Systemy optymalizacyjne - oczekiwania, uwarunkowania, praktyka wdrożeń

Tadeusz Gancarz – dyrektor handlowy PZI TARAN

Rozkład jazdy

Wykonanie rozkładu jazdy

Organizator

OperatorOPTYMALIZACJA

OPTYMALIZACJA

Optymalizacja - metoda wyznaczania najlepszego (optymalnego) rozwiązania (poszukiwanie ekstremum funkcji) z punktu widzenia określonego kryterium (wskaźnika) jakości (np. kosztu, drogi, wydajności).

Stosuje się optymalizacje jedno i wielokryterialne. Optymalizacja wielokryterialna występuje w wielu różnych dziedzinach: w projektowaniu produktu i procesu produkcji, finansów, projektowaniu samolotów, w przemyśle chemicznym, projektowanie samochodu, wszędzie tam gdzie optymalne decyzje muszą być podjęte w obecności kompromisów pomiędzy dwoma lub więcej sprzecznymi celami. Przykładem wielokryterialnej optymalizacji jest maksymalizacja zysków i minimalizacji kosztów produktu, maksymalizacja wydajności przy ograniczaniu zużycia paliwa pojazdu, czy też obniżenie masy urządzenia przy jednoczesnej maksymalizacji wytrzymałości poszczególnych jego komponentów.

http://pl.wikipedia.org/wiki/Optymalizacja:

CASD – Computer-Aided Scheduling and Dispatching

Układ sieci komunikacyjnej

Mała podatność na komputerowe narzędzia optymalizacyjne.

Duża zależność od topologii miasta na którą układ komunikacyjny nie ma wpływu (chyba że np. zbudujemy metro)

Oczekiwania i uwarunkowania

Układ sieci komunikacyjnej

Budowanie kursów

Optymalizacja kursów (Timetable optimatization)

• maksimum „synchronizacji” – cokolwiek to oznacza głównie jednak optymalizacja przesiadek

• Minimalizacja czasu podróży

• Wysoka zdolność do realizacji np. w zakresie punktualności przy istniejących warunkach ruchu

Oczekiwania i uwarunkowania

Układ sieci komunikacyjnej

Budowanie kursówOptymalizacja zadań dla pojazdów (ang. Vehicle scheduling)

• Minimalizacja potrzebnej floty do wykonania zadań

• Minimalizacja jazd poza realizacją kursów (jazdy bez pasażerów –deadhead trips)

• Adekwatność użycia typów pojazdów do potrzeb kursu (pojemność, ilość drzwi, podłoga )

Budowanie zadań dla pojazdów

Oczekiwania i uwarunkowania

Układ sieci komunikacyjnej

Budowanie kursów

Optymalizacja zadań dla kierujących (ang. Duty scheduling)

• Mocne uwarunkowania wynikające z regulacji prawnych, uzgodnień wewnątrz przedsiębiorstw, innych regulacji

• Duże podobieństwo do problematyki grafików w lotnictwie, szkołach, szpitalach itp.

• Różnorakość służb (pełne, dzielone, łaczone, niepełnowymiarowe)

• Oczekiwana minimalizacja kosztów osobowych

Budowanie zadań dla pojazdów

Budowanie zadań dla kierujących

Oczekiwania i uwarunkowania

Układ sieci komunikacyjnej

Budowanie kursów

Optymalizacja zintegrowana zadań dla pojazdów i kierujących(ang. Integrated vehicle and Duty scheduling optimizing)

• Możliwe do zastosowania gdy oba etapy realizuje ten sam podmiot

• Uwzględnia możliwość łączenia par pojazd - kierujący.

• Oczekiwana minimalizacja kosztów osobowych poprzez redukcję sumarycznego czasu pracy kierujących

• Oczekiwana optymalizacja poprzez zmniejszenie ilości czasu jaki pojazd spędza poza zajezdnią

Budowanie zadań dla pojazdów

Budowanie zadań dla kierujących

Oczekiwania i uwarunkowania

Układ sieci komunikacyjnej

Budowanie kursów

Optymalizacja przydziału zadań dla pojazdów i kierujących(ang. Duty rosternig, Crew assigment)

• Uwzględnia możliwość łączenia par pojazd - kierujący.

• Możliwość uwzględnienia indywidualnych potrzeb kierujących

• Oczekiwana minimalizacja kosztów osobowych poprzez redukcję sumarycznego czasu pracy kierujących a w szczególności czynności innych niż jazda zgodnie z rozkładem jazdy

Budowanie zadań dla pojazdów

Budowanie zadań dla kierujących

Przydział zadań do osób i pojazdów

Oczekiwania i uwarunkowania

Układ sieci komunikacyjnej

Budowanie kursów

Realizacje:

• GENCOL optimizer of the HASTUS CREW-OPT system

• the PROB1 solver in the CARMEN system System AB, Goeteborg Sweden (lotnictwo)

• the TURNI system koleje holenderskie• Optimizery:

• VS-OPT,• DS-OPT,• IS-OPT Dostępne w BERTA i MICROBUS IVU

Budowanie zadań dla pojazdów

Budowanie zadań dla kierujących

Przydział zadań do osób i pojazdów

Realizacje

Układ sieci komunikacyjnej

Budowanie kursów

Realizacje:

• GENCOL optimizer of the HASTUS CREW-OPT system

• the PROB1 solver in the CARMEN system System AB, Goeteborg Sweden (lotnictwo)

• the TURNI system koleje holenderskie• Optimizery:

• VS-OPT,• DS-OPT,• IS-OPT Dostępne w BERTA i MICROBUS IVU

Budowanie zadań dla pojazdów

Budowanie zadań dla kierujących

Przydział zadań do osób i pojazdów

http://wwwgiroca/en/products/hastus/optimizationhtm

Układ sieci komunikacyjnej

Budowanie kursów

Realizacje:

• GENCOL optimizer of the HASTUS CREW-OPT system

• the PROB1 solver in the CARMEN system System AB, Goeteborg Sweden (lotnictwo)

• the TURNI system koleje holenderskie• Optimizery:

• VS-OPT,• DS-OPT,• IS-OPT Dostępne w BERTA i MICROBUS IVU

Budowanie zadań dla pojazdów

Budowanie zadań dla kierujących

Przydział zadań do osób i pojazdów

List of Algorithms• (HOT II) • (IMPACS)• (TRACS II)• (Dynamic Column Generation)• (Greedy Genetic Algorithm)• (TRACS II Hybrid GA)• (Run-Ejection)• (HACS)• (HASTUS-Micro)• (MINSG)• (FAST-Round)• (FAST-Relax)• (Generate-Pieces)• (FAST-Fix)• (FAST) DS.-OPT

Heuristics for Duty Scheduling in Public Transit Diplomarbeit

bei Prof. Dr. Martin Gr¨otschelvorgelegt von Fabian St¨offler

am Fachbereich Mathematik derTechnischen Universit¨at Berlin

April 2006

Układ sieci komunikacyjnej

Budowanie kursów

Budowanie zadań dla pojazdów

Budowanie zadań dla kierujących

Przydział zadań do osób i pojazdów

Optymalizacja zadań dla pojazdów (ang. Vehicle scheduling)

• wg SWB Bonn realizacja zadań w 2001 roku wymagała, po zastosowaniu optymalizacji, o 5 pojazdów mniej z używanych 201 pojazdów

Rezultaty zastosowań

Układ sieci komunikacyjnej

Budowanie kursów

Budowanie zadań dla pojazdów

Budowanie zadań dla kierujących

Przydział zadań do osób i pojazdów

Optymalizacja zadań dla pojazdów (ang. Duty scheduling)

• wg SWB Bonn zastosowanie DS.-OPT do realizacja zadań w 2001 roku dało oszczędność 4,3% autobusowych służb i 2,5% tramwajowych.

• Verkehrsbetriebe Ennepetal-Ruhr zaoszczędziło 9.1% służb autobusowych

• IS-OPT Regensburd oszczędnośc 2-3% służb, 5 % sumaryczny czas pracy, 4% czas pojazdów poza zajezdnią

Rezultaty zastosowań

Układ sieci komunikacyjnej

Budowanie kursów

Budowanie zadań dla pojazdów

Budowanie zadań dla kierujących

Przydział zadań do osób i pojazdów

Oferta MUNICOM.premium

„GRAFIK” – MUNICOM.premium

Mając zasoby:• zadane do wykonania „kursówki”;• określone zasoby pojazdów; • określone zasoby ludzkie; • uwarunkowania formalno prawne

(Kodeksy, ustawy, układ zbiorowy itp.)

Grafik Służb przeznaczony jest do automatycznego tworzenia planu pracy kierowców w przedsiębiorstwie komunikacyjnym.

Grafik Służb jest narzędziem wspomagającym planistę.

MUNICOM.premium {Grafik}

• Umożliwia uwzględnianie szerokiej gamy założeń i definicji zgodnych z przepisami wewnętrznymi i zewnętrznymi. W odpowiedniej części programu definiuje się uwarunkowania wynikające zarówno z samej Ustawy jak i z wewnętrznych, występujących w danej firmie ustaleń i zasad. W dalszej pracy, program na bieżąco kontroluje i uwzględnia takie ustawienia.

• Może układać obsadę kierowcy na okres jednego miesiąca.

• Pozwala również na korekty już ustawionego planu, w trakcie realizacji danego okresu, wynikające z bieżących zakłóceń jak nieobecności i zmiany dyspozycji pracowników.

• Można planować znane nam wcześniej nieobecności kierowców, a program przy układaniu planu je uwzględnia.

MUNICOM.premium {Grafik}

• Działa wg kilku możliwych do wyboru automatów układania harmonogramu. Używając ich, program uzupełniania harmono-gram aktualnie otwartego okresu, nie powodując zmian w już zaplanowanym czasie pracy. Zadaniem automatu jest obsadzenie wszystkich wymaga-nych służb z zachowaniem warunków dopuszczalności obsady dla służb, kierowców i pojazdów. Program zawiera m.in. następujące automaty, których działanie kontrolowane jest przez program na okoliczność zgodności z Ustawą i innymi przyjętymi założeniami i definicjami:

• uzupełnianie wolnych

• uzupełnianie służb (kilka wariantów)

• uzupełnianie rezerw do normy godzin

• uzupełnianie wolnych dni nieobsadzonych

• weryfikacja rozkładów jazdy

MUNICOM.premium {Grafik}

Definiujemy miesiąc, na jaki będziemy układać grafik.

Układamy kalendarz, określając typy dni

Otwieramy okres. Program zapisuje to, co ujęte zostało we wzorcach zmiany zmian, w szczególności ustawia w wynikowych grafiku coś, co było wcześniej zdefiniowane „na sztywno

Planujemy nieobecność, tj. wpisujemy te nieobecności, których wiemy i są zaplanowane (urlopy, szkolenia, badania itp.)

Edytujemy to, co wstępnie ustawił poprzedni etap..

Zapisujemy dane. Aby móc powrócić do wersji poprzedniej

Kolejno uruchamiamy automaty liczenia. Jest jeden automat podstawowego liczenia, ale mogą tez być i inne automaty. Każdy automat uzupełnia tylko to co jeszcze nie jest obsadzone. Możemy także ręcznie uzupełnić cały grafik, lub w dowolnym momencie modyfikować to, co wykonał automat. Planista decyduje o ostatecznym kształcie harmonogramu pracy kierowców i dowolnie może zmieniać jego kształt.

Analiza wyniku końcowego, wydruki i zestawienia

Bieżące śledzenie wykonania grafiku

Korekty planu

• „Potrzeba jest więcej czasu na wdrożenie niż się to planowało”

• „Problemy hardware i błędy systemowe to generalny problem opóźnień”

• „Problemem jest organizacja szkoleń które powinny być fazowe i poza pracą”

• „Wdrożenie były efektywniejsze jeżeli osoba odpowiedzialna miała już doświadczenie w tej tematyce”

• „Problemem jest napełnienie systemu danymi i utrzymanie powiązań z innymi systemami”

Praktyka wdrożeń

Po raz kolejny standaryzacja

• Ustalenia standardu formatu przekazywania Rozkładu Jazdy• Ustalenie standardu wymiany danych o zadaniach

realizowanych przez pojazdy pod potrzeby systemów nadzoru ruchu i dynamicznej informacji pasażerskiej

• Ustalenie standardu wymiany danych o pozycji pojazdu pod potrzeby systemów dynamicznej informacji pasażerskiej

Standaryzacja

STANDARYZACJA - PILNE POTRZEBY

tgancarz@taran.com.pl

Dziękuję za uwagę