Die vorliegende Dissertation beschäftigt sich mit der Entwicklung einer Methodik zur Unterstützung des allgemeinen Situationsbewusstseins und der Entscheidungsbildung im operativen Umfeld von Flughäfen. Sie folgt dabei einem ganzheitlichen Ansatz und ist so im Zusammenhang mit den allgemeinen Konzepten des 'Collaborative Decision Making' (CDM) und 'Total Airport Management' (TAM) zu sehen. Die Arbeit zeigt zudem zwei Möglichkeiten der Erzeugung stochastischer Transitionsmatrizen auf der Basis von Ereignisdaten: so geht der erste Ansatz von zeitinvarianten Übergangswahrscheinlichkeiten aus und führt damit zu homogenen Markov Ketten, während der Zweite Zeitabhängigkeiten in den Transitionen akzeptiert, was mit inhomogenen Markov Ketten dargestellt werden kann. Der anwendungsorientierte Teil der Dissertation wird mit der Betrachtung eines realen Mikro-Systems bestehend aus sieben Parameter abgerundet, welches sich aus operationellen Daten des Flughafens Zürich speist. Die Arbeit endet mit einer Reihe abschließender Erkenntnisse und Bemerkungen und leitet das Thema mit einem Ausblick auf offene Fragen und die weiterführende Forschung aus. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Entwicklung und beispielhafte Anwendung der 'Methodik der Transitionsmatrizen als eine konzeptionelle Basis für zukünftige IT-Lösungen gesehen werden kann, welche mittels stochastischer Fehleranalysen das Prinzip des 'Collaborative Decision Making' in verschiedenen Ebenen des operationellen Flughafenmanagements unterstützen. Es bleibt zu hoffen, dass die hier vorliegende Arbeit zu einer gewinnbringenden Nutzung des systemweiten Datenaustauschs in der Luftfahrt beiträgt und erfolgreich den Herausforderungen im Umgang menschlicher Akteure mit großen Datenmengen begegnet. Der anwendungsorientierte Teil der Dissertation wird mit der Betrachtung eines realen Mikrosystems bestehend aus sieben Parameter abgerundet, welches sich aus operationellen Daten des Flughafens Zürich speist. Die Arbeit endet mit einer Reihe abschließender Erkenntnisse und Bemerkungen und leitet das Thema mit einem Ausblick auf offene Fragen und die weiterführende Forschung aus.

    This PhD-thesis deals with the development of a methodology to provide better situational awareness and decision support in the operational environment of airports. It thereby follows a holistic approach to airport systems, which makes it attributable to the global concept of Total Airport Management (TAM). The methodology is mathematically based upon stochastic transition matrices and Markov Chains and thus applies a probabilistic concept of cause and effect. Referring to this background, the author simply calls his approach the 'transition matrix methodology'. Following the introduction of mathematical tools, the thesis develops a generic airport model to demonstrate the application of failure state transition matrices. In order to make a case for the methodology's generic character, the observed model parameters are derived by means of a target system, which is supposed to provide a basic guideline on how to select relevant failure parameters for any airport system. This approach emphasizes its example character by deliberately restricting the level of parametric detail, which in a real-world application would have to depend on the desired application. In addition to the generic model airport and its parametric system, a total of ten 'artificial' one-day scenarios are developed, which present time-stamped sequences of irregularity events. Based on the parametric system, these scenarios are subsequently translated into failure state sequences (mathematically expressed as state vector sequences), which can then be used to calculate transition matrices. The model case is restricted to homogeneous Markov Chains where time-invariant transition probabilities are computed from average survival times of the particular states. The application-oriented third part of the thesis is concluded by the introduction of a seven-parameter micro system derived from real operational data provided by a database at Zurich Airport. In contrast to the generic airport model, this application uses inhomogeneous Markov Chains derived from several monthly datasets. To sum up, the development and exemplary application of a transition matrix methodology to airport-related model systems can be seen as a conceptual basis for future IT-solutions used in various levels of operational airport management based on the philosophy of collaborative decision making. It can thus be hoped that the work contributes to a beneficial use of system-wide data sharing in aviation whilst mitigating the problem of enormous datasets and their real-time interpretation by human operators.


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    Title :

    Development of a methodology for the identification, prediction and diagnosis of critical system states at airports


    Additional title:

    Entwicklung eines Verfahrens zur Indentifikation, Vorhersage und Diagnose des kritischen Systemzustandes an einem Flughafen


    Contributors:


    Publication date :

    2008


    Size :

    241 Seiten, 55 Bilder, Quellen


    Remarks:

    (+35 S. Anh.)



    Type of media :

    Theses


    Type of material :

    Print


    Language :

    English