Mathematical optimization model for scheduling air traffic controllers at Isavia

Abstract

Þegar búa á til vaktaplan, þarf að skrá starfsmenn á vaktir þannig að mannaflaþörf, reglugerðir og ákvæði kjarasamninga séu uppfyllt. Einnig er oft talið mikilvægt að reyna að uppfylla sem mest af óskum starfsmanna. Góð vaktaskrá gagnast bæði vinnuveitendum og starfsmönnum en að smíða hagkvæma vaktaskrá getur verið mjög flókið og tímafrekt verkefni, sérstaklega í aðstæðum þar sem starfsmenn vinna eftir óreglulegum vöktum með mismunandi mannaflaþörf. í þessari ritgerð verður starfræðilegt bestunarlíkan, nánar tiltekið, línulegt heiltölu líkan, sett fram. Líkanið býr til vaktaplan fyrir flugumferðastjóra sem starfa hjá Isavia. Isavia sér um flugleiðsögu í íslenska flustjórnarsvæðinu, sem er eitt stærsta flugstjórnarsvæði heims. Flugumferðastjórar Isavia vinna eftir reglulegu vaktaplani í dag og á hverjum degi rúlla eins vaktir. Bestunarlíkanið sem er sett fram í þessari ritgerð er sveigjanlegt á þann máta, að vaktirnar þurfa ekki að vera þær sömu í hvert skipti sem bestunarlíkanið er notað til að smíða vaktaplan. Líkanið getur einnig tekið við sveigjanlegri mannaflaþörf eftir tímabilum. Bestunarlíkanið var notað til þess að búa til tvö mismunandi vaktaplön, þar sem eini munurinn var fjöldi vakta. Niðurstöðurnar sýna að hægt sé að nota stærðfræðilegt bestunarlíkan til þess að smíða gott vaktaplan sem uppfyllir allar kröfur fyrir flugumferðastjóra hjá Isavia.

When generating a staff schedule, employees need to be assigned to shifts so that workforce requirements are met while fulfilling union rules and regulations, and if possible, employee preferences. A good staff schedule benefits both the employer and the employees. Generating a feasible staff schedule can be a complex and time-consuming process, especially for employees who work on irregular shifts with fluctuating employee demand.A mathematical optimization model using integer linear programming that generates a feasible staff schedule for the air traffic controllers at Isavia is presented in this thesis. Isavia manages all flights in the Icelandic air traffic area, one of the world's largest areas. Today their air traffic controllers have cyclical schedules with a fixed number of shifts per day. The model presented here is flexible so that the shift setup for the model can vary between scheduling periods. The model is also capable of handling fluctuating employee demand. Solutions from two test cases, with a different number of shifts per day, are presented. The results show that mathematical optimization can be used to generate a feasible and high-quality staff schedule for air traffic controllers at Isavia.