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10.03.2000 - 

IT im Tourismus/Eine Anwendung "bis an den Rand der Stratosphäre"

Swissair: Fuel Policy baut auf Flugplanungssystem auf

Wirtschaftlicher Flugbetrieb ist vor dem Hintergrund von Deregulierung und weltweitem Wettbewerb für jedes Luftfahrtunternehmen ein Muss. Die Voraussetzung dafür ist eine gute Flugplanung. Eric Volmer* schildert, wie die Swissair dabei vorgeht.

Die Flugplanung entscheidet nicht nur, auf welchen Wegen ein Flugzeug ans Ziel kommt, sondern auch, wie viel Treibstoff mitgeführt werden soll.

Flugzeuge können nicht wie Autos einfach volltanken: Schließlich entfallen von den etwa 372 Tonnen Startgewicht einer Boeing 747-357 rund 130 Tonnen allein auf den Treibstoff. Jede Tonne, die zu viel an Bord ist, beeinträchtigt die Wirtschaftlichkeit eines Fluges, denn allein um eine einzige nicht benötigte Tonne Kerosin beispielsweise von Zürich nach Atlanta zu transportieren, verbraucht ein Jumbo zusätzliche 300 Kilogramm Kerosin. Anderseits darf aus naheliegenden Gründen auch nicht zu wenig Treibstoff an Bord sein. Welche Menge optimal ist, hängt von vielen Faktoren ab, deren Kombination letztlich das Geheimnis der Flugplanung ausmacht.

Da sind zunächst einmal die Leistungsdaten des jeweiligen Fluggeräts, der Verbrauch der jeweiligen Triebwerke und die Geschwindigkeit, die das jeweilige Flugzeug damit erreichen kann. Ein entscheidender Faktor ist dabei der Wind: Dass bei Gegenwind mehr verbraucht wird, liegt auf der Hand, dass aber in verschiedenen Höhen die Winde unterschiedlich stark aus unterschiedlichen Richtungen wehen, macht die Sache schon schwieriger. Immerhin bläst der Jetstream in Höhen von über 10000 Metern mit einer Geschwindigkeit von bis zu 300 km/h. Zudem wird die Reiseflughöhe mit einem Rechnungsprozess optimiert, in dem die Luftdichte und das Gewicht des Flugzeugs zwei entscheidende Variablen darstellen. Es geht darum, mit der kleinstmöglichen Triebwerkleistung, also mit minimalstem Treibstoffverbrauch, die größtmöglichste Distanz zurückzulegen.

Ein Flugzeug kann nun aber nicht einfach so fliegen, wie der Wind am günstigsten weht. Vor allem über Europa muss man sich an Luftstraßen halten, über dem Nordatlantik an dreidimensionale Korridore, für die existieren wiederum bestimmte Einstiegspunkte. Damit die Sache nun nicht allzu einfach wird, werden diese Korridore täglich neu festgelegt. Dabei gelten sie aber nur für bestimmte Tageszeiten, sodass man unter Umständen, wenn man 20 Minuten später losfliegt, quer zu den Korridoren einen günstigeren Wind wählen kann und damit weniger Treibstoff verbraucht. Es sei denn, der Dispatcher entschließt sich, von vornherein eine Strecke außerhalb der vorgegebenen Nordatlantik-Routen zu wählen. Sind Wetter, Routen, Zeiten, Kerosin etc. bestimmt, muss die Maschine im dicht besetzten Luftraum Europas für die gewünschte Route von der Flugsicherung erst einmal einen "Departure-Slot" bekommen - andernfalls muss man warten oder bekommt einen anderen Weg.

Um Slot-Restriktionen zu reduzieren, werden vielfach Ausweichrouten geplant, die nicht dem Optimum entsprechen, was wiederum mehr Treibstoffverbrauch mit sich bringen kann. Ebenso ist es möglich, dass man bei schlechtem Wetter mit entsprechender Sichtbeschränkung am Zielort einige Warteschleifen drehen muss, was ebenfalls Sprit kostet und in der Flugplanung berücksichtigt werden muss. Und last but not least muss genügend Treibstoff an Bord sein, um notfalls einen Ausweichflughafen erreichen zu können.

Das alles lässt sich natürlich mit Papier und Bleistift berechnen, das haben Piloten und Dispatcher jahrzehntelang getan. Doch haben Computer mittlerweile nicht nur einige Aufgaben an Bord übernommen, sondern auch bei der Flugvorbereitung und -überwachung.

Die Swissair hatte schon Anfang der 80er Jahre eine IT-Lösung für Flight Dispatch eingeführt: in Assembler und Fortran programmiert, lief das System auf einem Zentralrechner. Diese Lösung mit dem Namen "Focus" war nach einigen Jahren nicht mehr leistungsfähig genug. Neue Anforderungen konnten auf der bestehenden Infrastruktur nicht mehr effizient realisiert werden. Als Swissair eine neue Fuel Policy einführen sollte, die auf neuen verbindlichen Richtlinien der europäischen Luftfahrtbehörden basiert, musste Focus schließlich abgelöst werden. Atraxis, eine 100-prozentige Tochtergesellschaft der Sair Group, wurde 1995 damit betraut, ein modernes Flugplanungssystem zu entwickeln.

"Sky Track" ist seit Oktober 1998 im Einsatz: Dabei handelt es sich um eine moderne Client-Server-Lösung, die auf IBM RS/6000 unter AIX läuft und auf eine Oracle-Datenbank zugreift. Die Anwendung selbst wurde mit "Centura Team Developer" erstellt, weil Atraxis ein 4GL-Tool verwenden wollte, um effizienter entwickeln zu können. Das System ist stabil, und die geplanten Erweiterungen im GUI-Bereich lassen sich mit Centura schnell umsetzen.

Hinsichtlich der Funktionalität eines modernen Flugplanungssystems hatten das Entwicklungsteam und Swissair Flight Dispatch sehr genaue Vorstellungen. Selbstverständlich mussten die internationalen Vorschriften eingehalten werden; darüber hinaus wurde die Oberfläche der Anwendung mit den Piloten abgestimmt, die das System ja zum Teil selbst bedienen. In puncto Performance durfte es keinerlei Überraschungen geben. Daher wurden genaue Antwortzeiten für die einzelnen Masken vorgeschrieben: In zwei bis drei Sekunden müssen auch bei komplexen Bildschirmmasken die Resultate vorliegen. Nach bestimmten Optimierungen kann das System das einhalten.

Immerhin rund 60 Mannjahre stecken mittlerweile in diesem Flugplanungssystem; dieses verfügt über mehr als 200 Benutzermasken und greift auf 200 bis 250 Datenbanktabellen zu. Es liegt auf der Hand, dass die Flugoperation eine Systemverfügbarkeit von 24 Stunden an sieben Tagen die Woche voraussetzt. Neben Swissair setzen Balair, die Schweizerische Rettungsflugwacht, Edelweiß Air und künftig auch die deutsche Charterfluggesellschaft Hapag-Lloyd das System ein. Zusätzlich bietet Swissair anderen Gesellschaften die Flugplanung Flight Dispatch als Dienstleistung an, weshalb Sky Track auch mandantenfähig konzipiert wurde.

Das Flugplanungssystem unterscheidet sich deutlich von industriellen Anwendungen im kaufmännischen Bereich, und zwar durch die komplexe Zusammensetzung der zu verarbeitenden Daten und die Vielfalt der Berechnungsalgorithmen. Es umfasst Informationen über die gesamte Swissair-Flotte: Sämtliche 74 Flugzeuge, darunter zwei Boeing 747, 19 MD-11, 40 Airbus A-319, -320, -321 und 13 A-330 werden hier mit Daten über Reichweite, Leistung, Verbrauch, Tankkapazität, Gewicht etc. geführt.

Zweimal täglich werden etwa 1500 Flugwetter-Bulletins eingespielt. Dabei sind insbesondere die Windrichtung und -stärke sowie die Temperaturen in den oberen Luftschichten relevant. Jede Übermittlung besteht aus sechs Wettervorhersagen mit einer Gültigkeitsdauer von sechs bis 36 Stunden. Die Daten werden vom zentralen meteorologischen Dienst in Bracknell, Großbritannien, bezogen. Im Falle einer Übertragungsstörung weicht Sky Track automatisch auf die Daten des US National Weather Service aus. Auf Basis dieser Informationen werden die Wetterverhältnisse entlang der geplanten Route ermittelt. Zusätzlich übernimmt Sky Track Boden-Wetterdaten aus internationalen Informationssystemen. Täglich werden bis zu 100000 Reports empfangen, die das Bodenwetter an Flugplätzen, Gewitter- und Taifunwarnungen sowie Angaben über Vulkanausbrüche etc. enthalten.

Ferner sind Navigationsdaten zur Berechnung der Streckenführung gespeichert, die alle 28 Tage aktualisiert werden. Sie umfassen Angaben zu den internationalen Luftstraßen und Navigationshilfsmitteln. Diese Informationen lassen sich in einem Geographical Information System (GIS) zudem grafisch darstellen. Außerdem hält das System Angaben über Flugplätze bereit, auch solche, die die Swissair aktuell gar nicht anfliegt. So sind beispielsweise die Anzahl, Länge, Breite und Richtung der Runways, Positionsangaben, Funkfrequenzen, Obstacles von etwa 4000 Airports abfragbar. Dazu kommen Informationen unter anderem über Flugbeschränkungen und Überflugrechte - nicht zu vergessen die Kosten, die für Überflüge, Funkverkehr oder Landungen anfallen. Dabei handelt es sich nicht etwa um kleine Geldbeträge: Pro Jahr fallen für Swissair hier Gebühren von ungefähr 500 Millionen Franken an. Bei der Wahl der Routen spielen neben der Flugzeit also auch die Überfluggebühren der betreffenden Länder eine wichtige Rolle. Umwege können sich hier schon einmal lohnen.

Die Route mit mehreren Alternativen ermitteln

Aus all diesen Informationen kann das System für jeden Flug die geeignete Route mit mehreren Alternativstrecken ermitteln. Für europäische Kurzstreckenflüge werden diese Daten von den Piloten selbst im Briefing-Raum abgerufen. Bei aufwändigeren Berechnungen, das heißt bei Langstreckenflügen, wird die Planung vom Flight Dispatch übernommen.

Außer in der Dispatch-Zentrale am Flughafen Zürich-Kloten sind die Daten in Genf und in New York verfügbar. Dorthin werden sie zunächst über Oracle SQL Net geschickt. Gab es beim Dispatching in New York anfangs noch unakzeptable Zugriffszeiten, so konnte dieses Problem durch die Einführung einer neuen Technologie zufriedenstellend gelöst werden.

Heute werden die Flugplanberechnungen in Zürich durchgeführt. Dann wird über einen Citrix-Server nur der Inhalt der Bildschirmmasken übermittelt. "Mit dieser Technologie konnten wir unsere Dispatch-Kollegen in New York zufrieden stellen", so Anton Coray, Swissair Flight Operation Officer in Zürich. Die Außenstellen in Sao Paulo und Bangkok, die nur wenige Flüge planen, greifen auf die Sky-Track-Applikation via Internet und Citrix-Server zu.

* Eric Volmer ist Project Manager Sky Track bei der Atraxis AG in Zürich.

Sair-Group

Die Swissair beschäftigt über 7500 Mitarbeiter, darunter etwa 1000 Piloten, und beförderte 1998 mehr als zwölf Millionen Passagiere. Der Umsatz belief sich dabei auf rund fünf Milliarden Schweizer Franken. Im Rahmen der Qualiflyer Group arbeitet Swissair mit den Fluggesellschaften Air Littoral, AOM, Crossair, Sabena, TAP, Turkisch Airlines, Air Europe und seit kurzem auch mit LOT zusammen. Zur Sair Group gehören neben Swissair unter anderem die Fluggesellschaften Crossair und Balair, der Flugzeugüberholungs- und -wartungsbetrieb SR Technics, das Luftfrachtunternehmen Swisscargo, die Hotelkette Swissôtel etc.