Одним из важных элементов управления космическими полетами является планирование полета Международной Космической Станции (МКС). Под планированием полета понимается планирование всевозможных действий или операций, происходящих на борту МКС: научных экспериментов, технического обслуживания станции, бытовых действий космонавтов, и так далее. В связи с быстрым увеличением количества полетных операций на российском сегменте МКС остро встает вопрос о совершенствовании методов их планирования, а также об их  автоматизации, а также вопросы согласования действий международных экипажей. Институт Проблем Управления (ИПУ) РАН готово выполнить научно-исследовательские работы по автоматизации и совершенствованию методов планирования полета МКС и предполётной подготовки. В ИПУ существует лаборатория 68 «Теории расписаний и дискретной оптимизации», деятельность которой как раз и направлена на решение подобных вопросов.

     Существуют несколько уровней планирования полета: стратегическое, тактическое, и исполнительное. Лаборатория 68 готова разработать алгоритмы планирования на тактическом и исполнительном уровнях для минимизации внештатных ситуаций.

     На первом этапе сотрудничества предлагается разработка математических моделей для задач, возникающих при планировании полета МКС. На основе моделей будут поставлены математические задачи для оптимизации плана полетных операций. На данном этапе также необходимо определить какие данные необходимо получить от РКК «Энергия» для создания пробных примеров (наиболее близко приближенных к реальным) для возникших оптимизационных задач.

    На втором этапе планируется разработка алгоритмов для решения поставленных оптимизационных задач, а также их тестирование на пробных примерах. В случае успешного тестирования возникнет возможность внедрения полученных алгоритмов в программное обеспечение, которое используется в РКК «Энергия» для планирования полета МКС.

    Опишем задачи возникающие при планировании полета МКС на разных уровнях.

    Тактический уровень.
    На тактическом уровне необходимо составить программу полета на один год. Здесь составляется график полетов грузовых кораблей и экспедиций с космонавтами на МКС, определяются сроки пребывания космонавтов на станции.

    С точки зрения планирования операций, на данном уровне происходит распределение ресурсов во времени. Для проведения операций необходимы как возобновляемые ресурсы (рабочая сила – космонавты, энергия), так и невозобновляемые (расходные материалы, питание и т.п.). Задача состоит в определении объема операций, которые будут произведены на станции в течение года. Также необходимо организовать на станцию доставку необходимого количества ресурсов для выполнения данного объема операций. Для этого необходимо составить график доставки невозобновляемых ресурсов с помощью грузовых кораблей, и возобновляемых ресурсов, – путем организации экспедиций.

    Основными ограничениями являются минимальная периодичность запусков, максимальная вместимость космических кораблей, максимальный и желательный сроки нахождения космонавтов на орбите. При выборе операций учитывается их приоритет, а также количество необходимых для их выполнения ресурсов.

    Исполнительный уровень.
    На исполнительном уровне необходимо составить план операций. Горизонт планирования может быть разным: одна экспедиция; одна неделя, или на один день) при фиксированном объеме операций и фиксированном объеме ресурсов.

    На данной уровне определяется временной интервал выполнения каждой операции. Операции могут быть разных типов:

• циклические, как например, сон, отдых или прием пищи космонавтами, техническое обслуживание компонентов МКС;
• «последовательные», когда несколько операций объединены в цепь операций с отношениями предшествования, как например, научные эксперименты;
• единичные операции.

    Для каждой операции может быть задано временное окно для ее выполнения или директивный срок ее выполнения. Временное окно может состоять из нескольких непересекающихся временных подокон, например, когда выполнение операции может осуществляться только при определенном положении станции на орбите. Для каждой операции четко задана ее продолжительность и директивный срок.

    При планировании операций необходимо учитывать режим труда и отдыха космонавтов.

    При планировании операций оптимизационным критерием может быть балансирование распределения нагрузки между космонавтами, равномерное распределение пауз в работе, возможность изменения плана в случае нештатных ситуаций.