航機維修廠中長期修護停機排程最佳化模式之研究

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袁瑞霞(Jui-Hsia Yuan) 查詢紙本館藏

畢業系所

土木工程學系

論文名稱

航機維修廠中長期修護停機排程最佳化模式之研究
(Optimal Scheduling Models for Aircraft Maintenance Terminals in Middle- and Long-Term Operations)

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摘要(中)

本研究基於航機維修廠業者為立場，考量實務的營運目標與相關限制條件，構建長期與中期兩個修護排程模式。以往學者雖曾利用零壹整數規劃方法建立機隊最佳進廠修護排程模式，然其僅以航空公司之機隊維修成本最小化為目標，忽略顧客機亦會對維修廠之整體營運造成影響。有鑑於此，本研究在長期航機修護排程問題方面，將同時考量最小化自有機隊維修成本與最大化客戶機維修利潤，並以一多目標零壹整數規劃方法進行為期一年之模式構建。在中期航機修護排程模式方面，由於須待航空公司季班表規劃完成後進行，因此，本研究將以季班表及長期航機修護排程之結果進行為期一個月之規劃。
本研究利用數學規劃方法分別構建長、中期航機修護排程模式，此二模式可定式為零壹整數規劃指派問題。由於長期航機修護排程模式為多目標問題，因此採用權重法(Weighting Method)將兩目標式加權合併成為單一目標式後進行求解。為測試本研究模式的實務營運績效，本研究利用C電腦程式語言撰寫程式，配合CPLEX數學規劃軟體協助程式設計。最後，以一國籍航機維修廠的實際修護資料為例進行實例測試與分析，進而提出結論與建議。期能運用本研究所發展之航機修護排程模式，協助航機維修廠以系統最佳化觀點規劃中長期之航機進廠修護排程作業。

摘要(英)

In this research, on the basis of the carriers’ perspective, we develop a long-term and a middle-term aircraft maintenance scheduling models, in accordance with the related constraints in actual operations. Although some past research has used zero-one integer programming methods to develop related models, they only considered their own fleet with the objective of minimum aircraft maintenance cost, neglecting the maintenance of their customer’s aircraft. In this research, we consider both the objectives of the minimum aircraft maintenance cost of the carrier’s own fleet and the maximum maintenance revenue of its customers’ aircraft to develop a long-term model that is formulated as a multiple objective zero-one integer program. Besides, since the middle-term model must be developed after the season’s flight timetables have been determined, we develop the middle-term model base on season’s flight timetable and long-term model’s results.
We apply mathematical programming techniques to construct a long-term and a middle-term aircraft maintenance scheduling models. These two models are formulated as zero-one integer problems. Its worth to note that the long-term model of aircraft maintenance schedules has two objective functions, therefore, we apply the weighting method to deal with the multiple-objective model. In a practical application with our proposed model, we interview with aircraft maintenance planners to gather data of realistic maintenance schedules. In the following, we have developed the programming code to calculate the results of the two models. We perform a case study using the real operating data from a major aircraft maintenance hangar in Taiwan. All analyses of results are performed with the mathematical programming solver, CPLEX. At last, some conclusions and suggestions are proposed. These two models are expected to be useful planning tools for international aircraft maintenance hangar to decide on their optimal aircraft maintenance plans in their operations.

關鍵字(中)

★ 航機修護排程
★ 多目標
★ 權重法
★ 零壹整數規劃
★ 航機維修廠

關鍵字(英)

★ Zero-one integer programming
★ Weighting method
★ Aircraft maintenance scheduling
★ Aircraft maintenance hangar
★ Multiple-objective

論文目次

摘要 I
Abstract II
目錄 III
表目錄 VI
圖目錄 VIII
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 2
1.3研究方法與流程 2
第二章　文獻回顧 4
2.1航機維修相關文件 4
2.2航機修護廠排程文獻 5
2.3航機修護排程相關文獻 6
2.4其他運具修護排程相關文獻 7
2.5考量航機維修之飛航排程文獻 8
2.6小結 9
第三章　航機維修實務與問題界定 11
3.1航機長期維修排程規劃之實務流程 11
3.2航機中期維修排程規劃之實務流程 20
3.3小結 23
第四章　模式構建與求解方法 24
4.1長期修護停機排程模式 24
4.1.1長期修護停機排程模式假設 24
4.1.2數學定式 25
4.1.3長期多目標模式求解策略 29
4.2中期修護停機排程模式 30
4.2.1中期修護停機排程假設 31
4.2.2數學定式 32
4.3模式應用 34
第五章實例測試 38
5.1長期實例測試 38
5.1.1 長期航機停機排程模式資料輸入 38
5.1.2模式發展 42
5.1.3 長期模式求解結果與比較分析 43
5.1.4 敏感度分析 48
5.1.5方案分析 60
5.2中期實例測試 68
5.2.1 中期航機停機排程模式資料輸入 68
5.2.2 中期模式求解結果與比較分析 69
5.2.3 方案分析 72
5.3 小結 78
第六章　結論與建議 79
6.1結論 79
6.2建議 81
6.3貢獻 82
參考文獻 83
附錄 86
附錄一　CPLEX Callable Library Code 86
附錄二　長期(2006年)修護停機日期預估原始資料表 87
附錄三　客戶航機維修資料 90
附錄四　長期模式求解結果與人工排程結果比較表 92
附錄五　中期(2006年1月)修護停機日期預估原始資料表 94
附錄六　中期模式求解結果與人工排程結果比較表 95
附錄七　測試一權重比值為0.5:0.5之客戶航機指派結果 96

參考文獻

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指導教授

顏上堯(Shang-Yao Yan)

審核日期

2006-7-18

推文