Entwicklung eines Expertensystems für die Planung kerntechnischer Rückbauprojekte

Der Rückbau einer kerntechnischen Anlage ist ein Großprojekt mit geschätzten Rückbaukosten von mehreren hundert Millionen Euro und einer Projektlaufzeit von mehr als zehn Jahren. Aufgrund von politischen, technischen oder ökonomischen Gründen nimmt die Anzahl an rückzubauenden kerntechnischen Anlagen stetig zu. Während der Planung und Durchführung kerntechnischer Rückbauprojekte sind vielfältige Bedingungen und Vorgaben zu beachten. Des Weiteren sind die aufgrund weniger Erfahrungswerte bestehenden Unsicherheiten zu berücksichtigen. Um diese Unsicherheiten so gut wie möglich zu reduzieren, sollten die bereits gemachten Erfahrungen für die Planung genutzt sowie die noch kommenden Erfahrungen im Rückbau kerntechnischer Anlagen bestmöglich dokumentiert werden. Auf der Basis dokumentierter Erfahrungen können zukünftige Rückbauprojekte deutlich genauer und effizienter geplant werden. Das Ziel dieser Studie besteht in der Entwicklung eines Expertensystems für den Rückbau kerntechnischer Anlagen. Zunächst wird eine Erfahrungsdatenbank entwickelt, die Teil des Expertensystems ist. In der Erfahrungsdatenbank können Erfahrungswerte dokumentiert werden. Auf Basis einer Anforderungsanalyse wird ein konzeptionelles Datenmodell erstellt, welches nach der Auswahl des relationalen Datenbankmodells als Ziel-Datenbankmanagementsystem schließlich in ein auf dieses abgestimmte logische Datenbankdesign umgewandelt wird. Das logische Datenbankdesign wird in Microsoft Access implementiert. Für ein neu zu planendes kerntechnisches Rückbauprojekt soll durch gezielte Abfragen auf die in der Erfahrungsdatenbank gespeicherten Erfahrungswerte zugegriffen werden. Hierzu werden im Expertensystem regelbasierte Abfragen erstellt, mit denen relevante Erfahrungswerte für ein neu zu planendes kerntechnisches Rückbauprojekt aus der Erfahrungsdatenbank gefiltert und exportiert werden können

Ein personen- und aufgabengenauer Ansatz zur robusten Einsatzplanung von Flugpersonal mittels Optimierung und Simulation

In der vorliegenden Arbeit wird ein personen- und aufgabengenauer Ansatz zur robusten Einsatzplanung von Flugpersonal vorgestellt. Es wird beschrieben, wie Methoden der mathematischen Optimierung und der diskreten Simulation weiterentwickelt und kombiniert werden, um es Verkehrs- und Einsatzplanern zu ermöglichen, die Qualität ihrer Planungsergebnisse zu erhöhen und diese noch vor deren Umsetzung auf ihre dynamischen Eigenschaften hin untersuchen zu können. So wird die anonyme Einsatzplanung zunächst in Form einer klassischen Crew Pairing Problemformulierung abgebildet, die sämtliche Zusammenhänge und Nebenbedingungen der Planung anonymer Personalumläufe beinhaltet. Hierauf aufbauend wird unter Hinzunahme personen- und aufgabenindividueller Aspekte wie Qualifikationen und Anforderungen ein Ansatz zur Planung individueller Personalumläufe entwickelt: das Job Pairing Problem. Um die Alltagstauglichkeit der Optimierungsergebnisse zu gewährleisten, werden in dessen Rahmen gleichzeitig sowohl bewährte, auf Robustheit abzielende Planungsindikatoren als auch eigens entwickelte Konzepte zur effizienteren Nutzung der Personalressource berücksichtigt. Unter Verwendung von Verfahren der multikriteriellen Optimierung und unter Einbeziehung von Planungspräferenzen werden diese heterogenen und teilw. gegenläufigen Zielsetzungen innerhalb der Problemformulierung berücksichtigt. Weiterhin werden in der Arbeit mit der ShiftJob-Nachbarschaftsrelation und der SingleBranch&Price-Heuristik Ansätze vorgestellt, die in Kombination mit etablierten exakten und heuristischen Optimierungsverfahren zur Bestimmung zulässiger und qualitativ hochwertiger Lösungen herangezogen werden können. Um die Alltagstauglichkeit der durch die Optimierung erstellten Einsatzpläne sicherstellen zu können, wird in dieser Arbeit darüber hinaus ein Simulationsmodell entwickelt, das sämtliche relevanten Flugzeug- und Personalprozesse innerhalb des operativen Flugverkehrs abbildet und auch mögliche Störungen während der Planumsetzung berücksichtigt. Um auch das operative Management und deren auf Störereignisse ausgerichteten Recoverystrategien zu integrieren, werden ausgewählte Handlungsalternativen abgebildet, die insbesondere den Bereich des Crew-Recovery mit seinen verschiedenen Einsatzformen der Flugdienstreserve abdecken. Es wird die programmtechnische Umsetzung des Modells in Form einer plattformunabhängigen und leicht zu erweiternden Simulationsanwendung beschrieben. Abschließend werden durch Validierung und Anwendung dieses Programms dessen korrektes Verhalten und dessen Nützlichkeit sowohl für wissenschaftliche als auch praktische Fragestellungen nachgewiesen. Entstanden ist diese Arbeit im Rahmen des Projekts Computer Aided Traffic Scheduling (CATS), das am Lehrstuhl von Prof. Dr. Ewald Speckenmeyer am Institut für Informatik der Universität zu Köln ins Leben gerufen und das zwischenzeitlich als Kooperation mit der Technischen Hochschule Köln, der Kölner Verkehrs-Betriebe AG (KVB) und der Lufthansa CityLine fortgeführt wurde. Innerhalb dieses Projektes werden schon seit Jahren Planungsprobleme aus dem Verkehrsbereich untersucht, immer mit dem Ziel, diese effizienter und insbesondere im Hinblick auf deren Störungsanfälligkeit robuster lösen zu können