Canon

UN ENFOQUE DE OPTIMIZACIÓN DE LA ESTRATEGIA DE ENVÍO DE AERONAVES CON COSTO DE MANTENIMIENTO.

Massoud Bazargan

College of Business, Embry e Riddle Aeronautical University, Daytona Beach, FL 32114, United States

Resumen

Este articulo muestra un enfoque de optimización  para identificar la estrategia de envío de aeronaves en una escuela de aviación. La estrategia adoptada por la escuela fue el envía la aeronave las cuales están más cerca de su mantenimiento programado. Esta estrategia fue analizada y comparada con otras estrategias potenciales de envío. El artículo presenta un modelo de programación lineal entera mixta para identificar la estrategia que minimice el costo total del programa de mantenimiento. El análisis muestra que el enfoque de optimización puede ahorrar entre un 2% y 5 % del costo del mantenimiento anual comparado con otras estrategias. El modelo puede aplicarse igualmente a los autos de alquiler o las compañías de transporte.

Introducción

Embry-Riddle Aeronautical University (ERAU) en su campus de Daytona Beach ofrece varios programas de grado en aviación  incluyendo vuelos en aeronaves monomotores y aeronaves multimotores. La Universidad tiene más de 1000 estudiantes de vuelo, 41 aeronaves monomotores Cessna 172 y 6 aeronaves de motor de multi diamante(aeronaves usadas en la segunda guerra por la Royal Navy), así como diversos simuladores en su escuela de vuelo. Todas estas aeronaves son rentadas. La escuela tiene personal calificado que realiza programas de mantenimiento programados y no programados. En promedio, hay aproximadamente 2700 sesiones de entrenamiento de vuelo para aeronaves monomotores por mes. Cada sesión de entrenamiento toma alrededor de 1.6 y 1.8 (h). Sin embargo, todas las sesiones de entrenamiento de vuelo están reservadas en bloques de un tiempo de 2 horas para dar cabida a información, informes, entre otras actividades. El departamento de vuelo en  ERAU (Embry–Riddle Aeronautical University), es responsable de la formación, operación y mantenimiento de las aeronaves. Se ha fijado el programa de mantenimiento programado para cada 50 horas de vuelo para las aeronaves de monomotor Cessna 172. Por supuesto, el alcance del mantenimiento y el costo son diferentes para cada uno de estos programas de mantenimiento.

La estrategia actual del departamento e vuelo para la asignacion de las aeronaves a los estudiantes  es utilizar la que esté más cerca  a sus 50 h de programa de mantenimiento. El departamento esta, sin embargo, interesado en explorar otras estrategias de asignación resultando en menor costo de mantenimiento y una mayor disponibilidad de aeronaves a los estudiantes. Este artículo pretende presentar un enfoque de modelación matemática para identificar una estrategia de distribución que se traduce en mínimo costo de mantenimiento anual total y mayor disponibilidad de aeronaves. Esta estrategia es comparada contrastada con otras estrategias, incluyendo la actual estrategia de envío. Sección 2 proporciona una revisión bibliográfica de los modelos existentes aplicados a industrias similares. Sección 3 introduce los parámetros específicos para este caso. Secciones 4 y 6 presenta el modelo matemático, cálculo análisis y evaluaciones de desempeño de diversas estrategias. Por último, el artículo 7 concluye este artículo

Revisión Bibliográfica

Este estudio de caso tiene algunas semejanzas a la gestión de activos (maquinaria) que ha sido extensamente estudiada en la literatura. En la gestión de activos, el foco u objetivo es gestionar múltiples recursos para satisfacer la demanda general en diferentes lugares. Los ejemplos incluyen alquiler de coches (véase por ejemplo Pachón et al., 2006, Li y Tao, 2010), vehículos ferroviarios (Papier and Thonemann, 2007; Bojovic, 2002) y asignación de camiones (Miao et al., 2009). En estas corrientes de investigación el enfoque es asignar múltiples recursos a un número de clientes en diferentes localidades y a un costo mínimo. Estos estudios no abordan diferentes costos de mantenimiento con el uso. Ellos adoptan una gran variedad de modelos de optimización de redes para satisfacer la demanda en distintos lugares. La literatura sobre la asignación de recursos múltiples con diferentes costos es muy escasa. El estudio por Hertz et al. (2009) considera diferentes costos de mantenimiento de un coche de alquiler. Sin embargo, el alcance de la investigación es completamente diferente a la de estudio. Proponen un modelo de control de inventario para comprar autos nuevos mediante el examen de la flota ya existente para satisfacer la demanda. Otros estudios de investigación relacionados incluyen programación de máquinas paralelas (flowshop) (véase por ejemplo Cheng et al., 2011 o Kubzin y Strusevich, 2006) donde se permite sólo una actividad de mantenimiento en todo el makespan (.Diferencia del tiempo entre el inicio y el final de los trabajos “Jobs”).

Aviones de las aerolíneas comerciales se centran principalmente en maximizar la utilización y la ruta de las aeronaves a centros de mantenimiento en los horarios establecidos (Bazargan, 2010). En estos modelos, mantenimiento se incluye como una restricción para asegurar que el avión está en el centro adecuado para el mantenimiento después de cierto número de horas de vuelo (véase por ejemplo Barnhart et al., 1998 o Li andWang, 2005). Aunque los anteriores trabajos de investigación aportan información sobre problemas estandarizados, no capturan el alcance y la naturaleza del actual caso de estudio donde el costo de mantenimiento varía con el uso. Al mejor de nuestro conocimiento, no somos conscientes de ningún estudio similar, donde el coste de mantenimiento es la fuerza impulsora para utilizar un recurso entre múltiples recursos.

Costo de mantenimiento de las aeronaves

Las actividades de mantenimiento son la columna vertebral de las operaciones de aeronaves exitosa. En la industria de la aviación, la función de mantenimiento es unas condiciones de vuelo seguras para las aeronaves dia a dia. La aeronave Cessna 172 es populares y ampliamente utilizado para la formación de los estudiantes en las diferentes escuelas de aviación en todo el mundo. El departamento de vuelo de ERAU, utiliza 41 de estos aviones para los estudiantes de aviación. Al igual que los coches, los tipos y alcances de los programas de mantenimiento programado varían con el uso. Esta variación en programas de mantenimiento lleva a diferentes costos dependiendo de su uso. En la industria de aviación, una métrica típica para uso de aeronaves, es el tiempo de frecuencia. Los tiempos de frecuencia, ampliamente definidas como la cantidad de horas que han puesto en marcha el motor o motores de aeronaves. A lo largo de este documento, cuando se mencionan horas, deben ser los tiempos de frecuencia. El departamento de vuelo requiere mantenimiento programado a realizarse para cada 50 h de uso para aviones Cessna 172. Cabe señalar que el programa de mantenimiento es más estricto que los recomendados por el fabricante. Puesto que el programa de mantenimiento recomendado del fabricante para Cessna 172 no requiere mantenimiento programado para cada 50 h de vuelo.

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