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航空公司机队规划方法研究 摘 要 机队规划是航空公司最重要的战略决策之一。论文主要分析了机队规划的基本理论及机队规划决策的主要方法，分别从机队规划决策方法、航线机型选择优化、机队更新决策程序等几个方面介绍了机队规划工作的特点，特别是重点分析了宏观、微观规划法的特点，建立了机队规划方法的数学模型，并对机队规划的优化理论进行了描述。另外还详细介绍了波音公司开发的需求分析法，引用波音公司的溢出模型对航班的机型优化理论进行剖析，从中建立了溢出表对航班的座位级进行调整。文章最后介绍了飞机更新计划的组成，并引用事例对其具体实施过程进行了分析。关键字：机队规划； 数学模型；飞机选型；需求预测前 言自从改革开放以来，我国民航运输总周转量在国际民航各缔约国的位次从1978年的37位上升到了1997年的第10位。伴随着运输量的增长，我国机队规模不断扩大，技术状况根本改观，已拥有高度现代化的机群，运输能力大大增强，较好地满足了改革开放和经济建设对航空运输日益增长的需要。1997年，在亚洲经济危机爆发的形势下，中国民航当年还接收新飞机51架，新订购飞机101架，是新中国成立以来订购飞机最多的一年。一方面，经济不景气导致航空需求不旺，运价不断受到挑战；另一方面，相对过剩的运力给航空公司带来了沉重的财务压力；极低的载运率使得单位成本难以降低。在诸多“内忧外患”之中，中国民航终于结束了连续23年高速增长并盈利的神化。虽然将1998年的亏损全然归结于机队规划失误是有失偏颇的，但是如上的数据至少证实了一点：机队规划对航空公司效益的影响是不容小视的。近十年来，我国运输航空器机队规模保持了年均9.6%的增幅，截止2006年底国内航空公司在册飞机数量已达到1039架，其中仅2006年就净增140架，预计“十一五”期末机队总规模将达到1600架，这一方面反映了国民经济发展对航空运输运力的需求在不断增长，同时也对国家和各大航空公司的机队规划工作提出了更高更细的要求。国外由于航空事业起步早，对机队规划方面的研究也较早较多。特别在民航运输发达国家，更是把机队规划作为航空运输企业最重要的决策。例如在9.11之后，北美多数骨干航空公司采取的第一个行动是将老飞机停飞和提前退役、减少机队中的机型种类，以节省飞机费用、提高燃油效率。机队规划和简化是中国航空公司的最薄弱环节之一，更重要的是，由于飞机成本是中国航空公司最大的一项成本开支，这项工作对于中国航空公司的重要性比对外国航空公司还要大。民航改革重组之后，机队简化连同庞大的成本节约空间，将成为三大航空公司面临的一个巨大挑战。而对于其他的中国航空公司来说，机队简化也很关键。本文主要通过建立数学模型来解决机队规划过程中几个重要环节的具体操作方法。- 5 - 1、机队规划工作概述1.1、机队规划的定义要了解机队规划就必须了解机队的结构。机队结构是指构成广义机队的组成部分。机队结构包括飞机型号信息和机队信息。飞机型号信息包括：机型、翼展长度、机身长、机身高、空机重量、无燃油重量、着陆重量、最大起飞重量、经济巡航速度、经济巡航高度、最大航程、最短起飞距离、最大座位数、最大业载、生产厂商、标准飞行员配置、标准乘务员配置、公里油耗、适合跑道、飞机的acn值等。例如b737-800的使用空重为43020 kg，最大无油重量为61688 kg，结构限重为18668 kg，最大起飞重量为79015 kg，最大着陆重量为66224 kg，最大装油量为20896 kg，空机重心18.4%。另外，飞机的航程和业载之间有很重要的关系，并且其与飞机的经济性也有着密切的联系。飞机的航程，可根据商载、载油量和飞机起飞重量的不同，分为三个范围，如图1所示：w商w油w起飞第一距离范围第二距离范围第三距离范围航程lll图1经济航程和三个距离范围图而在飞机的信息中，机型信息又是相对于机队规划而言比较重要的信息，因为机型信息直接影响了飞机的座位级和座位布局，其对机队规划中的飞机选型具有重要的意义。现在国内多以波音和空客的飞机为主，波音737飞机是波音公司生产的双发（动机）中短程运输机, 每排座位6的单通道飞机，载客在100人以上，200人以下。空客340是空中客车公司生产的双通道的洲际客机，载客350人左右。国内常见客机的的飞机机型介绍和型号如下表1：表1 国内机场常见的飞机机型介绍大型宽体飞机：座位数在200以上，飞机上有双通道通行747波音747，载客数在350-400人左右。（747、74e均为波音747的不同型号） 777波音777，载客在350人左右。（或以77b作为代号） 767波音767，载客在280人左右 md11麦道11，载客340人左右 340空中客车340，载客350人左右 300空中客车300，载客280人左右（或以ab6作为代号） 机队规划（the fleet planning）：所谓机队规划，就是根据航空运输市场研究的结果，依据一定的原则和方法，对规划期内机队的结构及数量做出系统的动态的安排。机队规划要求既能满足客货需求，又能获得最佳经济效益，并使机队适配于航线结构、航班的配置，以及本公司的市场需求,确定机队规模,使本公司的机队规模达到能够以尽可能地的成本运营所进行的一种策略1。对于航空公司而言，收入实现于生产过程，却始于计划过程。机队规模过大，与运力需求不符合，则飞机利用率低，势必造成航空公司资金的巨额浪费、运营成本高，从而导致经济利益的下降；相反，机队规模过小，使航空公司的运力无法满足市场需求这将不仅意味着航空公司潜在的收入损失，而且使航空公司丧失扩大竞争力的良机，对航空公司的长期发展不利。另外，只有当飞机与其所运营的航线相匹配时，才能实现预期的成本和效益水平。机队运营效率还依赖于所运营市场需求的规模和特征，否则将无法实现合理的载运率或客座利用率。最后，航班作为机队规划的实施载体，在飞机运行中体现着直接的经济效益，编制合理的飞行计划和相应的航班时刻表，利用数学模型对航班调配所遇到的问题进行科学规划，从而达到整体机队规划的进一步合理话。2、机队规划的方法机队规划是根据航空运输市场研究的结果, 依据一定的原则和方法, 对规划期内机队的结构及其数量做出系统的动态安排。其主要目的是确定航空公司的运营对运力的要求, 使机队适应生产经营的变化, 减少航空公司的风险。良好的机队规划应具备良好的市场适应性, 即运力与市场需求的最佳吻合；灵活性，即快速适应的能力；连续性，即稳步发展的能力。从机队规划所采用的分析方法, 航空司的机队规划可分为宏观机队规划和微观机队规划。宏观机队规划采用宏观分析方法, 按“从上到下”的顺序进行预测， 先求出总的飞机需求量, 再求出各座级飞机的净需求量。微观机队规划采用微观分析方法，按“从下到上”的顺序进行预测, 先求出各座级飞机的需求量，再累加求出总的飞机需求量。本节主要就微观机队规划进行研究1。2.1.2、机队规划模型的建立基于以上分析，可以建立如下的机队规划数学模型2，5，16：目标：机队年运输成本最小 （1） （2） （3）在设定子系统的过程中可以按照不同的标准，例如可以根据飞机的座级、服务市场的地理区域、航线特征和增长的趋势特征进行划分。如图2 所示1：图2宏观机队规划系统分析图结 论本文在对于航空公司进行机队规划的各个环节构造了多个模型，模型的通用性较强。文章对于不同的问题建立不同的模型，而不是刻意将各个模型统一起来，是为了满足具体问题具体分析的要求。本文主要的成果如下：1）介绍了机队规划的相关概念，并为航空公司进行机队规划过程提供了一个较为系统的方案和流程。2）对于航空机队规划工作的方法理论及机队规划的优化理论进行了较详细的介绍，建立了相应的数学模型。并对各方法的优缺点做出了简要的描述，在实际机队规划工作中将各种方法结合使用将更为有效。 3）针对航班的飞机选型，介绍了波音公司采用的需求分析法，建立了载运需求因子相关性表（spill table）,通过实例应用反映其在实际工作中的应用过程，为方法研究提供了方便。4）对机队规划的重要组成部分飞机的更新计划进行了阐述，并用相应的实际例子反映了实施飞机更新计划中应注意的具体问题。但在实际的航空公司机队规划过程中，有很多问题都需要研究，以完善相关的数学模型，使其更切合。在我的研究过程中，由于缺乏实际的航空公司在机队规划方面的数据，很多模型还没有经过实践检验，需要进一步查证其应用性，并在今后的学习工作研究过程中不断完善。致 谢本文是在导师 的严格要求和悉心指导下完成的，在论文研究的许多关键环节，尤其是技术路线的制订方面， 教授提供许多富有建设性的意见。其实孙老师给予我的不仅仅是专业知识，更宝贵的是他的勇于创新的治学态度，平易近人，诲人不倦的崇高师德令我铭记于心。在此，学生谨向尊师表示崇高的敬意和诚挚的感谢！参考文献1 孙宏. 博士学位论文：航空公司飞机排班问题：模型及其算法研究d. 西南交通大学. 20032 李福娟.王鲁平.刘仲英.优化理论与技术在航空领域的应用j.计算