航空公司機隊規(guī)劃方法研究

1、 航空公司機隊規(guī)劃方法研究 摘 要 機隊規(guī)劃是航空公司最重要的戰(zhàn)略決策之一。論文主要分析了機隊規(guī)劃的基本理論及機隊規(guī)劃決策的主要方法，分別從機隊規(guī)劃決策方法、航線機型選擇優(yōu)化、機隊更新決策程序等幾個方面介紹了機隊規(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，建立了機隊規(guī)劃方法的數(shù)學模型，并對機隊規(guī)劃的優(yōu)化理論進行了描述。另外還詳細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型優(yōu)化理論進行剖析，從中建立了溢出表對航班的座位級進行調整。文章最后介紹了飛機更新計劃的組成，并引用事例對其具體實施過程進行了分析。關鍵字：機隊規(guī)劃； 數(shù)學模型；飛機選型；需求預測前 言自從改革

2、開放以來，我國民航運輸總周轉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。伴隨著運輸量的增長，我國機隊規(guī)模不斷擴大，技術狀況根本改觀，已擁有高度現(xiàn)代化的機群，運輸能力大大增強，較好地滿足了改革開放和經(jīng)濟建設對航空運輸日益增長的需要。1997年，在亞洲經(jīng)濟危機爆發(fā)的形勢下，中國民航當年還接收新飛機51架，新訂購飛機101架，是新中國成立以來訂購飛機最多的一年。一方面，經(jīng)濟不景氣導致航空需求不旺，運價不斷受到挑戰(zhàn)；另一方面，相對過剩的運力給航空公司帶來了沉重的財務壓力；極低的載運率使得單位成本難以降低。在諸多“內憂外患”之中，中國民航終于結束了連續(xù)23年高速增長并盈利

3、的神化。雖然將1998年的虧損全然歸結于機隊規(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，我國運輸航空器機隊規(guī)模保持了年均9.6%的增幅，截止2006年底國內航空公司在冊飛機數(shù)量已達到1039架，其中僅2006年就凈增140架，預計“十一五”期末機隊總規(guī)模將達到1600架，這一方面反映了國民經(jīng)濟發(fā)展對航空運輸運力的需求在不斷增長，同時也對國家和各大航空公司的機隊規(guī)劃工作提出了更高更細的要求。國外由于航空事業(yè)起步早，對機隊規(guī)劃方面的研究也較早較多。特別在民航運輸發(fā)達國家，更是把機隊規(guī)劃作為航空運輸企業(yè)最重要的決策。例如在9.11之后，北美

4、多數(shù)骨干航空公司采取的第一個行動是將老飛機停飛和提前退役、減少機隊中的機型種類，以節(jié)省飛機費用、提高燃油效率。機隊規(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，機隊簡化也很關鍵。本文主要通過建立數(shù)學模型來解決機隊規(guī)劃過程中幾個重要環(huán)節(jié)的具體操作方法。- 5 - 1、機隊規(guī)劃工作概述1.1、機隊規(guī)劃的定義要了解機隊規(guī)劃就必須了解機隊的結構。機隊結構是指構成廣義機隊的組成部

5、分。機隊結構包括飛機型號信息和機隊信息。飛機型號信息包括：機型、翼展長度、機身長、機身高、空機重量、無燃油重量、著陸重量、最大起飛重量、經(jīng)濟巡航速度、經(jīng)濟巡航高度、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、標準飛行員配置、標準乘務員配置、公里油耗、適合跑道、飛機的acn值等。例如b737-800的使用空重為43020 kg，最大無油重量為61688 kg，結構限重為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，空機重心18.4%。另外，飛機的航程和業(yè)載之間有很重要的關系，并且其與飛機的經(jīng)濟性也有著密切的聯(lián)系。飛機的

6、航程，可根據(jù)商載、載油量和飛機起飛重量的不同，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)濟航程和三個距離范圍圖而在飛機的信息中，機型信息又是相對于機隊規(guī)劃而言比較重要的信息，因為機型信息直接影響了飛機的座位級和座位布局，其對機隊規(guī)劃中的飛機選型具有重要的意義。現(xiàn)在國內多以波音和空客的飛機為主，波音737飛機是波音公司生產(chǎn)的雙發(fā)（動機）中短程運輸機, 每排座位6的單通道飛機，載客在100人以上，200人以下。空客340是空中客車公司生產(chǎn)的雙通道的洲際客機，載客350人左右。國內常見客機的的飛機機型介紹和型號如下表1：表1 國內機場常見的飛機機型介

7、紹大型寬體飛機：座位數(shù)在200以上，飛機上有雙通道通行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） 機隊規(guī)劃（the fleet planning）：所謂機隊規(guī)劃，就是根據(jù)航空運輸市場研究的結果，依據(jù)一定的原則和方法，對規(guī)劃期內機隊的結構及數(shù)量做出系統(tǒng)的動態(tài)的安排。機隊規(guī)劃要求既能滿足客貨需求，又能獲得最佳經(jīng)濟效益

8、，并使機隊適配于航線結構、航班的配置，以及本公司的市場需求,確定機隊規(guī)模,使本公司的機隊規(guī)模達到能夠以盡可能地的成本運營所進行的一種策略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。機隊規(guī)模過大，與運力需求不符合，則飛機利用率低，勢必造成航空公司資金的巨額浪費、運營成本高，從而導致經(jīng)濟利益的下降；相反，機隊規(guī)模過小，使航空公司的運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大競爭力的良機，對航空公司的長期發(fā)展不利。另外，只有當飛機與其所運營的航線相匹配時，才能實現(xiàn)預期的成本和效益水平。機隊運營效率還依賴于所運營市場需求的規(guī)模和特征，否則將無法實現(xiàn)合理

9、的載運率或客座利用率。最后，航班作為機隊規(guī)劃的實施載體，在飛機運行中體現(xiàn)著直接的經(jīng)濟效益，編制合理的飛行計劃和相應的航班時刻表，利用數(shù)學模型對航班調配所遇到的問題進行科學規(guī)劃，從而達到整體機隊規(guī)劃的進一步合理話。2、機隊規(guī)劃的方法機隊規(guī)劃是根據(jù)航空運輸市場研究的結果, 依據(jù)一定的原則和方法, 對規(guī)劃期內機隊的結構及其數(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營對運力的要求, 使機隊適應生產(chǎn)經(jīng)營的變化, 減少航空公司的風險。良好的機隊規(guī)劃應具備良好的市場適應性, 即運力與市場需求的最佳吻合；靈活性，即快速適應的能力；連續(xù)性，即穩(wěn)步發(fā)展的能力。從機隊規(guī)劃所采用的分析方法, 航空司的機隊規(guī)

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

11、論本文在對于航空公司進行機隊規(guī)劃的各個環(huán)節(jié)構造了多個模型，模型的通用性較強。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）介紹了機隊規(guī)劃的相關概念，并為航空公司進行機隊規(guī)劃過程提供了一個較為系統(tǒng)的方案和流程。2）對于航空機隊規(guī)劃工作的方法理論及機隊規(guī)劃的優(yōu)化理論進行了較詳細的介紹，建立了相應的數(shù)學模型。并對各方法的優(yōu)缺點做出了簡要的描述，在實際機隊規(guī)劃工作中將各種方法結合使用將更為有效。 3）針對航班的飛機選型，介紹了波音公司采用的需求分析法，建立了載運需求因子相關性表（spill table）,通過實例應用反映其在實

12、際工作中的應用過程，為方法研究提供了方便。4）對機隊規(guī)劃的重要組成部分飛機的更新計劃進行了闡述，并用相應的實際例子反映了實施飛機更新計劃中應注意的具體問題。但在實際的航空公司機隊規(guī)劃過程中，有很多問題都需要研究，以完善相關的數(shù)學模型，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，需要進一步查證其應用性，并在今后的學習工作研究過程中不斷完善。致 謝本文是在導師 的嚴格要求和悉心指導下完成的，在論文研究的許多關鍵環(huán)節(jié)，尤其是技術路線的制訂方面， 教授提供許多富有建設性的意見。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，學生謹向尊師表示崇高的敬意和誠摯的感謝！參考文獻1 孫宏. 博士學位論文：航空公司飛機排班問題：模型及其算法研究d. 西南交通大學. 20032 李福娟.王魯平.劉仲英.優(yōu)化理論與技術在航空領域的應用j.計算