Среди множества разнообразных задач, возникающих в космонавтике, особое место занимают задачи планирования. Для планирования действий космонавтов необходимы подробные расписания проводимых на МКС работ, а также расписания подготовки космонавтов. На сегодняшний день их разработка требует достаточно большого количества человеческих, временных и материальных ресурсов.

  Были сформулированы следующие цели:

• автоматизация процесса составления графика подготовки экипажа МКС;

• максимизация уровня квалификаций подготовки космонавтов;

• минимизация общего времени подготовки экипажей;

• минимизация экономических затрат.

  Полученные для решения этой задачи подходы могут быть использованы при разработке алгоритмов получения точных и приближенных решений широкого круга оптимизационных задач.

  В данный момент расписания составляются специалистами “вручную”, без использования какого-либо математического подхода, разумным, но неоптимальным методом. Погрешности, допущенные при составлении расписаний таким способом, накапливаются по мере работы, а так как масштаб задач велик и экономические затраты огромны, то в конечном итоге все неточности приводят к большим экономическим и временным издержкам, которые можно избежать с помощью моделей и алгоритмов, разработанных в рамках проекта.

  В рамках данного проекта были рассмотрены следующие задачи:

• Задача планирования мероприятий по подготовке космонавтов МКС

  Должен быть подготовлен экипаж, предположительно состоящий из трёх человек. Космонавты различаются степенью опытности: они могут быть либо опытными, либо неопытными. Имеется множество квалификаций, которые должны получить члены экипажа. Существует три возможные должности  космонавта на каждую квалификацию: специалист, оператор, пользователь. Имеются требуемые времена подготовки космонавта по квалификации на должность. Время подготовки космонавта по квалификации зависит от степени его опытности и его должности по этой квалификации. Также имеется требуемое количество космонавтов по каждой квалификации в определённой должности. Всё время подготовки ограничено датой вылета.

• Задача составления расписания работ на борту МКС для одного космонавта

  Имеется множество операций и один космонавт. Необходимо:

• выбрать подмножество операций для исполнения в течение горизонта планирования;

• определить для каждой операции момент начала ее исполнения (который должен совпадать с началом некоторого временного отрезка).

  Горизонт планирования разбит на временные отрезки по 5 минут. Рабочий день космонавтов начинается в 10 часов утра по московскому времени (6 часов по Гринвичу). Каждая операция характеризуется следующими параметрами:

• приоритет (или важность) операции;

• время исполнения операции;

• временн́ое окно исполнения операции: промежуток времени, когда операция может быть выполнена. Для каждой операции временн́ое окно исполнения представим в виде множества моментов времени горизонта планирования, в которые можно начать выполнение операции.

  Необходимо так составить расписание выполнения операций, чтобы сумма приоритетов выполненных заданий была максимальна, при этом необходимо выполнить все ограничения и достичь равномерной загрузки космонавтов и диспетчеров на протяжении всего полета.

  В ходе исследований были построены математические модели и представлены точные алгоритмы нахождения решений рассматриваемых задач.