Entwicklung und Einsatz eines Entscheidungsunterstützungs- systems in der Verkehrszentrale einer Fluggesellschaft Vom Fachbereich Rechts- und Wirtschaftswissenschaften der Technischen Universität Darmstadt zur Erlangung des akademischen Grades Doctor rerum politicarum (Dr. rer. pol.) genehmigte Dissertation von Sebastian Heger Erstgutachter: Prof. Dr. Dr. h.c. mult. Hans-Christian Pfohl Zweitgutachterin: Jun.–Prof. Dr. Anne Lange Darmstadt — 2018 Fachbereich Rechts- und Wirtschaftswissenschaften Supply Chain- und Netzwerkmanagement Heger, Sebastian: Entwicklung und Einsatz eines Entscheidungsunterstützungssystems in der Verkehrszentrale einer Fluggesellschaft Darmstadt, Technische Universität Darmstadt Tag der mündlichen Prüfung: 05.07.2018 Jahr der Veröffentlichung: 2018 (TUprints) Bitte zitieren Sie dieses Dokument als: URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-76367 URL: http://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/id/eprint/7636 Dieses Dokument wird bereitgestellt von tuprints, E-Publishing-Service der TU Darmstadt http://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de [email protected] Die Veröffentlichung steht unter folgender Creative Commons Lizenz: Namensnennung — Nicht-kommerziell — Keine Bearbeitung 4.0 International https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ Zusammenfassung Faktoren wie Globalisierung, Liberalisierung und verbesserte Produktionsfaktoren fungieren in den letzten Jahrzehnten als Treiber für ein kontinuierliches Wachstum im kommerziellen Luft- verkehr. Dementsprechend ist auch die Steuerung des operativen Betriebes der einzelnen Flugge- sellschaften durch ihre Verkehrszentralen immer komplexer und aufwändiger geworden. Störer- eignisse und deren Auswirkungen treffen die im starken Wettbewerb stehenden Fluggesellschaf- ten heute härter denn je zuvor, so dass ein dringender Bedarf zur besseren Unterstützung von Entscheidungen innerhalb der Verkehrszentrale zur Reduktion von zusätzlichen Kosten existiert. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit werden methodische Ansätze diskutiert, um die bisher über- wiegend theoretisch existierenden und kaum genutzten Entscheidungsunterstützungssysteme zu praxistauglichen Systemen auszubauen. Insbesondere aus technologischer und funktionaler Sicht sind trotz der intensiven Forschung in den letzten 30 Jahren keine großen Veränderungen zu re- gistrieren, da Annahmen über die unternehmerische Praxis regelmäßig zu sehr vereinfacht und zu wenig verallgemeinert werden. Durch die vorliegende Arbeit werden die Aufgaben, Organisationsgestaltung sowie Informations- und Kommunikationssysteme innerhalb der Verkehrszentrale systematisch dargestellt. Sowohl die Identifikation von Handlungsoptionen sowie den Rahmenbedingungen und dem Zusammen- spiel einzelner Akteure sind von zentraler Bedeutung, um zu verstehen, wie Funktionsbereiche und Entscheider ihre täglichen Aufgaben erfüllen. Aufbauend auf diesen Erkenntnissen werden relevante Anwendungsfälle und Anforderungen abgeleitet. Gerade die Vielzahl möglicher Modelle und Algorithmen aus dem Bereich der mathematischen Optimierung, welche bereits durch die Forschungsarbeiten thematisiert worden sind, werden er- neut durch diese Arbeit bewertet und weiterführend analysiert. Denn nur allgemeingültige und flexible Ansätze können dabei unterschiedlichen Fluggesellschaften mit möglichst geringen An- passungen adressieren. Die Ergebnisse dieser Arbeit stützen sich zum großen Teil auf den Erkenntnissen, die im Rahmen eines vierjährigen Forschungsprojektes mit einem aus mehreren verschiedenen Fluggesellschaf- ten bestehenden Konzern erarbeitet wurden. Im Rahmen der Kooperation ist als Ergebnis ein praxistaugliches Entscheidungsunterstützungssystem auf Basis dieser Arbeit entstanden, welches sich bereits parallel in zwei Verkehrszentralen des Forschungspartners im produktiven Betrieb be- findet. Damit das Tool für weitere Fluggesellschaften innerhalb des Konzerns einfach ausgerollt werden kann, wurde die Optimierungslogik soweit wie möglich mittels eines Geschäftsregel- Managementsystems entkoppelt. I Abstract Factors such as globalization, liberalization and improved production factors have been driving continuous growth in commercial air transport in recent decades. Accordingly, the management of operations by the airlines’ operations control centers has become increasingly complex and costly. Since today’s highly competitive airlines are more severely affected by disruptive events and their effects than ever before, there is an urgent need for better decision support within the operations control centers to reduce additional costs. Within the scope of this work, methodological approaches are discussed to extend the decision support systems, which up to now are mainly a theoretical construct and have hardly been used, to be established as practical systems. Despite intensive research over the last 30 years, there have been no major changes from a technological and functional point of view. Primarily respon- sible is that assumptions about business practices are regularly simplified and less generalized. This paper systematically presents the tasks, organizational design and information and commu- nication systems existing within the operations control centers. The identification of options for action and the framework conditions as well as the interaction of individual actors are necessary to understand how functional areas and decision-makers fulfill their daily tasks. Based on these findings, relevant use cases and requirements are derived. Especially the variety of possible models and algorithms from the field of mathematical optimi- zation, that have already been addressed by the research work, are reinvestigated and further analyzed. This is a necessary step because only universal and flexible approaches can address different airlines with as few adjustments as possible. The results of this work are mainly based on the findings of a four-year research project, which was carried out together with a group of several different airlines. As part of this cooperation, a practical decision support system based on this work has been developed, which is already in productive environment in two operations control centers of the research partner. To make it easy for other airlines within the group to roll out the tool, the optimization logic was decoupled as far as possible using a business rule management system. II Danksagung Zuerst möchte ich meinem Doktorvater Herrn Prof. Dr. Dr. h.c. mult. Hans-Christian Pfohl für das große Vertrauen in meine Arbeit, insbesondere im Rahmen der Forschungskooperation, herzlich danken. Durch dieses Vertrauen konnte ich mir einen reichhaltigen Erfahrungs- und Wissensschatz in den verschiedenen Themen des Luftverkehrs aufbauen. Meiner Korreferentin Frau Jun.–Prof. Dr. Anne Lange danke ich sehr für das stets umfangreiche Feedback zu den ein- zelnen Zwischenständen der Forschungsarbeit. Die Gespräche und die Anregungen haben mich stets zu motivieren gewusst. Meinem früheren Bürokollegen Ulrich Berbner bin ich für die Un- terstützung dankbar, damit ich mich als Neuling an der TU Darmstadt schnell einleben konnte. Außerdem stand er mir bei der Bearbeitung der anfangs fachfremden Themen stets bei Seite. Einen großen Dank geht an alle Mitarbeiter des Forschungspartners, deren unermüdliche Un- terstützung und zielgerichtete Zusammenarbeit den Grundstein für diese Arbeit gelegt haben. Besonders danke ich dabei Projektleiter Torsten, der stets für einen kontinuierlichen Fortschritt im Projekt sorgte, meine Arbeit immer zu Schätzen wusste und mit größter Unterstützung auch das Unmögliche für mich möglich machte. Meinen größten Respekt zolle ich den Mitarbeitern der Verkehrszentralen. Insbesondere möchte ich Maren und Klaus hervorheben, die für mei- ne umfangreichen Fragen und Ideen stets Rede und Antwort standen. Für die fruchtbare Zu- sammenarbeit im Bereich der mathematischen Optimierung möchte ich mich auch bei Markus bedanken, dessen Meinung, Fachwissen und Rat ich bereits zu Beginn des Projektes sehr zu schät- zen gelernt habe. Des Weiteren danke ich Axel, Günter, Jürgen, Jörg, Robert und Stefan aus der IT für die umfangreiche Unterstützung bei den technischen Fragen und organisatorischen Aufgaben. Großer Dank gebührt auch meinem Arbeitgeber, der M2P Consulting GbmH, für die Wertschät- zung meiner Arbeit und das Einräumen der zusätzlichen Zeit, damit die Ergebnisse dieser Arbeit auch fertig zu Papier gebracht werden konnten. Besonders hervorheben möchte ich das IT-Team bestehend aus Armin Berres, Bernd Noll, Frank Morbitzer und Max Winterstein für ihren Einsatz und Beitrag zur technischen Ausgestaltung der Ergebnisse. Darüber hinaus möchte ich mich bei meiner Familie, insbesondere bei meinen Eltern Renate und Reinhard Heger herzlich bedanken, die mir zur Bewältigung der Arbeit stets den nötigen Rückhalt gegeben haben. Ein ganz besonderer Dank geht an meinen Bruder Alexander Heger, der mich bei der Korrektur mit seiner ganzen Zeit und Motivation unermüdlich unterstützte. Diese Arbeit widme ich meiner Partnerin Marina Rothenbücher und unserem gemeinsamen Sohn Lars, die während der Anfertigung der Arbeit mit mir durch dick und dünn gegangen sind. Leider hatte ich in den letzten Jahren viel zu selten und zu wenig Zeit für gemeinsame Aktivitäten, was jetzt unbedingt nachgeholt werden muss. III Inhaltsverzeichnis Abkürzungsverzeichnis VII Abbildungsverzeichnis IX Tabellenverzeichnis XI 1 Einleitung 1 1.1 Problemstellung . .2 1.2 Zielsetzung . .4 1.3 Aufbau der Arbeit . .5 2 Die Verkehrszentrale: Mittelpunkt des operativen Managements 7 2.1 Aufgaben der Verkehrszentrale