haku: @keyword aikataulutus / yhteensä: 18
viite: 10 / 18
| Tekijä: | Kokkala, Juho Olavi |
| Työn nimi: | Optimal Allocation of Defensive Aircraft Force |
| Torjuntalentokoneiden voiman optimaalinen kohdentaminen | |
| Julkaisutyyppi: | Diplomityö |
| Julkaisuvuosi: | 2010 |
| Sivut: | viii + 66 Kieli: eng |
| Koulu/Laitos/Osasto: | Informaatio- ja luonnontieteiden tiedekunta |
| Oppiaine: | Sovellettu matematiikka (Mat-2) |
| Valvoja: | Hämäläinen, Raimo P. |
| Ohjaaja: | Virtanen, Kai |
| OEVS: | Sähköinen arkistokappale on luettavissa Aalto Thesis Databasen kautta.
Ohje Digitaalisten opinnäytteiden lukeminen Aalto-yliopiston Harald Herlin -oppimiskeskuksen suljetussa verkossaOppimiskeskuksen suljetussa verkossa voi lukea sellaisia digitaalisia ja digitoituja opinnäytteitä, joille ei ole saatu julkaisulupaa avoimessa verkossa. Oppimiskeskuksen yhteystiedot ja aukioloajat: https://learningcentre.aalto.fi/fi/harald-herlin-oppimiskeskus/ Opinnäytteitä voi lukea Oppimiskeskuksen asiakaskoneilla, joita löytyy kaikista kerroksista.
Kirjautuminen asiakaskoneille
Opinnäytteen avaaminen
Opinnäytteen lukeminen
Opinnäytteen tulostus
|
| Sijainti: | P1 Ark Aalto 207 | Arkisto |
| Avainsanat: | heuristics military air operations optimization resource allocation scheduling aikataulutus heuristiikat ilmasodankäynti optimointi resurssien allokointi |
| Tiivistelmä (fin): | Tässä työssä tutkitaan torjuntavoiman allokointitehtävää, jossa lentokoneosastoja lähetetään tukikohdista määrätyille toiminta-alueille siten, että kullakin toiminta-alueella ylläpidetään vaadittua määrää osastoja. Yksittäinen osasto ei kykene oleskelemaan toiminta-alueella mielivaltaisen pitkään, koska sen polttoainekapasiteetti on rajallinen. Tämän takia osaston on palattava tukikohtaan ennen polttoaineen loppumista, jolloin toiminta-alueelle on lähetettävä korvaava osasto. Allokointitehtävän tavoitteena on ylläpitää vaadittu määrä osastoja toiminta-alueilla mahdollisimman pitkään. Tehtävän yksinkertaistuksessa kukin osasto suorittaa yhden lentotehtävän. Yleisessä versiossa osasto voidaan lähettää tukikohdasta uuteen lentotehtävään annetun kääntöajan jälkeen. Tehtävä muotoillaan osastojen aikataulujen optimointitehtävänä. Tässä työssä tutkittua allokointitehtävää ei ole esitetty aiemmin kirjallisuudessa, joten työssä muodostetut tehtävän matemaattiset formulaatiot ja kehitetyt ratkaisumenetelmät ovat uusia. Tehtävän yksinkertaistettu versio formuloidaan kokonaislukuoptimointitehtävänä, jonka ratkaisemiseen esitellään ja vertaillaan algoritmeja. Yleisessä versiossa lentotehtävien, ja siten optimointitehtävän päätösmuuttujien määrä ei ole kiinnitetty. Tämän tyyppistä tehtävää ei kyetä formuloimaan kokonaislukuoptimointitehtävänä, eikä laskennallisesti nopeaa globaalisti optimaalisen ratkaisun tuottavaa algoritmia tunneta. Lentotehtävien määrän ollessa rajoittamaton on mahdollista löytää syklisiä ratkaisuja, jotka toistavat itseään siten, että vaadittu määrä osastoja saadaan ylläpidettyä toiminta-alueilla mielivaltaisen pitkään. Työssä kehitetään menetelmiä syklisten ratkaisujen löytämiseen perustuen oletukseen, että kukin osasto kiinnitetään yhteen toiminta-alue-tukikohta-pariin. Syklisen ratkaisun olemassaolon herkkyyttä esim. toiminta-alueen sijaintiin voidaan tarkastella. Tilanteisiin, joissa syklistä ratkaisua ei löydy, esitetään approksimatiivinen menetelmä perustuen tehtävän esitykseen dynaamisena optimointitehtävänä, jonka yksi askel vastaa yhden lentotehtävän lisäämistä ratkaisuun. Tehtävä ratkaistaan menetelmällä, jossa tilannetta tarkastellaan yksi tai muutama lentotehtävä eteenpäin. Ratkaisuun lisättävä lentotehtävä valitaan maksimoiden heuristisia pisteytyssääntöjä, esim. vaaditun voiman siihenastista ylläpitoaikaa. Menetelmien toimivuus todennetaan numeerisin esimerkein. Kaikki työssä kehitetyt ratkaisumenetelmät tuottavat osastojen lentotehtävien aikataulun, jota voidaan hyödyntää operatiivisessa suunnittelussa. Jatkossa tässä työssä esitettyjä ratkaisumenetelmiä on mahdollista kehittää yhtäältä toteuttamalla menetelmä syklisten ratkaisujen löytämiseen ilman oletusta osaston kiinnittämisestä toiminta-alue-tukikohta-pariin ja toisaalta suunnittelemalla uusia heuristisia pisteytyssääntöjä lentotehtävän valintaan. Mahdollisia laajennuksia työssä tarkasteltavaan tehtävään ovat erilaisten huoltotarpeiden huomioon ottaminen ja ajassa muuttuvien tilanteiden, kuten esimerkiksi toiminta-alueilla vaaditun voiman muutosten, kuvaaminen. |
| Tiivistelmä (eng): | This thesis studies a force allocation problem in which military air assets are sent from given air bases to given operation areas so that a required number of assets is maintained at the operation areas. Due to limited fuel capacity, an asset cannot stay at an operation area arbitrarily long but has to return to an air base, whereby it needs to be replaced with another. The objective of the problem is to maintain the required number of assets at the operation areas as long as possible. In a simplification of the problem, each asset may perform only one fight task, whereas in the more general version an asset may be used for another fight task after it has stayed in an air base at least for a given turnaround time. The problem is formulated as scheduling the fights of the assets between air bases and operation areas. The force allocation problem of this thesis has not been studied in the existing open literature. Novel problem formulations and solution methods are presented in this thesis. The single fight task version of the problem is formulated as an integer optimization problem. Exact and heuristic solution methods are presented and compared. In the general version, the number of fight tasks, and thus the number of decision variables, is not fixed. Therefore, finding a computationally tractable method for globally optimal solving is unlikely. However, it may be possible to generate cyclical solutions where the required number of assets can be maintained at the operation areas infinitely long. A method for finding cyclical solutions is developed based on an additional assumption that each asset is used on only one operation area and one air base. Sensitivity of the existence of a cyclical solution can be analyzed with respect to variations in parameters, e.g., the location of an operation area. An approximative method for solving the problem when no cyclical solution exists is developed based on a dynamic optimization formulation where the solution is constructed one fight task at a time. The solution is then generated by limited look ahead search where possible schedules are searched a fixed number of fight task decisions ahead. Each fight task is selected by maximizing some heuristic score, e.g., the time that the required number of assets is maintained by the selected fight tasks. The performance of the solution methods is demonstrated by examples. All solution methods result in schedules of the fight tasks that can be used in planning military operations. In future research, the solution methods developed in this thesis could be improved by developing a method for finding cyclical solutions without the assumption that each asset is allocated to a certain base and a certain operation area and by modifying heuristic scores for the limited look ahead search. The problem studied in this thesis can be extended by taking into account different maintenance needs of the assets as well as dynamically evolving situations. |
| ED: | 2010-11-16 |
INSSI tietueen numero: 41310
+ lisää koriin
INSSI