«Проблемы и перспективы цифровизации систем совместного принятия решения по управлению движением борта воздушного судна в аэропорту»

Сервисы в аэропортах (слайд 2-6)

(слайд 2)

Аэропорт – согласно Воздушному Кодексу  РФ это комплекс зданий и сооружений. Взлётно-посадочные операции  аэропортов осуществляются в воздушном пространстве (airside) и наземном пространстве (groundside). Основными элементами инфраструктурных объектов аэропорта являются:

— Взлётно-посадочная полоса (ВПП),  рулёжные дорожки(РД), места стоянки (МС) самолётов, аэровокзал, подъездные пути и пр. объекты, отнесённые к наземной части;

— воздушное пространство района аэродрома, — это система воздушных путей, организованных для разграничения потоков прибывающих/убывающих бортов воздушных судов (ВС). Структура воздушного пространства соответствует, в первую очередь, соответствует целям безопасности разделения потоков самолётов и выдерживанию нормативно безопасного расстояния между движущимися бортами воздушных судов.

Несмотря на то, что авиакомпании при обслуживании в аэропортах имеют контракт с Главным оператором аэропорта, им приходится иметь отношения (в т.ч. контрактные) с множеством сервисов, все обязательные виды сервисов перечислены  в Федеральных Авиационных Правилах (ФАП).

Для повышения эффективности использования своих ресурсов Главный оператор аэропорта должен координировать  процессы наземного обслуживания пассажиров и багажа с процессами обслуживания борта самолёта в воздухе перед приземлением на стоянку.  Чем более чётко отлажен процесс очередности обслуживания тем более эффективно расходуются ресурсы оператора аэропорта и большее количество бортов он успеет обслуживать в сутки.

Крупные аэропорты мира принимают по 1 борту самолёта в 1,5-2 минуты. Цели данного доклада показать трудности управления информацией аэропорта и пути автоматизации принятия решений по обслуживанию.

(слайд 3,4,5 )

Аэропорты предоставляют сервисы по объектам обслуживания (слайд 3): это 1) Обслуживание пассажиров. 2) Обслуживание бортов воздушных судов (в наземном и воздушном пространствах).

Авиакомпания, как оператор авиационной перевозки, или аэропорт (в зависимости от контракта)  предоставляет пассажирам наземные операции (слайд 4): прибытие в аэропорт, регистрация, досмотр, выход на посадку, оформление багажа и пр.). Какие-то из этих операций авиакомпания может предоставлять своими силами, какие-то «покупают» у оператора аэропорта.

Слайд 4

Наземное обслуживание в аэропортах по объектам обслуживания:

Обслуживание пассажиров (слева, на картинке обозначены синим шрифтом проценты процессов, частично  автоматизированных) Надо сказать, что все системы также различны не только по задачам, но и по источникам данных и выходным параметрам процесса;

Обслуживание бортов ВС происходит как в наземном пространстве так и в воздушном  (слайд 4 справа, схема аэродрома, с обозначенными на ней МС, РД, ВПП). На схеме обозначено движение борта ВС по одному рейсу (с обозначенными реперными точками контроля – milestone’s).

В воздушном пространстве авиакомпания получает сервис по диспетчерскому обслуживанию в различных частях воздушного пространства (слайд 5).  Главное отличие диспетчеров друг от друга это (слайд 5)  виды аэронавигационного сервиса – на маршруте (воздушные трассы между аэропортами) и диспетчеризация в районе аэродрома (зона ожидания, круг, подхода, руление, и пр.) в каждой из которых различных виды диспетчерского обслуживания (+ слайд 9)  То есть один диспетчер другому «передаёт» борт.

Информационный обмен в сервисах аэропорта (слайд 6-9)

Слайд 6

Факторы, влияющие на пропускную способность наземной и воздушной частей аэропорта. Факторов, вызывающих задержки в обслуживании вылетающих\прибывающих бортов и пассажиров аэропортов много (справа, слайд 6). Это и задержки в окончании регистрации, и окончание процесса обслуживания багажа и пр. операции, каждая из которых требуется прибытие «под борт ВС» специализированного автотранспортного средства.

Главный фактор (слайд 6, слева) – метеорологическая информация (ветер), согласно которой может изменяться регламент по использованию взлётно-посадочной полосы (черная и белая стороны рисунка).

Слайд 7

Основной информационной системой (базой данных оперативного состояния ресурсов) является AODB (Airport Operate Data Base). AODB от SITA очень дорогая и популярная в мире СУБД, существуют и отечественные аналоги —  «СОФИ аэропорт» например.  Суть не меняется от этого – распределение ресурсов идёт от руководящего воздействия диспетчера по видам обслуживания. Диспетчер «закрывает рейс» и вносит информацию в AODB, диспетчер назначает спецтехнику на обслуживание и обозначает в AODB что ресурс занят.

Слайд 8

Информационные системы о движении борта ВС  «от перрона до перрона» более автоматизированы и более разнообразные. Важным является системы автоматического сопровождения борта при заходе на посадку (если аэропорт и борт воздушного судна оборудованы такими системами). На борту ВС может стоять приёмно-передающее устройство AIRCOM например, а диспетчерская вышка аэропорта оборудована DCL.

Надо заметить, что использование автопилотов на бортах ВС, не означает что решение «включить автопилот» принимается автоматически, указание о переходе в режим автоматического пилотирования выдаёт диспетчер по обслуживанию воздушного движения. Именно по этому «Автопилот» не решает проблем связанных с планирование передвижений ВС по перрону до прибытия к месту стоянки.

Задача диспетчера – безопасность полёта, его не  беспокоит излишний расход топлива на «круге»  или рулении, его задача развести борта ВС на безопасное расстояние.

Слайд 9

На 9 слайде показана очень примерно схема информационного взаимодействия. Мы видим что базовые каналы связи — ГГС – голосовая связь, АФТН – автоматическая фиксированная телексная наземная система связи (телеграммы); ATIS – air traffic information systems (система автоматического информирования экипажей о состоянии аэродрома). Решения по использованию ресурсов и факт начала и завершения операций аэропорта фиксируется в AODB —  airport operate data base; система контроля операций аэропорта. Надо заметить, что фиксируется вручную, агентом или диспетчером по видам обслуживания.

Системы совместного принятия решений (слайд 10,11)

Слайд 10

Таким, образом авиакомпания, имеющая намерения обслуживаться в аэропорту выстраивает три блока информационных процессов по обслуживанию движения самолёта в воздушном и наземном пространствах аэропорта: это наземное обслуживание в аэропортах для пассажиров и борта воздушного судна (зеленый цвет); обслуживание (организация) движением в наземном и воздушном пространстве (красный цвет);  обслуживание движения непосредственно самого борта воздушного судна (пилотирование в ручном или автоматическом режиме).

В аэропортах бизнес выстраивают не только авиакомпании (синий), также и диспетчеры воздушного движения, предоставляющие сервисы по организации и управлению движением (красный) и наземные службы аэропорта по видам обслуживания пассажиров, багажа, почты (зелёный).

Все операции высоко зависимы от двух статусов (положений обслуживаемого борта воздушного судна): 1) DPI – обозначает что борт ВС принят в очередь на обслуживание диспетчером воздушного пространства; 2) TOBT – статус состояния борта в наземном пространстве аэропорта, обозначающий что борт ВС начал/закончил движение по перрону и можно начинать/заканчивать наземные операции по обслуживанию.

Слайд 11

Аэропорты Европы, исторически работающие с большой нагрузкой, изыскивают дополнительные возможности по управлению пропускной способностью и эффективном распределении ресурсов аэропорта. Международной организацией предложен концепт управления пропускной способность через системы принятия решений по коммерческому обслуживанию совместно между операторами аэропортов, авиакомпаниями и службами воздушного движения это Системы совместного принятия решений (Airport Collaborate Decision Making). Суть концепта – в разделении ответственности каждого из участников по реперным точкам (milestone’s — точки принятия решений). Точки выстроены по значимым этапам движения борта воздушного судна по принципу «от перрона до перрона»

Формирование очереди на обслуживание, оценка и моделирование потоков воздушных судов (слайд 12-16)

Слайд 12

Формирование очереди на обслуживание сопряжено с трудностями неравномерности потока прибывающих\вылетающих ВС. Какой из бортов ВС будет обслужен первым, а какой следующим – решает диспетчер, исходя из задач безопасности в первую очередь.  Если борт проведёт в воздухе над аэропортом 20 и 30 минут это конечно не норма, но для безопасности тех бортов, у которых непредвиденная ситуация диспетчер «разводит» потоки бортов воздушных судов в небе над аэропортом и на взлётно-посадочной полосе.

Слайд 13-16

Потоки ВС делят на суммарный и отдельный, причём отдельный поток ВС это очередь из бортов ВС, прибывших к воздушному пространству аэропорта во время, обозначенное планом полётов, как правило. Такой поток хорошо поддаётся моделированию и ожидание случайной величины поддаётся геометрическому распределению.

Однако внешняя среда, в которой происходит движение бортов ВС и принятие решений по управлению этим движением является динамической и определенные коэффициенты неравномерности распределения ВС в потоке имеют место.

Автоматизация системы поддержки принятия совместных решений по управлению операциями в аэропортах (слайд 17,18)

Функциональная схема системы поддержки принятия совместных решений по управлению операциями в аэропортах

Таким образом с целью цифровизации систем совместного принятия решения по управлению движением борта ВС в аэропорту необходимо учесть: Топологию объектов инфраструктуры  аэропорта; Операционные сценарии (карты); Динамические параметры движения бортов ВС в конкретном аэропорту (слайд 17); Параметры управляющего воздействия на сервисы аэропортов из «Условий сервисных контрактов участников (SLA)» (слайд 17).

Причём параметры управляющего воздействия трудно поддаются моделированию, так как это решения отдельных агентов на основании собственных задач по эффективности могут идти в разрез с задачами безопасности.

Результат цифровизации A-CDM (слайд 18 справа) не возможен без учёта большого количества динамических параметров системы совместного принятия решений различными участниками и прогнозирование их поведения (когнитивные карты агентов).