Jogos Satisficing para Tomada de Decisão Colaborativa em Aeroporto Cícero R. F. de Almeida Li Weigang TransLab – Universidade de Brasília.

Jogos Satisficing para Tomada de Decisão Colaborativa em Aeroporto

Cícero R. F. de AlmeidaLi Weigang

TransLab – Universidade de Brasília

Sumário• Introdução.• Trabalhos relacionados.• Funções de Preferência das Entidades.• Modelo Satisficing.• Processo de Tomada de Decisão.• Experimentos e Resultados.• Considerações Finais.

IntroduçãoAs preocupações com a eficiência ATFM no Brasil vêm impulsionando a comunidade aeronáutica e autoridades do CGNA a buscar metodologias alinhadas ao paradigma Collaborative Decision Making (CDM).• Aeroporto, • Linhas Aéreas e • Controle de Tráfego Aéreo

Modelo compartimentado CDM – DECEA

As principais classes de entidades envolvidas no cenário ATFM: Aeroporto, Empresas Aéreas e Serviço de ATC (Air Traffic Control).

Introdução• As múltiplas entidades do cenário ATFM tomam

decisões para alcançar seu desempenho individual.

• Os efeitos dessas decisões individuais repercutem nas demais entidades.

• Ambientes com interdependência de decisões entre entidades podem ser modelados segundo:• Teoria dos Jogos não Cooperativos • Teoria dos Jogos Satisficing.

Introdução• Teoria dos Jogos não Cooperativos • (Neumann e Morgenstern, 1944)• Desempenho individual do agente

• Jogadores comprometidos apenas com metas individuais.

• Individualismo.• Quando existe cooperação, ocorre por meio de coalizões.

Nem sempre é possível coalizão geral de todos os jogadores.

• Equilíbrio de Nash (Nash, 1950)

Introdução• Teoria dos Jogos Satisficing • (Stirling, 2003)• Desempenho individual do jogador,

considerando o desempenho do grupo• Jogadores comprometidos com metas

individuais e de grupo.• Cooperação

IntroduçãoA Teoria dos Jogos Satisficing estabelece os conceitos de rejeitabilidade e seletibilidade para cada opção de decisão da entidade.•Rejeitabilidade• Associada ao grau de consumo de recursos; • Quanto mais recursos uma decisão consome, tanto mais

rejeitável esta decisão será.•Seletibilidade • Associada ao grau de suporte ao sucesso que uma

decisão possui.

Trabalhos RelacionadosCDM•As soluções propostas envolvem metodologias diversas.• Sistemas multiagentes, programação inteira entre

outras.•Algumas pesquisas apresentam tendência a empregar metodologias de jogos para modelagem CDM em ATFM (Ball, 2001; Ball, 2005; Wolfe, 2009). • Interdependência de decisões do cenário

Trabalhos RelacionadosJogos Satisficing•Soluções de conflitos de aeronaves (Archibald, 2008). •Mais recentemente, proposta de método anticolisão (Xiaohui, 2012).

Funções de Preferência das Entidades

•Modelam as preocupações de eficiência das entidades participantes do CDM. • Por exemplo, o Controle de Tráfego Aéreo

possui preocupações quanto à eficiência na segurança das operações

•Selecionadas mediante brainstorming de pesquisadores do Translab/UnB

Funções de Preferência das Entidades• Funções de preferência - Serviço ATC

• Congestionamentos de setores de controle• Acúmulo de atrasos nas áreas terminais (TMA)

• Funções de preferência - Empresas Aéreas.• Impacto de distribuição de atrasos entre as

empresas.• Impacto financeiro dos atrasos para a empresa.

• Funções de preferência – Aeroporto• Impacto na capacidade de pouso e decolagem• Taxa de ocupação do TPS.

Modelo SatisficingDefine valores de rejeitabilidade e seletibilidade para decisões do tipo.

• Espera no ar (AHP – Air Holding Problem)• Espera em solo (GDP – Ground Delay Program)

Dado um conjunto de decisões AHP ou GDP:

• é a rejeitabilidade de uma decisão u.• é a seletibilidade da uma decisão u.• é o conjunto satisficing, que concentra todas

as decisões com seletibilidade igual ou maior que a rejeitabilidade

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Modelo Satisficing

Modelo SatisficingRejeitabilidade ATCGDP: Considera a severidade máxima de congestionamento

: Severidade atual : Severidade máxima : Quantidade atual de aeronaves no setor x : Máximo de aeronaves que o setor x suporta (100% da capacidade)c : Ocupação do setor de controle a partir da qual o setor x é considerado congestionado (80% de N(x))

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Modelo SatisficingRejeitabilidade ATCAHP: Reduzir tempos de procedimentos de espera no ar

: Atraso atual em voo. : Atraso total na TMA x que a decisão u produz. : Variação dos tempos AHP na TMA x

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Modelo SatisficingRejeitabilidade das Empresas AéreasGDP: Distribuição igualitária dos atrasos entre as empresas

: Distribuição igualitária do atraso acumulado na TMA x : Atraso total na TMA x. : Quantidade de aeronaves na TMA x entre os instantes t0 e t : Atraso em solo acumulado da aeronave a.

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Modelo SatisficingRejeitabilidade das Empresas AéreasAHP: Distribuição igualitária dos atrasos entre as empresas

: Atraso máximo em solo antes de cancelar o voo da aeronave a. : Atraso máximo em voo (reserva de combustível da aeronave a). : Atraso máximo da aeronave a : Atraso acumulado da aeronave a.

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Modelo SatisficingRejeitabilidade do AeroportoGDP: Distribuição igualitária dos atrasos entre as empresas

: Ocupação do TPS no instante t produzida pela decisão u (GDP). : Área máxima adequada por passageiro na hora pico (pax/hp). : Área mínima adequada por passageiro na hora pico (pax/hp).

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Modelo SatisficingRejeitabilidade do AeroportoAHP: Não definida neste modelo

Modelo SatisficingSeletibilidade GDPObjetivo: Manter a aeronave em solo. Quanto menos espaço livre na TMA, mais selecionável será manter o avião em solo.

: Quantidade atual de aeronaves no setor x : Máximo de aeronaves que o setor x suporta (100% da capacidade)

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Modelo SatisficingSeletibilidade AHPObjetivo: Manter a aeronave no ar. Quanto menos espaço livre na TMA, mais selecionável será manter o avião em solo.

: Capacidade de pouso do aeroporto a no instante t.

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Processo de Tomada de DecisãoPolíticas de prioridade de decisão

: Prioridade para decisões do gestor do aeroporto : Prioridade para decisões das Empresas Aéreas : Prioridade para decisões do Serviço ATC

A

L

C

Processo de Tomada de DecisãoRegras

• Segurança • Em caso de conflitos de interesses insolúveis, aplica-se as

preferências do Serviço ATC para esperas no ar e em solo.• Sequenciamento de decolagens

• Sequenciar decolagens conforme a utilidade das decisões GDP (diferença entre seletibilidade e rejeitabilidade das decisões GDP)

• Sequenciamento de pousos• Sequenciar pousos conforme a utilidade das decisões AHP

(diferença entre seletibilidade e rejeitabilidade das decisões AHP).

Processo de Tomada de DecisãoProcedimento de tomada de decisão - GDP

Processo de Tomada de DecisãoProcedimento de tomada de decisão - AHP

Experimentos e Resultados• Dados Empregados

• Movimentos aéreos na TMA-SP• Guarulhos e Congonhas

• Casos Estudados para decisões GDP e AHP• Alto fluxo de movimentos• Baixo fluxo de movimentos

• Resultados:• O modelo sugeriu sequências de decolagens e pousos

diferentes das sequências originalmente adotadas pelo Serviço ATC.

• As sequências consideraram as preferências das três entidades envolvidas, com melhor colaboração entre os parceiros do CDM

Considerações FinaisTarefas a realizar•Identificar novas equações de preferência das entidades.•Identificar eventuais novos parceiros no CDM.•Revalidar o Modelo Satisficinig CDM com mais testes em novos cenários que envolvam não apenas a TMA, mas também os setores adjacentes à TMA.

OBRIGADO !

[email protected]@cic.unb.br