飛航管制員排班最佳化之研究

OPTIMAL SHIFT SCHEDULING FOR AIR TRAFFIC CONTROLLERS

顏上堯(Shangyao Yan)；陳俊穎(Chun-Ying Chen)；張庭瑄(Ting-Hsuan Chang)

飛航管制員 ； 人力排班 ； 疲勞 ； 最佳化 ； 網路流動技巧 ； Air traffic controllers (ATCOs) ； Crew scheduling ； Fatigue ； Optimization ； Network flow technique

運輸計劃季刊

47卷2期（2018 / 06 / 30）

97 - 120

繁體中文

本研究基於航管單位之立場，考量飛航管制人員執勤產生之疲勞感，以最平均化每位飛航管制員工作總時數為目標，並滿足實務方面限制為前提下，利用數學規劃方法及網路流動技巧，分別構建線性及非線性系統性飛航管制員人力排班模式。在求解上，線性模式以數學規劃軟體CPLEX進行求解，並作為求解非線性模式的輔助工具，而非線性模式則是以線性模式為基礎，利用疲勞管理軟體(fatigue audit interdyne, FAID)及數學規劃軟體CPLEX，並透過適應性調整的方式發展一非線性求解方法。最後，本研究以國內某航管單位的營運資料為例進行測試分析，結果良好，顯示本研究模式可提供為決策單位作為飛航管制員人力排班規劃之參考。

In this study, based on the perspective of airport control units, we adopt the mathematical programming method and the network flow technique to develop two shift scheduling models, respectively, linear and non-linear., coupled with real operating constraints. The models are aimed to average working hours of all controllers while satisfying the real operating constraints, taking into account the fatigue of airport traffic controllers (ATCOs) generated on duty. As a supporting tool for solving the non-linear model, the linear model is directly solved by using the mathematical programming solver, CPLEX. To solve the nonlinear model, a solution algorithm is developed, based on the linear model, by using the Fatigue Audit InterDyne (FAID), coupled with the use of the CPLEX and an adaptive parameter setting rule. Finally, Numerical tests are performed using the work shift data associated with an Air Traffic Control unit in Taiwan. The test results are good showing that the models and the solution algorithm could be useful references for practices.

1. Cabon, P.(2011).Fatigue in Air Traffic Control.Hindsight,13,55-59.
2. Chen, M.,Yan, S.,Wang, S. S.,Liu, C. L.(2015).A Generalized Network Flow Model for the Multi-Mode Resource Constrained Project Scheduling Problem with Discounted Cash Flows.Engineering Optimization,47(2),165-183.
3. Dawson, D.,Noy, Y. I.,Härmä, M.,Åkerstedt, T.,Belenky, G.(2011).Modelling Fatigue and the Use of Fatigue Models in Work Settings.Accident Analysis & Prevention,43(2),549-564.
4. Roach, G. D.,Fletcher, A.,Dawson, D.(2004).A Model to Predict Work-Related Fatigue Based on Hours of Work.Aviation, Space, and Environmental Medicine,75(3),A61-A69.
5. Steinzen, I.,Gintner, V.,Suhl, L.,Kliewer, N.(2010).A Time-Space Network Approach for the Integrated Vehicle and Crew-Scheduling Problem with Multiple Depots.Transportation Science,44(3),367-382.
6. Vaidyanathan, B.,Jha, K. C.,Ahuja, R. K.(2007).Multicommodity Network Flow Approach to the Railroad Crew-Scheduling Problem.IBM Journal of Research and Development,51(3),325-344.
7. Yan, S.,Chang, J. C.(2002).Airline Cockpit Crew Scheduling.European Journal of Operational Research,136(3),501-511.
8. Yan, S.,Tu, Y. P.(2002).A Network Model for Airline Cabin Crew Scheduling.European Journal of Operational Research,140(3),531-540.
9. 王孝輝(2002)。王孝輝，飛航管制簡介，民用航空局民航人員訓練所，臺北，民國91 年。
10. 柯國川(2010)。碩士論文(碩士論文)。成功大學航空太空工程學系。
11. 郭仲偉、湯美玲、葉鈺菁、呂婉甄(2011)。臺灣航管員工作壓力之探討。2011 年海峽兩岸觀光旅遊研討會
12. 陳奕霖(2014)。碩士論文(碩士論文)。長榮大學航運管理研究所。
13. 陳秋蓉、毛義方、陳美蓮(2005)。航管人員工作與生理疲勞負荷調查研究。臺北:行政院勞工委員會勞工安全衛生研究所。
14. 劉政軒(2014)。碩士論文(碩士論文)。臺灣科技大學工業管理系。

1. 湯慶輝(2020)。航空公司客艙組員簽派員排班之研究。運輸計劃季刊，49(2)，173-200。
2. 蕭筑云,陳俊穎,許芳瑜,徐學鴻(2021)。最佳化航機指派網路模式之研究。運輸學刊，33(3)，311-332。