Optimisation des opérations multi-compagnie aérienne lors de perturbations majeures

Multi-Airline Operations Optimization under major Disruptions

• Auteur / Autrice : Marie Carré
• Direction : Séverine Durieux, Laurent Piétrac
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance le 16/01/2024
• Etablissement(s) : Université Clermont Auvergne (2021-...)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences pour l'ingénieur (Clermont-Ferrand)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Pascal (Aubière, Puy-de-Dôme)
• Jury : Président / Présidente : Elise Vareilles
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Laurent Deroussi
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Daniel Delahaye, Romain Guillaume

Mots clés

Mots clés contrôlés

Optimisation combinatoire

Mots clés libres

Optimisation multicritères

Opérations aériennes

Multi-Acteurs

Équité

Airline operations

Multicriteria optimisation

Multi-Stakeholder

Equity

Résumé

Les perturbations dans l'espace aérien européen ont un impact significatif sur toutes les compagnies aériennes opérant dans les régions affectées. Cela entraîne un certain nombre d'annulations de vols et de retards. Lorsque plusieurs compagnies aériennes au sein d'un même groupe sont confrontées à ce même problème, notre hypothèse est la suivante : nous supposons que l'optimisation conjointe de leurs ressources serait bénéfique à la fois pour le groupe de compagnies aériennes et pour leurs passagers. Cependant, parvenir à une optimisation conjointe soulève plusieurs défis. Tout d'abord, il est nécessaire de déterminer des contraintes judicieuses et de simplifier les variables et les données d'entrée pour répondre aux exigences de temps de calcul. Cela est crucial pour garantir qu'une méthode d'optimisation adéquate trouvera efficacement des solutions réalisables et optimales. De plus, une méthode de prise de décision multicritères doit être développée pour évaluer toutes les solutions tout en reflétant les opinions de plusieurs acteurs. Si plusieurs solutions sont trouvées à la fin de l'optimisation, un processus de consensus est primordial pour évaluer et sélectionner la solution de groupe la plus adaptée à mettre en œuvre. De plus, il est nécessaire de développer un nouveau concept d'indicateur d'équité à long terme. Au lieu de limiter l'espace de recherche en ajoutant une contrainte forte d'équité entre les compagnies aériennes, l'équité doit être observée sur le long terme et des mécanismes de compensation doivent être définis pour aider le système à atteindre un équilibre en matière d'équité. Nos travaux proposent une méthode d'optimisation semi-intégrée du problème du planning et des passagers pour le groupe Lufthansa.Chaque solution proposée est évaluée à travers un macro-indicateur défini par des experts de plusieurs compagnies aériennes. Les meilleures solutions générées font l'objet d'un processus de consensus, qui est influencé par des poids d'iniquité dérivés de l'indice d'équité à long terme. En relevant ces défis et en développant notre approche dans un prototype, nous démontrons que les compagnies aériennes et leurs passagers peuvent bénéficier de solutions plus efficaces pour faire face aux perturbations de l'espace aérien européen.

Disruption in the European airspace has a significant impact on all airlines operating in the affected regions. It results in a given number of flight cancellations and delays. When multiple airlines within a same group are faced with this same problem, our hypothesis is the following: we assume that jointly optimizing their resources could lead to find better solutions both for the airlines group and for their passengers.However, achieving a joint optimization rises several challenges. Firstly, it is required to determine judicious constraints and simplify the variables and entry data to meet the computational time requirements. This is crucial to ensure that an adequate optimization method will find efficiently feasible and optimal solutions. Additionally, a multi-criteria decision-making method must be developed evaluating all solutions while reflecting the opinions of several stakeholders. If several solutions are found at the end of the optimization time, a careful consensus process is essential to evaluate and select the most suitable group solution to be implemented.Furthermore, a novel concept of a long-term global equity index needs to be developed. Instead of limiting the search space by adding a constraint about equity between the participating airlines, the equity must be monitored on the long-term and compensation mechanisms must be defined to help the system reach an equity balance.In our work, we propose a semi-integrated optimization core for group schedule recovery and passengers' recovery. Each solution proposed is evaluated through a macro-indicator defined by multiple airlines' experts. The best solutions generated are then subject to a consensus identification process, which is influenced by inequity weights derived from the long-term global equity index.By addressing these challenges and developing our approach in a prototype, we demonstrate that airlines and their passengers can benefit from more efficient solutions to face the disruptions of the European airspace.