Airport strategic planning under uncertainty : fuzzy dual dynamic programming approach

par Elena Mihaela Capitanul

Thèse de doctorat en Mathématiques appliquées à l'aérien

Sous la direction de Félix Mora-Camino.

  • Titre traduit

    Planification stratégique des aéroports en environnements incertains : approche utilisant la programmation dynamique et logique dual floue


  • Résumé

    Les aéroports sont des connecteurs critiques dans le système opérationnel de transport aérien. Afin de répondre à leurs obligations opérationnelles, économiques et sociales dans un environnement très volatil, ont besoin d'aéroports à embrasser le changement plutôt que d'y résister. Comme toute autre industrie, font face à des aéroports un large éventail de risques, dont certains spécifiques au transport aérien, les autres ayant seulement une influence indirecte mais assez puissant pour perturber les activités aéroportuaires. La planification longue terme de l'aéroport est devenue une question complexe en raison de la croissance constante de la demande de trafic aérien. Une nouvelle dimension de complexité est apparue lorsque l'incertitude a commencé à avoir un impact plus en plus perturbatrice, et significativement coûteuse sur le développement des infrastructures aéroportuaires. Historiquement, la capacité des outils traditionnels pour atténuer le risque et l'incertitude ont avérée inefficace. D'innombrables événements imprévus comme les attaques terroristes, la récession économique, les catastrophes naturelles, ont eu un impact dramatique sur les niveaux de trafic, certains avec une portée mondiale. Pour ce type hautement improbable d'événements peut être ajouté les progrès technologiques, de nouvelles modèles d'affaires des compagnies aériennes et aéroports, les changements de politique et de réglementation, préoccupation croissante pour l'impact environnemental. Dans ce contexte, la thèse met en avant une approche novatrice pour aborder l'évaluation des risques et de l'atténuation dans l'incertitude dans les projets de développement des infrastructures aéroportuaires à long terme. La thèse se développe sur le formalisme récemment développée de nombres flous comme un outil clé pour aborder l'incertitude. Après un examen approfondi de l'industrie aéroportuaire dans le contexte des environnements incertains, nombres double flous et double floue arithmétiques sont introduits. Comme le projet de développement des infrastructures aéroportuaires est un autre cas de problème de prise de décision en plusieurs étapes, la programmation dynamique est prise en compte afin d'optimiser le processus séquentiel de prise de décision. L'originalité de l'approche réside dans le fait que l'ensemble du processus sera floue et la composante double floue de la programmation dynamique sera introduite. Pour valider notre méthode, une étude de cas sera développée.


  • Résumé

    Airports are critical connectors in the air transportation operational system. In order to meet their operational, economic and social obligations in a very volatile environment, airports need to embrace change rather than resist it. Like any other industry, airports face a wide array of risks, some specific to air transportation, other having only an indirect influence but powerful enough to disrupt airport activities. Long term airport planning has become a complex issue due to the constant growth in air traffic demand. A new dimension of complexity emerged when uncertainty began having a more, and more disruptive, and significantly costly impact on developing airport infrastructure. Historically, the ability of traditional risk and uncertainty mitigation tools proved inefficient. Countless unforeseen events like terrorist attacks, economic recession, natural disasters, had a dramatic impact on traffic levels, some with a global reach. To these highly improbable type of events can be added technological advancements, new airlines and airports business models, policy and regulation changes, increasing concern for environmental impact. In this context, the thesis puts forward an innovative approach for addressing risk assessment and mitigation under uncertainty in long-term airport infrastructure development projects. The thesis expands on the newly developed formalism of fuzzy dual numbers as a key tool to address uncertainty. After a comprehensive review of the airport industry in the context of uncertain environments, fuzzy dual numbers and fuzzy dual calculus are introduced. Since airport infrastructure development project is another case of multi-stage decision-making problem, dynamic programming is considered in order to optimize the sequential decision making process. The originality of the approach resides in the fact that the entire process will be fuzzified and fuzzy dual dynamic programming components will be introduced. To validate our method, a study case will be developed.


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