Prediction of Fuel Tankering in Aviation Industry with Machine Learning Algorithms


Yılmaz İ. G., Kartal E., Özen Z., Gülseçen S.

Havacılık ve Uzay Teknolojileri Dergisi, cilt.14, sa.1, ss.19-34, 2021 (Hakemli Dergi)

  • Yayın Türü: Makale / Tam Makale
  • Cilt numarası: 14 Sayı: 1
  • Basım Tarihi: 2021
  • Dergi Adı: Havacılık ve Uzay Teknolojileri Dergisi
  • Derginin Tarandığı İndeksler: TR DİZİN (ULAKBİM)
  • Sayfa Sayıları: ss.19-34
  • İstanbul Üniversitesi Adresli: Evet

Özet

Yakıt  taşımacılığı,  kalkış  ve  varış  meydanı  arasındaki  yakıt  fiyatı farklılıklarından kaynaklanan  yakıt giderlerini azaltmak için kullanılan bir yöntemdir.  Gelecek  uçuş  için  gerekli  olan  yakıtın  kârlı  taşınmasını sağlamaktadır. Literatürde yakıt taşımacılığı hesaplamasında kullanılan bazı temel    özelleştirilebilir    formüller/modellermevcuttur; ancak formüllerin/modellerinözelleştirilebilir   olması,   hesaplama   yapan araştırmacılar için farklı parametre tercihlerini (hava durumu, rotagibi) ortaya koymakta  ve  buna  bağlı  olarak  da  yakıt  taşımacılığı  için  elde  edilecek sonuçların  değişkenlik  gösterebileceğine  işaret  etmektedir.  Ayrıca, günümüzde  yapay  zekânın  yakıt  taşımacılığı  öngörüsünde  kullanıldığı  bir çalışma  literatürde  bulunamamıştır.  Bu  çalışmada bahsi  geçen  bu formüllerden/modellerden  bağımsız  olarak  ham  veriden  öğrenen makine öğrenmesi algoritmaları  ile   havacılık endüstrisinde  yakıt  taşımacılığı öngörüsünde bulunmak hedeflenmiştir. Çalışmanın sonuçlarına göre, en iyi performans  geri  besleme  algoritmasının  kullanıldığı Yapay  Sinir  Ağları modeli ile elde edilmiştir (doğruluk=0.838). Ayrıca, bu YSA modeliyle yakıt taşımacılığı öngörüsünde bulunulan çevrimiçi bir uygulama geliştirilmiştir.Bu   çalışma,   havacılık   şirketlerinin   kullandığı   yakıt taşımacılığı hesaplamalarına alternatif olarak farklı bir bakış açısı sağlayacaktır.

Fuel tankering is a method that is used in the aviation industry to reduce fuel expenses caused by fuel price differences between departure and arrival airport. It provides profitable transport of required fuel for the next flight. Today, there are some basic customizable formulas/models used in the fuel tankering calculation in the literature; however, the customizability of the formulas/models reveals different parameter preferences (such as weather, route, etc.) for the researchers making calculations, and accordingly, the results to be obtained for fuel tankering may vary. Also, an explanatory study in which artificial intelligence, which is used in various fields such as flight planning, diagnose aviation turbulence, is used in fuel tankering estimation/prediction, could not be found in the literature. For these reasons, in this study, it is aimed to predict fuel tankering in the airline industry with machine learning algorithms that learn from raw data independently of these formulas/models. The dataset is obtained from a commercial airline company in Turkey. In this scope, k-Nearest Neighbors Algorithm, C4.5 Decision Tree Algorithm, Naive Bayes Classifier, and Artificial Neural Networks (ANNs) are used to generate prediction models. According to the results of the study, the best performance is obtained with ANNs by using the Backpropagation algorithm (accuracy = 0.838). Furthermore, an online application for predicting fuel tankering is developed with the ANN model. The machine learning model suggested and the online application developed in this study are one of the most important examples of the integration of artificial intelligence to the airline industry in terms of resource allocation and profitable transport. Also, this study will provide a different insight alternatively to the fuel tankering calculations that are used by aviation companies.