Thesis - Jihan schreibt Diplomarbeit

Es geht weiter...

2010-07-27T23:37:00.000-07:00

Vor mehr als einem Jahr habe ich angekündigt, meine Bloggerei fortzusetzen, wenn ich denn an die Dissertation schreite. Nun ist es soweit.
Der geneigte Leser findet den Dissertations-Blog unter diesem Link.

Viel Vergnügen!

The End, definitely happy

2009-03-19T12:11:00.000-07:00

Liebe Menschen, Leser, Mitfieberer

Mit dem gestrigen Tage ist mein Studium zu Ende. Ich habe meine Diplomarbeit erfolgreich verteidigt und darf mich seitdem "Diplom-Ingenieur" nennen. So richtig realisiert habe ich das noch nicht. Aber das kommt noch.

Und mit dem Ende meiner Zeit als Student endet natürlich auch dieser Blog hier. Ich möchte mich an dieser Stelle bei allen geneigten Lesern bedanken, die mich durch diese Zeit begleitet haben. Ich hoffe, Euch wird jetzt nicht langweilig. ;)
Sollte ich tatsächlich promovieren, wird sich das in einem weiteren Blog niederschlagen. Ihr dürft gespannt sein.

Bis dahin wünsche ich Euch und egoistischerweise auch mir alles Gute. Bis bald, liebe Freunde. Man liest sich.

Liebe Grüße,
die erleichterte Autorin

P.S.: Wen es interessiert, die Diplomarbeit wurde mit der Note 1,6 bewertet. Aber das nur am Rande. ;)

Verschiebung des Verteidigungstermins

2009-03-12T02:49:00.001-07:00

Liebe Freunde,
allen, die mir zur Verteidigung meiner Diplomarbeit beistehen wollen, muss ich mitteilen, dass sie sich um zwei Tage auf den 18. März verschoben hat. Zeit und Raum sind gleich geblieben.

Zusammenfassend also nochmal:
am 18. März 2009 um 1400 Uhr im POT/158.

Ich hoffe, Ihr könnt es dennoch einrichten zu kommen.

Endstand

2009-02-25T09:43:00.000-08:00

74 knuffige Seiten (mit zwei Füllseiten), 18 Abbildungen, 1 Tabelle (in zwei Teilen). Das Format steht, morgen früh geht es in den Druck (weil der Copyshop doch schon 1800 zu macht - und das nennt sich dann Service-Gesellschaft).
1000 Fehler gefunden und vermutlich finde ich nochmal genauso viele, wenn ich mir das fertige Dokument nochmal angucke. Aber so ist das Leben.

Ich werde berichten, wie es weiter- und ausgeht.

Zwischenstand

2009-02-05T04:10:00.001-08:00

Ich möchte mich bei meinem Publikum dafür entschuldigen, dass so lange nichts von mir und dem Fortschritt meiner Arbeit zu lesen war. Das ist nicht in Inaktivität begründet sondern schlicht auf dem Umstand, dass ich im Moment dabei, meine gesammelten Erkenntnisse und erweitertende und erläuternde Ideen in eine ansprechende Textform zu gießen. Da fällt es schwer, mit neuem Wissen zu glänzen. Ich gelobe aber, man wird es ahnen, Besserung.

In diesem Zusammenhang sei gesagt, dass ich immerhin schon bei 60 Seiten angekommen bin (es werden noch mehr, auch wenn ich das nie geglaubt habe) und der Abgabetermin, Ende Februar, zwar sehr nahe wirkt, mich aber noch nicht in Panik versetzt. Ob das so bleibt, ist offen. Im Moment aber geht es recht gut voran.

Ich darf um's Daumendrücken bitten. ;)

Termin der Verteidigung

2009-01-28T01:15:00.000-08:00

Noch ist sie nicht fertig, aber der Termin der Verteidigung steht schon. Wer Lust und Zeit hat, kann mir am

16. März, 1400 Uhr

gerne zujubeln. ;) Ort steht noch nicht fest, wird aber aller Wahrscheinlichkeit nach der Raum 158 im Potthoff-Bau sein (Hettner-Straße 3, 01069 Dresden).
Ich freue mich auf Publikum.

Die Schönheit der Struktur - Das Modell und sein innerer Aufbau

2009-01-09T02:48:00.000-08:00

Der geneigte Leser wird sich vermutlich früher oder später die Frage stellen, oder möglicherweise auch schon gestellt haben, wie das Modell nun strukturiert sein soll. Das möchte ich nun, soweit ich es selbst schon begriffen habe, kurz darlegen.

Grundsätzlich wird alles in Java programmiert (was aber, bevor jemand Angst bekommt, nicht meine Aufgabe ist). Java bedeutet Objektorientierung. Und so sehr mich dieses Wort zu Beginn verschreckt hat, so charmant erscheint es mir mittlerweile. Jedwede objektorientierte Programmierung arbeitet ausschließlich mit Objekten und den ihnen zugeordneten Funktionen (innerhalb des Objekts verortet und damit gekapselt). Diese Objekte können in Klassen zusammengefasst werden, wenn sie denn einige Eigenschaften (Attribute) oder Aufgaben (Methoden bzw. Funktionen) gemeinsam haben. Um mir das Verständnis und dem Programmierer das Coden einfacher zu gestalten, sind also alle Objekte, auch wenn es nur eins von seiner Art gibt, in Klassen zusammengefasst. Und mehr als diese Klassen gibt es innerhalb des Modells nicht.
Kleines Bildchen hier und die Erklärung darunter.

Die Klasse „Agenten“ umfasst alle Objekte/Entitäten, die sich auf dem beispielhaften Flughafenvorfeld bewegen. Das sind Flugzeuge (wer hätte das gedacht?) und alle Arten und Ausprägungen von Bodenabfertigern. Die Klasse wird noch die ein oder andere Unterklasse erhalten und naturgemäß zahlenmäßig sehr umfangreich sein.
Die Klasse „Wegenetz“ umfasst ganze zwei Objekte „Wegenetz“ und voraussichtlich ein Objekt „Routenplaner“, der den nutzenmaximalen Weg für die abfragende Entität ermittelt. Unter Umständen kann das Objekt „Routenplaner“ auch noch in die Objekte „Agenten“ eingebettet werden. Mal sehen, was schicker ist. Die Objekte Wegenetze beschreiben lediglich die Ausprägung der vorliegenden Netze (Koordinaten der Wegpunkte, vorhandene Verbindungen, Entfernungen, Wegbreiten, PCN, …).
Die Klasse „Koordinierende Instanzen“ beinhaltet die Objekte, die dispositive Aufgaben wahrnehmen. Beispielhaft sei hier die Vorfeldkontrolle oder auch die Dispatcher der Bodenverkehrsdienste genannt. Erweiternd kann hier, wenn das Modell nicht in eine Reihe weiterer Modelle eingebunden ist, auch ein Objekt hinein, das die Ankünfte der Luftfahrzeuge von der Luftseite (über die Taxiways vom Runway) steuert.
Weitere Klassen beschreibt dann die Gruppe an kleinen Klassen und Objekten, die beispielsweise Datenobjekte definieren.

Es ist soweit

2009-01-06T03:25:00.000-08:00

Ich darf heute (endlich, freudig, stolz) berichten, dass ich meine Diplomarbeit nun endlich anmelden konnte, nachdem das warten auf eine Aufgabenstellung zwischen Weihnachten und Neujahr doch noch ein glückliches Ende fand.

Der Titel der Arbeit lautet:

Entwicklung eines Modells zur Abbildung von Prozessen und Flugbewegungen auf dem Vorfeld unter Verwendung autonom agierender Agenten

Über die Begrifflichkeit "Flugbewegungen auf dem Vorfeld" und die sprachliche Schönheit "agierender Agenten" darf gern disputiert werden. Muss aber nicht.
Mein aktueller Zwischenstand sind übrigens 34 Seiten (von geplanten 50 - 60). Die hehre Hoffnung ist, dass es also nicht mehr lange dauern wird.

Die Findung des richtigen Weges

2008-12-11T07:09:00.000-08:00

Der Titel klingt philosophisch. Der regelmäßige Leser allerdings wird wissen, dass der Hintergrund dessen zutiefst pragmatisch und gänzlich unesoterisch ist. Es geht um die Findung des nutzenmaximalsten Weges innerhalb eines Wegenetzes.

Die Kriterien, nach denen dieser Weg ausgewählt wird, sind folgende:

Länge
Komplexität
Auslastung

Gerade die Länge hat dabei ein nicht unerhebliches Problem dargestellt. Der kürzeste Weg innerhalb eines Wegenetzes lässt sich über viele mögliche Varianten finden. Der zweitkürzeste wiederum nicht. Oder zumindest nicht primär.

Eine Lösung bietet hier das Branch-and-Bound-Verfahren, das nichts weiter ist als ein Wege-Algorithmus, der sich das Leben einfach macht, indem er sein Untersuchungsgebiet sehr stark verkleinert und diesen Rechenschritt dann mehrmals durchläuft. Dieses Untersuchungsgebiet ist durch untere und obere Grenzen beschränkt und genau darin liegt der Charme dieses Algorithmus'.
In einem ersten Schritt wird der kürzeste Weg in der betrachteten Paarrelation ermittelt. In einem zweiten Schritt wird die untere Grenze im Verfahren auf einen Wert gesetzt, der knapp oberhalb des zuvor gefundenen Pfades liegt. Und der Spaß geht von vorne los. Das kann man dann zwei- oder dreimal machen, bis man so viele Wege gefunden hat, wie man es als zweckmäßig erachtet.

Wegbewertung

2008-12-11T06:36:00.000-08:00

Das Problem der Wegefindung ist noch immer nicht zur Gänze geklärt. Die Problematik liegt vor allem darin begründet, dass es laut den mir selbst gesetzten Vorgaben nicht alleinig ausreicht, den kürzesten Weg innerhalb des Wegenetzes zu finden. Auch der zweitkürzeste und der drittkürzeste Weg (und vielleicht noch eine Stufe weiter) sind unter Umständen von nicht unerheblichen Interesse. An der Stelle der Findung des kürzesten Weges (man beachte für einen kurzen Moment die krude Satzkonstruktion) aber hören die gängigen Algorithmen wie Dijkstra, Moore-Ford und Floyd-Warshall einfach auf. Die Welt des Optimierers ist an dieser Stelle zu Ende. Die Logik ist an sich schlüssig, hilft mir im vorliegenden Problemfall aber nicht weiter.

Wie dem auch sei, dem Herrn Henning Preis vom Lehrstuhl für Verkehrslogistik (bisschen Werbung schadet nie) kam eine anderweitig gute Idee. Es geht um das Problem der Wegbewertung und der Einbeziehung des Faktors Komplexität in die Betrachtung. Sein Ansatz, der aller Wahrscheinlichkeit nach Verwendung finden wird, beruht auf einem wertanalytischen Vorgehen bei der Bewertung der ermittelten Wege. Kurz gesagt: man packt die einzelnen Kriterien (minimale Länge und minimale Komplexität) in eine Nutzwertanalyse und rechne ein Ergebnis aus. Wer sich an meine Studienarbeit erinnert, wird vermutlich den gleichen Gedanken haben wie ich: das Gute kann so nah liegen.

Die Nutzwertanalyse beschränkt sich im aktuellen Stadium des Gedankenspiels auf einen Zielbaum mit zwei Zielkriterien: der Länge und der Komplexität. Die Komplexität wird hierbei definiert durch die Anzahl der auf dem gewählten Weg zu passierenden Knoten und durch deren Valenz (Menge der abgehenden Verbindungen der jeweiligen Knoten). Je mehr Knoten und je höher deren Valenz, desto komplexer wird der Weg empfunden. Die gewünschte Zielfunktion ist also eine Minimierung des Ganzen.

In eine grafische Übersicht gepackt sieht das dann aus wie folgt, wobei n für die Anzahl der Knoten steht und k den jeweiligen Grad angibt.

Schick, oder?

Nachtrag: Ein weiteres, wichtiges Auswahlkriterium bei der Wegplanung ist natürlich auch die Auslastung des jeweiligen Weges. Dieses Kriterium wird in der Wertanalyse natürlich auch seinen Niederschlag finden.

Der Wegenetze 2. Teil – Das Problem der kürzesten Wege

2008-12-05T04:22:00.000-08:00

Ich erwähnte die Graphentheorie? Lieber Leser, sei mir nun willkommen zu deren Fortsetzung. Das heutige Thema lautet kürzeste Wege.
Grundsätzlich gibt es mehrere Problemstellungen, die sich hinter dem Begriff kürzester Weg verbergen. Die Kurzfassung derer lautet SPSP, SSSP, SDSP und APSP. Kurz zur Erläuterung:

SPSP – Single Pair Shortest Path: Der kürzeste Pfad zwischen zwei unterschiedlichen Knoten.
SSSP – Single Source Shortest Path: Der kürzeste Pfad zwischen einem Startknoten und allen anderen Knoten des Graphen.
SDSP – Single Destination Shortest Path: Der kürzeste Pfad zwischen einem Endknoten und allen anderen Knoten des Graphen. Im Grunde handelt es sich hierbei nur um eine Umkehrung des SSSP; wahlweise durch die Methode des scharfen Hinsehens oder die Umkehrung der Kantenrichtungen ermittelbar.
APSP – All Pairs Shortest Path: Der kürzeste Pfad zwischen allen beliebigen Kombinationen von Knoten in einem Netzwerk.

Je nachdem, mit welchem Problem man sich konfrontiert sieht, wählt man aus einer breiten Palette von Algorithmen aus, welcher für das anstehende Problem der erfolgversprechendste ist.

Um die Auswahl der Algorithmen ein wenig zu vereinfachen, werden auch diese unterteilt. Man spricht von Baumalgorithmen, Matrixalgorithmen und Zerlegungsalgorithmen. Auch hier eine kurze Darlegung:

Baumalgorithmen: Der Name des Verfahrens ist Programm. Von einem Startknoten aus wird ein (gedachter und bisweilen auch grafisch visualisierter) Baum entwickelt, um den kürzesten Weg von eben jenem Knoten zu einer beliebigen (und in der Regel kleinen) Menge anderer Knoten zu entwickeln. Man bezieht dabei zwangsläufig nicht das gesamte Netzwerk in die Betrachtung mit ein. Beliebte Vertreter dieser Gattung sind Moore-Ford und Dijkstra.
Matrixalgorithmen: Auch hier ist der Name zugegebenermaßen nah an der Wahrheit. Matrixalgorithmen entwickeln mithilfe von Matrizenoperationen simultan die kürzesten Wege zwischen allen denkbaren Knotenpaarungen innerhalb eines Netzes. Wer aufgepasst hat, wird feststellen, dass diese Art von Algorithmen das APSP-Problem aufs Trefflichste bedienen kann. Bekanntester seiner Art ist hier der Algorithmus von Floyd und Warshall.
Zerlegungsalgorithmen: Diese Art der Algorithmen hat eher etwas von einem Chirurgen denn von einem Systemtechniker. Es teilt das betrachtete Netzwerk in Teilnetzwerke auf und untersucht diese, um dann aus den Bausteinen wieder eine Gesamtlösung zu generieren. Da das für ein Vorfeld weder relevant noch elegant ist, werde ich diese Art der Algorithmen in einem Anfall von Polemik im Folgenden einfach ignorieren.

Jetzt stellt sich der geneigte Leser vermutlich die Frage, aus welchem Grunde ich diesen theoretischen Sermon denn zu Papier bringe. Ganz einfach. Innerhalb meiner Wegenetze (ihr erinnert Euch, für die Wegeplanung gibt es getrennte Netze) müssen kürzeste Wege gefunden werden. Die minimale Länge des Weges ist natürlich kein alleinig entscheidender Faktor bei der Routenplanung, aber doch einer von nicht unerheblichem Gewicht. Und genau dafür braucht das hoffentlich bald fertige Modell ein Handwerkszeug. Gerne auch mehrere.
Die Matrixalgorithmen bieten sich in jedem Falle an, im Grunde drängen sie sich auf. Nicht nur, weil der Agent dann aus einem Datensatz (bei einem Menschen eben aus dem Erfahrungsschatz) schöpft, sondern weil eine Neuberechnung nicht bei jedem Schritt zwingend erforderlich ist. Wenn es dann noch möglich ist, eine Berechnungsmethode zu finden, die nicht nur den kürzesten Weg, sondern auch den zweitkürzesten und den drittkürzesten Weg angibt (für den Fall, dass der kürzeste Weg belegt ist), ist mir und dem Modell doch sehr geholfen.

Der Faktor Mensch als treibende Kraft im realen System Vorfeld sollte allerdings noch etwas nachhaltiger betrachtet werden. Auch wenn Vorfeldlotsen und Bodenabfertiger in aller Regel viel Erfahrung mit dem Vorfeld haben, auf dem sie arbeiten, so bedeutet das nicht zwingend, dass sie den kürzesten oder nutzenmaximalsten Weg auch wirklich gehen. Persönliche Vorlieben, Gewohnheiten oder doch vorkommende Ortsunkenntnis (Reales Problem in der Vorfeldkontrolle: Rollweg soll für Piloten auch auf einem komplex erscheinenden Vorfeld einfach zu finden sein) sollten auch im Modell berücksichtigt werden. Zumindest ansatzweise.
Einen möglichen Ansatz hierfür bietet das Simplest Path Problem. Grob vereinfacht gesprochen bedeutet das, dass ein Ortskundiger einem Ortsfremden (in einer beliebigen Umgebung) einen Weg nicht vorrangig nach seiner minimalen Länge sondern nach seiner minimalen Komplexität beschreibt. Natürlich ist das auf einem Flughafenvorfeld mit seiner begrenzten Ausdehnung eine beinah akademische Betrachtung. Aber eben nur beinah. Wenn es mir gelingt, einen entsprechenden Algorithmus dazu zu finden oder zu entwickeln, dann kann dieser genutzt werden, um das Ergebnis des Kürzeste-Wege-Algorithmus zumindest zu verifizieren. Wenn die Abweichung zwischen den beiden Ergebnissen zu groß ist (welcher Rahmen hier akzeptabel ist, sollte noch definiert werden), dann kann hier eine Anpassung in der Routenplanung durchgeführt werden.

Vorrangig genutzte Quelle:
Wachtel, A.: "Modellierung adaptiver Leitsysteme für die Anwendung in individuen-basierten Simulationen",Diplomarbeit, Institut für Luftfahrt, TU Dresden

Wegenetze

2008-12-02T05:11:00.000-08:00

Dem geneigten Leser wird nicht entgangen sein, dass ich mir vorgenommen habe, das Wegenetz auf dem beispielhaften Vorfeld zu splitten. Hintergrund war die einfachere Trennbarkeit zwischen den Bodenverkehren (deren nutzbare Straßen wäre eines der Wegenetze) und den rollenden LFZ (deren Rollwege wäre das zweite Wegenetz). Der Gedanke hinkt allerdings an einer Stelle; nämlich genau an der, an der sich die Wege der beiden Verkehre kreuzen. Da sie das in einer realen Umgebung nicht auf unterschiedlichen Ebenen tun (weder physisch noch transzendent; Hallo Simon! ;) ), entstehen ganz zwangsläufig Konflikte, die in getrennten Wegenetzen nicht vorkommen würden.
Diese aber müssen bedacht werden.
Genauso wie bedacht werden muss, dass sich beispielsweise Follow-me-Fahrzeuge auf Rollleitlinien bewegen. Eine strikte Trennung macht also wenig Sinn.

Dennoch birgt die Idee der getrennten Wegenetze einen gewissen Charme, wenn ich sie dazu einsetze, um die Wege mit dem größten Nutzen zu ermitteln. Je kleiner das Netz ist, desto schneller ist ein beliebiger Algorithmus auch damit fertig, es zu analysieren. Für diese Art der Anwendung macht eine Trennung also Sinn. Allerdings nur, wie oben beschrieben, wenn sich alle Entitäten im Modell dann auf einem Netzwerk bewegen.

Graphentheoretisches

2008-11-29T03:34:00.000-08:00

Wegenetze können modellhaft dargestellt werden durch Graphen, also eine Menge von Punkten, die durch Linien miteinander verbunden sind. Ein anderer Ausdruck für das gleiche, grundlegende Prinzip lautet Knoten-Kanten-Modell.

Auch die Wegenetze auf einem Flughafenvorfeld können durch dieses Modell abgebildet werden. Es wird in diesem Zusammenhang von den Wegenetzen im Plural gesprochen, weil de Pfade, die primär für Luftfahrzeuge gedacht sind, und diejenigen, die alleinig dem Bodenverkehr vorbehalten sind, gedanklich und im Modell getrennt werden sollen. Der Übersicht halber.

Gemäß der Definition der Graphentheorie handelt es sich bei den anzuwendenden Graphen um endliche Graphen (ihre Anzahl ist begrenzt und, in der Regel, auch überschaubar). Die Graphen (Rollwege oder Straßen) sind per se erst einmal in beide Richtungen berollbar, also ungerichtet. Ausnahmen davon sollen in das betroffene Wegenetz aber implementiert werden können. Das kann durch Kantengewichte oder Kantenwiderstände geschehen.

Zudem werden auf Flughafenvorfeldern zwei weitere spezifische Arten von Graphen benötigt:

Zum einen der so genannte Hypergraph (kann mehr als nur zwei Knoten verbinden). Er wird dann interessant, wenn eine Rollleitlinie oder eine Straße über mehr als einen Punkt geführt wird. Das ist für die Umsetzung des Modells nicht zwingend notwendig, macht den Umgang mit dem Modell und dessen Anpassungen aber einfacher.

Eine zweite Art von Graph ist der so genannte Multigraph (mehr als eine Kante zwischen zwei Punkten). Diese Art von Graph wird dann benötigt, wenn es zum Einsatz von Alternative Parallel Taxiways kommt.

Mittels dieser Graphen ist es möglich, die Wegenetze auf einem Vorfeld zu beschreiben. Was hier noch nicht berücksichtigt wurde, ist der Umstand, dass es Kreuzungspunkte zwischen diesen Wegenetzen gibt. Schließlich muss ein Abfertigungsfahrzeug auch Rollwege für Luftfahrzeuge kreuzen. Wie diese Kreuzung gestaltet wird, ist momentan noch offen.

What the heck - Teil 6: Alternative Parallel Taxiway

2008-11-29T03:27:00.000-08:00

Alternative Parallel Taxiways (kurz: APT) sind Rollwege auf Flughafenvorfeldern und Flughafenrollfeldern, die so breit sind, dass Flugzeuge bis zu einer bestimmten Spannweite nebeneinander oder gegenläufig darauf rollen können. Sie werden dann nicht über die Mittelmarkierung der Linie geführt sondern über parallel dazu verlaufende Zusatzmarkierungen. Auf diese Weise können mehr Luftfahrzeuge pro Zeiteinheit über die Linie geführt werden.

In Anbetracht der Tatsache, dass eine breitere Linie natürlich Platz beansprucht und damit unter Umständen wertvolle Abstellfläche beschneidet, und bedingt durch den Umstand, dass auf den meisten Flughäfen ein nicht unerheblicher Teil der abgefertigten Luftfahrzeuge Kurz- und Mittelstreckenflugzeuge sind (mit geringer bis mittlerer Spannweite; beispielsweise ein Avro RJ85, eine Boeing 737 oder ein Airbus A320), sind die APT meist so dimensioniert, dass zwar keine Kategorie E oder F-Flugzeuge (die ganz großen Pötte quasi) darauf rollen können, aber zumindest alle anderen.

What the heck - Teil 5: "Sense-Plan-Act"-Konzepte

2008-11-28T01:36:00.000-08:00

„Sense-Plan-Act“ ist ein einfaches, der Robotik entstammendes Prinzip zur Beschreibung des Verhaltens eigenständig agierender Entitäten. Das Konzept ist simpel: eine Entität (beispielhaft eben ein rudimentärer Roboter) nimmt eine Information auf („Sense“), verarbeitet sie zielführend („Plan“) und tut, was er im Schritt der Verarbeitung geplant hat.

Sense beschreibt dabei Aufnahme aller Informationen, die zur Verfügung stehen. Das schließt die Kommunikation (in der Robotik in der Regel Handlungsanweisungen), die Interaktion (Ausweichverhalten) und das Wissen beispielweise über Regeln und Wegenetze mit ein.
Plan beschreibt die Planung des nächsten Handlungsschrittes unter Berücksichtigung aller bekannten Regeln und gegebenenfalls vorhandener Einschränkungen.
Act bedeutet die Durchführung des Plans und die gleichzeitige Sicherstellung der Ausführbarkeit der geplanten Handlung.

Für Agenten, wie sie auf einem Flughafenvorfeld eine Rolle spielen, ist dieses Konzept allerdings zu kurz gefasst. So muss der Agent beispielsweise entscheiden können, ob er eine Anweisung befolgt oder nicht (für eine Nichtbefolgung kann es eine Reihe von Gründen geben: Treibstoffmangel im Fahrzeug, technischer Defekt, Fahrer nicht mehr verfügbar wegen Pause etc.). Zudem muss zu jeder Zeit eine Kommunikation zwischen den einzelnen Agenten und den global koordinierenden Instanzen (die unter Umständen auch als Agenten behandelt werden) möglich sein. Und das in beide Richtungen.

Dennoch bietet das Modell einen ausbaufähigen Grundstock und wird, um die Agenten innerhalb des Modells Flughafenvorfeld hinreichend zu beschreiben, ein wenig erweitert.

Die Darstellung macht deutlich, dass es sich im Grunde um das gleiche Konzept handelt, erweitert um die Kommunikationsmöglichkeit und um die zu treffende Entscheidung. In der konkreten Umsetzung wird die Wegentwicklung (Weg mit dem größten Nutzen) und die Wegprüfung („Ist der Weg befahrbar?“) durch die Anwendung eines Floyd-Warshall-Algorithmus ersetzt. Rein logisch kehrt sich die Reihenfolge der beiden Bestandteile dann um (erst wird die einfachere Prüfung vorgenommen). Auf die hier dargestellte Weise ist das Konzept aber besser verständlich.
Über die Sinnigkeit des Ausweichens als extra aufgeführter Punkt darf gestritten werden. Rein logisch betrachtet ist der sich anbahnende Konflikt mit einem anderen Agenten eine Wahrnehmung, die eine spezifische Reaktion gemäß dem erweiterten „Sense-Plan-Act“-Modell erfordert; also im Grunde nur ein mitten in die Ausführung eingeschobener weiterer „Durchlauf“ des Konzeptes.

Swopper@DeSF

2008-11-26T22:24:00.000-08:00

Diejenigen unter Euch, die das Vergnügen haben, mich näher zu kennen, werden es wissen: Findige Freunde (sämtlichst aus dem Dunstkreis der Deutschen Sternenflotte, die in jedem Gespräch zu erwähnen ich die Auflage erhalten habe und der ich gerne nachkomme) haben mir einen großen Haufen Geld zusammen gesammelt, auf dass ich mir einen Swopper kaufen kann. Dieser mehr oder in diesem Falle eher minder impliziten Aufforderung komme ich natürlich sehr gerne nach und darf jetzt berichten, freudestrahlend und mächtig stolz, dass das gute Gerät nun angekommen ist!

Und so sieht das edle Gerät aus.
Der vorläufige Name lautet Redshirt.

An dieser Stelle sei nochmals an alle lieben Menschen Danke gesagt, die dazu beigetragen haben, dass ich mir diesen Stuhl kaufen konnte. Seid versichert: jedes Mal, wenn ich darauf sitze, denke ich an Euch. ;)
Und um es noch einmal zu erwähnen: Deutsche Sternenflotte. :)

What the heck - Teil 4: Simulation, Modell und die Frage nach dem Simulationsmodell

2008-11-13T09:14:00.000-08:00

Im Anfang war das Wort… in diesem Falle das Modell.
Ein Modell im Sinne wissenschaftlicher Anwendungen reduziert eine bestimmte Realität auf diejenigen ihrer Eigenschaften, die für die jeweilige Form der Untersuchung notwendig oder zumindest betrachtenswert erscheinen.
Bei einem Modell „Haus“ beispielsweise, das in ein größeres Modell „Modelleisenbahn“ eingefügt wird, genügen die Eigenschaften Dimensionen und Aussehen. Andere Informationen über das reale Haus (Zimmeranzahl, Deckenhöhe, Fluchtwege…) sind für die Anwendung irrelevant.

Eine Simulation ist eine Vorgehensweise zur Analyse von Systemen. Sie findet auf Basis eines Modells statt. Oder andersherum gesprochen: Eine Simulation ist ein Experiment an einem Modell.
Herunter gebrochen auf das Beispiel der Modelleisenbahn bedeutet das, dass die Simulation das Verkehrssystem Schiene abbildet. Das Haus kann dabei die Funktion „Dekoration“ oder die Funktion „Bahnhof“ übernehmen, was sich wiederum kausal auf die Durchführung der Simulation niederschlägt („Muss der Zug halten oder nicht?“). Welche Funktion das Modell „Haus“ einnimmt, wird durch Festlegung der Parameter des Modells bestimmt.

Der Begriff Simulationsmodell ist als solcher für die Definition des Zusammenhangs zwischen Simulation und Modell nicht notwendig. Es präzisiert lediglich den Zweck des Modells und dient damit eher dem allgemeinen Sprachgebrauch denn der Nutzung in einem wissenschaftlichen Kontext.

What the heck – Teil 3: Rotierender und nicht-rotierender Verkehr

2008-09-24T02:24:00.000-07:00

Die Bodenverkehre (Verkehre von Fahrzeugen) auf einem Vorfeld lassen sich grob in zwei Gruppen unterteilen: solche Verkehre, die nach jeder vollzogenen Aufgabe (Abfertigung) zum Ausgangspunkt ihrer Tätigkeit zurückkehren müssen (beispielsweise Passagierbusse), und solche, bei denen das nicht notwendig ist. Letztere können mehrere Abfertigungen vollziehen bevor sie zu ihrem Ausgangspunkt zurückkehren müssen (beispielsweise Catering-Fahrzeuge) oder für die Ausführung ihrer Arbeit ist die Rückkehr theoretisch gar nicht notwendig (beispielsweise Dispenser). Diese Verkehre können Touren planen und abfahren und bieten theoretisch die Möglichkeit, das Konfliktpotential mit anderen Verkehren (rotierendem Verkehr, rollender LFZ-Verkehr) zu minimieren.

Das zumindest ist die Theorie. Für eine Modellentwicklung ist diese aber unumgänglich, so abstrakt sie bisweilen klingen mag.
Und das besonders Schöne an dieser Theorie und der daraus resultierenden Definition ist: sie ist von mir! :D Die begriffliche Trennung zwischen rotierendem und nicht-rotierendem Verkehr wurde in der Studienarbeit „Betriebliche Analyse und Vergleich von konkurrierenden Vorfeldlayout-Varianten am Flughafen Hamburg-Fuhlsbüttel“ definiert. Mir ist keine Quelle bekannt, in der diese Trennung zuvor vollzogen wurde (Irrtümer natürlich vorbehalten, wie das eben immer so ist).

Ich bin ein bisschen stolz auf mich.

Neuer Arbeitsplatz

2008-09-03T00:47:00.000-07:00

Im Zuge meiner Diplomarbeit ziehe ich, zumindest tagsüber, ans Institut um. Wenn mich jemand besuchen mag (Cappuccino oder Tee sind abfassbar ;) ), kann das im Pothoffbau (Hettnerstraße 3) im Raum POT 166 tun.
Ich freu mich.

Verteidigung der Studienarbeit

2008-08-26T07:36:00.001-07:00

Für alle Interessierten und jene, die mich mit eigenen Fragen vor denen meines Profs bewahren wollen:
Am 10. September findet die durch diverse Unpässlichkeiten mehrfach verschobene Verteidigung meiner Studienarbeit statt. Meine persönliche Arena ist der Pothoff-Bau (Hettnerstraße 3, Dresden), Raum 158. Der Gong ertönt um 1430 Uhr und es wird etwa eine Stunde dauern.
Da die Verteidigung öffentlich ist, sind mir Gäste herzlich willkommen.

Wer sucht, kann unter Umständen sogar etwas finden

2008-08-21T17:38:00.000-07:00

Im Zuge meiner Diplomarbeit recherchiere ich unter anderem auch über bereits bestehende Simulationstools, um Bestandteile des Luftverkehrssystems darstellen zu können. Es gibt zu diesem Zweck auch eine ganze Menge solcher Programme, allerdings erstaunlich wenige für den Fokus meiner Arbeit. Pferdefuß des größten Teils der Simulationen: Das Vorfeld existiert entweder gar nicht (als Black Box) oder es finden darauf nur Rollbewegungen von Flugzeugen statt. Bodenverkehrsdienste gibt es im allergrößten Teil der angebotenen (und nebenher auch nicht eben billigen) Software beinah gar nicht. Ganz offenbar wird davon ausgegangen, dass sich die Fahrzeuge der Abfertiger „einfach mal irgendwie hindurch wurschteln“ durch den Rollverkehr der Luftfahrzeuge. Im Grunde entbehrt das nicht einer gewissen Logik, denn schließlich sind Luftfahrzeuge auf einem Vorfeld auch bevorrechtigt. Dennoch bildet es nur einen Teil der Problematik ab, mit der sich immer mehr Flughäfen auseinander setzen müssen: und das ist die Erreichung der Kapazitätsgrenze im Vorfeldbereich.

Mit simulativen Planungshelfern und Problemanalysen im Enroute-Bereich, bei den Runways (klassischer Flaschenhals) und bei der Passagierabfertigung ist bereits viel erreicht worden. Der Flaschenhals bei den Simulationsverfahren ist und bleibt aber noch der Sektor Apron.

Einzige bisher, zumindest der Beschreibung nach, ausgereifte Alternative ist das CAST (Comprehensive Airport Simulation Technology) des Airport Research Centers in Aachen. Diese zusammen mit mehreren Partnern aus Industrie und Forschung entwickelte Schnellzeit-Simulation ist zudem in ein System von Simulationsverfahren eingebettet, das eine komplette Darstellung des Luftverkehrssystems ermöglicht (CAST Cabin, CAST Aircraft, CAST Apron Control, CAST Vehicle und CAST Terminal).

Der geneigte Leser wird ahnen, dass es auch hier einen Haken gibt. Er verbirgt sich im ominösen Ausdruck Schnellzeit-Simulation. Etwas korrekter wird diese Art der Simulation als model driven simulation bezeichnet und bedeutet in aller Kürze: Die Simulation läuft so schnell, wie es das Modell zulässt (das Modell treibt sich selbst an). Eingriffsmöglichkeiten (human-in-the-loop) sind folgerichtig nicht gegeben. Für jedwede Arbeit mit einem Simulationsmodell ist das eine denkbar schlechte Voraussetzung.

What the heck - Teil 2: Die Bodenverkehrsdienste

2008-08-17T06:51:00.000-07:00

Bodenverkehrsdienste, kurz BVD, ist die Sammelbezeichnung für alle Firmen und Dienstleister, die an der Flugzeugabfertigung während des Turn Arounds beteiligt sind. Dazu zählen beispielsweise die Caterer (Wunder der Luftfahrt: Kaugummi in Brötchenform), der Gepäck-Service, die Reiniger, die Betankung, der Wasser-/Abwasser-Service und die Push-Back-Schlepper.

Während für das Catering und auch für die Betankung traditionell schon immer flughafenfremde Firmen zuständig waren, wurde erst vor einigen Jahren festgelegt, dass Flughäfen ab einer gewissen Größe (gemessen an der Anzahl der abgefertigten Passagiere) auch den Gepäckservice, das Pushen etc. nicht mehr alleinig anbieten dürfen. Seitdem ist es auf dem Vorfeldern europäischer Flughäfen etwas bunter geworden.
Bekannte Abfertiger, die nicht von Flughafenbetreibern oder Airlines unterhalten werden, sind beispielsweise Acciona und Swissport.

What the heck - Teil 1: Das Vorfeld

2008-08-17T02:24:00.000-07:00

Das Vorfeld (engl. apron) dient auf unkontrollierten und kontrollierten Flugplätzen als Rangier-, Abstell- und Abfertigungsfläche für Flugzeuge. (Quelle: http://de.wikipedia.org)
Das Vorfeld ist klar vom Rollfeld zu unterscheiden, das nur die direkten Aufrollwege auf die Runways umfasst (die so genannten Taxiways). (Quelle: ICAO Annex 14) Die Verantwortung für die Kontrolle des Verkehrs auf dem Vorfeld liegt, im Gegensatz zum Rollfeld, grundsätzlich beim Flughafenbetreiber. Allerdings ist es nicht unüblich, dieses Kontrolle an die Flugsicherung (die Jungs und Mädels im Tower) abzugeben.

Über Vorfelder habe ich meine Studienarbeit verfasst (Bewertung von Vorfeldvarianten anhand eines angepassten Wertanalyseverfahrens am Beispiel des Flughafens Hamburg) und über Vorfelder schreibe ich auch meine Diplomarbeit. Der Fokus wird hier aber ein anderer sein. Es geht um die Darstellung sämtlicher Prozesse, die sich auf einem solchen Vorfeld eines beliebigen Flughafens abspielen und wie sie miteinander wechselwirken. Das Ganze dient der Vorbereitung einer Implementierung in eine Simulationsumgebung.

Ich wünsche mir in jedem Falle viel Spaß.