Asignación de controladores de tráfico aéreo basado en recocido simulado multicomienzo y expresiones regulares

Resumen

La presente Tesis Doctoral se ha centrado en la resolución mediante el uso de metaheurísticas de un problema de optimización complejo en el ámbito de la gestión del tráfico aéreo en aeropuertos, la asignación de controladores aéreos a puestos de control para asegurar una correcta gestión del tráfico aéreo. Dicho problema se trata de un problema de optimización complejo combinatorio del tipo de asignación en el que debemos tener en cuenta los turnos de trabajo de los controladores, sus condiciones laborales (muchas de ellas establecidas mediante Real Decreto) y sus habilitaciones para poder gestionar distintos tipos de sectores y la sectorización establecida, y en el que deben considerarse múltiples objetivos. Se han considerado tres variantes del problema. En la primera, se desea minimizar el número de controladores necesarios para cubrir cierta sectorización. En la segunda, el número de controladores está fijado y se considera un enfoque multiobjetivo en el que se establecen ciertas metas sobre las condiciones de trabajo de los controladores (restricciones no estrictas), donde se tiene en cuenta que la carga de trabajo sea homogénea entre los controladores, que el número de cambios de posiciones en sala sea el menor posible y que la estructura de la solución sea lo más parecida a las plantillas que actualmente son utilizadas (confeccionadas de forma manual). Estas dos variantes se corresponden con la resolución del problema en la fase pretáctica, la cual se ejecuta entre uno y seis días previos al día de operación a resolver. En la tercera variante del problema se considera la fase táctica, en sala. En este caso, se supone que se está ejecutando un horario determinado y que surge un imprevisto, como la baja de un controlador o la llegada de un elevado flujo de vuelos desviado de otro aeropuerto (por ejemplo, por problemas climatológicos). En este caso, la solución propuesta tendrá que recalcular la mejor solución posible (puede que en algunos casos no quede más remedio que violar algunas de las condiciones de trabajo de los controladores, quedando una solución infactible) en un tiempo muy reducido, estableciéndose un orden de prioridad en la violación de las restricciones. Para resolver las tres variantes del problema se han utilizado una metodología consistente en varias fases, en la que se utiliza una heurística para obtener una solución inicial y el uso alternativo de dos metaheurísticas, el recocido simulado y la búsqueda en entornos variables, para la búsqueda de soluciones factibles y/o soluciones óptimas, en función de la variante del problema. En los tres casos, se ha analizado el comportamiento de las metaheurísticas utilizadas en base a la calidad de las soluciones obtenidas y el tiempo de ejecución asociado a cada uno de ellos. Para el desarrollo de la presente Tesis Doctoral se ha colaborado a través de la firma de varios convenios de colaboración con CRIDA (Centro de Referencia de Investigación, Desarrollo e Innovación ATM), que ha aportado el conocimiento experto sobre el problema.