Intégration du déploiement de flotte et du service aux passagers dans la gestion de la planification pour compagnie aérienne

Integration of the fleet deployment and of the passengers services into the airline scheduling management

• Auteur / Autrice : Christophe-Marie Duquesne
• Direction : Denis Naddef, Olivier Briant
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mathématiques et Informatique
• Date : Soutenance le 14/01/2013
• Etablissement(s) : Grenoble
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mathématiques, sciences et technologies de l'information, informatique (Grenoble ; 1995-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : G-SCOP - Sciences pour la Conception, l'Optimisation et la Production de Grenoble
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Graphes/Opticom - Graphes et optimisation combinatoire (ancien LEIBNIZ)

Mots clés

Mots clés libres

Recherche Opérationnelle

Optimisation

Planification

Operational Research

Optimisation

Scheduling

Résumé

Étant donnés un planning aérien et des prévisions de demande, le problème d'affectation de flotte aérienne consiste à déterminer la meilleure façon de répartir les types d'appareils sur les vols. Cette répartition a un impact majeur sur le profit d'une compagnie aérienne, puisqu'elle détermine les quantités de places disponibles sur les itinéraires du réseau aérien, ainsi que le coût de fonctionnement de celui-ci. Des décennies de recherche ont rendues les modélisations de ce problème de plus en plus réalistes. Cette thèse s'inscrit dans la continuité de ces recherches en considérant le problème d'affectation de flotte dans un contexte où les demandes des passagers sont incertaines. Nous proposons dans un premier temps une étude autour des deux modèles de la littérature les plus utilisés dans l'industrie, FAM et IFAM. Nous montrons que FAM peut être vu comme une Relaxation Lagrangienne de IFAM, avec des multiplicateurs Lagrangiens particuliers. Nous implémentons cette relaxation, et nous appliquons des résultats connus pour l'étendre en une génération de colonnes basée sur une décomposition de Dantzig-Wolfe de IFAM. Nous étudions ensuite les effets que l'imprécision des prévisions peut avoir sur la performance d'IFAM, et nous présentons au terme de cette étude une nouvelle approche pour modéliser le problème d'affectation de flotte. Notre modèle, Market Driven Fleet Assignment Model (MDFAM), intègre les demandes par itinéraires comme variables de décision, et contraint ces demandes plutôt que de les considérer comme une entrée fixe. Nous appelons les contraintes résultantes des contraintes de Marché. Nous illustrons la flexibilité de cette approche à travers divers exemples, et nous proposons une série d'expériences visant à déterminer quelles sont les contraintes de marché donnant les meilleurs résultats. Nous comparons les différents modèles, et nous montrons que MDFAM peut atteindre des niveaux de performance similaires à ceux offert par IFAM, tout en étant plus facile à utiliser et à implémenter.

Given an airline schedule and demand forecasts, the Fleet Assignment Problem consists in determining how to assign aircraft types to flight legs in the best possible way. This assignment has a major impact on the profit of an airline, since it determines the quantities of seats available over the itineraries of the flight network, along with the associated operating cost. Decades of research on this problem have improved the formulations to be more and more realistic. This thesis extends the ongoing work, considering the problem of doing Fleet Assignment taking demand volatility into account. We first propose a study involving the two models of the literature that are the most widely used by the industry, FAM and IFAM. We show that FAM can be seen as a Lagrangian Relaxation of IFAM, with particular Lagrangian multipliers. We implement this relaxation, and we apply known results to extend it in a column generation based on a Dantzig-Wolfe decomposition of IFAM. We then study the effects of forecasts inaccuracy over the performance of IFAM, and we present a novel approach for modeling the Fleet Assignment Problem. Our model, Market Driven Fleet Assignment Model (MDFAM), makes the itinerary demands part of the decision variables. We propose to constraint these variables rather than consider them as a fixed input of the problem, and we call the resulting constraints Market Constraints. We illustrate the flexibility of this approach through various examples, and we provide a series of experiments in order to determine which Market Constraints give the best results. We compare the different models, and we show that MDFAM can reach a performance which is similar to IFAM's, while being easier to use and to implement.