Optimization of training programs for competency-based training - COMFORT model description
Abstract
The Royal Norwegian Air Force (RNoAF) is in the process of phasing in new F-35 combat aircraft,
which will take on a wide range of roles. Efficient pilot training is crucial in order to make full use
of this investment. Simulator training will be an integrated part of the training program for the F-35
pilots. The simulators provide a means to better adapt the training to the needs of the pilots.
One possible approach to improve training efficiency is competency-based training, where training
is planned according to competency requirements rather than requiring pilots to complete specific
missions. Competency-based training is a promising approach that may improve the training outcome
and reduce costs. At the same time, the scheduling and resource allocation can be challenging due
to the high degree of flexibility required. In this report, we make use of optimization algorithms to
assess these challenges.
We consider a regime where the set of missions that the pilots can carry out and the set of
required competencies are given. Our aim is to minimize the total cost of the pilot training according
to a given cost function, while ensuring that the pilots train each competency a given number of
times. Two cases are considered: one where the training outcome of each mission is fixed and one
where it can vary between different repetitions of the same mission.
Both problems are formulated as Constrained Optimization Problems (COPs). For the case
where the training outcome varies, we compare two equivalent formulations. We implement a Java
program named COmpetency-Mission Frequency Optimizer for Readiness Training (COMFORT)
that solves the COPs using the software package OR-Tools. OR-Tools includes implementations
of three different COP solution algorithms. We compare the three solution algorithms in terms of
computation time for a set of example parameters and highlight some of their general strengths and
weaknesses. Luftforsvaret er i ferd med å fase inn nye kampfly av typen F-35, som skal fylle et vidt spekter av
roller. Et effektivt treningsopplegg for pilotene er avgjørende for å få fullt utbytte av denne investeringen.
Simulatortrening kommer til å bli en integrert del av treningsprogrammet til F-35-pilotene.
Simulatorene gir muligheter for å tilpasse treningen bedre etter pilotenes behov.
En mulig framgangsmåte for å effektivisere treningsopplegget er kompetansebasert trening,
hvor treningen planlegges ut fra kompetansekrav i stedet for krav om å gjennomføre spesifikke
oppdrag. Kompetansebasert trening er en lovende framgangsmåte som kan forbedre treningsutbyttet
og redusere kostnadene. Samtidig kan tidsplanleggingen og ressursallokeringen bli utfordrende på
grunn av den store fleksibiliteten som kreves. I denne rapporten bruker vi optimeringsalgoritmer for å
se på disse utfordringene.
Vi ser på et regime der det er kjent hvilke treningsoppdrag pilotene skal gjennomføre og hvilke
ferdigheter de må opprettholde. Målet er å minimere kostnaden av treningen ut fra en gitt kostnadsfunksjon
og samtidig sikre at pilotene trener på hver ferdighet et gitt antall ganger per år. Vi ser på to
varianter av dette problemet: en hvor treningsutbyttet for hvert oppdrag er fast, og en hvor det kan
variere mellom ulike repetisjoner av oppdraget.
Begge problemene formuleres som føringsbaserte optimeringsproblemer (COP-er). For tilfellet
hvor treningsutbyttet kan variere, sammenligner vi to ekvivalente formuleringer. Vi implementerer et
Java-verktøy kalt COmpetency-Mission Frequency Optimizer for Readiness Training (COMFORT)
som løser COP-ene ved hjelp av programvarepakken OR-Tools. OR-Tools inneholder implementasjoner
av tre ulike løsningsalgoritmer for COP-er. Vi sammenligner beregningstiden som brukes med
de ulike algoritmene for et sett med eksempelparametre, og trekker fram noen generelle styrker og
svakheter ved hver algoritme.
Collections
Related items
Showing items related by title, author, creator and subject.
-
Eksponering for skyterøyk i pansrede kjøretøy
Author::Johnsen, Ida Vaa; Author::Johnsen, Arnt; Author::Karsrud, Tove Engen (2017-11-30)Under skyteøvelser med panserkjøretøy blir personell utsatt for skyterøyk. For å avdekke hvilke konsentrasjoner det gjelder, ble det bestemt at det skulle utføres målinger. I samarbeid med Forsvaret valgte Forsvarets ... -
Overvåking av sauer på Leksdal skyte- og øvingsfelt
Author::Johnsen, Ida Vaa; Author::Mariussen, Espen (2017-12-06)Forsvarets skyte- og øvingsfelt (SØF) inneholder metallforurensinger som bly (Pb) og kobber (Cu) fra ammunisjonsrester. Norske SØF er sjelden inngjerdet og kan derfor være en del av utmarksbeitet for dyr fra nærliggende ... -
Videreutvikling av forsvarssektorens innovasjonsmodell – trekantmodellen versjon 2.0
Author::Bjørk, Hanne Marit; Author::Iversen, Sigurd; Author::Skøelv, Åge; Author::Sendstad Ole Jakob (2018-10-16)Norsk forsvarsindustri har opplevd en betydelig utvikling i etterkrigstiden, noe som har gitt Norge en posisjon som nisjebasert leverandør av svært konkurransedyktige høyteknologiske produkter til et proteksjonistisk ...