小結

1. 航空業客運業營運之主要挑戰在於需求不確定性以及需求之多樣性。航空客運需 求受到外在因素影響，例如經濟景氣以及國際局勢等。另外，由於運輸服務具有 不可儲存之特性，旅運需求與航班承載率關係到航空公司之收益。因此相關研究 探討航空公司之服務供給與旅運需求之供需互動關係，有助於航空公司中長程之 營運規劃，考慮需求變動之下如何規劃航線，並且選擇適當機型進行排班。

2. 航空客運業者之營運成本主要可分類為直接成本與間接成本，由於組成結構之複 雜使得成本控制困難，並且受到外在環境變動而影響。例如燃油成本由於受到國 際原油市場影響，而機場使用費則是各個機場制訂不同之收費標準，近年由於環 保意識抬頭，航機貣降之噪音以及航空燃油的使用所造成的廢氣排放汙染受到部 分機場所重視，進而對於這些產生之外部性成本進行收費，成為航空公司營運上 的成本增加。

3. 航空網路的規劃可提供航空公司因應整體經營環境與成本，決策其航線，機型與 頻次， 透過路網的調整得到最適的規劃。當規劃路網時，必頇先考量到需求量 以及供給之間的關係，進而選擇適當之機型，並且做頻次的決策。

4. 受到全球經濟情勢發展，能源的問題越來越重要，由於燃油成本佔有航空公司營 運成本極大部分，因此航空公司針對油價上漲在實務上有許多因應措施。 但過 去少有航空方面的文獻特別針對航空油價對於航空營運成本之衝擊做探討。

5. 路網中之不確定性因素過去研究曾探討需求量之變動以及受到氣候等因素所影 響，然而對於路網之中航空燃油價格之變動特性少有探討，尤其在路網之可靠度 評估，多以陸運為主，研究如災害或旅行時間的不確定性，對於運輸營運成本之 不確定性則尚未被探討。因此本研究擬於航空網路規劃議題上，參考 Hsu & Lin (2005)之航空網路規劃模式，建立航空公司營運成本函數以及數學規劃之目標式 與限制式，求解航空網路之最適航線機型頻次，並且參考 Hsu & Wen (2002)建立 航空網路之可靠度模式，進一步評估航空網路規劃模式求解之初始規劃結果。再 參考航空公司實務之營運情形，假設不同營運情境之下航空公司因應調整策略。

三、 模式構建

本研究之主要目的在於了解航空客運業者面臨外在環境之國際油價影響，如何建立 以及規劃其航空網路，並且模擬在規劃初始頻次之後，如何因應調整航空網路機型頻次，

以減少航空公司之營運支出。本章 3.1 小節首先對航空公司之航空網路設計定義航空網 路節點與節線之集合，以及航空網路中的航線、機型、頻次與旅運量。3.2 節考慮航空 公司航線營運之主要成本項目，包含直接成本以及間接成本，建立航空公司營運成本函 數。3.3 節架構航空公司網路規劃模式，其目標為營運成本最小，並且在滿足限制式條 件之下，求解各航線航段之最適機型頻次。3.4 節建立可靠度模式，評估燃油價格變動 下，航空公司網路能維持損益平衡的機率，當估計結果為不可靠時，航空公司可針對燃 油價格異常的月份，進行航空網路航線頻次之調整，以減少燃油價格變動所造成之營運 成本損失，因此 3.5 小節假設不同情境與策略，提供航空公司決策是否因應燃油價格變 動調整航空網路之方法。

3.1 航空網路設計問題

考慮一航空公司之航空網路為 G(N, A)，N 為網路中所有節點之集合，A 為網路中 所有航段之集合。本研究所定義之網路節點為航空公司營運航線所使用之機場，令航空 網路當中航機貣飛之任一機場為 i，航機降落之任一機場為 j，則i, j ∈ N。機場 i 至機場 j 之間的航線為 a，a ∈ A。在網路航線的設定上，令 P 為航空網路中所有航線之集合，

航空公司網路中的任一候選航線為 p， p ∈ 𝐏。

本研究所架構之航空網路設計問題，根據 Teodorovic(1994)以及 Hsu & Lin(2005)，

將其定義為規劃航空公司之航線網路，航線之使用機型以及班機之頻次。令航空公司機 隊中之航線候選機型為 k；𝑓_a為機場 i 與機場 j 之間航段 a 之每月頻次，此頻次為所有機 型航機飛行於航線 p 之頻次總和，由式子(3-1)表示。此模式之主要決策變數為𝑓_pk，意即 使用 k 型航機飛行航線 p 之每月班機頻次。其中δ_a^p為二元變數（Binary Variable），當航 線 p 經過航段 a，則δ_a^p = 1，如果航線 p 並沒有經過航線 a，則δ_a^p = 0，如式(3-2)所表示。

一般而言，航線規劃考慮直航以及轉機之航線，相同貣迄點之航線可能經過不同航段，

例如台北-檀香山航線，若為直航，則所經過航段為桃園機場至檀香山機場，若為轉機 航線，中停站為日本東京的成田機場，則此轉機航線經過兩個航段，分別為桃園機場至 成田機場，以及成田機場至檀香山機場。

𝑓_a = δ_a^p𝑓_pk

k p

(3-1)

δ_a^p = 1, 航線p 經過航段 a

0, otherwise (3-2) 航空公司網路中之旅運量為選擇搭乘此航空公司由機場 i 至機場 j 的旅客數量，定 義每月經過航段 a 之旅運量為 Q_a，每月搭乘航機 k 航行航線 p 之旅運量為Q_pk，則Q_a等 於經過航段 a 的所有航線之加總旅運量，因此Q_a = δ_{p k a}^pQ_pk 。

為簡化航空網路求解過程，突顯在國際油價與航空燃油價格變動之下，燃油成本對 於航空網路營運成本之影響，本研究假設航空公司網路當中之旅運需求量為外生變數。

然而，實際上旅客需求與航空公司航班頻次之間存在供需互動的關係：當旅客選擇航空 公司時，主要依據航空公司所提供之航班頻次、票價以及旅行時間等做為決策的依據，

而航空公司在設計規劃航空網路時，也會考慮航線之旅客需求量，提供最有效益之服務 供給，由於航空客運市場之主要收入來自於票價，因此旅運需求量與航機承載率關係到 航空公司之營運收益，在規劃未來之航空網路時，必頇事先預測旅運需求用以規劃適當 的供給。由於本研究假設需求為外生，因此在旅運量之預測，引用民航局所提供之航空 公司於各航段的歷史運量資料，使用灰色預測方法，所得之預測旅運量為航空網路之外 生變數。根據 Hsu & Wen(2000)之預測模式架構，預測貣迄對運量之年度運量，再將所 求得之預測值轉化成平均每月交通量，所得結果將做為下一階段航空網路設計的投入資 料(input data)。灰預測模式之說明詳見附錄 A。總言之，本研究先不考慮不同時間之需 求變動情形，意即假設需求旅運量不改變，此為需求無彈性之情況，後續路網模式之求 解並不考慮供需互動之情形。

3.2 航空公司網路營運成本函數

本研究定義之航空公司直接營運成本主要包含機場使用費、燃油成本以及維修成本 與機組人員費用。令O^t為航空網路初始規劃所預測之單月航空燃油價格，單位為 cents per gallon。此油價預測值將依據新加坡航空燃油(Monthly Singapore Kerosene-Type Jet Fuel Spot Price FOB)之歷史資料，以灰預測模式進行預測，代入航空網路規劃模式中求解。

令H_ak為機型 k 飛行航段 a 單趟之用油量，其單位為加侖，則機型 k 飛行航段 a 所需 之單趟燃油成本為燃油價格O^t與用油量H_ak之乘積。航段 a 之燃油成本支出c_a^F(𝑓_a)為所有

航行於航段 a 之頻次所產生之燃油成本加總。因此c_a^F(𝑓_a)可用下式(3-3)表示：

航空公司之間接營運成本包含場站與地勤，旅客服務費用，一般管理費用以及廣告 行銷費等，本研究則定義為航空公司之服務旅客成本，根據 Kanafani and Ghoborial(1982) 之研究，設航空公司於航段 a 載運一位旅客所產成的平均間接營運成本為w_a，則航空公 司於航段 a 所產生之間接營運成本C_a^I(Q_a)為:

C_a^I(Q_a) = w_aQ_a (3-7)

3.3 航空網路航線機型頻次規劃模式

在規劃航空公司之航線頻次以及機型時，必頇先假設航空公司所提供之航線供給量 必頇滿足航線旅客需求量，因此根據 Teodorovic(1983)與 Hsu & Lin(2005)之研究，將航 段 a 的承載率定義為β_a，m_k為 k 型航機之座位數，則航段 a 的承載率可以表示為：

β_a = Q_a

m_{k k}𝑓_ak (3-8)

考慮到各種機型的數目限制，設u_k為機型 k 的最大利用率，本研究定義為單架航 機每天最大飛行時數。而Y_k為航空公司機隊中機型 k 的總架數，τ_p為班機在航線 p 之 單趟航程所需之飛行時間，則對於所有機型必頇要滿足 _pτ_p𝑓_pk ≤ u_kY_k。

本模式欲求取航空營運成本最小化，因此目標式為直接營運成本加上間接營運成本 之總成本最小化，主要決策變數為使用機型 k 航行航線 p 之頻次𝑓_pk，綜合以上之討論，

本研究所建構之航空公司網路規劃模式如下，式(3-9a)-式(3-9e)：

P1：

(3-9a) Min C = [C_a^I Q_a

a∈A

+ C_a^D(𝑓_a)]

Subject to

β_a 𝑚_k𝑓_ak

k

≥ Q_a, ∀ a (3-9b)

τ_{p p}𝑓_pk ≤ u_kY_k ∀ k (3-9c) 𝑓_a = δ_{p k a}^p𝑓_pk, ∀ a (3-9d) all 𝑓_a, 𝑓_pk, Q_a ≥ 0 and integer (3-9e)

限制式當中，(3-9b)代表每月航空公司在航段 a 所提供的座位數必頇滿足每月之旅運 量；(3-9c)如前所述，對於所有機型航班數目限制，班機航行航線 p 單趟所需之時間τ_p與 頻次𝑓_pk之乘積，即單日所有航機之總飛行時數，不能大於其機隊之最大利用率與總架數 之乘積。(3-9d)表示航段 a 之頻次為所有航線之班機經過航段 a 的頻次。並且航段 a 之 頻次𝑓_a、使用機型 k 航行航線 p 之頻次𝑓_pk與航段 a 之旅運量Q_a皆為非負整數。

3.4 航空網路可靠度評估模式

本節建立之可靠度模式，主要目的在於評估當初始規劃網路面臨外在環境影響，造 成航空燃油成本變動，航空公司之燃油成本可維持損益平衡之機率。首先分析航空燃油 價格之機率密度與分配之特性，再建立可靠度模式計算航空燃油價格變動下之航空網路 可靠度。

3.4.1 航空燃油價格區間分析與機率分配

在前面的網路規劃模式中，本研究定義了O^t為航空網路初始規劃所預測之單月航空燃

在前面的網路規劃模式中，本研究定義了O^t為航空網路初始規劃所預測之單月航空燃