Vaaben, Bo Valdemar

Vi lever i en globaliseret verden. Varer bliver sjældent produceret samme sted, som de bliver anvendt eller forbrugt, og vi benytter i stigende grad at rejse til andre lande på ferie eller på forretningsrejse. Den levestandard, som vi i dag nyder, beror i høj grad på velfungerende globale transportsystemer, som kan fragte varer og personer rundt i verden. Vi sætter vores lid til at luftfartsselskaber kan transportere os sikkert og effektivt fra et land til et andet og husker måske alle da den islandske vulkan med den svære navn, Eyjafjallajökull, satte en brat stopper for den mulighed.Skibsfart udgør rygraden i verdenshandelen, men skaber på trods heraf ikke samme store nyhedsoverskrifter, når den bliver afbrudt eller forsinket. Vi kan dog muligvis alligevel huske, at Suez kanalen blev lukket pga. optøjer i Egypten, at prisen på brændstof blev påvirket af trusler om lukning af strædet ved Hormuz, og vi hører fra tid til anden om piraters kidnapninger ud for Somalias kyst.Alle disse begivenheder fører til afbrydelser eller store forstyrrelser af transportsystemerne. Mindre forstyrrelser end de ovennævnte kan dog ligeledes have en stor indvirkning på disse systemer og på de fleste dage vil både flyselskaber og shipping firmaer være udsat for en vis grad af forstyrrelser i forhold til den planlagte afvikling. Oftest er det vejret der spiller ind, men andre påvirkninger såsom tekniske problemer eller en form for trafikpropper (congestions) er også typiske årsager til forsinkelser. Opgaven med at få et transportsystem tilbage på ret spor og genoptage den planlagte afvikling kaldes disruption management. Som regel anvendes det engelske udtryk i Danmark, men i enkelte tilfælde høres den danske oversættelse genopretning.Afbrydelser og forstyrrelser er imidlertid ikke det eneste problem for transport industrien. Brændstof er blevet markant dyrere de seneste år og bliver brugt i store mængder af transport industrien. Den største enkeltstående udgiftspost for både flyselskaber og shipping firmaer er brændstof. Denne post overstiger både lønninger og kapitalomkostninger.Denne afhandling omhandler hvorledes brændstofomkostninger kan inddrages i disruption management beslutninger når et transportsystem skal bringes tilbage til den planlagte afvikling. Arbejdet, der er beskrevet i denne afhandling, er udført som et erhvervs-ph.d. projekt i samarbejde med virksomheden Jeppesen, der har luftfartsindustrien som sit primære forretningsområde og shipping industrien som sit sekundære område. Af den grund er afhandlingen tilrettelagt herefter, med det primære fokus på luftfartsindutrien og et sekundært fokus på shipping industrien. Mere specifikt er der her tale om container fragt (liner shipping), der i sin netværksstruktur har mange ligheder med flyselskabernes netværk.Afhandlingen beskriver, hvorledes disruption management passer ind i den samlede struktur af optimeringsrelaterede processer i et flyselskab. Der gives en kort gennemgang af disse processer samt referencer til udvalgt litteratur inden for de enkelte områder. Afhandlingen giver derpå en mere detaljeret gennemgang af disruption management og beskriver som sit hovedbidrag, hvorledes disruption mannagement kan kombineres med flight planning. Flight planning er udregningen af både den horisontale og den vertikale rute, som et fly skal følge for at komme fra lufthavn A til lufthavn B. Målet med denne beregning er typisk at minimere brændstof forbruget, givet en lang række myndighedsregler for luftrummet, som skal overholdes. Såvidt forfatteren er bekendt, er artiklerne i denne afhandling de første artikler, som kombinerer disruption management og flight planning i en integreret optimeringsmodel.Yderligere et forskningsbidrag i afhandlingen er at vise, hvordan fleksibilitet i de hastigheder, hvormed flyvninger er planlagt, kan forbedre de muligheder et flyselskab har for at komme tilbage til den oprindeligt planlagte afvikling. Dette kan gøres samtidig med at omkostninger til brændstof vejes op imod de omkostninger, der er forbundet med forsinkede passagerer. De udførte eksperimenter viser, at der ved at anvende fleksible hastigheder er en stor besparelse på 5.7% af de totale omkostninger forbundet med forstyrrelsen. Hertil kommer en meget stor reduktion på 66% i antallet af passagerer, som undgår at miste deres videre flyforbindelser.Dette forskningsbidrag er videreført til liner shipping industrien, som på trods af at være en meget anderledes industri med andre begrænsninger end dem vi kender fra luftfartsindustrien, alligevel har tilstrækkelige ligheder med luftfartsindustrien i netværksstruktur, til at kunne drage fordel af at anvende en lignende tilgang til disruption management. Dette arbejde har ført til en vellykket udvikling af en optimeringsmodel for the Vessel Schedule Recovery Problem (VSRP), hvilket er et område, som ikke tidligere er blevet adresseret i litteraturen. Eksperimenter har vist op til 58% besparelse i genopretningsomkostning i forhold til de omkostninger, der var resultatet af manuel løsning af en række virkelige cases fra Mærsk Line.Afhandlingen beskriver yderligere de strukturer, der er defineret for at kontrollere trafikken i luftrummet, samt hvorledes flight planning udføres indenfor de begrænsninger, der er givet af disse strukturer. I både USA og Europa er strømme af fly mellem forskellige regioner styret fra centralt hold for at begrænse de negative konsekvenser af congestions i luften. Et sidste forskningsmæssigt bidrag af ph.d.-projektet er en metode og en matematisk model, som kombinerer disruption management med eksible flyruter. I en situation, hvor et bestemt område af luftrummet er udsat for en stor mængde trafik, kan modellen hjælpe flyselskabet med en mere proaktiv håndtering af den type forstyrrelser, der er forårsaget at sådanne congestions. Dette er tillige et område, der ikke tidligere er blevet adresseret via en metode, der kombinerer både disruption management og flight planning. Resultater fra den virkelige verden viser betydelige årlige besparelser på mere end 5.1 millioner USD for et mellemstort Europæisk flyselskab.The world we live in is globalized. Goods are seldom made in the place where they are used or consumed, and we do increasingly travel to other countries for either business or pleasure. In our everyday lives we rely on well-functioning global transportations systems to continue the standard of living we are enjoying. We rely on airlines being able to transport us safely and efficiently around the globe and may all recall when the Islandic volcano with the difficult name, Eyjafjallajökull, disrupted our ability of doing so.The backbone of world trade, shipping, does not reach the news in the same way, when operation is disrupted. Never the less, we may recall that the Suez Canal was closed due to riots in Egypt, that the fuel price was impacted by threats of closing of the Strait of Hormuz, and we do from time to time hear about acts of piracy outside the coast of Somalia.All of these events lead to very severe disruptions to transportation systems. Less severe disruptions do, however, also have a significant impact on transportation systems and on most days, an airline or a shipping company will experience some level of disruption. Most often due to weather, but other issues, such as e.g. technical problems or congestions are also typical causes of delays. Returning a transportation system to its original plan of operation is referred to as Disruption Management.Disruptions are, however, not the only cause of concern to the transportation industry. Fuel is becoming an increasingly expensive resource, and it is being consumed in vast amounts by the transportation industry. The single largest expense for both airlines and shipping companies is fuel, which exceeds both labour costs and capital expenditure.This thesis addresses how fuel considerations can be taken into account when managing recovery from disruptions. The underlying work of this thesis is carried out as an industrial PhD project in co-operation with the company Jeppesen, which have the airline industry as its primary area of business and the maritime industry as its secondary area. For this reason the thesis has been divided accordingly, with the primary focus being on the airline industry and the secondary being on the maritime industry - more specifically, the liner shipping industry, which in terms of network structure has many similarities with airline networks.The thesis presents how disruption management fits in to the larger scope of optimization related processes in an airline and provides a brief survey of these. The thesis goes into more detail with disruption management and does as its main contribution describe how this can be combined with flight planning. Flight planning is the calculation of the horizontal and vertical flight path, which an aircraft should follow in order to get from airport A to airport B. The objective of this calculation is typically to minimize fuel consumption, while satisfying airspace regulations. To the knowledge of the author the work in this thesis represents the first papers combining disruption management and flight planning through an integrated optimization approach.An additional contribution of the thesis is to show how flexible flight speeds can be used to improve recovery from disruptions, while at the same time allowing an airline to trade off fuel costs with passenger delay costs. Experimental results show both large cost savings of 5.7% and very large reductions in passenger misconnections of 66% by applying the approach.This contribution is carried over to the liner shipping industry, which despite being a different industry and having different constraints than the airlines, has sufficient similarities in network structure to benefit from a similar recovery concept. This work has lead to a successful development of an optimization model for the Vessel Schedule Recovery problem (VSRP), which is an area that has not previously been addressed in published literature. Experiments show up to 58% savings in recovery costs compared to manually realized recovery costs for real-life cases.The thesis does furthermore describe the airspace structure and how flight planning is carried out within the constraints of this structure. In both the US and Europe the flow of flights between different regions is centrally managed in order to reduce the negative impact of airspace congestions. A final contribution of the thesis is an approach and a model, which combines disruption management with flexible flight trajectories. In a situation, where a specific area of the airspace is congested, this approach can help an airline with a more proactive handling of the kind of disruptions, which are caused by congested airspace. This is again an area, which has not previously been addressed through an approach combining both flight planing and disruption management. The real-world results show considerable yearly savings of above 5.1 million USD for a medium size airline operating in European airspace, which is significantly affected by airspace congestions

Online Research Database In Technology

Sustainable Disruption Management

http://orbit.dtu.dk/ws/files/77814143/BoVaaben_thesis_final_.PDF

Sustainable Disruption Management

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Online Research Database In Technology