована конфігурація впливає на завантаження пасажирів. Час посадки пасажирів стає частиною рішень щодо конфігурації салону, подібно до рішень щодо естетичного вигляду та комфорту пасажирів.

Оцінка потенційних змін у процедурах завантаження пасажирів. Моделювання також допомагає авіакомпаніям оцінити потенційні зміни в процедурах завантаження пасажирів. Альтернативи посадки, такі як зовнішня посадка, багаторазове попереднє посадку або навіть невизначені місця для сидіння, можна оцінити, використовуючи цільову кількість пасажирів авіакомпанії. Авіакомпанії можуть кількісно визначити потенційну економію, не витрачаючи витрат на посадку або ризикуючи незручностями для пасажирів. Авіакомпанії можуть використовувати PEDS для оцінки навіть невеликих процедурних змін, таких як збільшення участі бортпровідників або акцент на зменшенні ручної поклажі багажу.

Потім альтернативи, які демонструють значну перспективу, можна перевірити на місцях. PEDS допомагає авіакомпаніям розробляти детальні плани впровадження нових процедур та логістики, необхідних для зменшення часу поворотів, включаючи навчання бортпровідника та логістику аеропорту.

В даний час Boeing працює з низкою авіакомпаній для оцінки PEDS для їх конкретних застосувань.

РЕЗЮМЕ
Зменшення часу повороту літака може позитивно вплинути на рентабельність авіакомпанії. Нове комп’ютерне моделювання, розроблене Boeing, пропонує авіакомпаніям аналітичний метод для оцінки змін конфігурації літака або техніки завантаження пасажирів та їх впливу на час повороту літака. Моделювання є економічно ефективним інструментом, який допомагає авіакомпаніям швидко прогнозувати результати з високим ступенем успіху.

ОТРИМАННЯ ДОПОМОГИ З ВИКОРИСТАННЯМ ЧАСУ
Моделювання пасажирських літаків/літаків Boeing (PEDS) пропонує авіакомпаніям додатковий інструмент, який допомагає скоротити час повороту. Залежно від діяльності окремої авіакомпанії, інші елементи часу повороту, такі як обробка вантажу, прибирання салону чи обслуговування камбуза, також можуть бути вдосконалені.

У Boeing є команда експертів, які працюють із авіакомпаніями та можуть співпрацювати з авіакомпаніями для аналізу конкретних проблемних питань. Авіакомпанії, зацікавлені в оцінці вирішення своїх проблем з часом чергування, повинні звернутися за допомогою до місцевої служби виїзду або представника вимог замовника.

ОЦІНКА ЧАСУ ПОВЕРНЕННЯ НОВИХ 757-300
Початкове застосування Boeing Passenger Enplane/Deplane Simulation (PEDS) було на новому літаку 757-300. PEDS допомагає оцінити різні сценарії посадки пасажирів, щоб визначити, як зменшити час повороту літака.

757-300 - це розтягнута похідна 757-200. Він на 23 фути на 4 дюйма довший за попередника і вміщує приблизно на 40 більше місць.

Кілька потенційних клієнтів 757-300 сказали Boeing, що, виходячи з досвіду роботи з іншими стандартними кузовами літаків, вони стурбовані потенційно більшим часом повороту нового літака.

Boeing використовував 757-200 як базову лінію для оцінки посадки пасажирів на 757-300. PEDS передбачав, що завантаження пасажирів для літака 757-200 займе приблизно 22 хвилини, а пересадка займе близько 10 хвилин. Прогнозований загальний час повороту для 757-200 становив 52,5 хвилин, включаючи обробку вантажу, заправку, обслуговування камбуза та прибирання кабіни. Орієнтовний час базувався на фактичному часі повороту авіакомпанії на 757.

Застосування PEDS до конфігурації подвійного класу 757-300 з 240 пасажирами показало, що завантаження пасажирів вимагатиме 26 хвилин, а розвантаження - близько 12,5 хвилин. Прогнозований загальний час повороту становив 59 хвилин, збільшення лише на 6,5 хвилин порівняно з 757-200. (рисунок 5а)

Потім Boeing використовував PEDS для оцінки ряду альтернативних сценаріїв посадки. Прогнози моделювання порівнювали з тестом на посадку пасажирів 757-200 для перевірки результатів. На основі цих підтверджених прогнозів вдалося виявити значні потенційні скорочення загального часу повороту для 757-300. Наприклад:

Використовуючи Двері 2 замість Двері 1, час посадки (накладання та висаджування) було зменшено на одну хвилину.
Використання дверей 1 та дверей 2 разом заощадило п’ять хвилин.
Якби використовувались альтернативні процедури завантаження - наприклад, метод завантаження "ззовні" (спочатку сидіння біля вікна, наступні середні сидіння, а останні - сидіння в проході) - економія може становити до 17 хвилин. (малюнок 5b)

PEDS показав, що новий 757-300 можна експлуатувати в межах нормального часу повороту 757, що становить 60 хвилин, не вносячи помітних змін до існуючих процедур. Це також показало, що час повороту може бути значно скорочений, якщо авіакомпанії застосовують альтернативні методи посадки пасажирів.

Скотт Мареллі, П.Е.
Старший аналітик з математики/моделювання
Прикладні дослідження та технології
Група спільних послуг Boeing

Григорій Меттокс
Провідний інженер
757 Конфігурація та інженерний аналіз
Boeing Commercial Airplane Group

Ремік Меррі
Старший спеціаліст-інженер
Обслуговування клієнтів нового літака
Boeing Commercial Airplane Group