航空公司機組人員規劃分為兩個步驟:機組人員排班配對先產生涵蓋航班時刻表的匿名工作班表,再將這些配對指派給個別機組人員。基於安全理由,長途航班需要增補機組人員,而問題的關鍵在於:一個航班需要多少名額外機長或副機長,取決於涵蓋該航班的配對之特性。需求與班表選擇彼此耦合。多數工具會在一開始就固定增補需求,或限制其滿足方式,藉此打破這種耦合,因為一般化的問題極為困難。

Sabre 於 1990 年代中期開發其長途排班配對最佳化工具,並採取相反的做法:該最佳化工具明確地對多種類型的機組人員增補流程建模,並同時考量所有駕駛艙機組人員的相關職級。它運用分支定價法(branch and price)求解所產生的大規模模型。在 2015 年《Interfaces》期刊的一篇文章中,作者追溯了模型與演算法二十年的演進,並將其方法與四種傳統方法進行比較,顯示其能求解一般化的機組人員增補問題,並為航空公司帶來顯著的機組人員成本節省。

為何有效:增補確實攸關金錢。以配對 A 涵蓋同一航班可能需要三個額外機組人員職位,而配對 B 只需一個,因此若在最佳化之前就固定需求,便會把成本凍結進班表之中。將需求納入目標函數,求解器便會一次在整個航網中買下最便宜的合法組合。這些節省會在一個班表航段組合(bid line)中的每一個配對上層層累積,這正是航空公司願意為此產品付費、而非僅做規則微調的原因。

將機組人員增補設為最佳化變數

增補需求與配對選擇彼此耦合,因此事先固定需求,會在求解器開始執行之前就把機組人員成本鎖定。

分支定價法讓擴大的模型維持可處理,因此數百萬個候選配對(包含增補狀態)仍可求解。

Sabre 向許多長途航空公司銷售機組人員排班配對系統,因此改善得以在客戶機隊間倍增,而非僅限於單一客戶。

二十年來在模型與演算法上的逐步累積(1995 至 2015 年),正是讓明確的公式化達到生產級水準的原因。

當某項限制實際上會隨解而變動時,就把它留在模型之內。事先固定「已知」參數雖能簡化數學運算,卻會把求解器原本能消除的成本鎖定下來。

該最佳化工具一直留在 Sabre 的長途排班配對產品線中,直到 2010 年代中期;2015 年的《Interfaces》論文記錄了其模型與演算法的演進,並將其與四種傳統方法進行基準比較。該論文將明確增補的公式化定位為已成熟的產品能力,而非研究;並指出,一般化的問題長久以來在實務上被略過,正是因為其複雜度。

追溯依據

參考來源

  1. Airline Crew Augmentation: Decades of Improvements from Sabre Interfaces (INFORMS) · pubsonline.informs.org
  2. Airline Crew Augmentation: Decades of Improvements from Sabre IDEAS/RePEc · ideas.repec.org