機隊規劃相關研究

過去機隊規劃之相關文獻，大多為機隊與機型於航線上的指派問題，直運與 轉運之路線選擇問題，以及考慮經濟、財務、技術、環境、管制及行銷等等因素 下的機型選擇。本研究擬以航機生命週期結合航機創造收益及操作成本隨時間變 化的觀念，對於個別航機建立生命週期模式，並以總合方式檢視航空公司機隊結 構以做為航機營運決策模式。本研究分別由預期營收以及營運成本項切入，並同 時將客運機及貨運機的不同特性納入考量。預期營收部份由外在環境與客貨運市 場景氣分析客貨機容量利用率，考慮由於航機機齡，客運機容量利用率隨機齡增 加而下降並被排入冷門時段，而使貢獻營收衰退之現象，進一步由貨運機營收不 受機齡影響之現象，考量客機改裝貨機，航機預期營收曲線變動之最佳時程。在 營運成本項中，由個別航機為考量出發點，首先以機齡增加影響成本項的遞增為 變動成本的考量，如零件、工資等維修成本及額外油耗成本，結合固定成本，如 維修廠房設備及用具器械成本，對個別航機的成本攤提以及同系列機型機隊之規 模經濟性，並考慮不同機型以及客貨運機之間操作成本上的差異，結合兩部份成 本為航機總成本項。進一步，以僅有成本支出而無營收呈現大型翻修及改裝時程 隨機齡變化的成本，並相對反應在出廠後營運成本函數的下降及成本函數遞增率 的減緩和成本函數值的改變。結合前一時區決策所形成本期起始狀態成本、本期 決策所產生成本以及為配合下一時區預期景氣狀況之決策遞迴至本時區造成營 運時間及營收與預期狀況發生誤差形成之懲罰值，三者形成本期總營運成本項，

結合由景氣波動循環之承載率及前一時區決策綜合形成本期預期營收項，即為目 標航機於各時區之營運效益。本研究目標即為由預期營收及營運成本建構隨時間 變動之航機動態營運效益，並以翻修及改裝時程結合航機生命週期之動態變化，

尋求最大營運效益下之航機翻修、改裝及汰換之最佳時點。

機隊規劃之過去相關研究分為四部分：2.2.1 機型選擇相關研究 2.2.2 機型 與航線配對研究 2.2.3 機隊飛機替換研究 2.2.4 機隊航機購買或租賃之數目決策 之研究。

2.3.1 機型選擇相關研究

根據張有恆(1998)對航空公司機隊規劃研究之歸納，航空公司機隊規劃中關 於機型選擇之主要因素包括技術、經濟、行銷、財務、管制及環境因素。而由張 有恆與楊弘道(1996)之研究，機型選擇為兼顧航空公司、使用者與社會利益之前 提下，由質化及量化之評估準則為評斷基礎，其中質化因素包括維修、未來消費 者偏好、駕艙組員對機上系統適應性、機型可靠率、機隊經濟規模等因素，而量 化因素則包括最大航程、噪音、機隊生產力、直接營運成本、飛機價格等。

王志青(1997)之研究則以航空貨運為對象，由運送過程中影響儲運成本之因 素構建直運與轉運分別之成本函數，研究結果並顯示由航機航程與酬載之關係可 得出在特定距離與流量下符合成本最小化之最適機型，另外並以流量臨界值做為 貨運是否直運或經由空運中心轉運之標準。

2.3.2 機型與航線配對研究

機隊規劃中關於機型與航線配對，在過去文獻中多利用數學規劃之最適方法 及解析性方法求解，Abara(1989)之研究即為首先引用整數規劃之求解模式求解 機隊規劃問題，並反應不同機型對於營運利潤最大化、成本最小化、利用率最佳 化等目標作最佳決策。

Moudani and Mora-Camino(2000)之研究應用人工智慧軟體求解這類問題，

以營運管理成本為目標建立航機機型與航線間之動態指派模式，並證實此類解法 可提高求解效率。

Barnhart et al. (1998)之研究同時考量航機航線指派及航機排班兩問題，將機 隊飛機利用情況納入航機與航線指派問題及排班問題之中，此因單獨求解排班問 題時，其前提是各航機使用率須假設為相同，但同時求解航機航線指派問題及航 機排班問題時，機隊中個別飛機之利用率即可為變數。該研究模式利用此一概

念，將航機利用、航機航線指派、航機排班等問題結合與分開考量，做為不同決 策條件時之依據。

Hane et al. (1995) 之研究以大型且多種商品之流量問題配合有時間限制之 網路，在固定航班及機隊機型集合之前提下，規劃航空公司每日國內線班機之機 型與航線指派，並運用多步驟方式對模式求解。其結果發現該求解方式較過去研 究所得出之最佳解有 0.02%的進步，顯示該研究之模式構建及求解發能有效求解 此類大型整數規劃之機型與航線指派問題。

Powell and Carvalho(1997)之研究以網路流量問題之動態規劃觀點為基礎，

將機隊多種機型視為傳統之多種商品網路配送問題，並以時間窗(time window) 配合網路節點間流量的觀念，根據飛機各機型在各航線不同時間下之流量，探討 航空公司在多種機型組合之機隊情況下，配合各時點及各航線之旅客需求量，將 最適機型指派至各航線。研究結果顯示以該研究所構建之模式及求解法求解此類 機型航線指派問題時，較過去之研究結果有 4%到 5%的進步空間。

過去此類航線與機型配對問題之研究，針對航線流量與機型承載量問題、不 同機型對應各類目標式之最佳決策成本，以及最小化下之求解效率，本研究則以 各種機型與航線航程配適作為機型應用之限制考量。

2.3.3 機隊飛機替換研究

在機隊飛機替換研究方面，Jin and Kite-Powell(2000)考慮機隊中飛機皆為最 佳利用率之情況下，以利潤最大化為目標對購買新飛機和淘汰舊飛機作決策，目 標模式中由特定時段內航空公司營運利潤及機隊航機總數隨時間變化為前提，並 簡化各型飛機之設計及容量之因素，並假設景氣循環造成之運量需求變化之情形 不存在，即假設需球量為穩定，以達成航機運量利用率穩定之簡化條件，而結果 顯示機隊中飛機利用情形對決策結果之影響。

此研究目標為求取利潤最大化，然依據此研究之假設，模式中之研究目標機 隊設定為一隊機型、容量相同之航機，本研究則設定為依據實際情況中機隊之運 作情形，航空公司機隊除依照使用狀況分為貨運及客運機隊，亦依據不同年份及 機型而使目標機隊設定具有不同運量之設計，並進一步建立機隊航機清單。

2.3.4 機隊航機購買或租賃之數目決策之研究

過去關於機隊中航機購買與租賃獲取航機之比率問題多由財務與經濟觀點 求解，如 Gritta et al.(1994)即以此觀點探討租賃飛機對於航空公司資產與負債影

響，結論顯示運用短期租賃方式獲得航機可提高航空公司之財務調動靈活度，但 長期租賃將導致帳目上負債比率的增加。

Oum et al.(2000)之研究指出，航空公司在面對購買飛機之高成本及租賃飛 機之高航機數與運量調度高靈活性之間存在之抵換關係，並以景氣循環為其決策 要素，並加入航機租賃公司之觀點，由租賃之風險性探討受景氣循環影響之機會 成本與航機租賃價格，其結果則顯示航空公司之航機租賃數目佔總機隊之比率以 40%~60% 為佳。

劉素妙(2002)之研究以動態規劃時程，探討於各個景氣預測時區中航空公司 機隊對應成本最小化之目標，由前一階段之機隊組成情況，以及各時區中所採行 包含新購、汰換、租賃、停租等決策所形成之決策集合，其中並以航空公司機隊 規劃須配合預期需求量成長為考量，而進行新購或租賃航機數目之研究。

過去這類研究多以航空公司中客運機隊之機隊規劃為考量，而鮮少就貨運機 隊之營運效益及航空公司對應貨運景氣，而就現有客運與貨運兩組機隊以改裝方 式進行客運機改裝為貨運機之單向調撥運量之研究。本研究以動態規劃時程，探 討機隊運用改裝進行機隊運量調度之情形及其效益，配合考量改裝與租賃貨機二 種貨運運量獲得上之不同，且考量點為因應貨運運量之大幅成長期間，航空公司 盡可能以現有機隊之貨運機隊部份滿足成長之貨運需求。