Rolul simulării computerizate în reducerea timpului de viraj al avionului

timp


Timpul de întoarcere al avionului - timpul necesar descărcării unui avion după sosirea sa la poartă și pregătirea acestuia pentru plecare din nou - a crescut de la mijlocul anilor '70. Boeing a creat o simulare pe computer care poate ajuta companiile aeriene să reducă unul dintre elementele cheie ale timpului de întoarcere: îmbarcarea pasagerilor (planificare și deplanare). Scăderea timpului de îmbarcare a pasagerilor poate reduce semnificativ timpul dintre zborurile cu venituri și, astfel, crește profitabilitatea pentru companiile aeriene.

Întrucât companiile aeriene se confruntă cu o presiune crescândă pentru a îmbunătăți profitabilitatea, se străduiesc să transporte cel mai mare număr de pasageri posibil, păstrându-și în același timp flotele în serviciul de venituri cât mai mult posibil - totul fără a compromite comoditatea pasagerilor.

Un mod în care companiile aeriene se pot îndrepta către acest obiectiv este reducerea timpului de întoarcere a avionului. Timpul de viraj este timpul necesar pentru descărcarea unui avion după sosirea la o poartă și pentru a vă asigura că avionul este gata și încărcat pentru următoarea plecare. Cele mai semnificative elemente ale timpului de întoarcere includ planificarea și deplanarea pasagerilor, încărcarea și descărcarea mărfurilor, alimentarea avioanelor, curățarea cabinei și întreținerea bucătăriei. (figura 1)

Pentru multe companii aeriene, cel mai mare factor în timp este procesul de îmbarcare a pasagerilor. Boeing a efectuat studii care să ajute la înțelegerea contribuției avionului la transformarea timpului. Compania lucrează continuu cu companiile aeriene clienți pentru a dezvolta datele și instrumentele necesare pentru a ajuta la reducerea timpului de viraj, fără a afecta în mod semnificativ confortul pasagerilor.

În timpul studiilor sale, Boeing a luat în considerare următoarele:
1 Tendințe istorice.
2 Documentația existentă a timpului de întoarcere.
3 Instrumente de simulare computerizată.
4 Simulare de evenimente discrete.
5 Validarea și testarea simulării.
6 Aplicații de simulare pe computer.

1 TENDINȚE ISTORICE
Majoritatea flotei de caroserie standard se confruntă cu o creștere treptată a timpului de întoarcere a avionului din 1975. Un indicator util este creșterea raportată de companiile aeriene în timpii de oprire, timpul de la sol necesar pentru zborurile care continuă spre alte destinații. (figura 2) Timpul de viraj crescut este confirmat în continuare de studiile privind rata de îmbarcare Boeing. Din 1970, viteza reală cu care s-au îmbarcat pasagerii într-un avion (rata de avion) ​​a încetinit cu peste 50%, până la 9 pasageri pe minut. (figura 3) Creșteri similare ale timpului de oprire și ratele de îmbarcare au fost observate pentru avioanele cu corp larg. Tendințele sunt, în general, atribuite creșterii bagajelor de mână, mai mult accent pe comoditatea pasagerilor, demografiei pasagerilor, strategiilor de servicii ale companiilor aeriene și distanței de zbor în avion (lungimea etapei). Boeing crede că aceste tendințe vor continua, cu excepția cazului în care sunt înțelese cauzele profunde și nu sunt dezvoltate noi instrumente și procese pentru a inversa tendința.

2 DOCUMENTAȚIE EXISTENTĂ A TURNULUI
Boeing a documentat timp de viraj al avionului, inclusiv procesul de încărcare a pasagerilor, de mulți ani. Această documentație descrie timpul de curgere „generic” preconizat pentru fiecare avion. (figura 1) Informațiile ajută o companie aeriană să planifice orele la sol și să stabilească proceduri de manipulare la sol a avionului. Cu toate acestea, natura generală a acestor informații nu ajută companiile aeriene să evalueze proceduri alternative care ar putea scurta timpul de curgere sau ar ajuta companiile aeriene să prezică impactul acestor proceduri asupra confortului pasagerilor.

3 SIMULARE COMPUTER
Boeing a dezvoltat un model de simulare pe computer pentru a ajuta companiile aeriene să reducă timpul de întoarcere. Acest model analizează impactul modificărilor configurației interioare și variațiile procedurilor de îmbarcare a pasagerilor asupra procesului de îmbarcare a pasagerilor. Simularea poate cuantifica modificările potențiale pe care o companie aeriană le-ar identifica în mod normal numai prin experimente costisitoare și potențial perturbatoare în serviciu. Deși utilizarea modelului nu elimină complet necesitatea de a efectua încercări de încărcare a pasagerilor, poate cuantifica în mod eficient rezultatul scontat. Acest lucru permite companiei aeriene să limiteze încercările în serviciu.

Denumită Simulare Boeing Passenger Enplane/Deplane (PEDS), această simulare ajută utilizatorul să evalueze diferite scenarii de îmbarcare a pasagerilor și configurațiile interioare ale avionului. Simularea:

  • Calculează timpul de încărcare și descărcare a pasagerilor, permițând companiei aeriene să efectueze analitic studii comerciale privind timpul de întoarcere.
  • Permite variația factorilor individuali precum configurația interioară, mixul de pasageri și scenariile de îmbarcare și apoi estimează economiile de timp așteptate.
  • Evaluează potențialele modificări ale configurațiilor interioare.
  • Evaluează efectul comportamentelor pasagerilor asociate cu diferite populații care călătoresc.
  • Ajută la cuantificarea efectului variațiilor comportamentului pasagerilor pe care le poate întâlni o companie aeriană în timp.

4 SIMULAREA EVENIMENTULUI DISCRET
PEDS analizează procesul de îmbarcare a pasagerilor ca un set de elemente corelate printr-o tehnică numită simulare de evenimente discrete. Această tehnică de modelare folosește software de calculator pentru a combina efectele teoriei matematice a cozilor cu o analiză a comportamentului aleatoriu.

Comportamentul aleatoriu asociat cu încărcarea pasagerilor poate apărea fie în momentul activității (când se întâmplă evenimente), fie în deciziile de acțiune (modul în care acționează oamenii). Cu cât activitățile generale sunt mai complexe, cu atât este mai dificil să se prevadă cu precizie impactul comportamentului aleatoriu.

Boeing a început să utilizeze simulare de evenimente discrete pentru a înțelege interacțiunile din mediul din fabrică. În 1994, Boeing a început să aplice modelul de eveniment discret în studiile de îmbarcare a pasagerilor. PEDS atribuie fiecărui pasager anumite atribute, cum ar fi viteza de mers pe jos, tipul de bagaj de mână, timpul de depozitare al bagajelor și relația cu ceilalți pasageri (călătorind singur sau cu un grup). Simularea explică comportamentul aleatoriu prin aplicarea distribuțiilor de probabilitate atributelor pasagerilor.

În simulări de evenimente discrete, fiecare activitate are loc la intervale specifice. Activitatea începe, continuă o perioadă de timp finită, apoi se oprește. Asemănător cu o mașină care trece de-a lungul unei străzi a orașului, fiecare pasager de avion intră în cabină și „călătorește” la locul pe care i l-a atribuit. Diverse alte activități, cum ar fi pasagerii care stau pe culoar, asistă membrii familiei sau așteaptă să depoziteze bagajele în coșurile aeriene, acționează ca semafoare care împiedică pasagerii să treacă cu viteză prin cabină la locurile lor. PEDS descompune procesul de încărcare a pasagerului într-o serie de elemente finite de pornire, mișcare, oprire, așteptare și repornire, începând cu momentul în care primul pasager intră în cabină și se termină când ultimul pasager este așezat.

În modelul computerului, inginerii folosesc software-ul pentru a crea o scenă matematică a interiorului avionului, completată cu scaune, pubele aeriene, culoare și uși. Fiecare pasager este modelat individual și i se atribuie atribute care descriu un anumit segment al populației călătoare. Simularea guvernează apoi deciziile fiecărui pasager pe baza acestor atribute și a calendarului fiecărui eveniment (în așteptare sau în mișcare) pe măsură ce el sau ea trece prin cabină.

Pe lângă variația „vitezei” pasagerilor, simularea permite variații în alte atribute. Fiecare rulare a simulării calculează timpul total scurs și oferă vizibilitate în diferitele puncte de „sufocare” identificate de scenariu. Pentru a elimina părtinirea statistică, simulări multiple sunt executate pe configurația interioară identică folosind puncte de pornire cu număr aleatoriu diferit, iar rezultatele sunt apoi mediate pe mai multe rulări.

Procesul începe prin stabilirea unei simulări generale a avionului. Această simulare este apoi „adaptată” utilizând configurația interioară specifică a companiei aeriene, procedurile de îmbarcare și datele demografice ale pasagerilor. O serie de curse de bază este efectuată pentru a valida predicțiile PEDS cu experiența în exploatare a companiei aeriene. Această linie de bază a timpului de întoarcere permite companiei aeriene să evalueze modificările potențiale ale aspectului interior sau procedurilor de îmbarcare în raport cu liniile de timp existente.

5 VALIDARE ȘI TESTARE A SIMULĂRII
O simulare este valabilă numai dacă prezice cu precizie ce se întâmplă în timpul evenimentelor reale. Pentru a valida PEDS, Boeing a desfășurat două tipuri de activități:

  • Observarea în serviciu.
  • Încercări efective de încărcare a pasagerilor.

Observarea în serviciu.
Inginerii Boeing au observat activități de încărcare a pasagerilor cu diferite companii aeriene din diferite aeroporturi din întreaga lume. Procesul de încărcare a fost temporizat și corelat cu predicțiile de simulare. Aceste exerciții au fost efectuate în mod aleatoriu, astfel încât datele temporizate să fie reprezentative pentru experiența reală. Cu toate acestea, această metodă de validare avea două limitări:

  • Nu a permis observarea tuturor interacțiunilor dintre pasageri sau cu configurația avionului.
  • A validat doar predicțiile de simulare ale procedurilor existente de încărcare a companiilor aeriene.

Încercări efective de încărcare a pasagerilor.
Pentru a furniza informații suplimentare, Boeing a efectuat o serie de teste de încărcare a pasagerilor.

Testele au fost efectuate pe un avion 757-200 complet configurat situat într-o fabrică Boeing. O platformă de încărcare a fost modificată pentru a simula un pod de încărcare a pasagerilor aeroportului și a fost utilizată o zonă de repaus pentru a simula o zonă de așteptare a porții aeroportului. Însoțitorii de zbor instruiți au folosit proceduri în interiorul avionului și la podul de încărcare care reflecta operațiunile reale ale aeroportului și ale companiilor aeriene.

Un total de 600 de persoane non-Boeing, reprezentative pentru populația tipică de călători, au participat la testele de avion/deplane. Fiecare pasager a fost rugat să aducă un bagaj de mână tipic pentru un zbor de trei până la patru ore. Populația de pasageri a fost variată pentru fiecare test, fiecare pasager participând la doar două seturi de teste de plan/deplane pentru a preveni „învățarea” care ar putea modifica rezultatele testului. Au fost apoi executate următoarele patru scenarii de plan/deplane:

  • Doar ușa 1.
  • Doar ușa 2.
  • Atât ușa 1, cât și ușa 2.
  • Atât ușa 1, cât și cea 2 cu o metodă alternativă de încărcare a pasagerilor numită „exterior-înăuntru”.

Scenariul exterior implică încărcarea pasagerilor la scaunele de la fereastră mai întâi, la scaunele din mijloc următoare și la scaunele de culoar. Testul extern în interior a fost conceput pentru a valida capacitatea simulării de a gestiona proceduri netradiționale.

Fiecare test a fost cronometrat și înregistrat video pentru comparație cu predicțiile simulării. Camerele video situate pe podul de încărcare și în întreaga cabină a pasagerilor au înregistrat fiecare test pentru analiză ulterioară.

Testele au arătat că PEDS a funcționat bine în prezicerea timpilor atât în ​​plan, cât și în timp pentru fiecare scenariu. Cu toate acestea, casetele video au documentat unele interacțiuni neașteptate între pasageri în timpul procesului de încărcare. De exemplu, mai mulți pasageri și-au aruncat bagajele de mână în coșurile aeriene situate departe de scaune. Acest lucru s-a întâmplat în timp ce așteptau în spatele unor persoane care blocau culoarul, mai degrabă decât să aștepte ca culoarul să se elibereze și apoi să-și arunce bagajele când ajungeau pe scaune. Aceste informații suplimentare au permis Boeing să rafineze PEDS pentru a ține cont de acest tip de comportament.

6 APLICAȚIILE SIMULĂRII COMPUTERULUI
PEDS oferă mai multe aplicații atât pentru companiile aeriene, cât și pentru Boeing:

  • Analiza impactului configurației interioare a avionului asupra timpului de viraj.
  • Evaluarea potențialelor modificări ale procedurilor de încărcare a pasagerilor.

Configurația interioară a avionului. Atât Boeing, cât și compania aeriană clientă pot utiliza PEDS inițial pentru a ajuta la configurarea interiorului avionului. PEDS le îmbunătățește înțelegerea modului în care o configurație propusă afectează încărcarea pasagerilor. Timpii de îmbarcare a pasagerilor devin parte a deciziilor de configurare interioară, similare deciziilor luate cu privire la aspectul estetic și confortul pasagerilor.

Evaluarea potențialelor modificări ale procedurilor de încărcare a pasagerilor. Simularea ajută, de asemenea, companiile aeriene să evalueze modificările potențiale ale procedurilor de încărcare a pasagerilor. Alternativele de îmbarcare, cum ar fi exteriorul, prebarcarea multiplă sau chiar scaune neatribuite, pot fi evaluate utilizând populația țintă de pasageri a unei companii aeriene. Companiile aeriene pot cuantifica potențialele economii fără a suporta cheltuielile încercărilor de îmbarcare sau riscul inconvenientelor pasagerilor. Companiile aeriene pot utiliza PEDS pentru a evalua chiar și modificările procedurale mici, cum ar fi implicarea sporită a însoțitorilor de zbor sau accentul pe bagajele de mână de pasageri reduse.

Alternativele care arată o promisiune semnificativă pot fi apoi testate pe teren. PEDS ajută companiile aeriene să dezvolte planuri detaliate de implementare pentru noi proceduri și logistică necesare pentru a reduce timpul de întoarcere, inclusiv instruirea însoțitorului de zbor și logistica aeroportului.

Boeing lucrează în prezent cu o serie de companii aeriene pentru a evalua PEDS pentru aplicațiile lor specifice.

REZUMAT
Timpul redus de viraj al avionului poate afecta pozitiv rentabilitatea companiei aeriene. O nouă simulare pe computer dezvoltată de Boeing oferă companiilor aeriene o metodă analitică pentru evaluarea modificărilor la configurația avionului sau la tehnicile de încărcare a pasagerilor și impactul acestora asupra timpilor de întoarcere a avionului. Simularea este un instrument rentabil pentru a ajuta companiile aeriene să prezică rapid rezultatele cu un grad ridicat de succes.

PRIM AJUTOR CU REDUCEREA TIMPULUI LA TURN
Simularea Boeing Passenger Enplane/Deplane (PEDS) oferă companiilor aeriene un instrument suplimentar pentru a ajuta la reducerea timpului de viraj. În funcție de funcționarea unei companii aeriene individuale, pot fi îmbunătățite și alte elemente ale timpului de întoarcere, cum ar fi manipularea mărfurilor, curățarea cabinei sau întreținerea bucătăriei.

Boeing are o echipă de experți care pot colabora cu companiile aeriene pentru a analiza anumite domenii de interes. Companiile aeriene interesate să evalueze soluții la problemele lor legate de timpul de turnare trebuie să contacteze serviciul local de teren sau reprezentantul pentru cerințele clienților pentru asistență.

EVALUAREA TIMPULUI DE ÎNTORNIRE PE NOUUL 757-300
Aplicarea inițială a Boeing Passenger Enplane/Deplane Simulation (PEDS) a fost pe noul avion 757-300. PEDS ajută la evaluarea diferitelor scenarii de îmbarcare a pasagerilor pentru a determina modul de reducere a timpului de întoarcere a avionului.

757-300 este un derivat întins al 757-200. Are 23 de picioare, 4 inci mai lung decât predecesorul său și deține aproximativ 40 de locuri în plus.

Mai mulți clienți potențiali pentru modelul 757-300 i-au spus lui Boeing că, pe baza experienței lor cu alte avioane cu caroserie standard, erau îngrijorați de timpul de întoarcere potențial al noului avion.

Boeing a folosit modelul 757-200 ca bază pentru evaluarea îmbarcării pasagerilor pe modelul 757-300. PEDS a prezis că încărcarea pasagerilor pentru 757-200 va dura aproximativ 22 de minute și că decolarea va dura aproximativ 10 minute. Timpul total de viraj prevăzut pentru 757-200 a fost de 52,5 minute, inclusiv manipularea încărcăturii, alimentarea cu combustibil, întreținerea bucătăriei și curățarea cabinei. Timpul estimat s-a bazat pe timpii efectivi de viraj ai companiei aeriene pentru 757.

Aplicarea PEDS la o configurație dublă de clasă 757-300 cu 240 de pasageri a arătat că încărcarea pasagerilor ar necesita 26 de minute și că descărcarea ar dura aproximativ 12,5 minute. Timpul total de viraj prevăzut a fost de 59 de minute, o creștere de doar 6,5 minute față de 757-200. (figura 5a)

Boeing a folosit apoi PEDS pentru a evalua o serie de scenarii alternative de îmbarcare. Predicțiile de simulare au fost comparate cu testul de îmbarcare a pasagerilor 757-200 pentru a valida rezultatele. Pe baza acestor predicții validate, a fost posibil să se identifice reduceri potențiale semnificative ale timpilor de viraj pentru 757-300. De exemplu:

  • Folosind ușa 2 în locul ușii 1, timpul de îmbarcare (planificare și descărcare) a fost redus cu un minut.
  • Folosind ușa 1 și ușa 2 împreună ați economisit cinci minute.
  • Dacă s-ar folosi proceduri alternative de încărcare - cum ar fi metoda de încărcare „exterior-înăuntru” (scaunele de la fereastră mai întâi, scaunele de la mijloc și scaunele de culoar ultimul) - economiile ar putea ajunge la 17 minute. (figura 5b)

PEDS a arătat că noul 757-300 ar putea fi utilizat în intervalul normal de timp de 757 de rotații de 60 de minute fără a face modificări notabile procedurilor existente. De asemenea, a arătat că timpul de întoarcere ar putea fi redus semnificativ dacă companiile aeriene utilizează metode alternative de îmbarcare a pasagerilor.


Scott Marelli, P.E.
Analist senior în matematică/modelare
Cercetare aplicată și tehnologie
Grupul de servicii partajate Boeing

Gregory Mattocks
Inginer sef
757 Configurare și analiză tehnică
Grupul de avioane comerciale Boeing

Remick Merry
Inginer specialist senior
Serviciu clienți pentru avioane noi
Grupul de avioane comerciale Boeing