Please use this identifier to cite or link to this item: http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-4128
Main Title: Analysis of the influence of the Air Traffic Management initiatives SESAR and NextGen on Airline Operations Control Centers’ workflows
Translated Title: Analyse des Einflusses der ATM-Initiativen SESAR und NextGen auf die Prozesse in Einsatzleitstellen von Luftverkehrsgesellschaften
Author(s): Castell, Martin von
Advisor(s): Hüttig, Gerhard
Lehmann, Oliver
Zimmer, Nico
Referee(s): Hüttig, Gerhard
Behrend, Ferdinand
Zimmer, Nico
Granting Institution: Technische Universität Berlin, Fakultät V - Verkehrs- und Maschinensysteme
Type: Master Thesis
Language: English
Language Code: en
Abstract: Die Durchführung des Luftverkehrsmanagements (engl. Air Traffic Management, ATM) bedarf aufgrund der sich global ändernden Rahmenbedingungen einer radikalen Restrukturierung. Dies ist insbesondere der stetig steigenden Luftverkehrsnachfrage bei gleichbleibenden Luftraumvolumina und – damit einhergehend – dem zwingend erforderlichen Zuwachs an Flugsicherheit (engl. Safety) geschuldet. Zudem wird auch seitens der politischen Entscheidungsträger und Akteure des Verkehrssystems Luftverkehr verstärkt Wert auf die Aspekte Umweltverträglichkeit und Nachhaltigkeit gelegt. Die Europäische Union (EU) sowie die Vereinigten Staaten von Amerika haben auf diese Situation politisch jeweils mit den ATM-Initiativen SESAR (Single European Sky ATM Research) bzw. NextGen (Next Generation Air Transportation System) reagiert. Aus den hieraus resultierenden, verbindlichen Vorgaben ergeben sich vielfältige Anforderungen an alle Teilnehmer des Systems Luftverkehr. Dies umfasst u.a. auch die Fluggesellschaften und deren operative Leitstellen (engl. Operations Control Center, OCC). Die Hauptaufgabe der im OCC tätigen Mitarbeiter besteht darin, während der letzten 72 Stunden vor Abflug und während der Durchführung eines Fluges alle für den Ablauf des Flugverkehrs relevanten Betriebsprozesse zu überwachen und zu kontrollieren sowie plötzlich auftretende, unvorhergesehene Betriebsstörungen (z.B. Luftfahrzeugdefekte, Einsetzen von Schlechtwetter, betrieblich bedingte Verspätungen) im Rahmen des Disruption Management zu beheben. Hierbei muss nicht nur der Flugsicherheit, sondern auch der Kosten- und Zeiteffizienz Tribut gezollt werden. Zur Erledigung ihrer Aufgaben interagieren die Mitarbeiter der OCCs mit anderen ATM-Akteuren, insbesondere mit der Flugsicherung (engl. Air Traffic Control, ATC) sowie den eigenen Luftfahrzeugführern. Im Rahmen der vorliegenden Masterarbeit wird untersucht, inwiefern sich die o.g. ATM-Initiativen SESAR bzw. NextGen auf die Prozesse und Strukturen von OCCs sowie auf bestehende Betriebsprozesse zwischen den OCCs und den Luftfahrzeugführern auswirken werden. Um dies zu analysieren, werden sowohl die aktuellsten Projektdokumentationen beider ATM-Initiativen sowie bestehende Sekundärliteratur und wissenschaftliche Veröffentlichungen ausgewertet. Anhand der von SESAR und NextGen gemachten Vorgaben werden Schemata für die zukünftige Integration von OCCs in die lang- und kurzfristigen Planungsprozesse von Fluggesellschaften sowie für die betriebliche Interaktion zwischen OCCs und Luftfahrzeugführern abgeleitet. Basierend hierauf wird in einem weiteren Schritt analysiert, inwiefern die in SESAR and NextGen gemachten Vorgaben heutige OCC-Betriebs- und Interaktionsprozesse abbilden, berücksichtigen bzw. zu ändern versuchen. Hierbei wird insbesondere ein Augenmerk auf konzeptionelle Unzulänglichkeiten und Lücken gelegt. Kapitel 1 beschreibt einleitend politische, ökonomische, ökologische, gesellschaftliche und operationelle Aspekte, welche die Einführung von SESAR und NextGen notwendig machen und rechtfertigen. Nach erfolgter Einleitung dient Kapitel 2 dazu, die wissenschaftliche Vorgehensweise bei Erstellung dieser Abschlussarbeit vorzustellen und einen generellen Überblick über deren Inhalt, Rahmen und Aufbau zu gewähren. Anschließend folgt in den Kapiteln 3 und 4 eine detaillierte Analyse der beiden ATM-Initiativen SESAR bzw. NextGen. Hierbei werden nicht nur die jeweils darin definierten operationellen Konzepte und Schüsseltechnologien, sondern ebenfalls Implementierungsaspekte berücksichtigt. Basierend auf diesen Ergebnissen werden beide ATM-Initiativen in Kapitel 5 verglichen und Gemeinsamkeiten wie auch Unterschiede, insbesondere im Bezug auf die in den jeweiligen Betriebskonzepten (engl. Concept of Operations, ConOps) vorgegebenen Schlüsseltechnologien, herausgestellt. Nachfolgend werden in Kapitel 6 der Aufbau, die Arbeitsabläufe und die Strukturen heutiger OCCs sowie deren Integration in airline-interne Planungsprozesse dargestellt und die Arbeitsabläufe bei der Interaktion zwischen OCCs und Luftfahrzeugführern erläutert. Weiterhin werden drei unterschiedliche Szenarien vorgestellt, welche dazu dienen, die heutige Rolle von OCCs im Bezug auf deren Umgang mit Betriebsstörungen (engl. Disruption Management) aufzuzeigen. Basierend auf den Ergebnissen der vorhergehenden Kapitel 3 bis 6 erfolgt in Kapitel 7 eine Anwendung der aus SESAR und NextGen resultierenden Vorgaben auf heutige OCC-interne Arbeitsabläufe sowie deren gemeinsame Interaktionsprozesse mit Luftfahrzeugführern. Dieses Vorgehen dient dazu, festzustellen, wie die von SESAR und NextGen gemachten Vorgaben zukünftige OCC-Prozesse, -Strukturen und -Interaktionen beeinflussen werden. Hierzu werden – basierend auf den SESAR und NextGen ConOps – für alle Planungs- und Flugphasen entsprechende Prozess- und Interaktionsschemata visualisiert und beschrieben. Diese werden anschließend unter Einbezug der drei in Kapitel 6 definierten Szenarien hinsichtlich ihrer Verträglichkeit mit heutigen Betriebs- und Interaktionsprozessen analysiert und bewertet. Resultierend hieraus werden konzeptionelle Insuffizienzen identifiziert und analysiert, und – insoweit praktikabel – entsprechende Gegenmaßnahmen dargelegt. Abschließend dient Kapitel 8 der Zusammenfassung der in den vorangehenden Kapiteln gewonnenen Erkenntnisse und gibt einen Überblick über thematisch-verwandte Fragestellungen, welche der näheren wissenschaftlichen Betrachtung bedürfen. Dies umfasst beispielsweise die Frage, inwiefern die Interoperabilität von SESAR und NextGen bei transatlantischen Flügen gewährleistet ist.
During the next two decades, the way Air Traffic Management (ATM) is conducted will have to alter significantly due to globally changing framework conditions. This is mainly because of the steadily rising demand for air transportation at constant, limited airspace volumes, which – in direct return – makes increases in both capacity and safety become inevitable. Moreover, political decision makers as well as ATM stakeholders increasingly foster aspects like environmental protection and sustainability. Both the European Union (EU) and the United States of America (USA) responded to this situation politically by launching the ATM initiatives SESAR (Single European Sky ATM Research) and NextGen (Next Generation Air Transport System) respectively. These contain binding provisions and manifold requirements which will influence all ATM stakeholders conducting flights within European and U.S. American airspaces in the future; this also encompasses airlines and their Operations Control Centers which represent an airline’s operational control room. The OCCs’ main functions are to monitor and control all relevant operating procedures and to handle sudden and/or unforeseen disruptions (e.g. inoperable aircraft, severe weather conditions). Thereby, not only the safety, but also the cost and time efficiency of flight operations has to be accounted for. As to be able to perform their tasks, today’s OCCs mainly interact with the ATM stakeholders Air Traffic Control (ATC) and cockpit crews. This master’s thesis aims to analyze how the above mentioned ATM initiatives SESAR and NextGen will influence both the structure and workflows of today’s OCCs as well as existing OCC-cockpit crew operating procedures. Therefore, the need for SESAR and NextGen is clarified (Chapter 1) and both projects’ documentation as well as adherent secondary literature and scientific papers are examined and compared to each other (Chapters 3 to 5). Subsequently, the setting, workflows and structures of today’s OCCs as well as their integration into airline planning processes and the interaction of OCC-cockpit crew workflows are specified (Chapter 6). Based on the provisions specified in SESAR and NextGen, schemes for future OCC integration into long- and short- term airline planning processes as well as pre- and in-flight OCC-cockpit crew workflow interaction are derived and analyzed by applying them to three self-defined scenarios. Adapted from that, a gap analysis is performed as to identify missing provisions and conceptual inadequacies (Chapter 7). Finally, a short conclusion of the results of this thesis and an overview of thematically-related issues which should be subject of further scientific research are provided (Chapter 8). This, e.g., encompasses the interoperability of SESAR and NextGen when it comes to transatlantic flight operations.
URI: urn:nbn:de:kobv:83-opus4-55107
http://depositonce.tu-berlin.de/handle/11303/4425
http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-4128
Exam Date: 13-Feb-2014
Issue Date: 25-Jul-2014
Date Available: 25-Jul-2014
DDC Class: 004 Datenverarbeitung; Informatik
600 Technik, Technologie
620 Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
Subject(s): Flugbetrieb
Air Traffic Management
Airline Operations Control
ATM
Flight Operations
Jeppesen
Next Generation Air Transportation System
NextGen
SESAR
Single European Sky
Usage rights: Terms of German Copyright Law
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