1、    基于運輸成本最低的廈門航空宏觀機隊規劃研究    董睿，王洵摘 要：航空公司機隊規模迅速增長帶來機隊規劃的挑戰。本文結合廈門航空公司現狀，構建了一種宏觀機隊規劃優化模型，可降低廈門航空5%以上的運營成本。旨在通過這種宏觀機隊規劃優化模型降低廈門航空運輸成本，為其他航空公司的機隊規劃工作提供參考。關鍵詞：廈門航空；機隊規劃；運輸成本：v352 ：a ：1008-4428（2018）09-0008-02一、 引言縱觀國內航空公司的機隊規模，可見我國航空公司面臨機隊規模迅速增長的挑戰。截至2017年底，國內航空公司在冊運輸飛機數量有3296架。預計到“

2、十三五”末，運輸飛機數量有望達到4600架。這一方面反映了國民經濟發展對航空運輸運力的需求在不斷增長，同時也對國內各航空公司的機隊規劃工作提出了更高更細的要求。好的機隊構成可以讓公司以最少的成本得到最大的收益。廈門航空要謀求更長久的經濟利益和可持續性的發展，必須做好公司的機隊規劃。本文通過優化模型使廈門航空公司降低運輸成本，為公司的機隊規劃的實施提出了切實可行的解決方案，以保證航空公司的安全運營和可持續發展，使其在復雜激烈的市場競爭環境中獲得更大的競爭優勢。近幾年，隨著對機隊規劃的理論研究逐漸深入，新的理論方法和傳統模型的優化是研究的主流。michael rosskopf和stephan le

3、hner（2014）研究了航空公司長期機隊規劃中經濟和環境目標的平衡。建立了一個多目標的為期10年線性規劃模型來優化機隊的構成、發展以及就業。模型輸入包括飛行計劃數據、操作、技術和成本參數，現有的機隊飛機以及新的、更有效率的飛機的可用性。該模型確定經濟上和環境上最佳的機隊計劃之間的權衡。slavica dozic和milica kalic（2015）研究認為影響航空公司成功的一個主要因素是供應和需求是否緊密地結合在一起。為了實現這一目標，航空公司需要對機隊規劃過程采取適當的方法。作者為機隊規劃制定一個強有力的模式，建立了以一家假想的航空公司為例子的模型。此模型涉及在短途和中途航線上運營的航空公

4、司的機隊規模和機隊組成問題。文中提出選擇一架飛機來運營一個固定的航線網絡是一個關鍵因素，直接影響到航空公司利潤的增加和航空公司成本的降低。joana s. carreira， guglielmo lulli， antónio p. antunes（2017）三人研究了葡萄牙傳統航空公司面臨的戰略性機隊規劃問題。這項研究旨在揭示飛機模型的選擇以及飛機購買（或融資租賃）和飛機的組合，以應對巴西在2020年預測的客運需求。與國外學者不同，國內學者針對機隊規劃的研究主要以微觀機隊規劃為主。中國民航大學的谷潤平等人（2016）為了減少航空公司的運營成本，以燃油成本最小、時間成本最小、碳排放成本

5、最小以及機型利用率最平均為目標函數，建立了多目標整數優化模型。文中的優化模型一年可以為該航空公司節省約2869萬元運營成本。汪瑜（2016）將旅客收益網絡優化模型合并入基于航班時空網絡的機隊規劃隨機優化模型之中，在現有基于航線運力分配的機隊規劃模型中考慮了競爭航空公司航線運力分配方案對于本航空公司的影響，構建了多航空公司競爭型機隊規劃數學模型，并基于均衡最優理論設計了啟發式算法進行求解。綜上所述，國外學者針對宏觀機隊規劃從研究飛機可用性、選擇固定的航線網絡以及飛機租賃的角度分析預測了可行的方案，都對航空公司的機隊規劃問題進行了一些優化，而我國學者針對機隊規劃主要以微觀機隊規劃為主。基于此，本文

6、在綜合考慮廈門航空公司現有機隊規模、小時成本、航線發展需求等情況下，以宏觀機隊規劃方法為基礎，建立了以年運輸成本最低為優化目標的機隊優化配置模型，利用lingo軟件對模型進行了計算，并對計算結果進行分析，最后對廈航未來三年做出較為合理的機隊規劃。二、 模型的建立宏觀機隊規劃線性模型定義表示在現有機隊規模的情況下，高、低限載運率與市場需求平衡，滿足廈航機隊規模的發展，從而使得廈航運輸成本最低。本文選擇以降低廈航運輸成本中的燃油和維修成本為目標，設定高、低限載運率與市場需求等條件建立宏觀機隊規劃優化配置模型，從而求出各類飛機所需數量。（一）從運輸成本角度優化目標航空運輸成本由飛機折舊費、飛機維護費

7、、航空燃油費、機場管理費、裝卸費以及工資等構成。這些成本通常可分為固定成本、變動成本、混合成本三部分。固定成本是指在短期內不發生變化，但又必須得到補償的那些費用。其主要包括機場費、保險費、導航費和地面操作費等，與飛行時間或飛行速度沒有關系，因此對這部分成本不做優化。而變動成本中的飛機維護費和燃油費等成本會根據飛行小時數或飛行速度的變化而發生改變。因此本文是以飛機一年消耗的小時成本（飛機一小時消耗的燃油成本和維護成本等）為目標函數來建立模型。假設平均每架飛機一年工作365天。實際情況下，由于需要停場檢修，飛機也許不能出現滿勤，做規劃時應使用飛機平均出勤天數替換“365”，因此將365ti用飛機年

8、利用率替換。廈航所有飛機一年所耗小時成本優化目標函數為minc=365ki=1ticixi其中：xi取正整數，是決策變量，表示第i類飛機的架數；ti為第i類飛機的日利用率，單位為“小時”；ci為第i類飛機的小時成本，單位為“元/小時”。（二）約束條件本文通過建立最低運輸成本模型對廈航機隊規劃結果進行優化，受到現有機隊規模飛機的架次、各機型的市場需求、飛機的高低限載運率等條件限制，約束條件如下：1. 航線市場需求限制：365tizivilixidi，i=1，2，k表示第i類機隊對應低限載運率的載運量應該不大于該類機型的市場需求。式中：zi為第i類飛機的最大業載；vi為第i類飛機的平均航速；li為

9、第i類飛機的低限載運率；di為第i類飛機需滿足的市場需求。2. 航線市場需求限制：365tizilixidi，i=1，2，k表示第i類機隊對應高限載運率的載運量應該不小于該類機型的市場需求。式中：li為第i類飛機的高限載運率。3. 飛機數量限制：xini，i=1，2，k表示規劃的該類飛機的數量應該不小于該類飛機的現有數量。式中：ni為第i類飛機現有架數；k為機型總數。三、 實證分析（一）數據選取根據廈航當前的實際情況，本次機隊規劃只考慮b737-800、b737 max（本文統稱為b737系列）以及b787-8和b787-9。各機型的性能數據和時間成本如表1所示：（二）模型求解本文采用交互式的

10、線性和通用優化求解器lingo軟件對規劃模型進行一次優化求解。使用lingo求解機隊優化配置模型可分為兩個步驟：1. 根據前文目標函數和約束條件，建立目標機隊優化配置數學模型。2. 根據優化模型，利用lingo軟件將數學模型轉譯成計算機語言，轉化過程在此不再贅述。（三）結果分析優化前，宏觀機隊規劃通常運用機隊規劃基本方程來求解飛機架數和運輸成本。機隊規劃基本方程求解出來的結果是需要引進b737-800和b737 max一共55架；引進b787-8飛機7架；引進b787-9飛機7架。求解出來的年運輸成本為43006596萬元。與此同時根據已建立的模型，運用lingo軟件優化過后，由最后得出的結果

11、圖可知，年運輸成本為4089587萬元，x1=187，x2=12，x3=10。即運用模型優化之后廈航在“十三五”規劃期間，在考慮降低年運輸成本和擴大機隊規模的情況下，需要引進b737-800和b737 max一共55架；引進b787-8飛機6架；引進b787-9飛機6架。對比優化前后的結果表明：經過優化過后，廈航需要引進的飛機總數在滿足市場需求的同時由原來的69架降低到67架；機隊每天執行航班任務時所產生運營成本由原來的43006596萬元，降低到現在的4089587萬元，降低成本5%以上，從而達到了降低整個機隊運輸成本的目的，故驗證了該模型的可行性，可供廈航在制定機隊規劃時進行參考。四、 廈

12、航宏觀機隊規劃建議（一）堅持引進相對單一的機型1. 整合集團機隊，統一調配使用不同機型廈航集團（廈門航空、河北航空、江西航空）現有b787-8/9、b757-200、b737-800/700等多種機型，不同機型適宜執飛的航線各異、所在基地的運力不同。與此同時，由于江西航和河北航均處于起步階段，機隊規模小、人員隊伍尚不充足，往往造成心有余而力不足的尷尬局面；而廈航經過30多年的發展，機隊規模和人力資源已形成規模效應，但是由于基地容量限制與邊際效應的逐步遞減，經常造成空運力的浪費和飛機停場“曬太陽”的情況，因此在集團內部形成一種飛機統一調配的相關機制，可以充分發揮機型多樣化和規模效應的優勢。建議公

13、司利用集團優勢，搭建資源共享平臺，建立集團內飛機調配常態機制，靈活使用不同機型以及不同座艙布局飛機，提高航線經營效益、合理使用資源。2. 繼續堅持相對單一的機型，避免機型結構復雜從廈航目前運行的幾種機型來看，不同的機型在航班調整，維護保障和長遠旅客銷售來看均需要考慮多種問題，尤其是在處理頭等、超售旅客以及人員運行資質的培訓和航材的儲存引進等方面均存在諸多不便。因此，持有相對單一的機型，從成本的角度來考慮，能夠形成機型的規模效應從而節約成本。從運行角度來講，單一的機型對于航班的調整，機組的替換將更加簡單。并且由上文得出的結論可知，廈航未來三年的主力機型依然為b737-800和馬上就要到公司服役的

14、新機型b737max，b737系列不僅在廈航現存數量龐大，而且后期也會持續引進55架。與此同時，b787-8/9這類有著“夢想客機”之稱的寬體客機，因其座椅間距更寬敞、飛行距離更長遠，后期也會成為廈航洲際航線的主打機型，每種機型各需增加6架。在此情況下，廈航既能保障市場需求與飛機數量的平衡，又能節約成本。（二）適度增加飛機租賃比例從以前的b737-300到如今的b787-9，廈航在機隊更新方面可謂是與時俱進。然而持續的購買新飛機也不是長久之計。建議廈航持續優化飛機引進結構，適度調整飛機租賃比例，提前謀劃飛機的更新換代計劃，規避老舊飛機殘值下降等潛在經營風險，以及國際金融和戰略環境的變動，緊跟新

15、興技術和理念的步伐，提前布局提早謀劃。例如，在后續b737系列的引進方式中可以采用租賃的形式，減少巨額的一次性采購；評估新機型的引進效益及對現有機型的影響，尤其是在人員資質的培訓和初期運行的經驗上予以注意；以及貨運市場景氣程度對“客改貨”飛機的需求，在b737系列停止生產前適時退出部分自有老舊飛機等將大大優化運力結構和維修成本，提高公司服務質量和旅客體驗。（三）增強機隊規劃匹配性而就目前來看，其擁有的主力布局仍是擁有商務艙的兩艙布局，建議其相關部門應密切開展市場需求研究，謀劃航線網絡，提高后續機型引進與市場匹配性。同時，繼續研究全經濟艙飛機市場規模，評估是否有進一步擴大全經濟艙機隊的市場需求；

16、持續跟進大流量市場發展與b737max新飛機性能評估，考慮有無繼續引進200座級b787-8/9的必要性。五、 結語針對廈門航空機隊的現狀及特點，以年運輸成本最小為目標，建立目標的機隊優化配置模型。經過模型的建立以及實例分析，對比原始數據和優化數據，結果表明經過優化模型運行過后，年運輸成本降低5%以上。本文中制定的機隊規劃周期為三年期規劃。本文只考慮了如何在保證成本最低的情況下引進新機型，并沒有考慮舊飛機的退租等因素。另外，機場時刻的獲取也可能會隨著時間的推移而發生變動。機隊規劃的周期越長，不確定因素也就越多，因此，要保證中長期機隊規劃方案符合未來發展趨勢，需要做大量的市場調查和數據統計。本文

17、建立的機隊優化配置模型一定程度上彌補了國內在宏觀機隊規劃研究上的不足。通過實證研究驗證了模型具有較好的實用性，為國內其他航空公司開展宏觀機隊規劃提供了一定的參考。在未來的研究中，將充分考慮我國航空公司的整體特點，提升機隊優化配置模型的通用性和包容性。參考文獻：1michael rosskopf， stephan lehner. economicenvironmental tradeoffs in longterm airline fleet planningj. journal of air transport management，2014，34（2）：109-115.2slavica dozic， milica kalic. threestage airline fleet planning modelj. journal of air transport management，2015，46（3）：30-39.3joana s. carreira， guglielmo lull