論文の概要: Real-World Airline Crew Pairing Optimization: Customized Genetic
Algorithm versus Column Generation Method
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2003.03792v2
- Date: Sat, 27 May 2023 20:59:13 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-05-31 05:07:32.351348
- Title: Real-World Airline Crew Pairing Optimization: Customized Genetic
Algorithm versus Column Generation Method
- Title(参考訳): 実世界の航空機乗組員ペアリング最適化:コラム生成法に対する遺伝的アルゴリズムのカスタマイズ
- Authors: Divyam Aggarwal, Dhish Kumar Saxena, Thomas Back, and Michael Emmerich
- Abstract要約: 航空機乗組員ペアリング最適化問題(CPOP)は、航空会社の高度に制約された飛行スケジュールにおいて、最小限のコストで全フライトをカバーする一連のフライトシーケンスを見つけることを目的としている。
CPOPはNPハードであり、それに取り組むのは非常に難しい。
本稿ではドメイン知識駆動型カスタマイズGAを提案する。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
- Abstract: Airline crew pairing optimization problem (CPOP) aims to find a set of flight
sequences (crew pairings) that cover all flights in an airline's highly
constrained flight schedule at minimum cost. Since crew cost is second only to
the fuel cost, CPOP solutioning is critically important for an airline.
However, CPOP is NP-hard, and tackling it is quite challenging. The literature
suggests, that when the CPOP's scale and complexity is reasonably limited, and
an enumeration of all crew pairings is possible, then Metaheuristics are used,
predominantly Genetic Algorithms (GAs). Else, Column Generation (CG) based
Mixed Integer Programming techniques are used. Notably, as per the literature,
a maximum of 45,000 crew pairings have been tackled by GAs. In a significant
departure, this paper considers over 800 flights of a US-based large airline
(with a monthly network of over 33,000 flights), and tests the efficacy of GAs
by enumerating all 400,000+ crew pairings, apriori. Towards it, this paper
proposes a domain-knowledge-driven customized-GA. The utility of incorporating
domain-knowledge in GA operations, particularly initialization and crossover,
is highlighted through suitable experiments. Finally, the proposed GA's
performance is compared with a CG-based approach (developed in-house by the
authors). Though the latter is found to perform better in terms of solution's
cost-quality and run time, it is hoped that this paper will help in better
understanding the strengths and limitations of domain-knowledge-driven
customizations in GAs, for solving combinatorial optimization problems,
including CPOPs.
- Abstract(参考訳): 航空会社のクルーペアリング最適化問題(cpop)は、航空会社の高度に制約されたフライトスケジュールのすべてのフライトをカバーする一連のフライトシーケンス(crewペアリング)を最小コストで見つけることを目的としている。
乗員コストは燃料コストに次いで第2位であるため、CPOP解決は航空会社にとって極めて重要である。
しかし、CPOPはNPハードであり、それに取り組むのは非常に難しい。
文献によれば、CPOPのスケールと複雑さが合理的に制限され、全てのクルーペアの列挙が可能になった場合、メタヒューリスティックスは主に遺伝的アルゴリズム(GA)が用いられる。
その他、列生成(cg)ベースの混合整数プログラミング技術が用いられる。
特に文献によると、最大45,000人の乗員ペアがGAによって取り組まれている。
本稿では,米国発の大型航空会社の800便以上(月33,000便以上)について検討し,約400,000人以上の乗務員のペアを列挙してGAの有効性を検証した。
そこで本研究ではドメイン知識によるカスタマイズGAを提案する。
GA操作、特に初期化とクロスオーバーにドメイン知識を組み込むことの有用性は、適切な実験を通して強調される。
最後に、提案したGAの性能を、CGベースのアプローチ(著者が社内で開発した)と比較する。
後者は,ソリューションのコスト品質と実行時間の観点からは優れているが,本論文は,GAにおけるドメイン知識駆動型カスタマイズの強みと限界をよりよく理解し,CPOPを含む組合せ最適化問題の解決に役立てることが期待される。
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