Die Bedeutung des zivilen Luftverkehrs hat in den vergangenen Jahren stark zugenommen. Wegen der ansteigenden Gefahr terroristisch motivierter Eingriffe bei gleichzeitig sinkenden Ticketpreisen ist die Optimierung der Fluggastkontrollen Gegenstand diverser Publikationen geworden. Unter der Fluggastkontrolle wird im Allgemeinen die Durchsuchung von Passagieren und mitgeführten Gepäckstücken nach verbotenen Gegenständen verstanden, wozu beispielsweise Waffen und Feuerwerkskörper zählen.
Die Kontrolle besteht aus mehreren aufeinander folgenden Stationen, die auf jeweils eine oder mehrere Gefährdungen spezialisiert sind. In der Praxis wird meist mit binären Kontrollergebnissen gearbeitet: Eine Station löst entweder Alarm oder keinen Alarm aus. Am Beispiel des von allen Passagieren zu durchschreitenden Metalldetektors bedeutet dies, dass dieser einen Warnton oder keinen Warnton ausgibt.
Während Fehlalarme zu verlängerten Wartezeiten für die Passagiere und höheren Kosten führen, stellen nicht erkannte gefährliche Objekte ein erstzunehmendes Sicherheitsrisiko für den Luftverkehr dar. An dieser Stelle liegt ein Zielkonflikt vor, da die Reduzierung der nichterkannten Gefährdungen durch eine Intensivierung der Kontrollen in der Regel gleichzeitig zu mehr Fehlalarmen führt. Daher muss in der Praxis ein günstiges Verhältnis zwischen beiden Fehlertypen gefunden werden.
Eine mögliche Strategie beschreiben Babu, Batta und Lin in ihrem Artikel "Passenger grouping under constant threat probability in an airport security system": Die Passagiere werden in mehrere Risikogruppen aufgeteilt. Um jedoch Diskriminierung und wiederholte intensive Sicherheitskontrollen für einzelne Flugpassagiere zu vermeiden, erfolgt die Einteilung nach dem Zufallsprinzip. Jede Gruppe durchläuft die Kontrollstationen in einer festgelegten Abfolge, wobei diese unabhängig von den vorherigen Ergebnissen ist.
In der folgenden Arbeit wird die Problemstellung sowie die Modellierung dieser Strategie anhand eines selbst gewählten Beispiels beschrieben. Anschließend folgt eine Lösung des linearen Optimierungsproblems mit MATLAB sowie die Diskussion der entsprechenden Resultate. Den Abschluss der Arbeit bildet ein inhaltlicher Vergleich mit anderen Strategien und die Erörterung der jeweiligen Vor- und Nachteile.
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung
2 Problemstellung
3 Modellierung
4 Ergebnisse
5 Diskussion und Fazit
Zielsetzung und Themen
Die Arbeit befasst sich mit der Optimierung von Fluggastkontrollen an Flughäfen, um den Zielkonflikt zwischen der Minimierung von Fehlalarmen und der Einhaltung einer maximal zulässigen Wahrscheinlichkeit für nicht erkannte Gefährdungen aufzulösen. Hierzu wird ein lineares Optimierungsmodell entwickelt und anhand eines Szenarios mit zufallsbasierter Gruppeneinteilung evaluiert.
- Optimierung von Sicherheitskontrollprozessen
- Modellierung von Fehlerraten (Fehler 1. und 2. Art)
- Lineare Optimierung der Gruppenaufteilung mittels MATLAB
- Vergleich zwischen zufallsbasierter und risikobasierter Kontrollstrategien
- Analyse des Einflusses von Systemparametern auf die Fehlerraten
Auszug aus dem Buch
1 Einleitung
Die Bedeutung des zivilen Luftverkehrs hat in den vergangenen Jahren stark zugenommen (International Air Transport Association, 2013). Wegen der ansteigenden Gefahr terroristisch motivierter Eingriffe bei gleichzeitig sinkenden Ticketpreisen ist die Optimierung der Fluggastkontrollen Gegenstand diverser Publikationen geworden.
Unter der Fluggastkontrolle wird im Allgemeinen die Durchsuchung von Passagieren und mitgeführten Gepäckstücken nach verbotenen Gegenständen verstanden, wozu beispielsweise Waffen und Feuerwerkskörper zählen (EUR-Lex, 2010). Die Kontrolle besteht aus mehreren aufeinander folgenden Stationen, die auf jeweils eine oder mehrere Gefährdungen spezialisiert sind. In der Praxis wird meist mit binären Kontrollergebnissen gearbeitet: Eine Station löst entweder Alarm oder keinen Alarm aus (Babu, et al., 2006). Am Beispiel des von allen Passagieren zu durchschreitenden Metalldetektors bedeutet dies, dass dieser einen Warnton oder keinen Warnton ausgibt.
Im Gegensatz hierzu verfolgen Jacobson, Kobza und Easterling in ihrem Artikel A detection theoretic approach to modeling aviation security problems using the knapsack problem den Ansatz, das Kontrollergebnis einer Station mit Hilfe eines kontinuierlichen Werts zwischen 0 (geringes Risiko) und 1 (hohes Risiko) dazustellen, der die individuelle Gefährdung eines Passagiers oder eines Gepäckstücks widerspiegelt (Jacobson, et al., 2001).
Zusammenfassung der Kapitel
1 Einleitung: Dieses Kapitel führt in die Problematik steigender Anforderungen an die Luftsicherheit bei gleichzeitigem Kostendruck ein und erläutert den Zielkonflikt zwischen Fehlalarmen und unentdeckten Bedrohungen.
2 Problemstellung: Hier wird die Strategie der zufallsbasierten Gruppierung von Passagieren vorgestellt, um eine mathematische Basis für die Stationszuordnung und die Minimierung der Fehlerwahrscheinlichkeiten zu schaffen.
3 Modellierung: Dieses Kapitel beschreibt die mathematische Formulierung des Optimierungsproblems, inklusive der Zielfunktion und der Nebenbedingungen für Fehlerschranken und Kapazitäten der Stationen.
4 Ergebnisse: Die rechnerische Lösung des Modells mit MATLAB wird präsentiert, wobei die optimalen Einteilungswahrscheinlichkeiten für die verschiedenen Passagiergruppen berechnet werden.
5 Diskussion und Fazit: Die Arbeit schließt mit einer kritischen Bewertung der Modellannahmen, einem Vergleich mit alternativen risikobasierten Profiling-Methoden und der Einschätzung der Praxistauglichkeit.
Schlüsselwörter
Fluggastkontrolle, Luftsicherheit, Operations Management, Lineare Optimierung, Fehlalarm, Nichtentdeckte Bedrohung, Gruppeneinteilung, Sicherheitsstation, Risikobasierte Kontrolle, Profiling, MATLAB, Flughafenbetrieb, Zielfunktion, Nebenbedingungen, Effizienzsteigerung
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit beschäftigt sich mit der mathematischen Optimierung von Sicherheitsprozessen an Flughäfen, speziell mit der Frage, wie Passagiere effizient auf Kontrollstationen verteilt werden können.
Was sind die zentralen Themenfelder?
Die zentralen Themen sind das Operations Management, die statistische Modellierung von Sicherheitsrisiken und die Anwendung linearer Optimierungsverfahren zur Prozesssteuerung.
Was ist das primäre Ziel der Untersuchung?
Das primäre Ziel ist es, die Fehlalarmrate bei Sicherheitskontrollen zu minimieren, während gleichzeitig eine festgelegte Sicherheitsgrenze für nicht erkannte Gefahren eingehalten werden muss.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Es wird eine mathematische Modellierung mittels linearer Optimierung eingesetzt, wobei die Berechnung der optimalen Lösung mit der Software MATLAB erfolgt.
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Der Hauptteil umfasst die Definition von Variablen und Parametern, die Herleitung der mathematischen Formeln für Fehlerwahrscheinlichkeiten sowie die Aufstellung der Zielfunktion und der Nebenbedingungen.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Die Arbeit wird maßgeblich durch Begriffe wie Fluggastkontrolle, Fehlalarm, Optimierung, Sicherheitsrisiko und Passagiergruppen geprägt.
Warum wird eine zufallsbasierte statt einer risikobasierten Einteilung gewählt?
Die zufallsbasierte Einteilung dient dazu, Diskriminierung und die ständige Belastung derselben Passagiergruppen zu vermeiden, was bei risikobasierten Ansätzen (Profiling) rechtlich und politisch umstritten ist.
Welche Herausforderungen bei der praktischen Anwendung werden diskutiert?
Die größte Herausforderung ist die Unbekanntheit exakter Parameter wie der Gefährdungshäufigkeit, da erfolgreiche Angriffe oder unbemerkt passierende Bedrohungen nicht statistisch erfasst werden können.
- Quote paper
- Florian Doleschal (Author), 2015, Optimierung der Sicherheitskontrollen am Flughafen, Munich, GRIN Verlag, https://www.hausarbeiten.de/document/370828
