航機停機線每日檢修排程最佳化之研究

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姓名

袁堂耀(Tang-Yao Yuan) 查詢紙本館藏

畢業系所

土木工程學系

論文名稱

航機停機線每日檢修排程最佳化之研究

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摘要(中)

航機維修是航空產業中的必要工作，航機維修業者需要擬定出完善的維修計劃，以確保航機的飛行安全與航班正常運作。實務上，航機維修大致可分為進廠維修與停機線維修，目前皆以人工的方式進行維修排程，其中在安排停機線維修計劃時，為避免影響航班運作，除了須配合航空公司的航班班表外，還須隨時應付現實中各種可能使維修時間加長的狀況，其過程實難將所有變因全盤納入考量。然而，隨著航機維修人員的漸趨短缺，以及航空公司機隊規模的拓增與旅運需求的逐漸增加，傳統人工排程的方式已漸有無法負荷之虞。有鑑於此，本研究以航機維修業者的角度，運用最佳化技術，進行為期一個月的停機線維修排程規劃。

本研究利用數學規劃方法，考量實務上航機停機線維修的隨機維修工時，在滿足所有實務限制下，以最小化總成本為目標，建構航機停機線每日檢修最佳化之確定性與隨機性模式，並透過CPLEX數學規劃軟體輔以求解模式。最後，本研究以國內某一主要之航空公司其維修子公司的實際航班與維修資料為例進行範例測試，並針對不同參數進行敏感度分析與方案分析。測試結果良好，顯示本研究模式可供航機維修業者參考，以進行停機線檢修排程規劃。

摘要(英)

Aircraft maintenance is a necessary work and aircraft maintenance planners need to formulate a complete maintenance plan to ensure the operation of flights and the safety of aircraft. In practice, aircraft maintenance can generally be divided into Base Maintenance and Line Maintenance. Both are scheduled by hand in current practices. To avoid affecting the flight operation when scheduling the maintenance plan for the Line Maintenance, it is not only necessary to cooperate with the airline′s flight schedule, but also to deal with the situations that cause extension of maintenance hours. However, with the gradual shortage of aircraft maintenance technicians, as well as the expansion of the airline fleet and the increasing travel demand by aircraft, the traditional scheduling method cannot effectively handle this situation. Therefore, this research focuses on the scheduling of daily check of aircraft Line Maintenance, and adopts the optimization skill to conduct one-month maintenance schedule planning from the perspective of aircraft maintenance operators.
In this research, we consider stochastic aircraft Line Maintenance hours and all practical constraints and apply mathematical programming techniques to construct deterministic and stochastic daily aircraft maintenance scheduling models. Both models aim at minimizing total costs and are solved by using the mathematical programming software CPLEX. Finally, to test how well the models can be applied to real world, we conduct a case study using real flight schedules and aircraft maintenance data from a major Taiwanese airline. Sensitivity analyses and scenario analyses are also performed on different parameters. The test results are good showing that these two models can be useful references for aircraft maintenance planners to decide on their aircraft Line Maintenance schedule plans.

關鍵字(中)

★ 航機維修排程
★ 停機線維修
★ 每日檢修
★ 隨機維修工時
★ 最佳化

關鍵字(英)

★ Aircraft maintenance scheduling
★ Line Maintenance
★ Daily Check
★ Stochastic maintenance hours
★ Optimization

論文目次

摘要 v
ABSTRACT vi
致謝 viii
目錄 ix
圖目錄 xii
表目錄 xiii
第一章緒論 1
1.1 研究背景與動機 1
1.2 研究目的與範圍 5
1.3 研究方法與流程 7
第二章文獻回顧 8
2.1 航機維修實務 8
2.2 航機維修相關文獻 10
2.3 隨機規劃之相關理論與相關文獻 15
2.3.1 隨機規劃問題相關理論 15
2.3.2 隨機規劃問題相關文獻 18
2.4 其他運具維修相關文獻 20
2.5 文獻評析 21
第三章模式構建 22
3.1 問題描述 22
3.2 模式架構 23
3.2.1 規範排程模式 23
3.2.1.1 規範排程模式基本假設 23
3.2.1.2 規範排程模式符號說明與數學定式 25
3.2.2 隨機排程模式 27
3.2.2.1 隨機排程模式基本假設 27
3.2.2.2 隨機排程模式符號說明與數學定式 28
3.3 模擬評估方法 30
3.4 模式測試 31
3.4.1 模式測試基本假設 31
3.4.2 模式測試結果 34
3.5 小結 37
第四章範例測試 38
4.1 資料輸入 38
4.1.1 規範排程模式輸入資料 38
4.1.2 隨機排程模式輸入資料 44
4.2 模式發展 47
4.2.1 問題規模 47
4.2.2 電腦演算環境與設定 48
4.2.3 模式輸入資料 48
4.2.4 模式輸出資料 49
4.3 測試結果分析 50
4.3.1 規劃階段求解結果 50
4.3.2 模擬階段求解結果 52
4.3.3 測試結果比較 54
4.4 敏感度分析 57
4.4.1 航機維修成本之敏感度分析 57
4.4.2 航機維修懲罰成本之敏感度分析 64
4.4.3 航機維修工時之敏感度分析 77
4.4.4 航機維修超時機率分佈之敏感度分析 84
4.5 方案分析 91
4.5.1 維修地點暨容量決策之方案分析 91
4.5.2 航站數量之方案分析 99
4.5.3 機隊規模之方案分析 107
4.6 小結 127
第五章結論與建議 128
5.1 結論 128
5.2 建議 129
5.3 貢獻 130
參考文獻 131
附錄 139
附錄一航機維修成本組成說明 139
附錄二航機維修成本計算過程 140
附錄三 E航空公司完整飛行架次排行 146
附錄四航機維修超時機率之敏感度分析機率分佈 148
附錄五維修地點暨容量決策之方案分析輸入資料說明 158
附錄六航站數量之方案分析輸入資料說明 159
附錄七機隊規模之方案分析輸入資料說明 160
附錄八航站航班相關資訊 163

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指導教授

顏上堯(Shang-Yao Yan)

審核日期

2022-8-20

推文