（车辆工程专业论文）航空公司机队集中调度研究.pdf

西华大学硕士学位论文第i 页 航空公司机队集中调度研究 车辆工程专业 研究生屈釜捶指导教师扬焦熬援 摘要 本论文根据国内航空物流运输生产组织的特点，以实现机队调度的集中管 理为目标，提出评估机队调度工作质量的理论及方法，设计出模拟退火算法求 解航班计划表，对1 0 种机型、l o 架飞机，2 5 个航班节进行仿真研究。并针对航 班延误问题提出建立基于鲁棒性的飞机排班计划，将飞机排班和航班时刻联合 优化、飞机排班和机组排班联合优化。本文的主要内容和完成的工作如下： 1 分析和总结了航空公司生产计划和机队调度优化理论，重点根据不同来 源和不同运行环境下的飞机论述了飞机维修计划管理，阐述了传统机队调度理 论的弊端。 2 通过分析目前国内航空公司分散的机队调度工作模式的缺陷，利用单枢 纽的航线结构，提出机队集中调度。引入飞机一航班节分配成本作为统一 的评估机队集中调度质量的技术经济指标，并以该成本最小为目标建立描述机 队集中调度的统一数学模型，建立航班节时序网络模型，设计一种基于模拟退 火算法的启发式算法实现机队集中调度的自动化、信息化。 3 本文通过分析国内航空公司航班延误成本和延误原因，首先对基于航班 节的航班延误进行量化，建立飞机一航班时刻联合优化模型；提出临界机组衔 接，确立飞机一机组调度一体化模型，增强飞机排班计划的鲁棒性。 4 最后，本文针对国内航空公司的发展方向提出建议及今后机队调度的 发展趋势。 关键词：航空物流，模拟退火算法，机队集中调度，鲁棒性，飞机一航班节分配 成本 x i h u au n i v e r s i t y , c h e n g d u ，2 0 0 7 3 第一l i - 页两华火学硕十学位论文 a i r w a y sa i r l i n ei n t e g r a t e dd i s p a t c h i n gr e s e a r c h v e h i c l ee n g i n e e r i n g g r a d u a t es t u d e n t z h o ud o n g m e it u t o r 塾g 照i 里! q ： a b s t r a c t a c c o r d i n g t ot h ec h a r a c t e r i s t i co fd o m e s t i ca v i a t i o n l o g i s t i c st r a n s p o r t s p r o d u c i n go r g a n i z a t i o n ，t h i sp a p e rs u g g e s tt h et h e o r ya n dm e t h o dt h a ta p p r a i s e s a i r l i n ed i s p a t c h i n g a n dd e s i g ns i m u l a t i o na n n e a la l g o r i t h mt oc a r r yo u tt h es o l u t i o n o u tf l i g h ts c h e d u l i n gp l a no n1 0f l e e t ，1 0a i r c r a f t s ，2 5f l i g h t ss i m u l a t i n gs t u d y i n gi n o r d e rt or e a l i z i n ga i r l i n ei n t e g r a t e dd i s p a t c h i n gm a n a g e s p e c i f i c a l l yf o rt h ef l i g h t d e l a y sp r o b l e mi ts u g g e s t st h a tb u i l tr o b u s ta i r l i n es c h e d u l i n g ，a n da r r a n g e sa no r d e r w i t ht h ea i r l i n eu n i t i n gw i t hf l i g h tm o m e n tt o0 p t i m i z e a n dt h ea i r l i n eu n i t i n gw i t h c r e wp l a n n i n gt oo p t i m i z e t h em a i nc o n t e n to ft h ep a p e ri sa sf o l l o w s ： 1 h a v ea n a l y s e da n ds u m m e du p a i r w a y sp r o d u c t i o np l a n a n da i r l i n e d i s p a t c h i n go p t i m i z a t i o nt h e o r yg r o u p ，t h i sp a p e rc o n c e n t r a t e do nd i s c u s s i n ga i r l i n e m a i n t a n e n c ep l a nm a n a g ea c c o r d i n gt ot h ea i r l i n eo fd i f f e r e n ts o u r c ea n do p e r a t i o n c o n d i t i o n a n de x p o u n d ab u s eo ft r a d i t i o n a la i r l i n ed i s p a t c h i n gt h e o r y 2 b ya n a l y s i n gd e f e c to ft h ea i r w a y sa i r l i n ed i s p a t c h i n ga tp r e s e n ti nt h e h o m e l a n d ，t h i sp a p e rm a k e su s eo fs i n g l ek e yl i n es t r u c t u r et ob r i n gf o r w a r da i r l i n e i n t e g r a t e dd i s p a t c h i n g l e a di n t oa i r p l a n e 一、p a i r i n g a s s i g nc o s ta s t h et e c h n o l o g y e c o n o m i ci n d e xo fa p p r a i s i n ga i r l i n ei n t e g r a t e d d i s p a t c h i n g , a n db u i l t s u n i f i e d m a t h e m a t i cm o d e lt h a td e s c r i b e sa i r l i n ei n t e g r a t e dd i s p a t c h i n ga st h ec o s tm i n i m u m ， a n dc o n s t r u c t st h ep a i r i n gs c h e d u l i n gn e t w o r km o d e l ，a n dd e s i g nak i n do fe l i c i t a t i o n a r i t h m e t i cb a s e d o fs i m u l a t i o na n n e a la l g o r i t h mt or e a l i z ea u t o m a t i z a t i o na n d i n f o r m a t i z a t i o no fa i r l i n ei n t e g r a t e dd i s p a t c h i n g 3 b ya n a l y s i n ga i r w a y sf l i g h td e l a yc o s ta n dd e l a yc a u s ei nh o m e l a n d f i r s t m a k ef l i g h td e l a yb a s e do fp a i r i n ga sq u a n t i t y ，b u i l tu n i t e do p t i m i z a t i o nm o d e lo f a i r p l a n ea n df l i g h ts c h e d u l i n 【酎；s u g g e s tt h ec r i t i c a lc r e wc o n n e c t i o n , a n de s t a b l i s h t h ea i r c r a f t c r e wc o n t r o l l e ri n t e g r a t i o nm o d e l a n ds t r e n g t h e nr o b u s to ft a i ln u m b e r a s s i g n m e n t 。 4 f i n a l l y ，t h i sp a p e rs u b m i t ss u g g e s t i o na n dd e v e l o p m e n tt r e n dr e l a t e dw i t h a i r w a y sd e v e l o p m e n td i r e c t i o n k e yw o r d s ：a v i a t i o nl o g i s t i c s ，s i m u l a t i o na n n e a la l g o r i t h m ，a i r l i n ei n t e g r a t e d d i s p a t c h i n g ，r o b u s t ，a i r p l a n e p a i r i n ga s s i g n m e n tc o s t x i h u au n i v e r s i t y , c h e n g d u ，2 0 0 7 3 西华大学硕士学位论文 第8 3 一页 申明 本人的学位论文讲述了本人在导师指导下进行的研究工作及取得的科研成 果。文中除了特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人已经发表或撰写过 的研究成果，也不包含为获得西华大学或其它教育机构的学位或证书而使用过 的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中作了明确的说 明并表示谢意。 本学位论文成果是本人在西华大学读书期间在导师杨伟教授的指导下完成 的，论文成果归于西华大学所有，特此申明。 聊牛月三日 口才年笋月2 - 日 x i h u au n i v e r s i t y , c h e n g d u ，2 0 0 7 3 西华大学硕士学位论文第一1 一页 1 1 课题的提出 1 1 1 课题来源 第l 章概述 本论文的研究来源于本人参加并得到资助的指导老师承担的下列科研项 目：国家自然科学基金项目飞机集中调度优化算法的编程实现研究，编号： 6 0 4 7 2 1 2 9 ，西华大学项目编号：0 5 2 0 3 0 7 6 ，主要负责航空公司机队集中调度的 算法研究和仿真实现，并到西南航空公司和中国民用航空飞行学院调研实习。 1 1 2 本文研究问题的提出 随着航空运输业的高速发展，航空物流已成为现代物流业的一个重要组成 部分，其中航空公司的机队调度是航空物流生产活动中的一项关键内容，且与 公路、铁路等其它物流运输活动都有相同之处，都属于运输工具的调度问题。 目前国内的机队调度方式是机型分配和飞机排班分开进行，这种分散的调度方 式导致了这两项工作不能很好的衔接，且无法从全局的角度评判机队调度方案 的优劣，影响了整个机队调度工作的质量和效率。故本论文根据国内航空物流 运输生产组织的特点，以实现机型分配、飞机排班这两项工作的统一管理，即 机队调度的集中管理为目标，提出评估机队调度工作质量的理论及方法，以减 少物流成本中的运输成本为目标建立描述航空公司机队集中调度问题的统一数 学模型，设计一种能够有效优化机队调度方案的技术方法，并进行仿真研究。 x i h u a u n i v e r s i t y , c h e n g d u ，2 0 0 7 3 第2 页西华火学硕士学位论文 1 2 国内外研究现状综述 1 2 1 国外研究现状 在国外，由于来自航空运输生产实践的强烈需求，飞机调度问题一直是 m s o r 领域研究的一个热点，综合起来，这些研究工作可以分为四个方面： 1 航班机型分p i g ( a i r l i n ef l e e ta s s i g n m e n t 。a f a ) a f a 问题的核心是通过给每个航班分配合理的机型，使完成所有航班飞行 计划所获得的总利润最大，主要的研究有：m a r k s d a s k i n 基于欧洲各航空公司 普遍采用的单枢纽航线结构的特点，建立了一个描述a f a 的整数规划模型，并 应用l a g r a n g i c a n 松弛算法求解航班总收益的上界值【”。h a n ec a 通过求解大规 模整数规划问题研究了一般形式下的机队分配问题，并成功地处理了一个拥有 1 1 种机型，每r 航班达至f j 2 5 0 0 个的大型航空公司的航班机型分配问题【2 】；lw c l a r k e 在h a n e 研究的基础上，进一步考虑了飞机维修计划安排以及机组排班等 因素的限制，并对h a n e 提出的数学模型进行了完善，使解更接近实际的需要1 3 , 4 1 。 b r i a nr e x i n g 在美国联合航空公司的协助下研究带有航班时间窗的航班机 型分配问题【5 ，6 j ，通过对时间窗的离散化处理，提出了两种适用于解决大规模机 型分配问题的算法：一种是基于提高处理速度的直接算法( d s n ，一种是基于 减小内存占用的迭代算法( i s n ，该项工作的价值不仅在于能进一步优化航班的 机型分配，而且为航班时刻的优化调整提供了一个有效的分析工具。 2 飞机排班问题 ( 1 ) 基于飞机维护路径( m a i n t e n a n c er o u t i n gp r o b l e m 。m r p ) 的飞机排班 欧美等国家的航空公司在编制飞机排班计划时必须考虑一个很重要的约 束，就是“4 天维护路径计划”( 4 d a y s m a i n t e n a n c e r u l e ) 。这方面的研究工作 有：k a b b a n i 和p a t t y 通过生成航班路径集合( l i n eo f f l i g h t s ) 从而将原问题转化为 求集分割问题，并提出了一种启发式算法寻找飞机维护路径1 7 l ：c l a r k e 将维护路 径问题转化为带有边约束的旅行商问题( 体p ) 并构造了一种基于l a 芦a n g i a n 松弛 的启发式算式i 刚，t a l l u r i 和g o p a l a 合作利用图论对飞机的k 天维护路径问题进行 了全面的讨论 9 l ，并构造了一种“4 - m e t ”问题的启发式算法【l o l 。 x i h u au i v e b i t y ，c h e n g d u ，2 0 0 7 3 西华大学硕士学位论文第3 - 页 飞机维护基地的分布及数量不仅关系到飞机维护工作能否按计划正常开 展，还影响到航班计划能否顺利执行，而设置过多的维修基地又将增大公司的 维护成本，因此如何优化维护基地的分布i 使其能满足航班计划以及航班机型 分配计划的要求，从而以最小的基地数量保证航班计划和飞机维护工作的顺利 进行就是一个很重要的规划问题。f e o 和b a r d 等人对此问题进行了专门研究【1 l l ， 通过研究f e o 帮助美利坚航空公司将其b 7 2 7 机队的维修基地从2 2 个减少到1 7 个，每年仅节省基地的基本运营成本一项就达至u l o o 万美元。 ( 2 ) 带有航班时间窗的飞机调度问题 在编制航班计划时，经常需要根据运力安排的需要对航班时刻进行调整， 通过引入航班时间窗可以定量评估航班时刻对公司运力安排的影响，从而更好 地优化航班时刻。 这方面的研究工作主要有：l e v i n 等人在研究单机型的航班时刻优化及飞机 路径安排问题时首先引入了航班时刻窗的概念【1 2 1 。在一般的飞机调度问题的研 究中，一般均假定每个航班的出发和到达时刻是固定不可改变的，而在编制实 际生产计划时，在改变航班时刻对运输生产不会构成重大影响的前提下，允许 对航班的计划出发和到达时刻做一定程度的调整以便于获得更灵活、成本更低 的飞机调度方案。b a n d e t 与d e s a u l n i e r s 等人进一步研究了多机队的航空公司的 机型分配和飞机维护路径安排问题，通过目标分解，生成最优航班路径的方法 寻找最优的机队调度方案，解决了日航班量在4 0 0 个以下的航空公司飞机调度问 题1 1 3 】。 ( 3 ) 飞机交换问题 在生产调度工作中，经常需要临时对执行某些航班的机型及飞机进行调整， 称为飞机交换问题。c l a r k e 和t a l l a r i 等人分别利用图论对此问题进行了研究l ? , 1 4 j 。 3 飞机排班的联合优化 飞机排班要考虑到各种因素，故许多研究者提出飞机调度联合优化，这方 面的主要研究有：l l o y dw c l a r k e ，e l l i sl j o h a n s o n 和g e o r g el , n e m h a u s e d 是出 在满足维修计划的前提下基于航班节的机型分配和飞机排班联合优化【1 5 1 。 x i h u a u n i v e r s i t y , c h e n g d u ，2 0 0 7 3 第4 。页西华人学硕士学位论文 1 2 2 国内研究现状 从国内来看，由于航空公司规模普遍偏小，因此前些年对生产计划管理工 作缺乏重视，大多由调度人员采用手工排班，计划方式简单、粗放，因而对生 产计划管理方面的研究需求非常有限。 近几年来，随着运营规模的扩大，航空运输市场的开放，市场竞争不断加 剧，航空公司逐渐意识到加强生产计划管理工作的重要性和急迫性，但是总体 来说，关于机队调度管理方面的理论研究还只是停留在单纯的飞机排班，主要 的研究有：孙宏【”】等以需用飞机数最少为目标研究了航班衔接问题，根据国内 航空公司航线结构的特点，以满足飞机调度指令为目标提出了实现飞机排班的 数学模型和算法。付维方等为了使需用飞机数最少，运用深度优先搜索算法生 成可行航班串，通过建立0 1 整数规划模型对可行航班串进行筛选，筛选后的航 班串作为飞机飞行路线，完成航空公司单日航班运营方案的编制；郑芸等将 蚂蚁算法引入飞机排班问题的解决过程，以飞机均衡使用为原则建立模型，为 解决飞机排班问题提出了新的思路1 1 s 】。 崔林琳等考虑航线和机场的吞吐能力，兼顾乘客流量及其变化规律，利用 交互式的订票系统可以使航班分散，从而缓解忙时运力紧张、闲时运力浪费的 局面【1 9 j 。 1 3 研究的主要内容 1 分析和总结航空公司生产计划和现行的机队调度方法，重点根据不同来 源和不同运行环境下的飞机论述飞机维修计划管理，阐述传统机队调度理论的 弊端。 2 通过分析目前国内航空公司分散的机队调度工作模式的缺陷，利用单枢 纽的航线结构，提出机队集中调度。确立评估机队集中调度方案优劣的评估理 论及技术经济指标，建立机队集中调度的统一数学模型，构造出描述航班节衔 接关系的网络模型，设计一个高效、稳定的算法实现机队集中调度的自动化、 信息化。 x i h u a u n i v e r s i t y , c h e n g d u ，2 0 0 7 3 西华大学硕士学位论文第一5 页 3 本文通过分析国内航空公司航班延误成本和延误原因，对基于航班节的 航班延误进行量化，建立飞机一航班时刻联合优化模型；确立飞机一机组调度一 体化模型，增强飞机排班计划的鲁棒性。 x i h u a u n i v e r s i t y , c h e n g d u ，2 0 0 7 3 第6 项 西华大学硕十学位论文 第2 章航空公司生产计划的基本概念 2 1 航空公司生产计划概述 航空公司生产计划是指在满足适航限制条件、机型分配、飞机排班和机组 排班、航空公司效益最大化条件而需要解决的一系列生产计划问题。航空公司 生产计划的制订过程实质是对各生产要素的优化配置过程，因此生产计划的质 量和效率不仅关系到运输生产能否顺利进行，而且还从根本上决定了企业的市 场竞争能力。企业的规模越大，航空运输业的市场化程度越高，生产计划工作 的重要性就越突出。这个问题在传统意义上可以分为如下4 个子问题： ( 1 ) 航班计划问题 ( 2 ) 飞机维修计划问题 ( 3 ) 飞机排班问题 ( 4 ) 机组排班问题 f i g u r e1 - 1a i r l i n eo p e r a t i o np l a nf l o w 图卜l 航空公司生产计划流程 x i h u au n i v e r s i t y , c h e n g d u ，2 0 0 7 3 西华人学硕士学位论文第7 页 航空公司的生产计划又可细分为六个方面1 1 6 】：航班计划、机队维护计划、 客货销售计划、机组排班计划、飞机排班计划和航班运营飞行计划。它们之间 的关系可以用图1 1 来表示。 这六者之间并不是孤立的，它们紧密相连，互相影响。如果作为一个整体 来看市场部所制定的航班计划可以被视为战略计划，后四个计划也就是航空公 司资源分配的过程则是战役计划，而航班的运营飞行计划应属于航班计划的执 行阶段也即战术层面的计划。从资源角度来看，生成一个每天实际可操作的航 班计划的过程也就是航空公司资源分配的过程。 2 1 1 航班计划 航班计划( f l i g h ts c h e d u l i n g ) 主要是为了提供更好的社会服务从飞行班次、 服务质量和保证航空公司拥有良好的经济效益这个角度出发，在航空公司的整 个航线网络这一层面上对公司的航班时刻进行优化设计的过程。它是航空公司 一切生产活动的基础，其它的五个计划都必须围绕航班计划开展，也就是说只 有确定了航班计划其它的五个计划的制订过程才能够进行。一份完整的航 班计划应当包含以下几个要素： 航线：即航空公司开展运营的路线，包括起点、终点、经停等要素，航线 资源是航空公司的宝贵财富，航空公司要想在某条航线上开展运营，首先必须 取得航线的运营权，1 9 8 3 年美国泛美航空公司破产后，其太平洋航线经营权的 拍卖价达到1 8 7 亿美元i 刎。 航班：航班包括航线、航班号、航班的出发时刻和到达时刻等要素，同航 线一样，航班资源也是航空公司的宝贵资源。 班次：即航班频率，指航空公司一天中在同一条航线上有多少个航班。 班期：指某一航班在一周中的哪几天执行。 机型：指执行该航班所使用的飞机型号，不同机型有不同的飞行性能( 如 航程、升限、最大起飞全重、爬升能力等) ，因此不是所有的机型都能用来飞某 一航线，此外，不同机型对应不同的座位布局，其运营成本也不相同。机型航 线运营成本是指某一具体机型指派到某一航线的总运行成本，如燃油滑油成 本、航路成本、折i l l 租赁成本、机组成本、餐食成本、航班溢出成本等。双昆 x i h u a u n i v e r s i t y , c h e n g d u ，2 0 0 7 3 第8 页 两华人学硕十学位论文 航线各机型运营成本和收入如表2 1 所示。 表2 - i2 0 0 5 年l o 月2 4 日一3 1 日双昆航线机型运营成本和收入表 机型座位数 实际班人数小时标准成本小时收入 a 3 1 91 3 22 3 63 7 8 7 3 元 5 9 2 4 5 元 a 3 2 01 6 42 5 4 4 2 3 8 5 元6 1 6 6 6 元 a 3 2 11 9 43 6 6 4 9 7 4 7 元7 9 8 6 8 元 航班溢出成本是指出于受执行该航班的飞机座位数限制而可能导致的流失 旅客的收益。正确评估航班溢出成本是航空公司优化航班计划编排的前提。航 班计划是航空公司市场营销工作的核心内容之一，它包括航班时刻表编制，航 班机型优化两个组成部分。其中航班机型优化是指根据确定的航班时刻，公司 现阶段的运力构成，每条航线的机型航线成本等要素，确定每个航班使用的机 型以实现航空公司运行总成本的最小化。由于每种机型的座位稚局是不同的， 因此在优化航班机型分配方案时经常出现“可提供的飞机座位数少于预测的旅 客订座人数即发生旅客订座溢出，并且被拒绝的部分旅客转而选择其他航空公 司航班”的情况，从而造成了本航空公司收益的损失。在航班机型分配工作中 将由此造成的收益损失定义为溢出成本，并将其视为机型分配成本的一个组成 部分。 在航空公司的实际运营过程中对于特定航线上的飞机机型的选取不光要考 虑这一型号的飞机在这一航线上的经济性如何，而且还要考虑这一机型的具体 的一架飞机在该航线上是否能够满足基本适航性要求。比如南航深圳分公司所 执飞的深圳一成都一九寨航线上就只有该公司的b 6 0 2 0 和b 6 0 2 1 两架经过高原 改装的a 3 1 9 y j 一能够执行成都一九寨的飞行任务。 其中，确定所飞的航线、航班时刻、班次和班期等工作被称为市场计划 ( m a r k e t p l a n n i n g ) ，其目标在于通过合理的调配运力资源，使公司的收益最大 化。确定航班所用最佳机型的工作则被称为航班机型分配f a f a ) ，其目标是通 过对机型的优化获得最小的运营成本，以增加收益【2 l j 。制定航班计划的过程实 x i h u au n i v e r s i t y , c h e n g d u ，2 0 0 7 3 西华大学硕士学位论文 第一9 一页 际上就是确定上述五个航班计划要素的过程。 航班计划的确定依赖于市场部对某一月份市场状况的预测，有明显的季节 性和节同性变化，特别是对于一些旅游热点航线这种变化更加明显，同时航班 计划可被分为战术级与战略级两个方面，这主要是从执行计划的长期性角度来 考虑的。为了获得潜在的利润，一般来说，在制定航班计划的时候需要考虑现 有航班运营状况、相关设施限制、市场现状以及未来一段时期内的发展趋势， 同时潜在的竞争对手的反应也是需要考虑的。从技术层面上来讲现实的航班计 划制订的时候，往往是先确定各个需要满足的市场要求，也就是航班计划的五 个基本要素再加上政府主管当局的特殊要求，然后通过建立满足各类限制条件 的数学模型并运用计算机和相应的软件系统计算进而得到一个优化的航班时刻 表计划。从理论上来讲，在理想状态下这样的航班计划能够使公司的收益达到 最大化，而实际的运营状态不可能总是理想的，或多或少都会出现偏差。这时 过度优化的航班计划就会显出它的弊端来，往往造成一些不必要的航班不正常 情况。 从对航班计划的上述简要分析中不难看出：编制航班计划是一项非常复杂 而且工作量庞大的任务，对于一个有5 0 架飞机，日航班量近3 0 0 个的航空公司， 该项工作需要3 个计划员3 个月的工作量，如果完全依靠人工来完成，则当计划 编制好并开始实施，市场环境早已发生了改变，因此，航班计划制订的是否成 功，不仅取决于计划工作本身的质量，还取决于编制计划的周期长短。在国外， 从上世纪八十年代末开始许多大型航空公司纷纷开始借助专业的航班计划管理 软件来完成编制航班计划的工作，特别是优化航班的机型分配计划1 2 1 丑。近年 来，随着航班规模扩大，国内的几家大型航空公司如国航、东航等已逐步认识 到航班计划工作的重要性，并先后从国外引进了相关的软件应用于航班计划工 作中。 2 1 2 飞机维修计划 与汽车、火车、轮船等不同，飞机是一种特殊的空中运输工具，为了保障 航空运输的安全，各国普遍制订了严格的航空器适航管理法规以规范航空器的 使用、维修工作，中国民用航空器适航管理条例( 又称c c a r 2 5 部) 就是一 x i h u au n i v e r s i t y , c h e n g d u ，2 0 0 7 3 第1 0 页 西华大学硕士学位论文 部这样的法规【2 2 】，根据该部法规的要求，国内各航空运输企业必须依据c c a r 2 5 部的规定建立完善的飞机维护制度并严格遵照执行，违者将受到适航当局的严 厉惩处。所谓飞机维护计划是关于航空公司所执管的机队中每架飞机接受维护 工作的同程安排，通过编制飞机维护计划不仅能确保每架飞机在适航条例规定 的期限内完成检修排敌工作，而且将有助于公司可用运力的稳定。 维修是维护和修理的总称，维护是为了保持飞机固有的技术性能并发挥其 最大效能所采取的技术措施；维修是指当飞机出现性能衰减或部件失效或发生 故障时，为恢复其j 下常状态而采取的技术措施。其主要目的是保证飞机处于良 好的可用状态，即维持飞机的适航性。在实际的航空生产过程中，主要的维修 模式有以下几种i ”j ： 1 航线维护( l i n em a i n t e n a n c e ) ( i ) 航f i e f 过站检查( ir e f l i g h t t r a n s i t c h e c k ) ：在每同的第一次飞行前和所 有航站航线上应该执行航前过站检查。航前过站检查的基本工作是绕飞机 一周检查。目视检查飞机内外是否有明显的损坏、渗漏、缺件，各种设备是 否工作正常，按需做勤务工作，机内清洁工作，排除机组和地勤人员反映的影 响放飞的故障。这些工作是在客机坪和停机坪上执行。 ( 2 ) 航后检查( a f t e r n i g h tc h e c k ) ：对营运中的飞机，每2 4 小时之内必须执 行一次航后检查，航后检查包括所有航前过站项目和航后项目。在航后检查中， 排除空地勤人员反映的故障及保留故障，按需进行机内外清洁工作，这些工作 是在指定航站执行。 2 周检：主要是针对飞机的某些重要系统如：液压、润滑系统等进行的较为全 面的保养，这种检查必须在有能力的基地进行。 3 定检：定检是指每经过一定的使用周期就需要对飞机进行的一系列检修，根 据检修内容分为a 、b 、c 、d 四类检查。 a 检：在这四个定检中，a 捡是唯一一个执行频率很高的定检。a 检每6 0 飞 行小时进行一次，一般都是4 0 至u 4 5 ( 大约3 到4 个日历日) 飞行小时就进行a 检。 其中飞机的定检时问当中一般包括5 的时问裕度，当飞机飞到不具备该型号飞 机某类检修能力的机场，同时飞行时间又超过了相应的检修时间后，通过向民 航地区管理局适航处申请，并获得授权之后即可使用这一部分时间。 x i h u a u n i v e r s i t y , c h e n g d u ，2 0 0 7 3 西华大学硕士学位论文 第1 卜页 b 检：又称大a 检，检查项目与a 检大致相同但更具体、细致，例如需要将 飞行仪表拆下检查，并对平时不使用的应急系统，如灭火系统等进行测试，b 检原则上要求安排飞机进机库，并停场卜2 天。 c 检：一般每3 0 0 0 j 、时须安排一次，每次需停场8 - 1 2 天，主要工作内容涉及 地板的腐蚀性检查，受力构件的疲劳损伤，所有电子气仪表拆下测试等。 d 检：每2 0 0 0 0 d 、时须安排一次，又称为飞机结构性大修，每次需3 0 天左右， 需要将飞机彻底拆散并对主要受力部件如大梁、受力隔框等进行金属材料疲劳、 腐蚀程度等的检查及处理，然后将飞机重新组装。 故障保留项目的处理：现代航空器普遍按照多裕度设计理论设计的，因此 允许飞机在一定条件下保留故障飞行以提高机队的派遣放行率，并便于维修部 门合理制订飞机排故计划，降低维修成本。具体说就是对于符合最低放行设备 清单( m e l ) 以及构形偏差清单( c d l ) 要求的故障设备，允许飞机按照一定的限 制，在规定期限内继续飞行。但是这种保留故障放行的措施毕竟是一种权宜之 计，因此在适航管理条例中规定了严格的故障保留申请和批准制度，并制订了 严格的故障保留期限，如a 类故障为2 4 j 、时，b 类故障为7 2 小时，c 类故障2 4 0 小时，d 类故障2 8 8 0 小时等，所以维修控制部门在批准故障保留的同时必须制 订相应的排故计划。 适航通告( a d ) 项目的处理：在适航管理工作中，民航当局及飞机制造厂家 经常会根据飞机使用中发现的问题针对某一类飞机的某一部件发出限期检查、 更换的适航通告，航空公司的维修控制部门应在通告限定的期限之前完成规定 的维修工作。 维修计划关系到航班计划的实施、维修工作的质量和效率，飞机的维修计 划以及飞机的适航性是航空公司机队管理中一项控制性工作。维修是中长期的， 一经制定就应当努力维持计划的稳定，而这样的稳定性有赖于飞机排班计划和 维修计划之间的良好衔接。 2 1 3 飞机排班计划 飞机排班( t a i ln u m b e ra s s i g n m e n t t n a ) 计划的主要任务是根据航班机型 分配方案、飞机维修计划安排、飞机适航限制条件，制定每个航班所具体使用 x i h u au n i v e r s i t y , c h e n g d u ，2 0 0 7 3 第1 2 页 阴华人学硕士学位论文 的飞机机号，以保证航班计划与维修计划的正常实施，机队调度工作的质量和 效率对于航空公司生产的许多方面，如客货销售、运行成本控制、航班的安全 与f 点、机务维护等工作都将产生重要的影响【8 l o 良好的飞机排班计划对于维持航空公司的正常和高效运行具有十分重要的 意义，合理的排班有助于航班的安全、正点执行，同时还可以起到提高机队的 利用率、有效降低运营及维护成本的作用。在飞机排班过程中，需要按照以下 基本原则柬进行： ( 1 ) 适航限制条件。 ( 2 ) 与航班时刻表中公布的机型尽量一致。 ( 3 ) 与飞机的维修工作计划一致。在飞机排班过程中一定要注意与飞机维 护计划的协调一致，否则会给航空公司的运输生产过程带来极大的混乱，从而 导致航空公司的运营成本的上升。 2 1 4 机组排班计划 机组是对在航班上执行飞行任务的飞行机组、乘务组和其他随机工作人员 的统称。机组排班过程实际上就是对于航班计划中的每个航班，根据其机型属 性为该航班指派相应的飞行机组、乘务组和其他随机工作人员的过程【2 4 】。机组 排班过程中需要考虑的因素有以下三点； ( 1 ) 合法性：即给每一航班指定的机组成员应当符合航空运输总局方的相 关法规，比如：c c a r 2 1 部对于机组资格和训练的要求以及飞行时间和休息时 间的规定；c c a r 6 1 部中对于机组天气标准和成员搭配的要求。另外，对于某 些特殊复杂地区机场来说，对于飞行机组成员来说需要有特殊的飞行资历，比 如说：我国的九寨黄龙机场、拉萨机场这些高原机场对飞行机组成员有特殊资 历要求，这一点也是在机组排班过程中需要注意的。 ( 2 ) 可行性：分给每一套杌组所执行航班任务应符合航站衔接和过站时间 衔接。其中的航站衔接是指某一特定机组所执行的前一个航班的落地机场与其 所执行的后一个航班的起飞机场应当是一致的；过站时间衔接是指每套机组所 执行的楣邻两个航班之间应有足够的时间间隔以使机组成员能有短暂的休息时 间并完成飞机过站的系列准备工作，如：飞机检查、飞行前准备以及办理飞 x i h u au n i v e r s i t y , c h c n g d u ，2 0 0 7 3 西华大学硕士学位论文第1 3 一页 机过站手续。 ( 3 ) 公平性：机组排班的公平是因为某些航程短，频繁起降的航线在飞行 员的角度看来就是所谓的“坏班”；而与之相对的航线长的一些航班任务就是 “好班”。机组排班的公平性就是要对一个飞行员的一段时间以内的“好坏班” 做出平衡。 机组排班主要有两种方法，一是值勤表又被称为花名册方法( r o s t e d n g ) ， 即由公司统一编排机组的排班计划，所有的机组成员按照值勤表进行工作，这 种方法被世界上大多数的国家和地区的航空公司使用；第二种就是所谓的举牌 $ 1 j ( b i d l i n e ) ，航空公司将航线排序列出，然后由飞行员根据自己的实际情况来 选择，有点类似于拍卖活动，不过飞行员的选择权是按照一个顺序的并且顺序 是轮着的( 即对于每个人是公平的) ，这种方法主要应用于美国的航空公司中。 航班运营飞行计划由航空公司运行控制中心的飞行签派员制订，具体工作 包括：根据执行该航班的飞机技术状况、飞行机组的技术等级、航班的计划业 载、航路及沿线机场的天气条件和航行限制要求等，计算航班的最大起飞限重 及着陆限重，合理选择飞行航路和备降机场，优化航班的飞行剖面，合理计划 航班的起飞油量。制订运营飞行计划可最大限度的保障航班的安全，提高航班 的讵点率，提高航班的经济性。 x i h u au n i v e r s i t y , c h e n g d u ，2 0 0 7 3 第1 4 页西华人学硕十学位论文 第3 章航空公司机队调度的一般方法 为了对航空公司机队调度方法进行优化，本章先介绍航空公司机队调度的 一般方法，主要介绍飞机维修计划管理和单枢纽航线结构下的飞机排班计划。 3 1 航空公司机队调度问题概述 机队调度是航空公司运行控制中的一项关键内容，它分为“航班机型分配” ( a f a ) 和“飞机排班”r t n a ) 两项工作。机队调度工作的质量和效率对于航空公 司生产的许多方面，如客货销售、运行成本控制、航班的安全与正点、机务维 护等工作都将产生重要的影响，并从根本上决定了企业的市场竞争力，机队的 规模越大，航线网络越复杂，机队调度工作的重要性就越突出。 3 1 1 飞机排班作业流程 概括来说，国内各航空公司的飞机排班工作可以分为两种基本模式：一种 我们称之为长期排班模式，如中国国际航空公司且前所采用的，其特点是一次 制订出一个月的飞机排班表，并根据排出的每架飞机的使用计划安排相应的飞 机维修计划，在计划的执行期间再根据航班任务及飞机状况的变化作相应调整； 另一种我们称之为次日排班模式，如南方航空公司目前所采用的，其特点是： 首先根据公司的长期航班计划及维修能力制订机队的维修工作计划，然后由飞 机调度员每天根据市场部下达的次同航班计划( 实际要执行的) 进行飞机排班。 两种模式各有利弊，但总体来说，第二种模式能较为精确地控制机队的使用状 况，而且有利于在计算机上实现，下面就以该模式为基础分析飞机排班工作流 程。飞机排班工作基本步骤可描述为： ( 1 ) 飞机调度员向市场部通报次日每种机型的可用飞机架数，市场部据此 对次日航班计划进行修正后正式下达。 ( 2 ) 分析飞机排班工作要求，包括航班计划、飞机维护计划、调度指令及 x i h u au n i v e r s i t y , c h e n g d u ，2 0 0 7 3 职华大学硕士学位论文第1 5 一页 飞机基本技术状况信息。 ( 3 ) 计算每架飞机的次日期望飞行小时及起落次数。 ( 4 ) 制订初始飞机排班方案。 ( 5 ) 评估该方案的优劣，如不满意，首先考虑对排列方案进行技术调整， 我们称之为战术调整。 ( 6 ) 如果通过战术调整仍不能得到满意结果，则需要与市场部或机务部 进行协调，更改航班计划或调度指令，我们称之为战略调整。 3 1 2 飞机排班原则 在飞机排班过程中，需要按照以下原则来进行1 1 6 1 ： ( 1 ) 应当满足航班计划的要求，即满足机型匹配和航站衔接的要求。 航班计划中明确规定了每个航班所使用的机型、航班的起飞机场和到达机 场、起飞时刻和到达时刻，这就要求：首先分配给每个航班的飞机应与该航班 的机型属性一致，例如一个计划要求由b 7 5 7 型飞机执行的航班就不能安排一架 b 7 3 7 型或其它型号的飞机执行；其次是指派给同一架飞机的相邻两个航班应符 合航站衔接和过站时间衔接要求，即前一航班的到达机场应与后一航班的起飞 机场相同，并且前一航班的到达时刻应在后一航班的起飞时刻之前，且中间的 时间间隔不得低于该型号飞机完成一次地面过站作业( 如客货的装卸、飞机清洁 等) 所需要的最低时间标准，如b 7 3 7 、a 3 2 0 等型号飞机过站作业一般需要4 0 分 钟，而a 3 4 0 ，b 7 4 7 等大型客机则需要9 0 分钟以上。 ( 2 ) 每架飞机在同一时间段内最多只能执行一个航班任务。 ( 3 ) 每个航班应当且仅安排一架飞机执行。 ( 4 ) 飞机与所指派的航班应相互匹配。所谓飞机与航班间的匹配要求是指 飞机排班应满足飞机调度指令的要求，基本的飞机调度指令主要有： 机务调度指令：一般地，机务工程部将提前几天将近期的飞机维修计划以 机务调度指令的形式通知飞机调度员，包括计划工作的飞机号、维修内容、地 点、进场时间和预计出场时间等，飞机调度员根据这些指令安排生产。例如， 某架飞机安排在明天晚上回基地做a 检，要求1 9 ：0 0 点返回基地，则飞机调度员 在排班时就不能安排该架飞机去外站过夜，且次日1 9 ：0 0 以后才返回基地的航班 x i h u au n i v e r s i t y , c h e n g d u ，2 0 0 7 3 第1 6 页 西华大学硕七学位论文 也尽量不要指派给该架飞机执行； 适航调度指令：即使是同一种型号的飞机，由于每架具体飞机在性能状况、 选装设备以及带有故障保留项目等方面的差异，并非同一条航线所有的飞机都 能执行，因此公司的飞行标准部以及机务工程部会经常根据每架飞机的技术状 况下达一些适航调度指令，对某架飞机不能执行的航线做出具体限制，飞机排 班时应严格遵守这些适航限制以保障飞行安全，如某架飞机由于发动机性能衰 退较严重限制飞高原机场，则所有飞往或经停高原机场如昆明、丽江、中甸等 的航班不得安排该架飞机执行，需要特别说明的是