Ramp Activity Expert System for Scheduling and Co-ordination

공항의 계류장 관리 스케줄링 및 조정을 위한 전문가시스템

In this paper, we have described the Ramp Activity Coordination Expert System (RACES) which can solve aircraft parking problems. RACES includes a knowledge-based scheduling problem which assigns every daily arriving and departing flight to the gates and remote spots with the domain specific knowledge and heuristics acquired from human experts. RACES processes complex scheduling problem such as dynamic inter-relations among the characteristics of remote spots/gates and aircraft with various other constraints, for example, custome and ground handling factors at an airport. By user-driven modeling for end users and knowledge-driven near optimal scheduling acquired from human experts, RACES can produce parking schedules of aircraft in about 20 seconds for about 400 daily flights, whereas it normally takes about 4 to 5 hours by human experts. Scheduling results in the form of Gantt charts produced by the RACES are also accepted by the domain experts. RACES is also designed to deal with the partial adjustment of the schedule when unexpected events occur. After daily scheduling is completed, the messages for aircraft changes and delay messages are reflected and updated into the schedule according to the knowledge of the domain experts. By analyzing the knowledge model of the domain expert, the reactive scheduling steps are effectively represented as rules and the scenarios of the Graphic User Interfaces (GUI) are designed. Since the modification of the aircraft dispositions such as aircraft changes and cancellations of flights are reflected to the current schedule, the modification should be notified to RACES from the mainframe for the reactive scheduling. The adjustments of the schedule are made semi-automatically by RACES since there are many irregularities in dealing with the partial rescheduling.

이 연구에서는 항공기의 주기 문제를 해결하여 주는 스케줄링 시스템과 그 조정을 위한 전문가 시스템(RACES : Ramp Activity Co-ordination Expert System)을 설계 및 개발한 내용을 기술하고 있다. RACES는 공항에서 매일 발생하는 출발편 및 도착편 항공기를 브릿지(bridge)와 스팟(spot)에 배정하기 위해 인간 전문가(human expert)로부터 습득한 해당 분야의 지식(도메인 지식) 및 휴리스틱(heuristic)을 지식 베이스로 갖고 있다. 이 RACES는 브릿지/스팟과 항공기 간에 내적 관계, 예를 들어 승객 및 공항의 그라운드 핸들링(ground handling) 등과 같은 복잡하며 동적인 제약조건 들로부터 발생하는 복잡한 스케줄링 문제를 수반한다. 매일 발생하는 600편 정도의 항공기에 대한 주기장 관리 스케줄링이 인간 전문가에 의해 수행되어졌을 경우에는 약 4~5시간이 소요되는 반면 RACES에 의해 수행되어졌을 경우에는 약 20초 정도의 시간이 소요되었고 RACES로부터 얻어진 스케줄링 결과는 해당 분야의 전문가들로부터 인정되었다. RACES는 또한 예외적인 상황이 발생했을 경우에 스케줄의 부분적인 조정을 처리하도록 설계되었다. 하루의 스케줄링이 완료된 후 항공기의 변경 및 지연 메시지는 도메인 전문가의 지식을 바탕으로 스케줄링에 반영되어 스케줄이 조정되어야 한다. 동적 재스케줄링(reactive scheduling) 단계는 도메인 전문가의 지식 모델 분석을 통해 사용자 그래픽 인터페이스의 규칙과 시나리오로써 효과적으로 나타내어진다. 항공편의 변경 및 취소로 인해 발생되는 항공기 배치의 조정은 현재 스케줄에 반영되어져야 하기 때문에 이러한 항공기 배치의 조정은 동적 재스케줄링을 위해 메인 프레임으로부터 RACES에게 통보되어져야 하며 부분적인 재스케줄링을 처리하는 것에는 불규칙적인 요소들이 많기 때문에 RACES에 의해 스케줄의 조정이 반 자동적으로 수행된다.