English

Airline crew scheduling is a comparably well-studied field in Operations Research, and most cost-relevant factors have been optimized to the greatest extent. As a result, usually second-class or casual attention is paid to the consideration of the teams involved that form the mandatory flight personnel. It is well-known that misunderstandings and disharmonies among the crew due to unfamiliar colleagues lead to a negative crew satisfaction which has a negative effect on the airline’s customers. More importantly, their occurrence is even safety-critical with regard to the operating cockpit crew. In this work a first interpretation of the Team-oriented Scheduling Problem (ToSP) is presented. Irrespective of the assignment approach chosen (bidline systems, personalized rostering or preferential bidding systems), current approaches do not account for frequently occurring changes within daily or day-by-day team compositions. So crew members rarely know in advance the strengths and weaknesses of their team-mates they are scheduled to work with. Therefore, the realization of enhanced team stability should be highly appreciated by the crew as well as by the airline itself. In this document a special emphasis is put on the personalized rostering in the so-called Team-oriented Rostering Problem (ToRP). Tailored to the requirements for the cockpit crew, namely captains and first officers, several mathematical programming-based optimization models are discussed. Based on a case study of a European tourist airline, a set of solution approaches is presented. When the new approach is embedded into a decision support system, the implied trade-off between additional operational cost and the selected evaluation criteria for team orientation, e.g., the amount of team changes, is examined along with further computational results.

Deutsch

Die Personaleinsatzplanung bei Fluggesellschaften (Crew Scheduling Problem) ist eine intensiv untersuchte Aufgabenstellung des Operation Research, bei der bislang insbesondere die Kostenminimierung im Vordergrund steht. Die daraus resultierende Zusammensetzung der eingesetzten Flugzeugbesatzungen findet dagegen nur geringe Beachtung, obwohl bekannt ist, dass sich gerade Missverständnisse und Disharmonien innerhalb des Flugpersonals negativ auf die Mitarbeiterzufriedenheit auswirken und dass durch Anpassungsprobleme innerhalb der Cockpit-Teams sogar die Flugsicherheit gefährdet sein kann. In dieser Arbeit wird eine erste Interpretation der Teamorientierten Personaleinsatzplanung präsentiert, das sog. Team-oriented Scheduling Problem (ToSP). Unabhängig von der gewählten Zuweisungsstrategie (Bidline-Systeme ohne/mit Präferenzen oder Personalisiertes Rostering), berücksichtigen derzeitige Ansätze nur selten die in der Regel gehäuft auftretenden Teamwechsel (z.B. während oder zwischen aufeinander folgenden Tagesdiensten). Daher müssen sich die Mitarbeiter ggf. mehrmals täglich auf die Stärken und Schwächen ihrer neuen Kollegen individuell einstellen. Um dies zu vermeiden, wird im vorgestellten Ansatz insbesondere die Stabilität von Flugteams innerhalb des Planungszeitraums ermöglicht. Die Arbeit konzentriert sich dabei auf das Personalisierte Rostering im Team-oriented Rostering Problem (ToRP). Am Beispiel der Cockpitbesatzung werden mehrere mathematische Optimierungsmodelle präsentiert. Im Rahmen einer Fallstudie bei einer europäischen Fluggesellschaft wird eine Reihe von Lösungsansätzen vorgestellt, wobei die untersuchten Modelle und Verfahren in ein Entscheidungsunterstützungssystem einfließen. Der Zielkonflikt zwischen zusätzlichen operationalen Kosten und dem Maß der Teamorientierung, z.B. gegeben durch die Anzahl der Teamwechsel, wird anhand von Praxisinstanzen untersucht.