航空公司機(jī)隊規(guī)劃方法研究

1、航空公司機(jī)隊規(guī)劃方法研究 摘 要 機(jī)隊規(guī)劃是航空公司最重要的戰(zhàn)略決策之一。論文主要分析了機(jī)隊規(guī)劃的基本理論及機(jī)隊規(guī)劃決策的主要方法，分別從機(jī)隊規(guī)劃決策方法、航線機(jī)型選擇優(yōu)化、機(jī)隊更新決策程序等幾個方面介紹了機(jī)隊規(guī)劃工作的特點，特別是重點分析了宏觀、微觀規(guī)劃法的特點，建立了機(jī)隊規(guī)劃方法的數(shù)學(xué)模型，并對機(jī)隊規(guī)劃的優(yōu)化理論進(jìn)行了描述。另外還詳細(xì)介紹了波音公司開發(fā)的需求分析法，引用波音公司的溢出模型對航班的機(jī)型優(yōu)化理論進(jìn)行剖析，從中建立了溢出表對航班的座位級進(jìn)行調(diào)整。文章最后介紹了飛機(jī)更新計劃的組成，并引用事例對其具體實施過程進(jìn)行了分析。關(guān)鍵字：機(jī)隊規(guī)劃； 數(shù)學(xué)模型；飛機(jī)選型；需求預(yù)測前 言自從改革開

2、放以來，我國民航運(yùn)輸總周轉(zhuǎn)量在國際民航各締約國的位次從1978年的37位上升到了1997年的第10位。伴隨著運(yùn)輸量的增長，我國機(jī)隊規(guī)模不斷擴(kuò)大，技術(shù)狀況根本改觀，已擁有高度現(xiàn)代化的機(jī)群，運(yùn)輸能力大大增強(qiáng)，較好地滿足了改革開放和經(jīng)濟(jì)建設(shè)對航空運(yùn)輸日益增長的需要。1997年，在亞洲經(jīng)濟(jì)危機(jī)爆發(fā)的形勢下，中國民航當(dāng)年還接收新飛機(jī)51架，新訂購飛機(jī)101架，是新中國成立以來訂購飛機(jī)最多的一年。一方面，經(jīng)濟(jì)不景氣導(dǎo)致航空需求不旺，運(yùn)價不斷受到挑戰(zhàn)；另一方面，相對過剩的運(yùn)力給航空公司帶來了沉重的財務(wù)壓力；極低的載運(yùn)率使得單位成本難以降低。在諸多“內(nèi)憂外患”之中，中國民航終于結(jié)束了連續(xù)23年高速增長并盈利的

3、神化。雖然將1998年的虧損全然歸結(jié)于機(jī)隊規(guī)劃失誤是有失偏頗的，但是如上的數(shù)據(jù)至少證實了一點：機(jī)隊規(guī)劃對航空公司效益的影響是不容小視的。近十年來，我國運(yùn)輸航空器機(jī)隊規(guī)模保持了年均9.6%的增幅，截止2006年底國內(nèi)航空公司在冊飛機(jī)數(shù)量已達(dá)到1039架，其中僅2006年就凈增140架，預(yù)計“十一五”期末機(jī)隊總規(guī)模將達(dá)到1600架，這一方面反映了國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展對航空運(yùn)輸運(yùn)力的需求在不斷增長，同時也對國家和各大航空公司的機(jī)隊規(guī)劃工作提出了更高更細(xì)的要求。國外由于航空事業(yè)起步早，對機(jī)隊規(guī)劃方面的研究也較早較多。特別在民航運(yùn)輸發(fā)達(dá)國家，更是把機(jī)隊規(guī)劃作為航空運(yùn)輸企業(yè)最重要的決策。例如在9.11之后，北美多

4、數(shù)骨干航空公司采取的第一個行動是將老飛機(jī)停飛和提前退役、減少機(jī)隊中的機(jī)型種類，以節(jié)省飛機(jī)費(fèi)用、提高燃油效率。機(jī)隊規(guī)劃和簡化是中國航空公司的最薄弱環(huán)節(jié)之一，更重要的是，由于飛機(jī)成本是中國航空公司最大的一項成本開支，這項工作對于中國航空公司的重要性比對外國航空公司還要大。民航改革重組之后，機(jī)隊簡化連同龐大的成本節(jié)約空間，將成為三大航空公司面臨的一個巨大挑戰(zhàn)。而對于其他的中國航空公司來說，機(jī)隊簡化也很關(guān)鍵。本文主要通過建立數(shù)學(xué)模型來解決機(jī)隊規(guī)劃過程中幾個重要環(huán)節(jié)的具體操作方法。1、機(jī)隊規(guī)劃工作概述1.1、機(jī)隊規(guī)劃的定義要了解機(jī)隊規(guī)劃就必須了解機(jī)隊的結(jié)構(gòu)。機(jī)隊結(jié)構(gòu)是指構(gòu)成廣義機(jī)隊的組成部分。機(jī)隊結(jié)構(gòu)包

5、括飛機(jī)型號信息和機(jī)隊信息。飛機(jī)型號信息包括：機(jī)型、翼展長度、機(jī)身長、機(jī)身高、空機(jī)重量、無燃油重量、著陸重量、最大起飛重量、經(jīng)濟(jì)巡航速度、經(jīng)濟(jì)巡航高度、最大航程、最短起飛距離、最大座位數(shù)、最大業(yè)載、生產(chǎn)廠商、標(biāo)準(zhǔn)飛行員配置、標(biāo)準(zhǔn)乘務(wù)員配置、公里油耗、適合跑道、飛機(jī)的acn值等。例如b737-800的使用空重為43020 kg，最大無油重量為61688 kg，結(jié)構(gòu)限重為18668 kg，最大起飛重量為79015 kg，最大著陸重量為66224 kg，最大裝油量為20896 kg，空機(jī)重心18.4%。另外，飛機(jī)的航程和業(yè)載之間有很重要的關(guān)系，并且其與飛機(jī)的經(jīng)濟(jì)性也有著密切的聯(lián)系。飛機(jī)的航程，可根據(jù)商

6、載、載油量和飛機(jī)起飛重量的不同，分為三個范圍，如圖1所示：w商w油w起飛第一距離范圍第二距離范圍第三距離范圍航程lll圖1經(jīng)濟(jì)航程和三個距離范圍圖而在飛機(jī)的信息中，機(jī)型信息又是相對于機(jī)隊規(guī)劃而言比較重要的信息，因為機(jī)型信息直接影響了飛機(jī)的座位級和座位布局，其對機(jī)隊規(guī)劃中的飛機(jī)選型具有重要的意義?，F(xiàn)在國內(nèi)多以波音和空客的飛機(jī)為主，波音737飛機(jī)是波音公司生產(chǎn)的雙發(fā)（動機(jī)）中短程運(yùn)輸機(jī), 每排座位6的單通道飛機(jī)，載客在100人以上，200人以下?？湛?40是空中客車公司生產(chǎn)的雙通道的洲際客機(jī)，載客350人左右。國內(nèi)常見客機(jī)的的飛機(jī)機(jī)型介紹和型號如下表1：表1 國內(nèi)機(jī)場常見的飛機(jī)機(jī)型介紹大型寬體飛機(jī)

7、：座位數(shù)在200以上，飛機(jī)上有雙通道通行747波音747，載客數(shù)在350-400人左右。（747、74e均為波音747的不同型號） 777波音777，載客在350人左右。（或以77b作為代號） 767波音767，載客在280人左右 md11麥道11，載客340人左右 340空中客車340，載客350人左右 300空中客車300，載客280人左右（或以ab6作為代號） 機(jī)隊規(guī)劃（the fleet planning）：所謂機(jī)隊規(guī)劃，就是根據(jù)航空運(yùn)輸市場研究的結(jié)果，依據(jù)一定的原則和方法，對規(guī)劃期內(nèi)機(jī)隊的結(jié)構(gòu)及數(shù)量做出系統(tǒng)的動態(tài)的安排。機(jī)隊規(guī)劃要求既能滿足客貨需求，又能獲得最佳經(jīng)濟(jì)效益，并使機(jī)隊適配

8、于航線結(jié)構(gòu)、航班的配置，以及本公司的市場需求,確定機(jī)隊規(guī)模,使本公司的機(jī)隊規(guī)模達(dá)到能夠以盡可能地的成本運(yùn)營所進(jìn)行的一種策略1。對于航空公司而言，收入實現(xiàn)于生產(chǎn)過程，卻始于計劃過程。機(jī)隊規(guī)模過大，與運(yùn)力需求不符合，則飛機(jī)利用率低，勢必造成航空公司資金的巨額浪費(fèi)、運(yùn)營成本高，從而導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)利益的下降；相反，機(jī)隊規(guī)模過小，使航空公司的運(yùn)力無法滿足市場需求這將不僅意味著航空公司潛在的收入損失，而且使航空公司喪失擴(kuò)大競爭力的良機(jī)，對航空公司的長期發(fā)展不利。另外，只有當(dāng)飛機(jī)與其所運(yùn)營的航線相匹配時，才能實現(xiàn)預(yù)期的成本和效益水平。機(jī)隊運(yùn)營效率還依賴于所運(yùn)營市場需求的規(guī)模和特征，否則將無法實現(xiàn)合理的載運(yùn)率或客座

9、利用率。最后，航班作為機(jī)隊規(guī)劃的實施載體，在飛機(jī)運(yùn)行中體現(xiàn)著直接的經(jīng)濟(jì)效益，編制合理的飛行計劃和相應(yīng)的航班時刻表，利用數(shù)學(xué)模型對航班調(diào)配所遇到的問題進(jìn)行科學(xué)規(guī)劃，從而達(dá)到整體機(jī)隊規(guī)劃的進(jìn)一步合理話。2、機(jī)隊規(guī)劃的方法機(jī)隊規(guī)劃是根據(jù)航空運(yùn)輸市場研究的結(jié)果, 依據(jù)一定的原則和方法, 對規(guī)劃期內(nèi)機(jī)隊的結(jié)構(gòu)及其數(shù)量做出系統(tǒng)的動態(tài)安排。其主要目的是確定航空公司的運(yùn)營對運(yùn)力的要求, 使機(jī)隊適應(yīng)生產(chǎn)經(jīng)營的變化, 減少航空公司的風(fēng)險。良好的機(jī)隊規(guī)劃應(yīng)具備良好的市場適應(yīng)性, 即運(yùn)力與市場需求的最佳吻合；靈活性，即快速適應(yīng)的能力；連續(xù)性，即穩(wěn)步發(fā)展的能力。從機(jī)隊規(guī)劃所采用的分析方法, 航空司的機(jī)隊規(guī)劃可分為宏觀機(jī)

10、隊規(guī)劃和微觀機(jī)隊規(guī)劃。宏觀機(jī)隊規(guī)劃采用宏觀分析方法, 按“從上到下”的順序進(jìn)行預(yù)測， 先求出總的飛機(jī)需求量, 再求出各座級飛機(jī)的凈需求量。微觀機(jī)隊規(guī)劃采用微觀分析方法，按“從下到上”的順序進(jìn)行預(yù)測, 先求出各座級飛機(jī)的需求量，再累加求出總的飛機(jī)需求量。本節(jié)主要就微觀機(jī)隊規(guī)劃進(jìn)行研究1。2.1.2、機(jī)隊規(guī)劃模型的建立基于以上分析，可以建立如下的機(jī)隊規(guī)劃數(shù)學(xué)模型2，5，16：目標(biāo)：機(jī)隊年運(yùn)輸成本最小 （1） （2） （3）在設(shè)定子系統(tǒng)的過程中可以按照不同的標(biāo)準(zhǔn)，例如可以根據(jù)飛機(jī)的座級、服務(wù)市場的地理區(qū)域、航線特征和增長的趨勢特征進(jìn)行劃分。如圖2 所示1：圖2宏觀機(jī)隊規(guī)劃系統(tǒng)分析圖結(jié) 論本文在對于航

11、空公司進(jìn)行機(jī)隊規(guī)劃的各個環(huán)節(jié)構(gòu)造了多個模型，模型的通用性較強(qiáng)。文章對于不同的問題建立不同的模型，而不是刻意將各個模型統(tǒng)一起來，是為了滿足具體問題具體分析的要求。本文主要的成果如下：1）介紹了機(jī)隊規(guī)劃的相關(guān)概念，并為航空公司進(jìn)行機(jī)隊規(guī)劃過程提供了一個較為系統(tǒng)的方案和流程。2）對于航空機(jī)隊規(guī)劃工作的方法理論及機(jī)隊規(guī)劃的優(yōu)化理論進(jìn)行了較詳細(xì)的介紹，建立了相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型。并對各方法的優(yōu)缺點做出了簡要的描述，在實際機(jī)隊規(guī)劃工作中將各種方法結(jié)合使用將更為有效。 3）針對航班的飛機(jī)選型，介紹了波音公司采用的需求分析法，建立了載運(yùn)需求因子相關(guān)性表（spill table）,通過實例應(yīng)用反映其在實際工作中的應(yīng)用

12、過程，為方法研究提供了方便。4）對機(jī)隊規(guī)劃的重要組成部分飛機(jī)的更新計劃進(jìn)行了闡述，并用相應(yīng)的實際例子反映了實施飛機(jī)更新計劃中應(yīng)注意的具體問題。但在實際的航空公司機(jī)隊規(guī)劃過程中，有很多問題都需要研究，以完善相關(guān)的數(shù)學(xué)模型，使其更切合。在我的研究過程中，由于缺乏實際的航空公司在機(jī)隊規(guī)劃方面的數(shù)據(jù)，很多模型還沒有經(jīng)過實踐檢驗，需要進(jìn)一步查證其應(yīng)用性，并在今后的學(xué)習(xí)工作研究過程中不斷完善。致 謝本文是在導(dǎo)師 的嚴(yán)格要求和悉心指導(dǎo)下完成的，在論文研究的許多關(guān)鍵環(huán)節(jié)，尤其是技術(shù)路線的制訂方面， 教授提供許多富有建設(shè)性的意見。其實孫老師給予我的不僅僅是專業(yè)知識，更寶貴的是他的勇于創(chuàng)新的治學(xué)態(tài)度，平易近人，誨人不倦的崇高師德令我銘記于心。在此，學(xué)生謹(jǐn)向尊師表示崇高的敬意和誠摯的感謝！參考文獻(xiàn)1 孫宏. 博士學(xué)位論文：航空公司飛機(jī)排班問題：模型及其算法研究d. 西南交通大學(xué). 20032 李福娟.王魯平.劉仲英.優(yōu)化理論與技術(shù)在航空領(lǐng)域的應(yīng)用j.計算機(jī)