國際機場航站大廈空間分配及設施購置/汰換時程之研究

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國際機場航站大廈空間分配及設施購置/汰換時程之研究

The Study on Space Allocation and Facility Purchase/Replace

Schedule at International Passenger Terminals

研究生：趙清成 Student: Ching-Cheng Chao

指導教授：許巧鶯 Advisor: Prof. Chaug-Ing Hsu

國立交通大學

運輸科技與管理學系

博士論文

A DISSERTATION

Submitted to Department of Transportation Technology and Management College of Management

National Chiao Tung University in Partial Fullfillment of the Requirements

for the Degree of

DOCTOR OF PHILOSOPHY

in

Transportation Technology and Management

June 2005

Hsinchu, Taiwan, Republic of China

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國際機場航站大廈空間分配及設施購置/汰換時程之研究

研究生：趙清成指導教授：許巧鶯教授

國立交通大學運輸科技與管理學系博士班

摘要

近來隨著國際機場逐漸朝向企業化經營並注重營運管理績效，如何增加收入並降低營運成本已成為機場管理重要課題。將航站大廈之空間作最有效分配，以增加機場商業活動收入；且配合機場旅客運量之變動，精確掌握各項設施最佳購置/汰換時程，除可降低營運成本提昇旅客服務品質外，並可避免因設備不足或故障而影響機場營運，此對航空轉運中心而言，將因市場競爭而顯得日益重要。然過去有關機場航站大廈空間配置之研究多偏重在公共設施空間方面，並以旅客流程和建築規劃為主要衡量因素，而未考量經濟因素及機場營運收入。本研究在商業空間分配方法上，係綜合考量地租理論、機場整體經濟效益，分析不同商業空間之特許費收入、不同性質之旅客對各項商業活動需求量及旅客在航站大廈受時空限制下之可及性等因素，並建立商店之總營業額及特許費、旅客可從事消費活動之時間及人數等數學式；另在不同旅客服務水準下，以商店特許費收入最大為目標，構建各項商業空間分配之數學規劃模式。研究結果可規劃在不同運量下，每種商店之最適面積；為使機場特許費達到最大，公共設施應採用之服務等級隨運量成長逐漸降低。而商業活動空間與公共設施空間之最適比例隨服務等級下降而增加，此結果提供給慣於將商業活動與公共設施面積設為同ㄧ比例之機場設計者參考。為掌握精確之設備購置/汰換時程，以確保機場正常運作並降低營運成本，本研究綜合考量設備總成本、機場飛航安全、服務品質及財政收支等目標，並應用動態規劃構建國際機場航站大廈出境多設施購置/汰換時程之決策模式。為反應各時程不同設備各項成本之變動，本研究依旅客量、設備可靠度及利用率，建立各設施之運轉、維護及延遲等成本函數。延遲成本分為班機延遲起飛賠償旅客之等候時間成本，還有補償旅客用餐及住宿與行程延誤等費用。最後，以中正國際機場出境設施為實例分析，研究結果顯示機械類設備之維護成本隨可靠度降低而遞增之速度大於電子類，而作業時間較長之設備其故障延遲成本隨可靠度降低而遞增之速度大於作業時間較短者。當旅客量等於設備處理量，則報到及證照查驗櫃檯最佳使用年限分別為九年及八年，應用本研究構建之模式可降低機場營運成本提昇設施管理績效。關鍵字：國際機場、旅客航站大廈、空間分配、設備汰換、動態規劃、服務水準、延遲成本

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-iii-The Study on Space Allocation and Facility Purchase/Replace Scheduleat International Passenger Terminals

Student: Ching-Cheng Chao Advisor: Prof. Chaug-Ing Hsu

Department of Transportation Technology and Management National Chiao Tung Uuiversity

Abstract

There is an increasing trend that international airports are operating in a competitive, market-driven environment and in self-financing manner. Therefore, how to effectively allocate airport terminal-building space to maximize the revenues from a host of commercial activities through concession lease has become an important issue.

This study explores the relationships among concession revenue, passenger service level and space allocation for public facilities and commercial activities at international airport passenger terminals. Terminal space allocation models are then constructed to allocate the optimal amount of space for a variety of stores at different locations and for public facilities. The results show that the optimal amount of floor space for different types of stores and public facilities changes under different passenger volumes and service levels. The required commercial space is not the same and its ratio to the space of public facilities is also different with respect to different public facility service levels. The ratio increases with the reduction of the service level of public facility, and this result provides as a new reference for airport designers who used to adopt the same ratio without further considering changes in the service level of public facility.

This study formulates a dynamic programming model to determine the optimal facility purchase and replacement scheduling by considering facility renewal costs, aviation safety, passenger service level, and airport finance. Then, this study constructs various cost functions on facility depreciation, operation, maintenance and delay for different facilities at different time stages according to passenger volume, reliability and utilization so as to reflect variation in those costs. The results show that maintenance cost for mechanical equipment increases in a higher rate than that for electronic equipments as equipment reliability decreases. And equipments of longer operating time also incur higher delay costs than those of shorter operating time as equipment reliability declines. The optimal service life of check-in and immigration counters are shown to be 9 and 8 year, respectively, for the same passenger flows. This study provides the airport authority with the optimal strategic decisions on the purchase and replacement of various facilities in terms of quantities and timing.

Key words: International Airport, Passenger Terminal, Space Allocation, Facility

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誌謝

時光飛逝，回顧過去七年，感謝恩師許巧鶯教授一點一滴用心付出與協助，讓學生十九年來的美夢成真。就讀博士班最大收穫並非文憑，而是能夠終身學習恩師嚴謹的治學態度與研究精神，並結識許多志同道合且相互扶持的學長姐與學弟妹。感謝論文口試委員台灣大學羅永光教授、成功大學張有恆教授、本校馮正民教授及汪進財教授，在百忙中撥冗並於口試期間詳盡審查，賜予諸多寶貴意見及殷切指正，使本論文更臻完善。進修期間承蒙張新立教授、韓復華教授、陳光華教授、李榮貴教授、任維廉副教授、吳水威副教授、吳宗修副教授、王晉元副教授、謝尚行副教授、高凱副教授、張隆憲副教授、黃寬丞助理教授、郭秀貴老師、李明山老師及林貴璽老師，於專業上的教導及論文研討時給予鼓勵，謹致上誠摯的感謝。而立之年後能再進修，要特別感謝民航局長官王德和主任秘書及沈啟組長提攜與推薦。修課期間，承蒙中正國際航空站魏勝之主任、陳華樹組長、徐竹生組長及周觀海組長等長官的鼔勵，運欣、錦銘、昌樂、藝騰兄及所有同事在工作上的協助，在此特予誌謝。要完成一篇 SSCI 期刊接受，具學術貢獻及應用價值的論文，歷經國內外學術研討會到國際期刊不斷審查與修改，感謝恩師悉心指導。記得每當面對研究瓶頸時，老師總是用親切的包容與體諒，讓學生從不同角度去探索與思考，即使最後還是回到研究之初所設定的核心價值，但老師還是耐心鼓勵並當作是研究過程的樂趣。回憶實驗室內大家一起分享各種酸、甜、苦、辣，一路走來已無法細數過去學長姐及學弟妹對我的幫助與照顧，特別是慧潔、剛伯、幼屏、佳紋、裕弘、淑娉、惠如、憲宏、志青、美珠及敏玲……等。感謝陪伴我一路走來最為辛苦的太太與其默默支持的家人。最後，再次謝謝恩師於學生進修期間，對家人、工作及生活上的關心與照顧，學生謹銘記在心而無從回報。

趙清成

謹誌

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-v-目錄

中文摘要 ... ii 英文摘要 ... 錯誤! 尚未定義書籤。誌謝 ... iv 目錄 ... v 表目錄 ... viii 圖目錄 ... x 圖目錄 ... x 符號說明 ... xi 第一章緒論 ... 1 1.1 研究背景與動機...1 1.2 研究目的...4 1.3 研究內容...7 1.4 研究流程與架構...8 第二章文獻回顧 ... 13 2.1 機場營運相關研究...13 2.1.1 航站大廈空間分配及服務品質之文獻...13 2.1.2 機場營運收入及訂價相關文獻...18 2.1.3 運送遲到責任探討...19 2.2 設施購置/汰換相關研究 ...20

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2.2.1 動態規劃文獻回顧...20 2.2.2 設施購置/汰換相關文獻 ...22 2.2.3 運量預測相關研究回顧...24 2.3 綜合評析...26 第三章國際機場航站大廈作業現況 ... 28 3.1 國際機場營運及旅客作業特性...28 3.2 航站大廈主要設施與作業流程...32 3.3 航站大廈空間需求特性...34 3.4 航站大廈空間分配對機場營收之影響與發展趨勢...38 第四章航站大廈空間分配模式 ... 41 4.1 公共設施空間分配方式...41 4.2 商業活動空間分配方式...46 4.3 航空公司空間分配方式...55 第五章航站大廈設施購置/汰換時程決策模式 ... 57 5.1 設備總成本之探討...60 5.1.1 設備折舊及運轉成本...60 5.1.2 設備維護成本...62 5.1.3 延遲成本...63 5.2 機場飛航安全、旅客服務品質及財政收支...67 5.3 設備購置/汰時程換動態規劃 ...68 5.3.1 旅客運量預測模式...69 5.3.2 配合運量預測之機率性動態規劃模式...71 5.3.3 設備購置/汰換時程之決策模式 ...74 第六章以中正國際機場為實例分析 ... 75 6.1 中正國際機場簡介...75 6.2 航站大廈商業活動空間分配結果...82

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-vii-6.2.1 相關參變數與假設...82 6.2.2 結果分析...85 6.3.3 公共設施服務水準與商業活動特許費之敏感度分析...91 6.3 航站大廈設備購置/汰換最佳決策 ...92 6.3.1 相關參變數與假設...92 6.3.2 研究期程旅客運量預測...93 6.3.3 結果分析...96 第七章結論與建議 ... 107 7.1 結論...107 7.2 綜合建議... 111 參考文獻 ... 115 附錄一 ... 119 附錄二 ... 120 簡歷 ... 126

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表目錄

表 1 中正國際機場營運收入分析表...2 表 2 中正國際機場民國九十年營運支出分析表...3 表 3 航站大廈公共服務設施品質文獻彙整...14 表 4 IATA 建議之航站大廈設施服務空間與時間標準...15 表 5 英國機場管理局建議之航站大廈設施服務空間與時間標準...16 表 6 歐洲各機場航站大廈設施服務空間標準...17 表 7 設備維護政策文獻彙整...23 表 8 航站大廈不同區域可從事商業活動之人員類別...29 表 9 國際機場航站大廈出境各流程設備故障影響之範圍及結果...33 表 10 航站大廈空間需求及可能座落區域...36 表 11 亞洲主要國際機場旅客服務設施比較表...40 表 12 IATA 空間服務水準定義...43 表 13 IATA 建議之各類設施面積需求...44 表 14 兩設施間必須、可以或不須相鄰之航站大廈佈置功能鄰近矩陣...45 表 15 各類旅客消費人數計算方式及消費區域...50 表 16 中正國際機場第一、二航廈設施現況...82 表 17 相關參變數資料...83 表 18 中正國際機場九十一年一月平均每日旅客量...85 表 19 第一航廈各區域各類商店之面積、位置及特許費收入...87 表 20 第二航廈各區域各類商店之面積、位置及特許費收入...88 表 21 最佳分配第一航廈各區域各類商店之面積、位置及特許費收入...89 表 22 最佳分配第二航廈各區域各類商店之面積、位置及特許費收入...90 表 23 運量達設計容量不同服務水準商店所需總面積及最大特許費...91 表 24 實例驗證基本資料...93 表 25 預測旅客運量狀態劃分及對應結果...94

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-ix-表 26 中正國際機場出境旅客量轉移機率矩陣-ix-表...95

表 27 各時程各狀態旅客運量預測中心值及可能落在各狀態之機率...97

表 28 研究期程內各時程各類設備最佳決策方案及設備集合...98

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圖目錄

圖 1 研究流程圖...9 圖 2 論文研究架構...12 圖 3 國際機場旅客(行李)出境流程...30 圖 4 國際機場旅客(行李)入境流程...31 圖 5 國際機場出境作業使用設施...32 圖 6 傳統美國機場航站大廈之面積分配之比例...35 圖 7 航站大廈設施服務水準與特許費及營收之互動關係...39 圖 8 航站大廈空間分配研究架構圖...42 圖 9 商業活動空間分配研究架構圖...47 圖 10 第m班出境班機旅客從事商業活動之時間預算圖 ...52 圖 11 航站大廈設施購置/汰換時程研究架構圖...58 圖 12 航站大廈設施購置/汰換時程研究範圍 ...59 圖 13 設備購置/汰換決策示意圖 ...60 圖 14 以機率性動態規劃計算 f 類設備期望成本之示意圖 ...73 圖 15 中正國際機場配置圖...77 圖 16 中正國際機場第一航廈配置圖...79 圖 17 中正國際機場第二航廈配置圖...81 圖 18 在不同運量下公共設施採用各種服務等級所產生之商店特許費...92 圖 19 新舊設備在各使用年數總成本之比較...100 圖 20 研究期程各時程本研究最佳決策與現行狀況設備總期望成本之比較...101 圖 21 不同設備各項成本隨可靠度變動情形...103 圖 22 最佳使用年限隨時間價值變動情形...104 圖 23 不同報到櫃檯數量於各使用階段對各項成本之影響...106

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-xi-符號說明

) ( ljk k a X C ：入境旅客在位置Xljk實際從事商業活動 k 之人數 ) ( ljk k af X C ：接機旅客在位置Xljk實際從事商業活動k之人數 ) ( ljk k df X C ：送機旅客在位置Xljk實際從事商業活動k之人數 ) ( ljK k w X C ：機場員工在位置Xljk實際從事商業活動k之人數 k F ：機場對商店k徵收之特許費比例 m i θ ：第 m 班出境班機第 i 個到達航站大廈旅客之時間預算 f i θ ：第 f 班入境班機轉機旅客中第 i 個下機旅客之時間預算 m b t ：第 m 班出境班機旅客登機時間 m ai t ：第 m 班出境班機第 i 個旅客到達出境大廳時間 f bi t ：第 f 班入境班機第 i 個轉機旅客登機時間 f t_θ ：第 f 班入境班機到達時間 m lji T ：第 m 班出境班機第 i 旅客在位置( jl, )_{可從事商業活動之時間} m i T ：第 m 班出境班機第 i 個旅客辦理各項手續所需時間 f i T ：第 f 班入境班機第 i 個直接轉機旅客辦理各項手續所需時間 m lj D ：第 m 班出境班機旅客到位置( jl, )額外步行距離 m i D ：第 m 班出境班機第 i 個旅客未從事其他商業活動步行總距離 kf lj D _：第 f 班入境班機轉機旅客從事商業活動k額外步行距離 U ：旅客平均步行速率 c t ：旅客辦理報到含託運行李所需時間 I t ：旅客辦理證照查驗所需時間 s t ：旅客辦理安全檢查所需時間 0 k T ：旅客從事商業活動k所需最短時間 ) (θ m F ：第 m 班出境班機旅客時間預算為θ時之累計機率函數 m Q ：第 m 班出境班機旅客數 ' k m G ：第 m 班出境班機旅客中已從事其他k以外之商業活動，而剩餘時

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間無法再從事k活動之旅客人數 k d e ：出境旅客中會從事商業活動k所佔之比例 ' k d e ：出境旅客在從事商業活動k前已先從事商業活動k'之比例 k r e ：轉機旅客中會從事商業活動k所佔之比例 k df e ：送機旅客中實際從事商業活動 k 所佔之比例 k af e ：接機旅客中實際從事商業活動 k 所佔之比例 k w e ：_Wl員工中實際從事商業活動 k 所佔之比例 l W ：區域 l 員工總人數 TV ：航空公司租金收入及可為機場帶來之收益 v H ：

v

航空公司可分配之基本面積 v Y ：

v

航空公司經競價後可再租用面積 v P ：

v

航空公司經競價後全年單位面積租金 v G ：

v

航空公司預估全年營運之起降架次 v Q ：

v

航空公司預估全年營運之出境旅客人數 LP ：出境每班次對機場產生之淨收益 SP _{：每位出境旅客對機場產生之淨收益}

γ

_{：維持航公司營運所需之固定面積需求}

ε

：航空公司之面積需求中隨營運班次變動每班次所需面積 t i f F _,_, _{：第 i 年已使用 t 年之 f 類設備數量} s fti C ：已使用 t 年之 f 類設備第 i 年之折舊成本 fit Z ：第 i 年已使用 t 年之 f 類設備最初設置成本 ge t X ：年利率 g 預定使用年限為 e 年時第 t 年資產回收因子乘數 r fit C ：已使用 t 年之 f 類設備於第 i 年進行汰換之損失成本 fit A ：已使用 t 年之 f 類設備於第 i 年之剩餘殘值 o fit C ：已使用 t 年之 f 類設備第 i 年之運轉成本 fit K ：已使用 t 年之 f 類設備第 i 年之固定運轉成本

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-xiii-fit α ：已使用 t 年之 f 類設備第 i 年之單位變動成本 i N ：第 i 年之旅客量 fi N ：第 i 年 f 類設備年總處理量 fit N ：第 i 年 f 類設備已使用 t 年之 f 類設備年處理量 * i N ：第 i 年每小時旅客量 * fi N ：第 i 年 f 類設備每小時處理量 * fit N ：第 i 年已使用 t 年之 f 類設備每小時處理量 m fit C ：已使用 t 年之 f 類設備採最佳維護政策下第 i 年之維護成本 f β ：f 類設備正常使用下單一設備第一年例行預防保養成本 f δ ：f 類設備隨使用年齡增加所需增加之例行預防保養成本 ) (t R_fit ：使用 t 年之 f 類設備第 i 年可靠度 min * f r ：與飛航安全有關之 * f 類設備可允許之可靠度下限

φ

：f 類設備隨可靠度變動之故障修理成本 d fit D ：已使用 t 年之f 類旅客設備設備第 i 年因之延遲成本 fit ρ ：已使用 t 年之 f 類設備第 i 年處於故障狀態之時間比例 d fit W ：第 i 年延遲起飛時間屬已使用 t 年之 f 類設備造成之延遲時間 m i r ：第 i 年用餐時段旅客人數佔所有旅客量之比例 n i r ：第 i 年深夜時段旅客人數佔所有旅客量之比例 m s ：用餐時段佔機場營運時間之比例 n s ：深夜時段佔機場營運時間之比例 V ：賠償每位旅客每分鐘之等候時間成本 '

V

：賠償每位旅客用餐費用 "

V

：賠償每位旅客住宿與行程延誤費用 ' t ：班機延遲起飛補償旅客等候時間成本與用餐費用時間門檻 " t ：班機延遲起飛補償旅客住宿與行程延誤損失之時間門檻 w t ：設備故障或處理量不足旅客等候辦手續之時間上限

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d t ：設備故障或處理量不足班機延遲起飛之時間上限 p i T ：第 i 年最後上機旅客之延誤時間 b i T ：第 i 年最後裝機行李之延誤時間 i fp P ：第 i 年 f 類設備旅客作業（含步行）平均時間 i fb P ：第 i 年 f 類設備行李處理（含運送）平均時間 0 t ：最後一位旅客到達報到櫃檯時間距班機表訂起飛時間 i M ：第 i 年受限於財務限制可用於設備購置/汰換之最大金額

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第一章緒論

1.1 研究背景與動機

國際機場之興建成本十分龐大，基於提高設施使用率以降低營運成本之經濟效益考量，通常在規劃時會依其經濟發展和運量需求訂定興建計畫，再分階段按各目標年之設計容量(Capacity)逐年擴建。影響機場容量之主要設施有跑道、停機坪、航站大廈、飛機修護區和機場聯外交通等。在其主要設施中，航站大廈是旅客活動和商業行為主要場所，通常位於機場之中心位置，其空間分配較為複雜且悠關機場之營運收入及旅客服務品質。在各階段剛完成啟用之初，旅客運量可能未達設計容量，但到達目標年或因旅客快速成長後，旅客量可能會超過設計容量。以中正國際機場為例，民國六十八年完成之第一航站大廈其設計容量為每年 800 萬人次，但到民國八十一年時旅客量成長至 1083 萬人次，因第二航站大廈之興建緩不濟急，故機場管理當局即著手進行第一航站大廈之擴建及空間改善，並藉由改變空間配置與旅客動線等措施，將容量提升至每年 1200 萬人次，但此舉也造成尖峰時段旅客擁擠現象。目前第二航站大廈已經完成，其設計容量為每年 1700 萬人次，但根據出入境旅客人數統計資料顯示，八十九年出入境旅客數為 1868 萬人次1 。這造成中正國際機場在第二航站大廈啟用後，旅客量（1868 萬人次/年）僅為設計容量（2900 萬人次/年）百分之六十四。如何在旅客量過與不及間分配航站大廈各項公共設施、航空服務及商業活動等之空間，使其能發揮最大功能並提高服務品質及營運收入，一直是每個機場經營者追求之目標，也是各大機場經常需面對之問題。分析國際機場之營運收入，大致可分為降落費(Landing Fees) 、特許費 (Concessions) 、租金(Rent) 、機場服務費(Airport Service Charge) 、設備與地勤場地費(Grand Service Fees)及其他(Others) 等六種，其中特許費是機場經營商業活動之權利金，租金係空間出租之收入，二者會隨航站大廈商業及出租空間配置之多寡而變動。以中正國際機場為例，特許費及租金收入

1_{資料取自九十四年五月中正國際機場網站：關於本站/運量統計。}

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約佔總收入 31%，如表 1 所示。其餘收入大多是受航機降落架次或出入境旅客人數而定。表 1 中正國際機場營運收入分析表單位:新台幣千萬元資料來源：中正國際航空站。近年來，由於航空轉運中心(Hub)之成立及各鄰近機場間相互競爭，機場管理當局已逐漸朝向降低航空服務費用如降落費、設備及地勤場地費，並提高服務品質以為機場吸引更多航班和旅客量。各國際機場在商業服務方面之收入比例亦大幅提昇，如華盛頓特區機場管理局及新加坡樟宜機場之商業服務營收分別佔總營收 63 %及 52 %，商業活動收入對機場營運之影響日益重要，而中正國際機場 1998 年在其商業服務營收僅佔 30 %，此顯示國際機場之營收結構與其經營策略息息相關。故將航站大廈空間做最有效之分配，以增加商業活動特許費用收入，對機場整體營運管理而言，因市場競爭而顯得日益重要。然而，過去有關機場航站大廈空間配置之研究多偏重在公共設施空間方面，且多以旅客流程和建築規劃為主要衡量因素，而未考量經濟因素及機場營運收入。鮮有探討航空公司及商業活動空間需求，或在既有航站大廈面積限制下，分析旅客量超過設計容量時各種空間取捨原則之研究。國際機場雖已逐漸朝向企業化經營並日益注重營運管理績效，然有關航站大廈出租及各類商店空間之配置，在實務運作尚無具有理論依據之分配模式之文獻可供參考。而各國際機場在商業服務方面之收入比例亦大幅提昇，許多機場甚至以商業特許費補貼航空作業支出，未來商業活動收入對機場營運之影響將日益重要。如何將航站大廈空間做最有效之分配，以增加機年度降落費特許費租金機場服務費設備使用費其他合計 88 329 144 75 90 155 27 820 89 345 184 106 100 161 36 932 90 364 180 118 99 177 36 974 91 379 198 118 102 175 41 1013 92 357 245 124 81 145 34 989 平均 355 190 108 94 163 35 945 百分比 38% 20% 11% 10% 17% 4% 100%

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場營運收入為本論文探討課題，俾提供機場管理者在規劃及營運時參考。由於國際機場逐漸朝向企業化經營並注重營運管理績效，機場管理當局除致力於增加收入外，如何降低營運成本亦為重要課題。綜觀機場營運成本大致可分為人事費、保安費(即證照查驗及安全檢查費)、委託服務費、設備折舊費、設備運轉維護費、噪音污染防治費及相關補助費。其中設備折舊及運轉操作維護費佔機場營運成本比例甚高，以中正國際機場為例，二者約佔營運總支出 38%，如表 2 所示。且設備處理能量攸關機場容量，能否維持穩定運轉將影響機場服務品質及飛航安全。因此，掌握精確之設備購置/汰換時程十分重要，若太早進行可能造成投資浪費；太晚則可能因設備容量不足而產生旅客擁擠或故障頻率增加，除降低服務品質及增加維修成本外，亦可能產生班機延遲起飛或影響飛航安全。表 2 中正國際機場民國九十年營運支出分析表單位:新台幣千萬元資料來源：中正國際航空站。過去與機場建設相關之文獻主要著重在場址選擇、跑滑道容量及興建時程、機場主計劃訂定及各項設施規範之研究。而有關設備汰換之研究多以決策工廠生產設備之最佳汰換時程為研究主題，並以單一設備為主而未同時考慮多種設備之汰換情況，且主要著重於生產成本或產品不良率之分析，鮮少有機場多設備購置/汰換時程相關之研究。因此，在機場現行運作實務上，並無將動態時間延續觀念及時間遞迴之長期規劃需求充分表達之設備購置/汰換決策模式可供使用。隨著機場不同時程之旅客量、設備可靠度及利用率之變動，如何在兼顧機場飛航安全、維持旅客服務品質及機場財務健全之目標下，構建機場各類設備之最佳購置/汰換時程，將是降低機場營運成本重要之課題。近年來，因消費者權益日受重視與保護，加上美國 911 事件後航空公司營運陷入困境，未來因機場設施故障或容量不足造成班機延誤之相關問項目人事費保安費委外服務費設備折舊費設備維護費補助及回饋金合計金額 33 130 54 114 54 49 434 百分比 8% 30% 13% 26% 12% 11% 100%

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題與責任將被探討及追究，而如何購置/汰換航站大廈之設備，避免造成投資浪費或影響機場正常運作，勢必成為機場管理者日益重視之問題，惟過去有關此議題之研究並不多，故值得我們深入探討。

1.2 研究目的

從國際機場設計發展歷程顯示，早期著重於功能性需求，故以航站大廈硬體設施提供為主，較忽略旅客服務設施及商業活動之多樣化。現今，許多深具競爭力之機場則皆視旅客及航空公司為顧客，並以「顧客導向」為其經營方針與最高原則。故國際機場在有關旅客服務設施及航空公司營運空間甚至商業活動空間之配置上，若未能順應「顧客導向」之發展趨勢，未來將阻礙其與國際先進或鄰近機場之競爭力。機場航站大廈是提供旅運者改變其搭乘運具及等候航機所需場所。在各種運具場站中，國際航空運輸場站需求最為複雜，其原因不僅由於飛機操作特性，更因為「國際旅行手續」複雜。其功能除具備售票、報到及登機外，尚包括海關、證照、安全等檢查及檢疫工作。為確保航空運輸安全，機場管理當局通常將航站大廈劃分為管制區與非管制區，前者限制已完成報到(Check-in)手續或已經證照檢查之旅客及相關工作員始能進入；後者則是所有旅客及接送機親友均可自由進出。此外，為使機場出、入境旅客動線順暢，大型國際機場航站大廈多將出境及入境活動區域分開，以避免相互干擾。出境旅客從到達機場至登機前，活動範圍通常在航站大廈內，期間必須辦理之手續包括報到(含行李託運)，證照查驗和安全檢查，其餘時間則可自由從事其他活動，並在班機起飛前到達候機室。部分機場或航空公司對航班開始和結束劃位時間均有所限制，例如班機起飛前二個小時或二個半小時才開始辦理劃位作業，而在班機起飛前三十或四十分鐘結束劃位。此造成提前到達之旅客其時間無法完整應用，需視等候報到前時間多寡，選擇從事可在該時間內完成之活動，如辦理保險、兌換外幣、用餐和購物等，而在僅規定結束劃位時間之機場，旅客到達航站大廈後之活動則無此限制。因此，出境旅客從事商業活動之時程可能在進入管制區（即辦理證照查驗）前，或在完成各項手續等候登機前。而入境旅在完成各項手續後即

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可離開機場，除非等候聯外大眾運輸工具，否則較無時間限制，其對商業服務需求通常在非管制區之入境大廳。綜上所述，國際機場航站大廈出、入境及管制與非管制區域之公共設施、航空公司及商業活動空間之分配十分複雜，不當之配置不僅影響機場運作及旅客服務品質，亦會降低機場營運收入。回顧過去，鮮有探討航空公司及商業活動空間需求或關於在既有航站大廈面積限制下，分析旅客量超過設計容量時各種空間取捨原則之研究。國際機場雖已逐漸朝向企業化經營並日益注重營運管理績效，然有關航站大廈出租空間之配置，在實務運作尚無具有理論依據之分配模式可供參考。本研究在考量航廈各項設施服務品質及經濟效益下，以解析性規劃模式構建適用於國際機場航站大廈公共設施和各項商業空間之分配方法，期能提高機場服務品質與營運收入；探討各類空間取捨與機場營運收入之互動關係，並分析設施服務水準隨旅客量改變而變動對商店營收產生之影響。有關公共設施空間之分配，其大小係依機場尖峰時段各設施旅客設計處理量和所採用服務水準等級計算，而位置分配則依據國際航空運輸協會 (IATA)所建議之兩設施間必須、可以或不需相鄰之航站大廈佈置功能鄰近矩陣，並以所有旅客總步行距離最短為原則佈置之。本研究商業空間之分配，係綜合考量地租理論、機場整體經濟效益，分析不同商業空間之特許費收入、不同性質之旅客對各項商業活動需求量及旅客在航站大廈受時空限制下之可及性等因素，並構建在特定旅客服務水準下，以機場商店特許費總收入最大為分配原則之數學模式。最後以中正國際機場為例，探討第二航站大廈啟用後，在各種不同旅客量下，兩個航站大廈在管制區與非管制區、出境與入境等區域其公共設施及各項可出租商業空間之最佳分配方式。在國際機場出境作業系統可分為旅客與行李兩部分，在各作業流程中，若設備發生故障或處理容量不足，輕者將造成部份旅客等候時間增加，嚴重者可能導致班機延遲起飛。但不同設備故障所影響之旅客人數及產生之延遲成本均不相同。例如當報到作業、證照查驗或安全檢查之設備發生故障，有時僅會造成旅客等候辦手續時間增加，並不影響班機正常起飛時間，但部分較晚抵達機場之旅客可能因等候辦手續時間增加，而無足夠時

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間從事商業活動而導致機場特許費收入減少；若登機設備發生故障，因旅客於登機前已完成各項活動，故對旅客之活動影響不大，惟可能造成班機延遲起飛增加旅客等候之時間成本，而嚴重者可能延誤旅客後續行程。有關行李處理設施方面，因行李在完成託運手續後，其處理作業即與旅客流程分開，故在輸送、分撿或裝機過程若發生設備故障而造成作業延誤，只要最後一件上機之行李能在班機起飛前完成，將不會對旅客產生任何影響。另外，當證照查驗、安全檢查或行李分撿之設備故障，因該設備為所有旅客共用，故可能影響該時段所有班機；但其他各班機單獨使用之設備，如登機空橋，除非故障時間過長導致延滯擴散，否則僅影響該班機旅客。因此，國際機場航站大廈出境各流程設備故障影響之範圍及產生之延遲成本並不相同，而需分別探討。近來隨著科技與技術不斷創新，各項設備發展日新月異，如何配合機場旅客運量之變動並考量財政收支及整體營運，適時購置/汰換各項設施以降低營運成本，減少其對旅客服務品質及機場營運之影響，需仰賴精確之時程規劃。本研究在確保機場飛航安全、維持旅客服務品質及機場財務健全之目標下，以研究週期內所有設備之折舊、運轉、維護、延遲及汰換損失等總成本最小化，構建設備購置/汰換時程決策模式。為反應各時程不同設備各項成本之變動，本研究依各時程之旅客運量、設備可靠度及利用率，建立各設施之運轉、維護及延遲等成本函數，依各成本函數可精確分析各類設備每項成本隨使用年齡與旅客量改變之變動情形。有關各時程之旅客運量，本研究以灰色拓樸預測結合馬可夫鏈模式，預測旅客量之波動狀況及其配對發生機率，並應用機率性動態規劃數學模式求得各類設備整體最佳購置/汰換時程與數量，減少其對旅客服務品質及機場營運之影響。綜上所述，本論文之具體研究目的可歸納如下： 1. 在考量航廈各項設施服務品質及經濟效益下，以解析性規劃模式建構適用於國際機場航站大廈公共設施和各項商業空間之分配方法，以提高機場服務品質與營運收入。 2. 綜合考量地租理論、機場整體經濟效益，分析不同商業空間之特許費收入、不同性質之旅客對各項商業活動需求量及旅客在航站大廈受時空限

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制下之可及性等因素，構建在特定旅客服務水準下，以機場商店特許費總收入最大為分配原則之數學模式。 3. 為反應各時程不同設備各項成本之變動，本研究依各時程之旅客運量、設備可靠度及利用率，建立各設施之運轉、維護及延遲等成本函數，依各成本函數可精確分析各類設備每項成本隨使用年齡與旅客量改變之變動情形。 4. 在確保機場飛航安全、維持旅客服務品質及機場財務健全之目標下，以研究週期內所有設備之折舊、運轉、維護、延遲及汰換損失等總成本最小化，構建設備購置/汰換時程決策模式。 5. 最後以中正國際機場為例，應用本研究構建之航廈空間分配及設施購置/ 汰換時程模式，比較最佳結果與現況之差異，以供機場管理者參考。

1.3 研究內容

本節說明本論文後續章節之內容，完整論文共分七章，除第一章緒論外，其於各章節之內容簡述如下：第二章：文獻回顧。本章回顧了航站大廈空間分配與服務品質、機場營運收入及定價、運送遲到責任、動態規劃、設施購置/汰換及運量預測等相關文獻，俾作為本研究參考。第三章：機場航站大廈作業現況分析。為使本研究構建之模式能與實務運作相符，本章將深入分析國際機場營運現況與航站大廈作業特性，並從旅客、航空公司、作業單位及機場管理者等不同角度，探討重要決策變數間之關係，以作為模式構建基礎。第四章：航站大廈空間分配模式。根據文獻回顧及本研究對航站大廈作業現況之分析，本章將進ㄧ步以解析性規劃方法構建國際機場航站大廈公共設施空間、商業活動空間及航空公司空間分配模式。第五章：航站大廈設施購置/汰換時程決策模式。本章在確保機場飛航安全、維持旅客服務品質及機場財務健全之目標下，以研究週期內所有設備之折舊、運轉、維護、延遲及汰換損失等總成本最小化，

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構建設備購置/汰換時程決策模式。第六章：以中正國際機場為實例分析。本章以中正國際機場為例，除可驗證模式之可行性外，並能避免與實務運作產生落差。第七章：結論與建議。本章首先依據研究結果提出研究結論；其次再提出相關討論與建議。參考文獻與附錄。

1.4 研究流程與架構

本論文之研究流程如圖 1 所示，詳細步驟說明如下： 1.確認研究問題與目的深入探討機場營運所面臨之課題，分析並界定研究動機與目的，俾增加本研究之創新性及學術價值，以提供機場未來實務應用，並作為後續相關研究之參考。 2.相關理論文獻回顧為了解過去與本主題相關之研究結果，本研究回顧了航站大廈空間分配與服務品質、機場營運收入及定價、運送遲到責任、動態規劃、設施購置/汰換及運量預測等相關文獻，並引用部分結果作為本研究參考值。 3.航站大廈作業特性分析為使本研究構建之模式能與實務運作相符，本研究除回顧相關文獻外，並深入分析國際機場營運現況與航站大廈作業特性。進而從旅客、航空公司、作業單位及機場管理者之角度，分析探討各變數間之因果關係，以作為後續研究之基礎。 4.推導空間分配收入與設備成本函數本研究係以解析性規劃模式建構目標式及限制式，故需建立商店之特許費及總營業額、旅客可從事消費活動之時間及人數等之數學式；及依各時程之旅客運量、設備可靠度及利用率，建立各設施之運轉、維護及延遲

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等成本函數。期能藉由航站大廈空間最佳分配以提高機場收入，並掌握精確之設施購置/汰換時程以降低機場營運成本。確認研究問題與目的相關理論文獻回顧航站大廈作業特性分析推導空間分配收入及設備成本函數構建航站大廈空間分配模式 _{構建設施購置/汰換決策模式} 結果與敏感度分析以中正國際機場進行實例分析中正國際機場旅客運量預測相關參變數蒐集與調查提出結論與建議圖 1 研究流程圖

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5.構建航站大廈空間分配模式本研究在商業空間分配方法上，係綜合考量地租理論、機場整體經濟效益，分析不同商業空間之特許費收入、不同性質之旅客對各項商業活動需求量、及旅客在航站大廈受時空限制下之可及性等因素，構建在特定旅客服務水準下，以商店特許費收入最大為目標式之各項商業空間分配之數學規劃模式。 6.構建設施購置/汰換時程決策模式本研究在確保機場飛航安全、維持旅客服務品質及機場財務健全之目標下，以研究週期內所有設備之折舊、運轉、維護、延遲及汰換損失等總成本最小化，構建設備購置/汰換時程決策模式。 7.相關參變數蒐集與調查本研究實例驗證所需參變數資料，主要蒐集自中正國際機場歷年運轉數據，部分係由現場旅客調查或訪談商店經營者所得。 8.中正國際機場旅客運量預測旅客運量為影響設備購置/汰換時程之重要變數，為能精確預測未來各時程之旅客需求量，本研究先以灰色拓樸預測求出旅客運量之變化趨勢，再結合馬可夫鏈模式預測旅客需求量之波動狀況及其配對發生機率。 9.以中正國際機場進行實例分析最後，本研究以中正國際機場為例，除可驗證模式之可行性外，並能比較本研究最佳結果與現況之差異。 10.結果與敏感度分析由本研究實例驗證結果可與現行運作模式相比較，以便了解應用本研究之模式是否優於現況。另相關變數之敏感度分析，可提供機場管理者未來參考。在國際機場營運收入中，有關航機降落費、旅客機場服務費及航空公司使用機場設備費用，其定價方式主要受機場政策影響。而特許費是對在

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機場經營商業活動之業者所收取之權利金，與商業活動設置數量有關；租金係機場將空間租給航空公司營運之房租收入，收入多寡受出租面積及出租價格影響，故商業特許費及租金兩項可藉由機場營運管理來增加收入。本論文將以最大化機場特許費及租金收入為目標，構建航站大廈公共設施、商業活動及航空公司空間之分配模式，並考量旅客對商業活動之基本需求、維持航空公司營運之空間需求、旅客可接受之服務水準及航站大廈各區域之面積限制等因素。有關商業活動特許費大多以營業額之比例徵收，因旅客在機場之活動受登機時間限制，通常會利用辦完各項作業剩餘之時間從事商業活動。因此，設置較多之公共服務設施，可減少旅客辦理手續之等候時間，讓旅客有更多時間從事各項商業活動，可增加商店營業額，並增加機場特許費收入。然航站大廈面積有限，增加公共設施空間相對將減少商業活動設置之面積或數量，可能減少機場特許費收入。反之，若為增加機場商店特許費收入而設置太多商業空間，勢必會降低公共設施服務水準，並導致旅客辦手續等候時間增加，進而縮短旅客從事商業活動時間，可能因此減少商店營業額，並減少機場特許費收入。所以，公共設施空間之大小將直接影響旅客服務水準，並間接影響機場特許費收入，其與商業活動空間具有替代關係。由此顯示，航站大廈空間分配會改變設施服務水準並影響機場特許費及整體之營收。在機場營運成本中，設備折舊及運轉維護費所佔比例甚高，各類設備能否穩定運轉攸關機場處理容量、旅客服務品質及飛航安全，向來為機場管理者關心之重要課題。因國際機場旅客運量受經濟景氣及各種因素影響而逐年變動，為能反應每個時程不同旅客量及設備故障率對各項成本產生之影響，本論文將應用機率性動態規劃數學模式，構建航站大廈設施購置/ 汰換時程及數量。在研究期程內，以最小化所有設備折舊、維護、運轉及延遲等總成本為目標式，並以確保機場飛航安全、維持旅客服務品質及機場財政收支均衡為限制條件，避免因降低成本而喪失與鄰近機場之競爭力。綜合上述，本論文探討之主題包含航站大廈空間分配及設施購置/汰換時程決策兩部分，其架構如圖 2 所示。

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圖 2 論文研究架構國際機場營運營運收入營運支出人事費保安費 _{設備折舊費} _{設備維護費} _{委外服務費} 補助及回饋金降落費機場服務費 _特許費租金 _{設備使用費} 其他營運管理可增加收入及減少支出設施購置/汰換時程決策模式限制式最小化設備總期望成本設備折舊成本設備維護成本設備運轉成本設備延遲成本 _{機場飛航安全} 旅客服務品質機場財政收支航站大廈空間分配模式最大化特許費及租金限制式公共設施空間商業活動空間航空公司空間設施服務水準旅客基本需求 _{各區域總面積} 航空公司基本需求：非本論文研究範圍

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第二章文獻回顧

為了解過去與本論文有關議題之研究，本章回顧了航站大廈空間分配與服務品質、機場營運收入及定價、運送遲到責任、動態規劃、設施購置/ 汰換及運量預測等相關文獻，俾作為本論文後續參考。

2.1 機場營運相關研究

本研究藉由航站大廈空間最佳分配以提高機場收入，並掌握精確之設施購置/汰換時程以降低機場營運成本。因此，本節將回顧過去有關航站空間分配、旅客服務品質、機場營運收入與訂價等相關文獻。 2.1.1 航站大廈空間分配及服務品質之文獻過去有關機場航站大廈空間配置之研究多偏重在公共設施空間方面，且多以旅客流程和建築規劃為主要衡量因素，而未考量經濟因素及機場營運收入。在公共服務設施空間分配與服務水準評估之文獻中，大致可分為手冊法(Manual Approach) 、等候理論法 (Queuing Theory Approach)和使用者感受法(User Perception Approach)等三類，有關研究主題、方法及結果彙整如表 3。

手冊法最大優點為簡易，但其最主要缺點為設計容量之訂定與服務水準之評估多以機場管理者意見為主，忽略了旅客主觀的感受。Ashford[1] 等人回顧了國際航空運輸協會 (International Air Transport Association,IATA) 、英國機場管理局(British Airports Authority) 、歐洲各機場及加拿大運輸部門等對航廈設施服務水準之評估標準即採用手冊法，分別如表 4、表 5 及表 6 所示。此可做為本研究設定各項設施服務水準上、下限之參考。等候理論法是以等候模式(Queuing Model)來評估機場各項服務設施之績效。Piper[2]用簡單數學模式計算報到櫃檯前旅客之等候長度(Queueing Length)，配合報到櫃檯數及旅客迴轉所需之空間，便可推算出報到大廳所需之面積。Mckelvey[3]將整個航站劃分為多個次系統所組成的大系統，並從等候理論觀點計算每項作業程序中旅客等候時間，接受服務時間與旅客

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在兩個相接程序間之步行時間等各項數值，作為機場航站服務水準評估指標。表 3 航站大廈公共服務設施品質文獻彙整資料來源：本研究歸納整理。作者研究主題研究方法研究結果 Ashford 等人（1976） Passenger Behavior and Design of Airport Terminal 手冊法 _{回顧了國際航空運輸協會、英} 國機場管理局、歐洲各機場及加拿大運輸部門等對航廈設施服務水準之評估標準。 Piper（1990） Estimation the Passenger Flow in Departure Halls 等候理論法用數學模式計算報到櫃檯前旅客之等候長度，配合報到櫃檯數及旅客迴轉所需之空間，推算報到大廳所需面積。 Mckelvey （1989） A Review of Airport Terminal System Simulation Models 等候理論法從等候理論觀點計算每項作業程序中旅客等候時間，接受服務時間與旅客在兩個相接程序間之步行時間等各項數值，作為機場航站服務水準評估指標。顏進儒（1995）機場航站設施服務水準之研究使用者感受法以個體模式中之羅吉特模式，建立旅客對所接受各項服務主觀評價與客觀衡量轉換關係，再以調查所得資料校估模式，找出影響使用者評價之變數。 Seneviratne and Martel （1991） Variables Influencing Performance of Air Terminal Buildings 使用者感受法用面談調查法取得旅客對辦手續、等候和流通等三類航站出境設施服務水準之評估準則，以衡量航空站之績效。

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表 4 IATA 建議之航站大廈設施服務空間與時間標準設施種類空間標準時間標準出境大廳無規定無規定行李過磅處持行李旅客每人 0.8 平方公尺。未持行李之送行旅客每人 0.6 平方公尺。 95%旅客小於 3 分鐘，尖峰時間 80%旅客小於 5 分鐘。出境證照查驗處持隨身行李旅客每人 0.8 平方公尺，無持隨身行李旅客每人 0.6 平方公尺。 95%旅客小於 1 分鐘安全檢查處無規定 95%旅客小於 3 分鐘，嚴格安全檢查航線 80%旅客小於 8 分鐘。出境旅客休息室坐、站姿旅客每人 1.0 平方公尺，60%旅客需有座位。 - 登機休息室持隨身行李之排隊旅客每人 0.8 平方公尺無持隨身行李之排隊旅客每人 0.6 平方公尺，未排隊旅客每人 1.0 平方公尺。登機時排隊等候時間小於 5 分鐘。入境檢疫處每人 0.6 平方公尺。 95%本國旅客小於 3 分鐘，95% 其他國家旅客小於 12 分鐘行李提領處國內航線及短途國際航線每人 0.8 平方公尺，長途國際航線每人 1.6 平方公尺。自第一位旅客進入行李提領處開始，所有行李需在 25 分鐘內全部運至行李提領處供旅客提領，90%旅客等候時間小於 20 分鐘。海關行李檢查處受檢查旅客每人 2.0 平方公尺。 - 入境大廳坐、站姿接機人員每人 1.0 平方公尺，長途航線旅客每人 1.6 平方公尺。入境證照查驗處無規定。資料來源：Ashford et al., [1]。

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表 5 英國機場管理局建議之航站大廈設施服務空間與時間標準設施種類空間標準時間標準出境大廳坐、站姿旅客每人 1.0 平方公尺，10%旅客需有座位。無規定行李過磅處持隨身行李旅客每人 0.8 平方公尺，持託運行李旅客每人 0.6 平方公尺。 95%旅客小於 3 分鐘。出境證照查驗處持隨身行李旅客每人 0.8 平方公尺，無持隨身行李旅客每人 0.6 平方公尺。 95%旅客小於 3 分鐘。安全檢查處無持隨身行李旅客每人 0.6 平方公尺。 95%旅客小於 3 分鐘。出境旅客休息室坐、站姿旅客每人 1.0 平方公尺，60%旅客需有座位。 - 登機休息室坐、站姿旅客每人 1.0 平方公尺，60%旅客需有座位。無規定入境檢疫處每人 0.6 平方公尺。 95%UK/EEC 旅客小於 3 分鐘， 95%其他國家旅客小於 12 分鐘。行李提領處國內航線每人 1.25 平方公尺，短途國際航線每人 2.0 平方公尺，長途國際航線每人 3.25 平方公尺。自第一位旅客進入行李提領處開始，所有行李需在 25 分鐘內全部運至行李提領處供旅客提領。海關行李檢查處無規定 - 入境大廳坐姿旅客每人 0.8 平方公尺，站姿旅客每人 1.0 平方公尺，20%旅客需有座位。入境證照查驗處無規定。資料來源：Ashford et al., [1]。

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表 6 歐洲各機場航站大廈設施服務空間標準設施種類設施服務空間標準出境大廳坐姿旅客每人 1.0~1.5 平方公尺，站姿旅客每人 1.0 平方公尺，座位空間佔出境大廳 30%~50%的空間。行李過磅處報到櫃檯每個 30 平方公尺，且需有 10 公尺的等候長度。出境證照查驗處出境證照查驗處每個 20 平方公尺。安全檢查處無規定出境旅客休息室坐姿旅客每人 1.0~1.5 平方公尺，站姿旅客每人 1.0 平方公尺，座位空間設置須佔出境休息室之 40%~80% 的空間，而轉機旅客量較高的航站大廈則應設置更高的面積比例。登機休息室坐姿旅客每人 1.0~1.5 平方公尺，站姿旅客每人 1.0 平方公尺，座位空間設置須佔登機休息室 20%空間。入境檢疫處無規定行李提領處行李提領設備長度 : B747 型飛機需 60 公尺 A300 型飛機需 45 公尺 B727 型飛機需 30 公尺海關行李檢查處無規定入境大廳坐姿旅客每人 1.0~1.5 平方公尺，站姿旅客每人 1.0 平方公尺，座位空間設置須佔入境大廳 20%之空間。資料來源：Ashford et al., [1]。

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使用者感受法係假設旅客對各項作業程序可容許之等候時間完全取決於其主觀感受。顏進儒[4]以旅客之感受為主，並以個體模式中之羅吉特 (Logit)模式，建立旅客對所接受各項服務主觀評價與客觀衡量轉換關係，再以調查所得資料校估模式，找出影響使用者評價之變數。Martel and Seneviratne [5]以航空站使用者的觀點評估顧客滿意程度，用面談調查法取得旅客對辦手續、等候和流通等三類航站出境設施服務水準之評估準則，以衡量航空站之績效。綜上，有關旅客量超過設計容量時，在既有面積限制下，分析各種空間需求之取捨原則和探討航空公司及商業空間需求之研究則較少。另一方面，國際機場已逐漸朝向企業化經營，並日益注重營運管理績效，但航站大廈出租空間之配置，在實務運作上並無具有理論依據之分配模式可供參考。故本研究在考量航廈各項設施服務品質及經濟效益下，以解析性規劃模式建構一個適用於國機場航站大廈之旅客公共設施、航空公司和各項商業等空間之分配方法，以提高機場之服務品質與營運收入。 2.1.2 機場營運收入及訂價相關文獻由於航空轉運中心(Hub)之成立及各鄰近機場間相互競爭，機場管理當局已逐漸朝向降低航空服務費用並提高服務品質，期為機場吸引更多航機班次和旅客量。而各國際機場在商業服務方面之收入比例亦大幅提昇，如華盛頓特區機場管理局及新加坡樟宜機場之商業服務營收分別佔總營收 63 %及 52 %，商業活動收入對機場營運之影響日益重要，許多機場係以商業特許費補貼航空作業支出（Pels, et al., [6]）。以美國中大型機場為例，商業活動收入約佔機場總營收 75%至 80%，1990 年洛杉磯機場之總營收甚至超過 90%是來自商業活動收入（Doganis，[7]）。而中正國際機場在 1998 年其商業服務營收僅佔 30 %（鼎漢，[8]），此顯示國際機場之營收結構與其經營策略息息相關。故將航站大廈空間做最有效之分配，以增加商業活動特許費用收入，對機場整體營運管理而言，因市場競爭而顯得日益重要。近年來，美國商務機場與在該機場營運之航空公司間的財務契約協定，已逐漸由採用與航空公司共同負擔相當財務風險之「殘差成本法」（Residual Cost Approach），轉為採用由機場營運者自行負擔機場經營主要

(33)

財務風險，而航空公司僅支付機場設施使用費及租用費率之「補償報酬法」

（Compensatory Approach）（Vasigh and Hamzaee,[9]）；且機場多已朝向自

給自足之經營模式，並追求商業活動服務之最大化利潤（Zhang and Zhang, [10]）。

Dorganis and Graham [11]經由對歐洲地區之研究發現，有關航空站績效之衡量大都以財務指標為衡量方法，尤其是以勞動生產力或資本生產力。Hensher and Hooper [12]歸納有關歐洲 24 個航空站生產效率分析之文獻，將目前使用於航空站績效衡量方法分類為航空站整體績效（Global

Performance of Airport）、生產力、航空站處理績效（Performance of Particular

Processes）及顧客服務績效（Customer-Service Measures）等四大類。世界銀行（World Bank）[13]在 1995 以航空站之服務品質、安全、可及性、財務能力及環境品質等方面來衡量航空站之績效。其他有關航空站績效衡量之文獻如 Gillen and Lall[14]、Mumayiz[15]及 Seneviratne and Martel [16] 等。

有關機場營運方面之研究多偏重財務管理及使用機場最適定價等議題，如 Hamzaee and Vasigh, [17]; Doganis, [7]; Oum and Zhang, [18] 等。但隨航空轉運中心(Hub)成立後各鄰近機場間之相互競爭，如何將航站大廈空間做最有效之分配及增加商業活動特許費用之收入，並提高服務品質為機場吸引更多航機班次和旅客量，對機場整體營運管理而言顯得日益重要。 2.1.3 運送遲到責任探討有關交通運具運送遲到之損害賠償責任，在華沙公約第十九條規定運送人對於乘客、行李或貨物之運送遲到所造成損害應負賠償責任。當然，運送人也並非對所有遲到都應負責，例如（1）運送人已採取一切措施來避免（華沙公約第二十條）；（2）由於旅客過失所引起（華沙公約第二十一條）；（3）貨物固有瑕疵所引起（海牙議定書）。因此，遲到原因除不可抗力外，運送人必需對遲到之損害負起責任，包括對受領人假期之損失及所造成之不便等，但損害求償規定仍依當地法律為之。我國在民法第六五四條中規定，旅客運送人對於旅客因運送所受之損害及運送所受之延遲應負責任；

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另在民用航空法第九十一條第二項中規定，旅客因航空器運送人之運送遲到而致損害者，航空器運送人應負賠償之責。但航空器運送人能證明其遲到係因不可抗力之事由所致者，除另有交易習慣者外，以乘客因遲到而增加支出之必要費用為限。依我國民用航空乘客與航空器運送人糾紛調處程序第三條規定，運送人確定航空器無法依表訂時間起程，使國內航線延遲十五分鐘以上、國際航線延遲三十分鐘以上者或變更航線、起降地點時，應即向乘客詳實說明原因及處理方式；而第四條規定，運送人因運送遲延或變更航線或起降地點，致影響旅客權益者，應視實際情況並斟酌旅客需要，適時免費提供下列服務：（一）必要之資訊。（二）必要之飲食或膳宿。（三）必要之禦寒或醫藥急救之物品。（四）必要之轉機或其他交通工具。雖目前相關法令已規定運送人運送遲到之相關責任，但因航空運輸在營運上所面臨之不確定因素較其他運輸工具多，如天候、航管、機場設施、班機調度及班機機械維修等因素導致班機延誤，然前三者並非運送人造成，故要如台北捷運公司及台灣鐵路公司，訂定具體統一之賠償標準有實務上之困難。近年來，因消費者權益日受重視與保護，未來因機場設施故障或管理疏失造成之班機延誤可能將被重視及追究相關責任。故本研究將機場設備故障及設備處理量不足造成之延誤成本納入設施設置及汰換時程之決策模式中。

2.2 設施購置/汰換相關研究

為降低機場營運成本，本研究在確保機場飛航安全、維持旅客服務品質及機場財務健全之目標下，以研究週期內所有設備之折舊、運轉、維護、延遲及汰換損失等總成本最小化，構建設備購置/汰換時程決策模式。故本節將進ㄧ步回顧有關動態規劃、設施購置/汰換及運量預測方面之文獻。 2.2.1 動態規劃文獻回顧本研究在建構動態規劃決策模式時，係引用作業研究中動態規劃（Dynamic Programming）數學觀念及模式構建技巧，以表達具有動態時間延續觀念及時間性遞迴之長期設施購置/汰換時程決策模式。有關設備汰換

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時程之研究方法中，動態規劃數學模式觀念最先是由 Bellman [19]在 1955 年提出，主要重點為在一定時間長度內找出最佳決策，其所做決策會因時間點不同而影響決策後之系統總成本，而動態規劃模式主要特點是能將決策成本隨時間變動之特性充分表達。動態規劃可分為確定性動態規劃問題 ( Deterministic Dynamic Programming )與機率性動態規劃問題( Probabilistic Dynamic Programming)。在確定性動態規劃問題中，下一階段之狀態完全決定於目前階段之狀態與決策。而機率性動態規劃問題下個階段狀態卻不完全取決於現階段之狀態與決策，而是存在一組機率分配，依據這組機率分配決定下個階段最可能發生之狀態及其相對成本。Hartam[20]以機率性動態規劃數學模式之觀念，將設備利用視為隨時間變動之變數，且將各種利用機率配合其相對成本，並同時考慮設備年資及累積使用情況為決策因子，決策出單一設備最佳汰換時程。王秋棠[21]將模糊觀念導入汰換模式，運用模糊運算、模糊迴歸、模糊動態規劃發展模式，並提出汰換區間（Replacement Interval）、模糊汰換年限及因應產業環境情境下之模糊汰換空間。模糊汰換年限，可使企業對設備重置財務預算提早規劃，模糊汰換空間則可讓企業依個別情境作不同汰換決策，而非一成不變之汰換方式。賴明材[22]以隨機過程方法，依系統性質或設備失效模式，構建單元件系統及多元件系統之各種置換模式，訂定適當置換策略。另譚紹榮[23]建構技術突破下機具重置模式，並假設技術突破呈某種機率分佈，構建其遞迴通式做為重置與否之判斷準則。王清祥[24]將資本設備性質分為效率固定型及效率遞減型兩類，在確定情況下，分別構建資產重置模型，以決定何時更換最為經濟。有關運輸設施汰換之研究，王大明[25]以排程為目標，考慮故障率、停機數量及成本等因素，探討橋式貨櫃起重機大維修及汰換最適排程，提昇基隆港作業服務品質。綜上所述，有關動態規劃數學模式應用於設備汰換之研究，過去多屬工業工程領域中用以決策工廠生產設備之最佳汰換時程，且以單一設備為主而未同時考慮多種設備之汰換情況，並多著重於生產成本或產品不良率之分析。鮮少以運輸場站為主且同時考量設備汰換、維護保養、營運等成本與旅客處理容量及服務品質等因素。本研究將動態規劃數學模式應用於國際機場航站大廈出境多設施購置/汰換時程之決策模式，且同時考量設備

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折舊、運轉、維護保養及旅客作業或班機起飛延遲等成本，並整體考量研究週期內各項設備之最佳購置/汰換時程與數量。 2.2.2 設施購置/汰換相關文獻設備維護保養過去在工業工程及機械工程領域之研究已有許多。 Kercecioglu [26]將維護定義為：使無故障之單元維持在可靠且安全之運轉狀態，而故障單元則將其恢復至可靠且安全之正常運轉狀態。一般而言，設備維護可分為預防維護（Preventive Maintenance）及矯正維護（Corrective Maintenance）兩種類型。前者為視設備之運轉狀況，為使其保持在特定狀態而作有計劃之維護工作；後者為當設備某一零件或部分系統功能發生故障，為使設備復原至特定狀態所採取之行動。Pham and Wang [27]以維護程

度將維護分為五種狀況，其包括完全維護（Perfect Maintenance）、不完全維

護（Imperfect Maintenance）、最小修復（Minimal Repair）、較糟維護（Worse

Maintenance）及最糟維護（Worst Maintenance）等狀況。其中，完全維護為設備經維護後可變成全新狀態；最小修復乃當設備發生故障時將其排除，使設備之狀態回復至與故障前相同；而不完全維護則視設備實施維護後會使其狀態回復至較新狀態，其回復程度介於完全維護與最小修復之間。有回顧過去有關設備維護方式可將其分成週期性與非週期性兩大類型，目前產業界多採用週期性維護，即將設備於固定週期進行維修保養。表 7 彙整過去有關維護政策之研究，其簡述如下： 1.週期性維護週期預防維護為在一固定間隔時間實施預防維護，若在維護間隔中發

生故障，則進行維修（Repair）。如 Canfield[28]、Park, et al. [29]、Chun

[30]及 Tsai, et al. [31]等文獻。目前產業界多採用週期性維護，即將設備於固定週期進行維修保養。

2.非週期性維護

有關非週期性維護可約略分為下列幾類： (1)故障極限政策（Failure Limit Policy）

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此策略為假設當設備可靠度或故障率到達一預定水準時則施行預防維護，如 Lie and Chun[32]及 Jayabalan and Chaudhuri[33]等。表 7 設備維護政策文獻彙整資料來源：本研究歸納整理。 (2)順序預防維護政策（Sequential PM Policy） Nakagawa[34]發展順序預防維護政策，其令第 k 次之維護間隔時間為 k X ，而X_k₋₁ > X_k，其中 k=2,3,4……，亦及維護間隔時間會越來越短，其假設隨著設備使用時間越久，設備老化現象越嚴重，而需較高頻率之預防維護次數。如 Pham and Wang [35]及 Dedopoulos and Smeers[36]

作者維護方式目標函數考慮之成本最佳解求解法 Jayabalan and Chaudhuri ［1992］故障極限政策預防維護成本及預防置換成本分枝演算法 Wang and Pham［1996］順序預防維護政策維護成本（最小修復成本或不完全維護）及置換成本微分求解 Dedopoulos and Smeers［1998］順序預防維護政策預防維護成本及最小修復成本遞迴程序法 Chun［1992］週期性維護預防維護成本及最小修復成本 TC（N＋1）＜ TC（N） 1，則存在一最佳 N*值

Park , Jung and Yum［2000］週期性維護預防維護成本、最小修復成本及預防置換成本差異法 Tsai, Wang and Teng ［2001］週期性維護預防維護成本及預防置換成本基因演算法

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等。

(3)維修極限政策（Repair Limit Policy）

維修極限政策可分為兩類，一類為當設備故障時若評估修理費用小於設定之上限，則進行修理，否則進行設備汰換；另一類為當設備故障時若可在設定時間內完成則修理，否則進行汰換。如 Yun and Bai [37] 及 Pham and Wang[35]等。

回顧過去文獻（MIL-STD-2173,[38] 及 Lam, [39]），一般維護作業可區分為保養、修理及更換三種，其中保養為改善系統操作條件，即消除系統在使用過程中環境惡化現象，如消除震動、過熱及零件運動時卡住等。修理主要針對系統在使用一段時間後累積損傷之恢復，即恢復可靠度已退化之零組件以降低其故障率。而更換係對故障無法修復組件或經數次維修已不具修理價值之組件的更新，由於此涉及較多之拆卸技術及維護成本，故通常針對系統內關鍵性組件或模組進行，以避免系統發生嚴重傷害。一般而言，具有老化特性之設備，其維護通常屬於不完全維護。Canfield[28] 研究指出，設備運轉會產生操作應力並使設備發生老化現象，而瞬間故障率會隨設備老化而增加。Chan and Shaw[40]認為經過預防維護後，設備失效率會減少，所減少程度受設備年齡與預防維護次數所影響。Sherif and Smith[41]曾整理最佳維護政策之各種求解方法，包括線性規劃、非線性規劃、動態規劃、Pontryagin 法之極大化原理、混合整數規劃法、決策理論、搜尋法、啟發式等八種。綜觀上述文獻，其考慮之成本因素包含預防維護成本、預防置換成本、矯正成本以及最小修復成本等。其建構之維護成本模型多以維護間隔或維護次數作為決策變數，並以總維護成本最小化為目標函數而求得最佳維護政策。本研究將設備維護成本分類為例行預防保養成本及故障修理成本兩部分，前者與設備年齡及使用頻率有關，而後者則受設備故障頻率及故障嚴重性影響，通常為設備可靠度之函數。 2.2.3 運量預測相關研究回顧過去航空運量預測相關研究很多，所應用之方法大多為多元線性迴歸

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模式、時間數列模式等，如 Huth and Eriksen[42]、Horonjeff and Mckelvey[43] 及 Boeing Commercial Airplane Group[44]等。然而線性迴歸模式假設變數間獨立，且要求大樣本量、樣本具較好的分佈規律等條件。而時間數列模式假設歷史資料為穩定 (Stationary) 且模式殘差為高斯分佈 (Gaussion Distribution)，利用隨機統計方法作為預測，亦須要求大量樣本且須具有典

型統計分佈(Deng,[45])。

研究期程內各時程之旅客運量為影響設備購置/汰換時程之重要變數， Horonjeff and Mckelvey[43]回顧過去有關航空客運量預測之文獻，將其使用方法可歸納為四類，第一類為判斷預測法(Forecasting by Judgment)即利用專家判斷(Professional Judgment)，針對未來經濟發展趨勢做出判斷並且修正預測需求量。第二類為趨勢投影及推測法 (Trend Projection and Extrapolation)，應用線性推測、指數推測、Logistics 曲線推測及 Gompertz 曲線推測等推測型態，以統計方法分析旅客需求量之趨勢。第三類方法為市場分析法(Market Analysis Methods)，主要分析旅客社經特性對旅運需求量之影響，以市場佔有率模式預測區域性航空運量，或運用市場定義模式以旅客特性區分市場，藉此預測該市場之運量。最後一類方法為計量經濟法(Econometric Modeling Method)，此法在航空運量預測中最常被運用，計量經濟為運用多元迴歸分析法，配合過去旅客量資料，瞭解影響旅客需求量之因素彼此間關係，藉以預測未來需求量。過去有關臺灣地區國際航空旅客需求預測之研究，交通部運輸研究所委託荷蘭機場顧問公司[46]以各國國內生產毛額、相對匯率及代表政經事件之虛擬變數，分別建立各國往來臺灣之旅客運量預測模式。許巧鶯、溫裕弘[47]將灰色理論應用於航空客運量預測，運用 GM(1，1)時間數列預測模式及多變量 GM(1，N)系統預測模式，證實以灰色模式建構之國際航空客運量預測模式，確實比傳統使用迴歸分析模式與 ARIMA 模式較具解釋及預測能力。而田自力[48]以灰色拓樸預測結合馬可夫鏈預測模式對國民所得 (GNP)做預測，結果顯示先以灰色預測模式對研究對象作預測，再以馬可夫鏈模式校正，將提高最後預測結果之準確度。Hsu and Wen[49]先以灰色預測模式求得航空客運量之變化趨勢，並結合馬爾可夫殘差修正模式，以提昇 GM(1，1)時間數列預測模式之精確度。