Simulace boardingu cestujících do letadla

Název simulace: Simulace boardingu cestujících do letadla

Autor: Arťom Ňorba, nora03

Modelovací nástroj: NetLogo

Letecká doprava je jedním z nejrychlejších a nejefektivnějších způsobů přepravy lidí a zboží po celém světě. Od svého vzniku se stala nedílnou součástí moderního světa a umožňuje nám rychle a pohodlně cestovat na dlouhé vzdálenosti. Letecká doprava hraje klíčovou roli v mezinárodním obchodu, turismu a propojování různých kultur. Díky letecké dopravě jsme schopni překonat obrovské vzdálenosti za relativně krátkou dobu. Moderní letadla jsou vybavena pokročilou technologií, která zajišťuje bezpečnost a pohodlí cestujících. Letecké společnosti se snaží neustále zlepšovat své služby a nabízet cestujícím co nejlepší zážitek. Celkově lze říci, že letecká doprava je klíčovým prvkem moderní společnosti a přináší mnoho výhod i výzev, které je třeba řešit a zkoumat.

Úvod do problematiky

Boarding pasažérů do letadel je klíčovou součástí leteckého provozu, která významně ovlivňuje celkovou efektivitu a komfort cestování. Vzhledem k narůstajícímu počtu cestujících a zvyšujícím se požadavkům na efektivitu je nezbytné, aby letecké společnosti a letiště implementovaly efektivní boardingové strategie. Efektivní boarding nejenže snižuje čas strávený čekáním na nástup do letadla, ale také minimalizuje stres a nepohodlí pro cestující, zajišťuje plynulejší provoz a může snížit náklady spojené s provozem letadel.

Definice problému

Cílem této simulace je zkoumat různé metody boardingu cestujících do letadla a analyzovat jejich efektivitu z hlediska času potřebného k dokončení boardingového procesu. Simulace umožňuje porovnat různé boardingové strategie a zjistit, která z nich je nejefektivnější z hlediska času a pohodlí cestujících.

Popis simulace

Simulace je založena na agentovém modelu, kde každý agent představuje jednoho cestujícího. Cestující mají různé vlastnosti, jako je rychlost, místo k sezení ve stroji a může mít s sebou zavazadlo, které simuluje pomalejší usazení do řady. Cestující jsou náhodně umístěni na letišti a mají za úkol nalézt své místo v letadle. Cílem je zjistit, jak dlouho trvá dokončení boardingového procesu pro různé boardingové strategie. Letadlo je reprezentováno mřížkou, kde každé políčko představuje jedno sedadlo. Cestující si mohou navzájem překážet, což vede k tvoření front a také pokud někdo sedí v uličce a agentovo místo je u okna, tak dojde k výměně míst, což opět vede ke zdržení.

Metoda

Simulace je vytvořena v prostředí NetLogo a obsahuje několik různých boardingových strategií, které lze porovnat z hlediska času potřebného k dokončení boardingového procesu. Každá strategie je implementována jako samostatný model a umožňuje nastavit různé parametry, jako je počet cestujících, počet řad, počet sedadel v řadě, naplněnost letadla.

Model

Agenti

Agenti reprezentují cestující, kteří mají za úkol nastoupit do letadla. Agenti jsou reprezentovány modelem person. Na začátku simulace je vygenerované pořadí sedadel v letadle a v tomto pořadí cestující nastupují do letadla. Cestující mají různou maximální rychlost pohybu a také v případě, že byly zablokováni v pohybu, tak se zastaví a ve chvíli, kdy je volný pohyb, tak pomalu zrychlují do své maximální rychlosti. Dále určité množství cestujících mají zavazadlo a jsou reprezentováni modelem person business. Tito cestující reprezentují cestující, kterým dlouho trvá dát zavazadlo do zavazadlové skříňky a nasednout na svoje místo. Poté se agentům změní model na person sitting.

Letadlo

V rámci letadla je možné konfigurovat počet řad v závislosti na typu letadla a požadavcích aerolinek. Například u menších dopravních letadel jako Boeing 737 nebo Airbus A320 může být běžný počet řad v rozmezí od 25 do 35. Tyto letouny jsou často využívány pro kratší lety a mají obvykle menší kapacitu cestujících. Naopak u větších letadel, jako je Boeing 777 nebo Airbus A380, může být počet řad vyšší, obvykle od 40 do 50. Tyto letadla jsou často používána pro dlouhé mezikontinentální lety a mohou mít větší kapacitu cestujících. V dané simulaci je možno si vybral počet řad od 25 do 45.

Dále je možné zvolit počet sedaček v řadě, což také ovlivňuje celkovou kapacitu letadla a pohodlí cestujících. Běžně se v letadlech najdou řady s jednou, dvěma nebo třemi sedačkami vedle sebe. Například v ekonomické třídě menších letadel může být běžné, že jsou v řadě umístěny tři sedačky, zatímco v business nebo první třídě jsou častější řady s jednou nebo dvěma sedačkami vedle sebe, což poskytuje cestujícím větší prostor a pohodlí. Tyto možnosti konfigurace umožňují aerolinkám přizpůsobit kabiny letadel podle svých specifických potřeb a požadavků, což má vliv na celkový design, komfort a efektivitu palubního prostoru.

Boardingové strategie

V rámci simulace jsou implementovány následující boardingové strategie, které jsou inspirovány od MythBusters:

Náhodný boarding

Náhodná strategie znamená, že cestující jsou vyzýváni k nástupu bez ohledu na jejich sedadlo nebo pořadí, přičemž každý má stejnou pravděpodobnost být vybrán kdykoliv během procesu. Cestující jsou vybráni náhodně, přistupují k nástupní bráně, pokračují do letadla, uloží své příruční zavazadlo do úložného prostoru nad hlavou nebo pod sedadlo před nimi a posadí se na své přidělené místo. Tato metoda je jednoduchá na implementaci, protože nevyžaduje žádné speciální plánování ani rozdělení do skupin, a každý cestující nastupuje podle toho, jak je náhodně vybrán, bez ohledu na to, kde se jejich místo nachází v letadle.

Back to front boarding

Strategie back to front znamená, že cestující jsou vyzýváni k nástupu v pořadí, kde je letadlo rozděleno na zadní a přední část. Nejprve jsou vyzváni cestující, kteří mají místa v zadní části letadla. Jakmile jsou tito cestující na palubě a usazeni, pokračuje nástup cestujících, kteří mají místa v přední části letadla. Tento přístup pomáhá minimalizovat zácpy v uličce a umožňuje efektivnější usazení cestujících, protože se zamezuje situaci, kdy cestující v přední části blokují cestu těm, kteří mají místa vzadu.

WILMA (od okna k uličce)

Strategie "od okna k uličce" znamená, že cestující jsou vyzýváni k nástupu podle umístění jejich sedadel, začínajíc těmi, kteří sedí u oken, a postupně pokračuje směrem k sedadlům u uličky. Letištní personál nejprve vyzve k nástupu cestující, kteří mají místa u oken, a jakmile jsou tito cestující na palubě a usazeni, pokračuje výzva k nástupu pro ty, kteří sedí ve středních sedadlech. Nakonec jsou vyzváni cestující se sedadly u uličky. Tento postup umožňuje cestujícím snadněji dosáhnout svých míst bez nutnosti přelézat přes ostatní pasažéry, což pomáhá zrychlit a zefektivnit celý proces nástupu.

Front to back boarding

Strategie s nástupem od přední části znamená, že cestující jsou vyzýváni k nástupu v pořadí, kde je letadlo rozděleno na přední a zadní část. Nejprve jsou vyzváni cestující, kteří mají místa v přední části letadla, typicky zahrnující business třídu a první třídu. Jakmile jsou tito cestující na palubě a usazeni, pokračuje nástup cestujících, kteří mají místa v zadní části letadla. Tento přístup je často využíván pro přednostní nástup cestujících v business třídě a první třídě, což jim poskytuje pohodlí a více času na usazení, zatímco zajišťuje plynulý nástup pro cestující v ekonomické třídě.

Nutno dodat, že v rámci experimentů se sbírala zpětná vazba o spokojenosti cestujících, která v případě nejrychlejších metod boardingu byla negativní. Tuto zpětnou vazbu v simulace nejde získat, proto se zaměří pouze na změření času.

Postup simulace

Simulace začíná vygenerováním cestujících podle zvolených parametrů - počet řad, počet sedadel v řadě, naplněnost letadla a dále se náhodně vyberou cestující, kteří budou mít zavazadlo (opět podle zvolené proměnné). Podle zvolené strategie se vygenerují sedadla a cestující se následně umístí na letiště. Cestující se následně snaží najít své místo v letadle podle zvolené strategie. Cestující po začátku simulace vyrazí směrem ke svému sedadlu v pořadí určeném strategií a začínají nasedat. Pokud cestujícímu překáží jiný cestující, tak se zastaví. Ve chvíli, kdy je cesta opět volná, tak postupuje dál. Cestující se nepohybují konstantní rychlostí, ale postupně zrychlují do své maximální rychlosti, kterou mají náhodně vygenerovanou z rozsahu. Po dosažení svého sedadla se cestující usadí. V případě, že cestující potřebuje "překročit" jiného sedícího cestujícího, tak sedící cestující se nejprve zvedne do uličky, čímž uvolní cestu a poté se opět vrátí na svoje místo. Simulace pokračuje, dokud všichni cestující nejsou usazeni.

Grafická podoba simulace

Ukázky

Strategie náhodného usazování cestujících

Strategie WILMA - od okna k uličce

Strategie od začátku ke konci

Strategie od konce k začátku

Výsledky

V rámci simulace se testovaly jednotlivé strategie v různých podmínkách a výsledky jsou zaneseny do výsledné tabulky - každá strategie běžela 10 krát ve stejných podmínkách a v tabulce je průměrný počet ticks:

25 řad, 2 sedadla v řadě, 100% obsazenost, 1% batohů
Random	WILMA	Front to back	Back to front
5283	3833	5585	4480
25 řad, 3 sedadla v řadě, 100% obsazenost, 20% batohů
Random	WILMA	Front to back	Back to front
9108	5957	12018	8255
25 řad, 2 sedadla v řadě, 75% obsazenost, 50% batohů
Random	WILMA	Front to back	Back to front
4292	4048	5561	4042
25 řad, 3 sedadla v řadě, 75% obsazenost, 50% batohů
Random	WILMA	Front to back	Back to front
6993	5502	8259	7598
25 řad, 2 sedadla v řadě, 50% obsazenost, 50% batohů
Random	WILMA	Front to back	Back to front
3399	2911	3905	2904
25 řad, 3 sedadla v řadě, 50% obsazenost, 50% batohů
Random	WILMA	Front to back	Back to front
4561	4037	6181	4350

35 řad, 2 sedadla v řadě, 100% obsazenost, 1% batohů
Random	WILMA	Front to back	Back to front
5523	5539	7832	5442
35 řad, 3 sedadla v řadě, 100% obsazenost, 1% batohů
Random	WILMA	Front to back	Back to front
11138	7379	15444	11273
35 řad, 2 sedadla v řadě, 50% obsazenost, 50% batohů
Random	WILMA	Front to back	Back to front
4247	3898	4896	3376
35 řad, 3 sedadla v řadě, 75% obsazenost, 20% batohů
Random	WILMA	Front to back	Back to front
9640	6175	9538	7750
45 řad, 2 sedadla v řadě, 75% obsazenost, 20% batohů
Random	WILMA	Front to back	Back to front
6670	5639	7688	5327
45 řad, 3 sedadla v řadě, 75% obsazenost, 20% batohů
Random	WILMA	Front to back	Back to front
10066	7767	11835	10580

Závěr

V této simulaci jsem se zaměřil na analýzu a porovnání různých strategií boardingu pasažérů do letadla. Na základě simulací, které jsme provedl, bylo zjištěno, že efektivita jednotlivých metod se liší v závislosti na uspořádání sedadel v letadle.

Pro letadla s třemi sedadly v řadě se jako nejrychlejší strategie ukázala metoda WILMA (Window-Middle-Aisle), kde se pasažéři nejdříve usazují u oken, poté do prostředních sedadel a nakonec do uličkových sedadel. Tato metoda minimalizuje množství času, kdy musí pasažéři čekat, než si ostatní uloží zavazadla a usadí se, což vede k plynulejšímu a rychlejšímu boardingu. Tato metoda je sice nejrychlejší pro klasická letadla se třemi sedadly v řadě, ale v praxi může tato strategie vadit zejména rodinám pro které by to znamenalo rozdělení rodiny při boardingu.

Naopak, pro letadla se dvěma sedadly v řadě byla nejefektivnější metodou strategie "od konce k začátku". Tato metoda umožňuje rychlejší usazení pasažérů, protože eliminuje překážky v uličce, které by vznikaly, kdyby se pasažéři usazovali od přední části letadla směrem dozadu.

Nejpomalejší metodou se ve všech případech ukázala být strategie "od předu dozadu". Tato metoda způsobuje největší zpoždění, protože pasažéři, kteří se usazují v předních řadách, blokují přístup k zadním sedadlům, což vede k častým zdržováním a kongescím v uličce. Bohužel tato metoda je často využívána v praxi, jelikož v praxi často nastupuje jako první first class, či jiná speciální skupina cestujících a dále zbytek. Tato strategie právě simuluje tento postup.

Poslední zkoumanou strategií byla metoda náhodného usazování pasažérů. Při této strategii byli pasažéři usazováni bez předem daného pořadí či logiky – každý cestující měl při boardingu náhodně přidělené sedadlo. Simulace ukázala, že náhodná strategie byla překvapivě efektivní. I když se neukázala jako nejrychlejší, dosahovala dobrých výsledků a zařadila se mezi středně rychlé metody boardingu.

Výsledky simulace velmi odpovídají experimentu od MythBusters, proto považuji danou simulaci za úspěšnou.

Kód

NetLogo soubor: Media:boarding-pasazeru.nlogo

ZIP verze: Media:boarding-pasazeru-all.zip