На хакатоне в МАИ нашли способы улучшить работу аэропортов

На Авиахакатоне МАИ предложили ряд комплексных решений по оптимизации работы наземных служб аэропортов.

Одним из партнёров Авиакахакатона, который состоялся в Московском авиационном институте в мае, выступил Международный аэропорт Шереметьево. От Шереметьево на хакатоне было представлено два кейса, посвящённые стабильности работы воздушной гавани.

Шереметьево, как самый загруженный аэропорт в России, осуществляет более 750 взлётно-посадочных операций в сутки. Для бесперебойной работы необходимо, чтобы самолёты обслуживались своевременно. В противном случае аэропорт выплачивает авиакомпаниям внушительный штраф за простой судна и, соответственно, несёт существенные финансовые убытки.

Кейс 1: система мониторинга персонала

Современный аэропорт включает в себя аэродром, аэровокзал, а также другие постройки, предназначенные для приёма и отправки воздушных судов и обслуживания воздушных перевозок. При этом аэропорт занимает большую территорию, на которой авиационный персонал и другие работники, выполняющие служебные обязанности, находятся в постоянном движении между различными зонами.

Проблема заключается в том, что на данный момент не существует единой автоматической системы мониторинга персонала. Такая система, в случае возникновения внештатной ситуации, могла бы автоматически определить ближайшего сотрудника, оповестить его и оценить расчётное время прибытия на точку.

Необходимо было разработать универсальную систему, обеспечивающую устойчивое определение местоположения сотрудников через сети мобильной связи. Постановщики кейса подробно расписали условия, которые необходимо учитывать при разработке мобильного приложения. Так, оно должно быть энергоэффективным и работать на смартфонах low-end класса (бюджетные или экономичные аппараты).

Кроме того, необходимо было предусмотреть возможность обратной связи: получение пуш-сообщений от супервизора о необходимости изменения места нахождения и выполнении служебных заданий, сообщений о том, что работник находится в зоне аэропорта, для которой у него нет доступа или покинул зону своего обязательного пребывания.

Среди множества команд Авиахакатона, работавших над созданием системы мониторинга персонала, представители Шереметьево отдали лидерство коллективу из Армении ThreeSmart, в составе капитана команды и главного разработчика Завена Ханамиряна, сервер и бизнес-менеджера Давида Даниеляна, разработчиков мобильного приложения Рафаэля Шахназаряна и Размика Манвеляна, а также Мкртыча Арутюняна — бизнес-менеджера и ответственного за дизайн и презентацию решения.

Команда создала универсальную программу, которая состоит из двух модулей. Первый предназначен для супервизоров и позволяет им в реальном времени видеть точное местоположение работников, связываться с ними и передавать задачи. Второй модуль предназначен непосредственно для персонала и позволяет узнавать своё точное местоположение, видеть, где произошло чрезвычайное происшествие, а также связываться с супервизором. Решение ThreeSmart экономит время на логистику, повышает эффективность работы персонала аэропорта и обеспечивает экономию ресурсов, благодаря чему можно увеличить количество взлётов и посадок воздушных судов.

Стек использованных технологий включает в себя: свободный веб-сервер Apache HTTP-сервер, интегрированную среду разработки Android Studio, картографический контент HERE Technologies, Desktop приложение на LabVIEW и на C++.

Ребята подготовили демонстрационное видео, на котором показали, как работает мобильное приложение и десктопная версия. На экране компьютера супервизор может увеличивать и уменьшать карту, открывать карты отдельных терминалов, стоянок воздушных судов.

На карте также показаны группы работников, можно отслеживать перемещения, просматривать распределение сотрудников по этажам терминалов. Можно выбрать отдельного работника аэродрома и отправить ему пуш-уведомление. У супервизора есть возможность отмечать на карте место возникновения чрезвычайной ситуации и отправлять координаты конкретному работнику или группе, которая находится ближе к месту происшествия. Сервер позволяет хранить координаты и историю перемещения всех работников. Перемещение работников на открытых периметрах отслеживается с помощью спутниковой навигации ГЛОНАСС/GPS.

Кейс 2: оптимизация хранения средств наземного обслуживания

В процессе обслуживания воздушных судов используется определённый набор специального оборудования: стремянки нескольких типов (в зависимости от высоты самолёта), конусы безопасности и упорные колодки.

Требования к конкретному виду специального оборудования и его количеству зависят от типа воздушного судна и расписания полётов. Ко времени прибытия рейса всё оборудование должно быть доступно либо на месте стоянки самолёта, либо на ближайшей к нему площадке хранения.

Сейчас средства наземного обслуживания могут распределяться в Международном аэропорту Шереметьево не оптимальным образом. На одних стоянках скапливается избыток оборудования, образуется запас неиспользуемых или редко используемых средств обслуживания. На других — ощущается их недостаток или увеличивается время ожидания обслуживания из-за удалённого размещения оборудования. Как результат — низкая эффективность работы аэропорта и штрафные санкции со стороны авиакомпаний.

Постановщики кейса предложили разработать систему расчёта необходимого количества оборудования на каждом месте стоянки или на каждой площадке его хранения в зависимости от расписания. Оптимальное решение кейса разработала сборная команда «Авокадо в криптосоусе» (Сергей Пронин (ННГУ им. Лобачевского), Давид Азнауров (МФТИ) и Мария Качалова (ВШЭ)). Ребята предложили систему, которая оптимизирует расположение средств наземного обслуживания для того, чтобы вовремя доставлять его на места посадки самолётов. Браузерное приложение создано для диспетчеров, контролирующих размещение средств в режиме реального времени.

Загрузив новое расписание, диспетчер получает карту аэропорта с подробной информацией о количестве необходимых средств и их оптимальном расположении. Синхронизация с расписанием позволяет увидеть, какие места заняты прибывшими самолётами и как нагрузка изменяется во времени.

В качестве оптимизационного алгоритма команда использовала технологии искусственного интеллекта в сочетании с точным решением оптимизационной задачи. С помощью такой модели удалось снизить потребность в наземном оборудовании на 35 % и рассчитать оптимальное время его доставки до места стоянки. В решении команда использовала следующий стек технологий: программную библиотеку на языке Python Pandas, язык программирования NumPy, программы Scikit-learn, Vue.js и Leaflet, систему управления базами данных MongoDB.

Как отметила директор Дирекции производственных систем компании «Шереметьево Хэндлинг» Татьяна Ильченко:

«Формат таких мероприятий, как хакатон, даёт возможность получить свежий взгляд на задачи по оптимизации операционной деятельности. Ведь когда команды ищут решение какой-то проблемы, они не ограничены в выборе средств и инструментов, у них незамыленный взгляд. Когда мы формулировали свой кейс, то чётко понимали, что именно хотим видеть в качестве решения: оптимальную модель расстановки средств наземного обслуживания, которая позволит снизить их количество, а также планировать его в дальнейшем в зависимости от расписания аэропорта, расстановки по местам стоянки и типов воздушных судов. Также необходимо было создать систему расчёта, которая выдавала бы рекомендации по оптимальной схеме расстановке: когда выгоднее расставлять оборудование на местах стоянки воздушных судов, а когда — хранить его на специальных площадках. Общаясь с командами, мы поняли, что есть альтернативные способы решения нашей задачи по сравнению с теми, что мы применяем в оперативной работе сейча. Команда „Авокадо в криптосоусе“ достаточно хорошо проработала математическую часть, но к сожалению ребятам не хватило времени довести свой продукт до стадии MVP — minimal valuable product — когда можно, что называется, потрогать решение руками. При этом мы планируем обсуждать и докручивать их идею внутри компании и надеемся привлечь ребят к этой работе после того как отрасль гражданской авиации выйдет из сложной экономической ситуации, спровоцированной пандемией коронавируса».