Die Herausforderung
von Miguel Mujica Mota, Paolo Scala und Nico DeBock (Hochschule für angewandte Wissenschaften Amsterdam)
Vorgestellt auf der Wintersimulationskonferenz 2016
Die Kapazität des Amsterdamer Flughafens Schiphol ist auf 500.000 Flugbewegungen pro Jahr begrenzt und stößt derzeit an ihre Grenzen. Aus diesem Grund hat die Schiphol-Gruppe beschlossen, den nicht hubbezogenen Verkehr auf den Regionalflughafen in Lelystad umzuleiten. Dieser Flughafen wird aufgerüstet, um kommerziellen Verkehr, vor allem von Billigfluglinien, abzufertigen. Wir haben in den SIMIO-Modulen einen "Divide-and-Conquer"-Ansatz verwendet, bei dem wir die Hauptelemente des Systems, nämlich Luftraum, Start- und Landebahn, Rollwege und Standplätze des Flughafens, in die Analyse der zukünftigen Leistung und der potenziellen betrieblichen Probleme des Flughafens einbezogen haben. Es wurde eine Analyse der verschiedenen operativen Bereiche des Systems durchgeführt und wir konnten Probleme aufgrund der entstehenden Dynamik identifizieren, sobald die verschiedenen Subsysteme miteinander interagierten.
Einführung
Amsterdam Schiphol (AMS) ist der wichtigste Flughafen in den Niederlanden und war 2014 der fünftgrößte Flughafen in Europa, was das Passagieraufkommen angeht (ACI, 2014). AMS ist auch das wichtigste Drehkreuz für KLM, die 2013 54 % der am Flughafen verfügbaren Sitze bereitstellte, und ein wichtiger Flughafen für die Sky Team Alliance, deren Mitglieder für 66,3 % des Flughafenverkehrs in Bezug auf ATM verantwortlich sind (Schiphol Mag, 2014). Aus Umweltschutzgründen ist die Kapazität auf 500.000 Flugbewegungen pro Jahr (Landungen und Abflüge) begrenzt. Im Jahr 2015 gab es 450.679 Flugbewegungen auf dem Flughafen, 90 % der auferlegten Obergrenze (Schiphol Group, 2016). Da der Betrieb an seine Grenzen stößt, möchte die Schiphol Group die Flughafenstrategie unterstützen, indem sie den nicht hubbezogenen Verkehr auf andere Flughäfen in den Niederlanden umverteilt, um die Kapazität in Schiphol zu entlasten und gleichzeitig die Entwicklung der Region weiter zu unterstützen. Die Alternative besteht darin, den Flughafen Lelystad (LEY) auszubauen, um kommerzielle Flüge europäischer Städte und Regionen anzuziehen, wobei der Schwerpunkt auf touristischen Zielen liegt. Auf diese Weise würde LEY eine wichtige Rolle im niederländischen Mehrflughafensystem übernehmen, das derzeit aus Amsterdam, Rotterdam und Eindhoven besteht. Da die Fluggesellschaften die Entscheidung treffen, ob sie LEY anfliegen oder nicht, ist es wichtig, die Leistungsindikatoren des künftigen Flughafens zu untersuchen, um einen besseren Einblick in die Kapazität des Multi-Flughafensystems (De Neufville 1995) zu erhalten, das die Nachfrage in der Region bedienen wird.
Die Autoren entwickelten ein Simulationsmodell (Banks et al. 2010) des Flughafens, um die besten Konfigurationen für die vom Betreiber verfolgten Ziele zu ermitteln (Mujica et al. 2015). Die aktuelle Fallstudie stellt eine der Analysen der verschiedenen Ressourcen des Systems dar, die sich auf die Kapazität und die PIs der untersuchten Einrichtung auswirken werden.
Die Lösung
Methodischer Ansatz
Um eine gründliche Analyse des zukünftigen Flughafens durchzuführen und die Ressourcen effizient zu nutzen, wurde ein methodischer Ansatz verfolgt. Dabei handelt es sich um einen teilweisen Ansatz einer modellbasierten Analyse zur Ermittlung der Faktoren, die sich auf die Leistung der Teilsysteme auswirken, und anschließend wurden die unabhängigen Modelle überlagert, um ein integrales Modell zu entwickeln. Wir haben stochastische Modelle verwendet, die auf dem Ansatz der diskreten Ereignissysteme (DES) von SIMIO basieren, einem Werkzeug mit objektorientierten Eigenschaften, das eine reibungslose Umsetzung der Methodik ermöglicht. Das entwickelte Modell ist dynamisch, stochastisch und asynchron. Es setzt sich aus verschiedenen Teilmodellen zusammen, die die identifizierten Teilsysteme der Flughafenumgebung darstellen. Dieser Ansatz ermöglicht es, die unabhängige Leistung der Teilsysteme zu bewerten, und nach der Kopplung werden dem endgültigen Modell neue Einschränkungen auferlegt. Die nächste Abbildung veranschaulicht die Architektur der verschiedenen entwickelten Modelle.
Wir haben einen experimentellen Entwurf durchgeführt, um die Leistung des Systems zu verstehen, und konnten so die Leistungsabhängigkeiten für die folgenden Ressourcen ermitteln:
- Einfluss von Treppenfahrzeugen auf die Verzögerung im Luftraum
- Auswirkung von Schüttgut- und Lastkraftwagen auf die Verspätung von TMA
- Auswirkung von Treppenfahrzeugen auf die Verspätung in der Off-Block-Zeit
- Auswirkung der Turnaround-Zeit mit Treibstoff-, Wasser- und Treppenfahrzeugen.
Die Auswirkungen auf das Geschäft
Schlußfolgerungen und zukünftige Arbeit
Wir haben die Ergebnisse der Analyse des komplexen Modells eines Flughafens vorgestellt, das in den Niederlanden entwickelt wird. Es wurde entwickelt, indem verschiedene Modelle der in SIMIO entwickelten Subsysteme miteinander gekoppelt wurden. Das endgültige Modell ermöglichte es, die Abhängigkeiten und die Auswirkungen der Variabilität des Luftraums und der luftseitigen Leistungen zu ermitteln. Wir identifizierten die wichtigsten Faktoren für die Verbesserung des Systems und die Situationen, in denen das System in hohem Maße von der Anzahl und den Arten der eingesetzten Fahrzeuge abhängig ist. Die Schiphol-Gruppe konnte die erwartete Abfertigungszeit und die Konfiguration bewerten, die am besten funktioniert, wenn die Anzahl der Fahrzeuge variiert.