随着我国航空业的高速发展,其运营组织方式逐渐由粗放式管理转向精细化管理。机组排班计划作为航空公司运营管理计划中的重要组成部分,其编制工作也将逐步趋于自动化、智能化的模式。现行的机组排班计划的编制大都依赖于纯手工方式,对编制人员的素质要求极高,而已有的自动化编制方法决策粒度较大,精细化程度有所欠缺,难以适应愈发复杂的运营管理要求,更难实现高效化、个性化的调度组织。因此,有必要研究一套针对复杂机组排班计划问题的高效编制方法,提高我国航空业的运输组织效率,减少管理人员的冗余工作,降低运营管理成本,同时也为人员排班领域计划编制问题提供一种新的优化思路。针对我国航空机组排班问题规则复杂难刻画、目标繁多且精细的特点和传统分步优化方法的局限性,本文创新地从一体化综合优化的角度出发,对机组排班计划问题进行了研究,主要研究工作如下:(1)航空机组排班计划问题分析与求解策略研究。首先,分析航空机组排班计划的问题特征,针对人员搭配规则刻画难和一体化求解框架构建难的求解瓶颈,提出问题决策单元降维策略。其次,在对基于弧的网络流模型和基于路径的集合覆盖模型各自的适用性进行分析的基础上,提出基于任务—机组匹配建模的求解策略。(2)面向多基地、不确定初始状态的问题特征,在研究决策单元的预处理方法和多重优化目标计算方法的基础上,建立基于任务—机组匹配的航空机组排班计划一体化优化模型。首先,针对搭机规则的复杂约束,提出能够精准刻画搭机情况的时空接续网络构建方法,并设计基于深度优先搜索策略的可行任务集生成算法。其次,针对优化目标多、成本计算困难的特点,重点研究固定成本、搭机成本、资源聚合成本的计算方法,提出刻画人员均衡性目标“基于均值估计”的线性化计算方法,并建立基于任务—机组匹配的类指派模型。(3)针对类指派模型求解的难点问题,设计一系列快速求解策略,提出基于列生成技术的高效求解方法。首先,为克服一体化优化框架下列密度大、容易产生退化现象的困难,提出单天指派、滚动优化的时间分解策略,以控制问题规模并细化问题决策粒度。其次,针对类指派模型决策变量数量呈指数级增长的特点,采用列生成技术对问题进行分解。然后,针对label-correcting算法效率不高、人员搭配规则造成子问题复杂度极高等困难,提出局部搜索和精确搜索混合的子问题求解算法,并设计了提高算法效率的无初始解惩罚策略和可行解生成策略。最后,针对价格子问题求解复杂度高、求解开销占比大的难点,从理论层面提出了“基于下界估值”的剪枝策略并给出可行性证明,从工程层面提出了“多线程并发计算”的加速策略。(4)以某航空公司的实际数据为例,使用本文提出的航空机组排班计划一体化优化方法进行求解。结果表明,本文的研究方法能够在短时间内求解大规模机组排班计划这类考虑人员搭配规则的复杂组合优化问题。