研究流程與架構

本研究觀察目前社經發展與全球航空產業趨勢，概述目前航空產業所面臨之問題與 困境，主要著眼於國際油價與航空燃油價格變動對於航空業所帶來之衝擊以及影響。並 就目前趨勢所關注的議題與學術文獻做回顧，首先針對航空成本之組成分析以建立航空 網路規劃模式，並且著重於國際油價上升造成航空燃油成本漲幅之影響，以及航空公司 因應燃油成本變動而對航空網路進行的調整情形，透過數學規劃模式，求解營運成本最 小之下的最適航線機型頻次規劃，並且評估其可靠度。後續評估初始規劃結果之可靠度，

模擬不同情境下，當油價變動時，在其他航空公司支出費用不變的情況之下，航空公司 對於航線、頻次以及機型的規劃與調整。研究架構圖如下所示：

圖 1.2 研究架構圖

為進行航空網路規劃決策出航線機型以及頻次，首先建立航空營運成本函數，並 且對投入之參變數蒐集相關數據或做合理之假設，其中航空旅運量部分，本研究需求之 預測沿用 Hsu & Wen (2000)以灰色理論為基礎應用於航空網路之灰色預測模式，預測貣 迄對城市中旅客對於航空公司之需求流量。投入之初始燃油價格也同樣使用灰預測模式 求得。接著探討航空公司以成本最小化之營運目標之下，對於航線所規劃之機型與頻次 必頇滿足旅客需求量，在此限制下規劃最適航線頻次以及機型。由於航空網路規劃屬於 中長程之規劃，因此首先本研究投入相關油價以及需求量之預測值，得到模式之初始化 之頻次規劃結果，再藉由可靠度評估航空網路在燃油價格變動之下維持其營運效率的機 率，並分析不同情境之下，航空網路系統受到成本變動之影響以及因應之策略，最後評 估其成本變動以及調整成本決策是否執行調整策略。

整體研究之流程如下圖 1.3 所示，首先建立研究背景與動機之後，定義問題並且針 對相關議題蒐集相關研究學術文獻以及實務上的資料，強化議題之重要性與貢獻。透過 文獻回顧與理論學習之過程，擬訂研究方法並且界定研究範圍，定義並假設模式中之重 要參數，建立航空公司以營運成本最小化為目標規劃航線機型與頻次模式以及可靠度模 式並且假設不同情境之下，航空公司因應網路規劃與可靠度評估結果，進行因應與調整 之策略設定與分析，為驗證模式與研究方法可行性，收集實際資料並對於難以取得之數 據進行合理假設，相關變數與參數使用模式進行實證以及敏感度分析的操作，並由規劃 結果分析航空公司因應國際油價變動之調整策略，對於航空業面對網路不確定性因素的 調整方針提出結論與建議。

圖 1.3 整體研究流程圖 定義問題與

研究範圍

重要文獻與 實務回顧 擬定研究方法與

理論架構

航空網路航線頻次與 機型規劃模式

實證分析與 敏感度分析

結論與建議 重要參數之

定義與假設

航空網路可靠度 評估模式

收集資料與 數據設定 情境假設與航空

公司因應策略

研究動機與目的

二、 文獻回顧

本研究主要探討單一航空公司面臨受到國際油價影響造成之航空燃油價格變動，對 於航空公司網路航線機型頻次所造成之影響。研究首先建立航空公司營運成本函數，並 且以數學規劃求解航空公司目標營運成本最小化之下，決策其航空網路之最適機型以及 頻次。再模擬當航空燃油價格變動時，計算不同月份之燃油價格影響下，航空網路之可 靠度。因此在本章將回顧相關之研究文獻，對於航空公司營運成本組成結構、航空網路 規劃以及可靠度觀念進行了解，做為本研究架構模式與求解之參考依據。

為建構航空公司營運成本函數做為求解數學規劃問題之目標式，本研究主要參考 Hsu

& Lin(2005)之研究，該研究在航空公司成本方面，主要分成直接成本與間接成本兩大部 分，直接成本主要包含機場使用費、燃油成本、航機維修租借成本與機組人員費用。間 接成本主要為航空旅客搭乘航機所產生之旅客服務成本。該研究考慮國際機場之噪音管 制措施影響下，航空公司之因應策略，將機場使用費細分為降落費以及噪音徵收費。機 場收費影響航空公司營運成本，並且為機場之主要收益來源，本研究中考量目前國際機 場除了收取基本之航機降落費，航機噪音，部分國際機場尚針對引擎排放汙染造成之外 部性成本向航空公司徵收環境收費，因此在本章將就機場使用費特性探討部分國際機場 之相關政策措施。

本研究主要探討國際燃油對於航空公司網路之燃油成本影響，因此針對國際原油、

運輸業對於燃油能源之使用以及航空燃油特性進行相關文獻回顧，了解燃油成本對於航 空業之影響。

為評估在燃油價格變動之下之航空網路可靠度，本研究主要參考 Hsu & Wen (2002) 之研究，該研究首先定義可靠度之意義，並且評估航空路網受到需求變動之頻次可靠度。

過去研究應用可靠度概念分析網路問題多在於探討網路中之不確定性因素如氣候、災害 等問題，尚無針對不確定性之成本項目探討之研究。因此本研究將參考研究文獻建立燃 油成本為隨機變數下之可靠度模式進行分析。

在本章文獻回顧中，2.1 節首先討論航空公司之成本組成，主要考慮營運成本之分 類、機場使用費之組成與航空燃油成本特性蒐集相關文獻探討，2.2 節探討網路規劃問 題之相關研究，2.3 節回顧關於可靠度之相關文獻研究以及應用可靠度解決網路規劃問 題之文獻，最後將彙整重要文獻主題與其重要研究結果，於 2.4 節進行綜合討論並且歸 納小結。

2.1 航空公司成本分析

航空客運具有不可儲存之特性，然而其成本結構複雜，造成航空公司成本控制不易，

因此為航空公司營運之重要議題。本節首先探討航空營運成本之組成，主要分為直接營 運成本以及間接營運成本，並且呼應本研究之主題，將燃油成本個別提出深入討論運輸 能源的使用以及其特性，另外也因應航機營運與燃油使用所造成之社會環境成本結合部 份國際機場之政策進行回顧。機場收費政策之討論同時為後續網路規劃求解之成本項目 輸入值的重要依據。不同之營運成本將可能影響航空公司網路規劃時，對於航線、機型 的選擇，因此了解航空成本項目的各項特性，將有助於理解與分析後續模式求解之規劃 結果。

2.1.1 航空營運成本

根據國際民航組織(ICAO, 1992)對於航空成本的分類，主要將營運成本分成兩大類，

分別是直接營運成本以及間接營運成本：

1. 直接營運成本

(1) 飛行營運成本：機組人員薪資、燃油成本、機場使用費、保險及租賃成本。

(2) 維修零件成本：維修人員薪資、零件消耗、維修管理。

(3) 折舊與償債成本：飛行、地勤設備以及額外折舊。

2. 間接營運成本

(1) 場站與地勤成本：機場櫃檯營運成本、停機費用、維修以及場站費。

(2) 旅客服務成本：對於航程中之旅客所提供的服務成本。

(3) 票務、銷售以及行銷成本：銷售業務成本、廣告費、銷售佣金等成本。

(4) 一般管理成本：一般性的運輸服務成本支出，例如財務會計之管理以及營運行政 管理的費用。

(5) 其他營運成本

Hannu et al(1997)定義了航空營運中可能減少成本的影響要素，並且衡量減少不同成

本所產生的影響。研究認為機隊的組成結構、航線網路、航空公司政策以及工作孚則是 影響間接營運成本的要素，也決定了不同航空公司之間的總成本差異。其中對於中小型 之業者，若是將供給運量集中於特定短程、中程或是長程將可以節省成本，另外，航空 公司如果擁有較為一致的機隊結構以及比較彈性的工作孚則，將可以獲取更多的利益。

Wu & Caves (2000)調查航機排程與航機在機場運轉效率之間的關係，預期在系統營 運成本最小化之下能夠維持排程的服務水準。對於航機營運成本、旅客延滯成本以及航 機排程之時間機會成本調查後，應用數學模式考慮隨機選擇排程之下的模擬航機運轉情 形。

Swan & Adler (2006)之研究主要在於評估以及建立客運航機之營運成本函數。其模 式之構建立基於三十年來大小相近之不同機種設計，建立模式來表達航機的設計通則以 及設計趨勢。其成本函數之重要變數為航機之航程以及座位數。該研究所分類之單一航 機的成本要素包含飛行員、機組人員費用、燃油、航機與引擎維修、持有成本(ownership cost)等，成本項目之分類以及營運成本項目所佔比例如下圖所示：

資料來源：Swan & Adler (2006)

圖 2.1 航機營運成本分類

根據 IATA(2009)指出，所有航機皆具有損益平衡之承載率(break-even load factor)，

代表航空公司所售出之座位數百分比所得之收入能夠涵蓋其成本。航空公司損益平衡承 載率依據不同航空公司之收入以及成本而不相同，一般而言，較高成本將使得損益平衡 之承載率提高，而高票價則有相反之影響。依據近年航空客運營運情形觀察，由於高油

價以及低費率之影響，使得近年之損益平衡承載率在 80%左右，因此航空公司營運與規

價以及低費率之影響，使得近年之損益平衡承載率在 80%左右，因此航空公司營運與規