航空公司之客貨航班時間帶調整規劃之研究
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(2) 航空公司之客貨航班時間帶調整規劃之研究 The Study on Departure Time Zone Planning for Airline Passenger and Cargo Flights 研 究 生：邱心玫. Student:Hsin-Mei Chiu Advisor:Dr. Chaug-Ing Hsu. 指導教授：許巧鶯. 國 立 交 通 大 學 運 輸 科 技 與 管 理 學 系 碩 士 論 文. A Thesis Submitted to Department of Transportation Technology & Management College of Management National Chiao Tung University In Partial Fulfillment of the Requirements For the Degree of Master In Transportation Technology and Management June 2004 Hsinchu, Taiwan, Republic of China 中 華 民 國 九十三 年 六 月 ii.
(3) 航空公司之客貨航班時間帶調整規劃模式之研究 研究生：邱心玫. 指導教授：許巧鶯 國立交通大學運輸科技與管理研究所 摘要 航空產業深受全球經濟景氣循環的影響。尤其景氣呈現下滑時，航空公司若 僅減少頻次可能造成更多旅客量與貨量之損失，故在此情況下，可將航班起降時 間謹慎納入規劃考量，透過不同航線需求時間之分布狀況，將適當的飛機頻次安 排在此航線需求較高的時間帶上。Teodorovic(1988)曾指出航空公司提供適當的 飛機頻次與飛機班表可增加航空運輸的載客數，因此在景氣波動下，為維持公司 營運利潤，起降時間帶及頻次之規劃即顯得相當重要。 本研究針對客貨兼營航空公司不同景氣狀況下之決策進行分析，考慮時差、 航班飛行時間、延遲時間，以及旅客、貨物意願之起降時間，目的地與出發地之 活動起始結束時間，此外，因航空公司安排航班過程中無法使所有航班都能滿足 旅客與貨主的要求，故修正 Koskosidis et al. (1992)之研究，提出票價折讓 函數與貨運費率折讓函數，即當該航班時間規劃愈能滿足旅客與貨主之要求時， 其旅客承載率與貨物載貨率也愈高，在此狀況下則不予折讓，反之則給予不等的 折讓數。並考量不同航線頻次需求狀況進行規劃，以最大化航空公司利潤為目 標，構建一數學規劃模式以決策航空公司最佳時間帶以及最適頻次。進一步本研 究透過不同時間帶配置方案，提出僅考慮尖峰時間帶之部分市場制時間帶配置方 案，並採以權重法與解析性兩種方式討論航空公司利潤差異，權重法採各時間帶 利潤佔航空公司總利潤比重作為權重值，以該時間帶利潤貢獻程度求取航空公司 願意競價金額，而解析性則是透過分析不同順位時間帶之利潤與成本，以推演各 順位時間帶可競價金額之區間，及航空公司對各順位時間帶最大競價金額，並根 據此兩種方式求算各家航空公司總合利潤，既而與目前歷史優先權配置方式、完 全競價方式作一利潤的比較分析。最後，蒐集實證分析中之相關資料，以驗證本 研究模式在實際應用之可行性。 研究結果顯示，利用客貨航班時間帶調整規劃模式，可在最大航空公司利 潤下求得最佳客貨運時間帶位置分佈與最佳頻次，而透過景氣波動下之探討，驗 證採用最適時間帶配置方式較未採用時間帶配置方式可在景氣好轉時獲取更大 利潤，並在景氣下滑時節省較多成本以維持營運。此外，機場透過部分市場制時 間帶競租方案之決策方式，雖使部分航空公司總合利潤較歷史優先權方式，但透 過競價方式卻可促使航空公司對時間帶作較充分且有效率的使用。在部分市場制 時間帶配置方案中以權重法對於航空公司較有利，原因在於權重法採用該時間帶 之利潤貢獻度，對利潤貢獻較高之時間帶以較高金額競價，而解析性方式採各順 位時間帶之利潤與成本推演出競租金額，可能使利潤貢獻度高的時間帶未採以高 競價金額致喪失此時間帶，此可提供各家航空公司規劃各航班於最適時間帶與機 場民航單位研擬時間帶配置方案之參考。 關鍵字：客貨航班、時間帶配置、航班頻次、航班時間帶 i.
(4) The Study on Departure Time Zone Planning for Airline Passenger and Cargo Flights Student: Hsin-Mei Chiu. Advisor:Dr. Chaug-Ing Hsu. Department of Transportation Technology and Management National Chiao Tung University Abstract The global economics affects airline market deeply. Especially when economics comes to a slump situation, airlines may encounter losses of both passengers and cargo if they just considered reducing flight frequency. Teodorovic (1988) pointed out that “proper insight passengers’ transportation demand and the distribution of this demand over time can increase the number of air transportation passengers by offering an adequate number of flights at suitable times.” Hence, it is important for airlines to plan the optimal flight arrival and departure time and flight frequency to maintain business profit under changing economic situation. This study analyzes decisions on flight departure time zones under different economic situations for airlines which operate air services for both passengers and cargos. Factors considered in the study include time lag, flight flying time, flight delay, preferred arrival and departure time of passengers and cargos, the beginning time and the ending time in destination and origination, etc. Since airlines couldn’t make all flights departure time meet the demand of passengers and cargo owners. The study introduces discount functions for tickets and freight charges for flights with various schedule delay. The more the flight departure time satisfies the schedules of passengers and cargo owners, the higher the load factor of the flight. The study further formulates a model using mathematical programming method by maximizing airlines’ profits to find out the optimal departure time zone and frequency for all flights. Furthermore, the study proposes partial-market time-slot allocation scheme using Weighted approach and Analytical approach and estimate their difference in airlines’ profits. The Weighted approach uses the ratio of the profit of individual time zone divided by total profit of airlines as weights to determine the auction price of different time zones. The Analytical approach deduced the range and the maximum value of individual time zone through analyzing profit and cost of the time zone. The study further estimates and compares the total profits of two methods. Finally, the study demonstrates a case study and collects necessary data to show the feasibility of the model. The results of the study show that the model can determine the optimal departure time-zone and flight frequency which maximizies airlines’ profit. Time-slot allocation scheme is better than non time-slot allocation scheme under different economic situations. Furthermore, although the amount of total profits for all airlines is smaller if airport authority adopts partial-market time-slot allocation scheme rather than historic precedence allocation scheme. Nevertheless, it can enable airlines to use time-slot more efficiently through auction scheme. For partial-market time-slot allocation scheme, airlines earn more profits using Weighted approach than analytical approach. Key words:Passenger and Cargo Flights, Time-slot Allocation, Flight Frequency, Flight Departure Time-zone. ii.
(5) 致. 謝. 踏入交大校園已屆兩年，雖僅兩年卻是收穫豐稔，論文的完成、教育學程 業已修畢，此刻即將離開這裡，心中滿是感激與不捨。 本論文得以順利完成，首先感謝恩師 許巧鶯教授兩年多來的悉心教導，上 從研究方法的教導、觀念的啟迪，下至態度養成，各方面都有深長的進步，乃至 於人生目標之追求與個人潛力之提昇均蒙受恩師日常細心的開導與解惑。而恩師 對學術研究之嚴謹精神與生活處世之積極態度，更足為學生學習之表率。師恩浩 浩，永銘於心！ 論文口試期間，承蒙交研所汪進財教授與海洋大學顏進儒教授撥冗細審，並 提出許多寶貴意見與殷切指正，使本論文疏漏謬誤之處得以斧正。在論文進度審 查期間，感謝馮正民教授與汪進財教授之細心審閱，提供寶貴建議與研究方向， 使本文漸臻完善。修業與論文研討期間，承蒙全體老師以及博士班慧潔學姊、清 成學長、志青學長、幼屏學姊、美珠學姊等提供指正與建議，論文進行期間，感 謝同門佳紋、乃文、偉哲、鵬先，相互鼓勵與安慰，謹此致上誠摯的感謝。另外， 感謝在論文資料蒐集階段航空站業務組杜玉玲以及貨運組郭忠華組長的大力幫 忙，使論文進行更為順利，此外，系上提供了完整的配備與行政支援，助理秀蔭、 幸榮的幫忙，均使論文之進行更為順利，僅此致謝。 在學期間，感謝好友怡瑾、韻茹、郁涵、子瑩、建勳、季霖、律嘉、宗元、 格禎、建安、明頤的陪伴，特別感謝室友妤綺、靖媛、正英，相互鼓勵與關心照 顧，一起陪我度過二年研究生生活。並感謝多年好友曉慧、珮琳、瑜華、家文、 志榮、建國、豫龍、琬婷、金萍姊的關懷與問候，陪我度過許多酸甜苦辣的時光。 此外，特別感謝海洋大學顏章程教官與漢心民族舞團顧文華主任，在我生命中， 你們就如同我的父親一樣守護我成長，在人生路上指引我，教育我。 最後，謹將本論文獻給最親愛的母親與兄長。感激母親在我就學 18 個年頭， 始終給予我最大的精神支持，無怨無悔地用她的青春換取我的成就，並成為我學 習過程與生活上的支柱，讓我得以完成學業。感謝我的兄長植培，感謝他在我就 學、論文進行期間，一人承擔照顧母親的責任讓我無憂無慮專心致力於學業，並 給予我生活上與精神上的鼓勵。順利完成論文，謹將這份成果與榮耀與您們分 享！. 邱 心 玫. 謹 誌. 2004 年 6 月 于風城交大. iii.
(6) 目錄 中文摘要.............................................................................................................. i 英文摘要............................................................................................................. ii 致謝.................................................................................................................... iii 目錄.................................................................................................................... iv 圖目錄................................................................................................................ vi 表目錄............................................................................................................... vii 符號說明.......................................................................................................... viii 第一章 緒論....................................................................................................... 1 1.1 研究背景與動機..............................................................................................1 1.2 研究目的..........................................................................................................5 1.3 研究範圍..........................................................................................................6 1.4 研究流程與架構..............................................................................................7. 第二章 文獻回顧與探討................................................................................. 11 2.1 航空公司面對不同景氣狀況航班頻次之決策討論...................................11 2.1.1 景氣衰退............................................................................................11 2.1.2 景氣復甦............................................................................................14 2.2 機場時間帶現況...........................................................................................15 2.2.1 各國機場時間帶分配現況.................................................................16 2.3 時間帶相關文獻...........................................................................................18 2.3.1 機場跑道時間帶配置........................................................................19 2.3.2 航空公司時間帶配置........................................................................20 2.4 綜合討論........................................................................................................21. 第三章 航空公司客貨運航班時間帶調整規劃模式 .................................... 22 3.1 客貨航班時間帶............................................................................................22 3.1.1 客運航班時間帶.................................................................................23 3.1.2 貨運航班時間帶.................................................................................25 3.2 航空公司客貨營運結構分析.......................................................................26 3.2.1 客運營運收入與成本.........................................................................27 3.2.2 貨運營運收入與成本.........................................................................31 3.3 單一航空公司客貨航班規劃模式................................................................35 3.3.1 單一航空公司客貨航班規劃模式.....................................................35 3.3.2 模式與演算法分析.............................................................................37 3.4 單一航空公司實證範例分析........................................................................39 3.4.1 假設條件與範例說明........................................................................39 3.4.2 結果分析.............................................................................................46 3.5 航空公司營運成本分析...............................................................................53 iv.
(7) 3.5.1 景氣變動收益之影響.........................................................................53 3.5.2 敏感度分析........................................................................................57 3.6 小結................................................................................................................65. 第四章 機場時間帶配置決策選擇................................................................. 66 4.1 機場時間帶配置現況與決策理念................................................................66 4.1.1 機場時間帶配置現況.........................................................................66 4.2 航空公司時間帶配置方案選擇決策............................................................67 4.3 部分市場制時間帶配置方案........................................................................71 4.3.1 權重法.................................................................................................71 4.3.2 解析性方式........................................................................................74 4.4 航空公司時間帶配置選擇範例分析...........................................................76 4.4.1 範例說明............................................................................................76 4.4.2 結果分析............................................................................................78 4.5 小結................................................................................................................86. 第五章 結論與建議......................................................................................... 88 5.1 結論................................................................................................................88 5.2 建議................................................................................................................90. 參考文獻........................................................................................................... 91. v.
(8) 圖目錄 圖 1.1 研究架構圖 ......................................9 圖 1.2 研究流程圖 .....................................10 圖 2.1 中正國際機場 80 ~ 91 年貨量成長情形 .............13 圖 3.1 時序與時區關係圖 ...............................23 圖 3.2 航空公司票價折讓函數 ...........................28 圖 3.3 運費率折讓函數圖形 .............................33 圖 3.5-(a) 台北—曼谷 航空公司各時區利潤示意圖 ........47 圖 3.5-(b) 台北—曼谷 航空公司各時區頻次示意圖 ........48 圖 3.5-(c) 台北—香港 航空公司各時區利潤示意圖 ........49 圖 3.5-(d) 台北—香港 航空公司各時區頻次示意圖 ........49 圖 3.5-(e) 台北—東京 航空公司各時區利潤示意圖 .......50 圖 3.5-(f) 台北—東京 航空公司各時區頻次示意圖 .......50 圖 3.5-(g) 台北—洛杉磯 航空公司各時區利潤示意圖 .....51 圖 3.5-(h) 台北—洛杉磯 航空公司各時區頻次示意圖 .....51 圖 3.6-(a) 台北-曼谷航線前三時間帶獲取情境之利潤圖形 ..59 圖 3.6-(b) 台北-香港航線前三時間帶獲取情境之利潤圖形 ..60 圖 3.6-(c) 台北-東京航線前三時間帶獲取情境之利潤圖形 ..61 圖 3.6-(d) 台北-洛杉磯航線前三時間帶獲取情境之利潤圖形 62 圖 3.7-(a) A 航空公司不同機型與利潤相關圖形............63 圖 3.7-(b) B 航空公司不同機型與利潤相關圖形............64 圖 4.1 前 k 順位時間帶競租流程圖 .....................73 圖 4.2 航空公司歷史優先權配置下前五尖峰時間帶利潤差異圖形 .................................................81 圖 4.3 A 航空公司各航線各時間帶利潤分佈圖.............85. vi.
(9) 表目錄 表 2.1 各區機場容量管理統計...........................15 表 3.1 各航線航機資料 .................................42 表 3.2 各航線客運需求量(人次)..........................42 表 3.3 各航線客運票價(美元)與距離(mile)...............43 表 3.4 航線貨運航機資料與貨運量(噸)....................43 表 3.5 各航線貨運需求量(噸)............................44 表 3.6 各航線貨運費率(美元)...........................45 表 3.7 各參數輸入值....................................45 表 3.8 各航線時間帶列表 ...............................52 表 3.9 各航線客運需求變動情形(人次) ..................55 表 3.10 各航線貨運需求變動情形(噸) ...................56 表 3.11 景氣波動下不同時間帶配置方式利潤之差異 ........56 表 3.12 各航線前三時間帶獲取情境假設 ..................58 表 3.13 航空公司機型種類 ..............................63 表 3.14 各航線航機決策表較表 .........................64 表 4.1 各國時間帶配置管理辦法 .........................67 表 4.2 時間帶分配制度及其優缺點........................70 表 4.3 各航線需求量(人次)..............................78 表 4.4 機場尖峰時間帶列表 .............................79 表 4.5 各家航空公司不同航線時區出價金額(單位：美元) ...79 表 4.6 取得尖峰時區之航空公司列表......................79 表 4.7 為 A、B 兩家航空公司取得時間帶順位...............80 表 4.8 不同機場時間帶配置方案總和利潤比較表 ...........83. vii.
(10) 符號說明 x. ： 任一起點城市. y. ： 任一迄點城市. i. ： 起點城市 x 中之任一機場. j. ： 迄點城市 y 中之任一機場. Tn. ： 第 n 小時與第 n − 1 小時間之時區. Txyo. ： 旅客從 x 地飛行至 y 地 之最早可接受抵達時間. Txyd. ： 旅客從 x 地飛行至 y 地 之最晚可接受抵達時間. ~ Td. ： 旅客抵達目的地 y 地之時間. Tya. ： 目的地 y 之活動起始時區. Tyb. ： 目的地 y 之活動結束時區. l xy. ： 從 x 地至 y 地實際飛行時數. s xy. ： 以 x 地為基準其與 y 地時差. ε. ： 延遲時間(轉機或中途換機等). ~ To. ： 旅客從 x 地出發之時間. Txa. ： 出發地 x 之活動起始時區. Txb. ： 出發地 x 之活動結束時區. Txyo ′. ： 貨主限定貨物從 x 地運送至 y 地之最早抵達時間. Txyd ′. ： 貨主限定貨物從 x 地運送至 y 地之最晚抵達時間. T%d ′. ： 貨主限定貨物抵達 y 地之時間. T%o′. ： 貨物從 x 地出發之時間 viii.
(11) ηij. ： i 機場到 j 機場之乘載率. λij. ： i 機場到 j 機場之乘客數. fij. ： i 機場到 j 機場之每天客運頻次. cij. ： i 機場到 j 機場之票價. β (ηij ). ： 票價折讓函數. r. ： 客運票價一級折讓承載率最高臨界值. s. ： 客運票價二級折讓承載率最高臨界值. α1. ： 客運票價第一級折讓比率. α2. ： 客運票價第二級折讓比率. Or. ： 每加侖國際油價. g. ： 運送 i − j 城市每英里飛行所需耗費油料. d ij. ： i − j 城市間之距離. Lj. ： 降落 j 機場之降落費. Nj. ： j 機場日間噪音費. τ. ： 夜間噪音費乘數. W. ： 日間機組、地勤人員每日費用. h. ： 夜間工作薪資乘數. z. ： 日間運送的頻次佔每日總客運頻次的比例. b. ： 每架航機使用成本. u ij. ： 載運一位旅客所產生的平均間接營運成本. α (δ ij ). ： 運費率折讓函數. ix.
(12) δ ij. ： i − j 航線上之載貨率. R. ：航空公司在固定載貨率區間給予統一運費率之折讓數. S. ：航空公司對於判定運費折讓與否之載貨率臨界值. vij ( d ij ) ： i 機場到 j 機場之貨運費率 ： i 機場到 j 機場每日貨運量. qij. fijf W. ： i 機場到 j 機場之每日貨運頻次 f. ： 日間貨運機組、地勤人員每日費用. a. ： 日間運送貨運頻次佔每日總貨運頻次的比例. Tijn. ： i − j 航線第 n 個時間帶. f (Tijn ). ： i − j 航線第 n 個時間帶之客運頻次. f f (Tijn′ ) ： i − j 航線第 n 個時間帶之貨運頻次 24. ∑ f (T. n ij. n =1 24. ∑f n =1. f. ) ： i − j 航線所有時間帶之客運頻次. (Tijn′ ) ： i − j 航線所有時間帶之貨運頻次. f * (T n ) ： 第 n 時區機場最大起降頻次 ∆P. ： 航空公司因應景氣狀況調整航班頻次總利潤的變動量. fij′. ： 航空公司因景氣狀況調整後飛行 i − j 機場每日客運頻次. λ′. ： 受景氣狀況影響 i 機場到 j 機場之乘客數. fijf ′. ： 航空公司因景氣狀況調整後飛行 i − j 機場每日貨運頻次. qij′. ： 受景氣狀況影響從 i 機場到 j 機場每日貨運量. x.
(13) pmn. ： 航空公司 m 航班於時區 n 起飛之利潤. ω mn. ： 航空公司 m 航班於時區 n 起飛之利潤貢獻度. Am. ： 航空公司 m 所有航線時間帶使用權取得總預算. Cmn. ： 航空公司 m 為取得時間帶 n 之出價金額. Pmk. ： 航空公司 m 在第 k 順位時間帶利潤. Cmk. ： k 順位時間帶競標價格. o′. ： 權重法部分市場制時間帶配置方案. o′′. ： 解析性方法部分市場制時間帶配置方案. Emn. ： 航空公司 m 取得第 n 個時間帶之 0/1 變數. Pm. ： 航空公司 m 之利潤. F F. o′. ： 採權重法下所有航空公司總合利潤. o ′′. ： 採解析性方式下所有航空公司總合利潤. xi.
(14) 第一章 緒論 1.1 研究背景與動機 全球各產業皆受到世界景氣波動起伏，航空產業亦深受全球經濟景氣 循環的影響。從 2000 年年底全球經濟景況開始出現下滑現象，航空市場 即呈現小幅度的萎縮，接續美國 911 空難發生，使全球航空產業受到重創， 全球客運量減少 6000 萬人次，貨運量總數亦減少了 200 萬噸，為自 1991 年波斯灣戰爭以來第一次大幅度下降。2002 年上半年，根據我國經濟部國 貿局指出全球經濟景氣止跌回溫，使航空客運及貨運承載量呈明顯成長， 但在 2003 年年初，由於美伊戰爭的開戰、亞洲 SARS 的肆虐，造成全球航 空運輸業再次處於低迷景況，因此各國航空公司為使在不景氣下或突發事 件後仍能維持一定的營運，紛紛採取減少航班頻次之決策，進而縮減機隊 或退租飛機，以降低過多成本支出，藉以減緩機隊嚴重過剩的壓力。我國 中華航空公司在 2001 華航年度報表中指出當年度曾做出決策，透過適度 減少部分航班以減少成本支出，故全球景氣變化與重大事件發生確實影響 航空產業的發展，航空公司內部營運策略的改變。. 當全球景氣變化與重大事件發生時，客貨運量之需求隨之波動，進 而影響航空公司營運收入與營運成本，故航空公司採取調整航班頻次之策 略以因應需求量的變化。當景氣呈現下滑，航空公司可能規劃較少的頻 次，頻次低雖可降低航空公司營運成本，但對旅客而言，卻使旅客預定出 發的時間與班表時間之差距加大，旅客等待適當班次的時間延長，時間成 本隨之上升，是而可能移搭他航。而對貨主而言，能選擇的航班減少，可 能促使貨主轉而將貨物交由整合型航空貨運公司運送，故航空公司若僅規 劃將頻次減少則可能造成更多旅客量與貨量之損失，同時降低航空公司營 1.
(15) 運收入，故在此情況下，更須將航班起降時間謹慎納入規劃考量，透過不 同航線需求分布狀況，將適當的飛機頻次安排在此航線需求較高的時間帶 上，藉此滿足此航線多數旅客及貨主的需求，則在景氣衰退時航空公司減 少航班之策略才能維持公司之利潤。另一方面，當景氣好轉，航空公司考 量航班起降時間帶規劃較高頻次，對旅客而言，航班起降時間符合旅客需 求且可選擇之航班數增加，可降低旅客候機時間縮短旅行時間，對貨主而 言，則貨物運送時間選擇增加，故整體而言，若能考量航班起降時間並提 高頻次時，則可提昇航空公司的服務水準，同時亦可大幅增加公司利潤。 Teodorovic (1988) 曾指出航空公司提供適當的飛機頻次與飛機班表可增 加航空運輸的載客數，因此，航空公司在景氣波動下，為維持公司營運利 潤，起降時間帶及頻次規劃而顯得相當重要。. 各航空公司不論經營國際航線或國內航線，在面臨不景氣下多以減少 航班來降低營運成本，然航班的減少會使實際起降時間與原先班表起降時 間安排產生差異。在客運方面，客運大多以白天運送，主要因為客運收入 佔航空公司總收入較大比例，航空公司為維持一定營收，皆會將客運航班 安排在能配合旅客活動行程的白天時段，而將較不受日夜運送影響之貨運 排在夜間或凌晨來運送。一般不論客貨運，其夜間運送之航空公司人事、 機場之噪音成本均較高。如此便使得夜間運送之貨運運送成本因為噪音收 費(或噪音稅)、夜間人事費用等遠高過日間客運之運送成本，故對於航空 公司而言，降低夜間營運成本較降低日間營運成本效益更大，因此若能減 低夜間運送之成本，便可為航空公司在不景氣下節省不少成本，且在不景 氣狀況下，機場設施利用率下降，使得機場設施無法在日間時段被充分利 用，即無法使設施達完全飽和狀態，因此在設施呈現未飽和狀態時，若可 將部分夜間貨運挪至尚能容納部分航班的日間時段，即可使夜間貨運航班 減少，進而減少部分夜間貨運所帶來之航空公司、機場的營運成本與噪音 2.
(16) 成本。 目前在各國際機場間，時間帶配置仍是以 IATA 時間帶協調程序指南 (Scheduling Procedures Guides)中歷史優先權作為考量，歷史優先權即 所謂的「grandfather right」祖父權，為航空公司這一季規劃使用跑道 時間若與前季相同時，則優先取得此時間，目前採此配置原則國家包含美 國國際線部分、歐盟各國、台灣等。各國際機場雖多此配置原則，但經濟 學者卻認為歷史時間帶配置原則扭曲經濟原貌，並指出透過市場機制來管 理分配時間帶可確實改善機場擁擠情形(Starkie,1994)，且美國四大機場 在時間帶採行市場機制後，使時間帶使用更具效率，且克服因祖父權造成 之經濟扭曲。. 且近年來全球對於環境議題的重視，使得航空運輸所帶來的噪音問題 備受討論。對於客貨兼營的航空公司而言，貨運運輸多使用夜間運送，而 夜間對於機場四周的居民來說，在夜間更需要安靜、不干擾的休息，因此， 本研究基於這項考量，在不景氣的情況下，擬將夜間部分貨運調整至日間 時段，並探討成本收益改變情形，以使夜間運送之航班減少，減低過多航 班造成的噪音問題。. 綜合以上，航空公司航班的排程與航空公司之獲利、機場周圍環境之 間有密切的關聯，故深入分析不同景氣下航空公司對於航班頻次調整、變 動之決策，對航空公司本身成本的變動、機場時段競租狀況與機場周圍環 境之影響實為一值得探討之課題。. 關於航線頻次規劃方面之文獻，過去曾有 Carter and Morlok (1972)， Kanafani and Ghobrial(1982)，Teodorovic (1994)，Hsu and Wen (2002)， 3.
(17) 許巧鶯與林佩憓(2001)等進行相關研究，前述文獻多是針對客運或者貨運 單一營運型態，且均未考量不同景氣下對航空公司客貨運營運決策之不 同，故考量不同景氣下對航空公司之客貨運營運決策與客貨運成本之影響 實存有進一步深入探討之研究空間。. 機場時間帶配置相關之議題，過去有學者針對時間帶進行相關研究， Andreatta et al. (1987)針對擁擠情況下之流量管理問題，以動態規劃 求解最佳的延滯策略。Eugene (1993)提出估算機場可營運容量之方法， 透過歷史資料可推算出機場之可營運容量曲線，在此曲線限制下機場降落 與起飛之容量可視為相依，以線性規劃法求解得出在擁擠時段最佳分配機 場容量於起飛與下降。Starkie (1998)以經濟觀點出發分析擁擠機場降落 時間帶配置問題。Aberyratne (2000) 指出透過時間帶配置分析機場擁擠 的管理問題。汪進財與蔡沛圻 (1997)以國內航線時間帶分配進行現況分 析，且在機場資源(時間帶)不足的背景下，主張以時間帶使用效率為出發 點，以二階段分配法，考慮整體時間帶之使用效率，構建一國內線機場整 體時間帶分配模式。顏進儒、柯玉芳與余坤東(2002)則是探討以社會淨福 利最大為目標，建立一定期航線最適跑道時間帶數目之數學規劃式。前述 探討時間帶配置之文獻並未對航空公司在不同景氣波動下時間帶配置對 客貨運營運成本與總利潤變化之影響進行討論，以及不同時間帶配置方案 對於航空公司成本利潤變動影響，故此方面尚值得深入探討與研究。. 綜合上列所述，本研究透過航空公司客貨運航班時間帶之規劃，根據 不同航線找出最佳時間帶位置，依此規劃之結果分析航空公司時間帶取得 與機場兩造間之互動影響，並透過分析不同時間帶分配策略對航空公司與 機場營運之影響。過去文獻中，對於客貨起降時間帶之分析甚少，且雖探 4.
(18) 討時間帶分配策略，但多集中單一客運之操作模式，無貨運時間帶之分 配，故本研究確實存有進一步探討之空間，且過去文獻多集中客運或貨運 單一市場之航線頻次規劃，未曾有同時針對客貨運航線頻次調整規劃之文 獻，且本研究在考量航線頻次時，將起降時間帶納入規劃考量，此更迥異 於其他過去文獻。. 1.2 研究目的 本研究主要之目的，主要先針對客貨運兼營航空公司進行不同景氣狀 況下決策進行分析，由於此類航空公司必須面臨客貨運航班的選擇，因此 擬優先考慮起降時間規劃，並考量機型種類、航線頻次，使航空公司能在 不景氣下追求利潤最大之營運決策，進一步並將以機場角度探討同樣面對 不同景氣狀況時，其當局本身對於航空公司所訂定出之時段競租之方式與 未來可能採取時段競租方式之成效，作為機場當局參考之用。. 玆將本研究之具體目的條列如下： 1. 針對國際各客貨運兼營航空公司，藉蒐集在不同景氣狀況下，航班調 整、變動之決策，釐清航空公司客貨運時間帶配置之相關議題，實際 了解實務上客貨運時間帶配置之課題與可能進行之客貨運調整方 式，以界定本研究之研究主題。回顧航空公司客貨運航班規劃相關之 文獻，以確實了解航空公司起降時間帶配置、航線頻次規劃等課題， 並以相關研究作為研究基礎，探討本研究之核心問題與研擬研究架 構。. 2. 聚焦在客貨運兼營航空公司，以起降時間規劃為研究主軸，一併考量 航空公司之航線頻次、機型種類，配合機場設施利用率及容量限制等 5.
(19) 問題，以航空公司利潤最大化作為目標，構建一客貨運航班調整規劃 之解析性模式，透過旅客、貨主時間需求以分析不同時間帶的使用狀 況以及客貨運航班調整時間帶後成本的變化等相關問題，進而選擇出 最佳航班調整方案。. 3. 進一步以上述客貨運航班時間帶調整規劃模式為基礎，探討機場在不. 同時間帶配置策略下，不同時間帶配置策略對機場本身與航空公司營 運成本收益之影響，從中探討不同時間帶配置策略對機場營運之優缺 點，以提供機場當局作為擬定最佳時間帶配置策略參考。. 4. 在航空公司客貨運航班時間帶調整規劃模式與機場時間帶配置方案. 決策中，以台灣國籍航空公司為例，蒐集本研究模式中主要參變數之 實際資料，進行實例分析以驗證本研究所提出模式之可行性，最後並 對模式中航空公司各航線最佳時間帶、機場採行之競租決策措施等參 變數進行敏感度分析，以瞭解各參變數值改變對航空公司客貨運航班 時間帶調整規劃及機場時間帶競租決策之影響，其驗證分析結果可供 航空公司及機場當局作決策參考之用。. 1.3 研究範圍 航空產業市場將航空公司區分成三類，客運航空公司、客貨兼營航空 公司以及整合型航空公司。本研究將研究範圍侷限在客貨運兼營航空公 司，不探討僅經營客運航空公司及整合型貨運航空公司，主要因素於在時 間條件限制下，非客貨運兼營航空公司本身僅經營客運或貨運單一類航 班，無須在客運及貨運間進行航班的取捨，因此就客貨運兼營航空公司加 以分析。 6.
(20) 在貨運航班的探討上，由於本研究著重在客運、貨運航班的調整，因 此暫不將以客運航機機腹運送貨物此部份納入貨運航班的探討，而是僅就 客機及全貨機之航班狀況進行調整、規劃及分析。. 1.4 研究流程與架構 本研究首先從時間帶規劃方面進行相關文獻的收集與回顧，以利全盤 性地瞭解航空公司時間帶配置、航線頻次規劃之實務現況與學術研究，並 加以分析目前相關研究未能深入探討的部分，以界定本研究之架構與分析 之主題要項。過去文獻多集中客運或貨運單一市場之航線頻次規劃，未曾 有同時針對客貨運航線頻次調整規劃之文獻，且本研究在考量航線頻次 時，將起降時間帶納入規劃考量，此更迥異於其他過去文獻，可謂為一研 究之新嘗試。本研究整個研究架構主要為航空公司客貨運航班時間帶調整 規劃模式，並以此模式為基礎探討機場時間帶配置方案選擇，本研究整體 研究架構如圖 1.1 所示。. 本研究擬採用數學規劃模式針對客貨運兼營之航空公司，進行航線頻 次調整之規劃，考量航空公司之航線頻次、機型種類與起降時間規劃，配 合機場設施利用率及容量限制問題，探討並求解不景氣下客貨運規劃重新 調整航班之配置，其中起降時間的規劃又受機場客觀因素的影響，包括機 場設施容量、機場營運政策、機場可用時間帶等。透過求解之結果對於不 同時間帶的使用狀況，以求解出最佳航班時間帶位置。進一步，本研究分 析機場面對景氣情況變化時之因應對策，由於航空公司因應市場變化的方 式將會影響機場因應市場變化之決策，另從機場與航空公司兩造對於時間 帶配置使用方式探討不同時間帶配置方案之影響，不同決策選擇對航空公 7.
(21) 司收益、機場營運成本之影響，以供機場與航空公司兩造決策參考之用。 本研究流程圖繪製如圖 1.2 所示。. 本研究共分為五個章節，下一章進行相關文獻的回顧，主要包含航空 公司面對不同景氣狀況航班頻次決策的探討、航班頻次相關研究、機場時 間帶分配與競租相關研究之回顧，本研究以上述相關文獻作為基礎，將深 入進行前述研究未討論之部分；第三章則以客貨運兼營航空公司之觀點， 探討航空公司面對不景氣時，在考量起降時間、機型、頻次下，航空公司 是否進行航班調整與變動，構建一航班時間帶調整規劃模式，以分析不同 時間帶的使用狀況。第四章則從機場時間帶分配的角度，透過對現況了 解，探討不同時間帶配置方案，並分析其機場時間帶配置方案為機場與航 空公司兩者所帶來之成本與收益的改變；最後將提出本研究之結論與建 議。. 8.
(22) 景氣狀況. 機場. 航空公司. 收益. 成本. 收益. 成本. 客貨運航班時間 帶調整規劃模式. 機場時間帶配置決策. 9. 求. 圖 1.1 研究架構圖. 需. 貨主載貨時間 需求. 航線最佳時間帶位置. 機型種類. 航線頻次. 機場容量. 旅客旅次時間 需求. 起降時間規劃. 最佳機場時間帶配置決策.
(23) 問題界定. 相關文獻回顧與探討. 研究架構之界定. 重要參變數定義與假設. 機場時間帶配置決策 選擇. 航空公司客貨運航班時間帶 調整規劃模式. 實證範例分析與敏感度分析. 結論與建議. 圖 1.2 研究流程圖. 10.
(24) 第二章 文獻回顧與探討 過去很多學者投入航空運輸領域，因此其相關研究相當豐富，多為探 討航空網路設計問題或為探討航空網路經濟特性的文獻，但客貨運間時間 帶調整規劃之議題卻甚少；航空運輸研究多著重在頻次排班等問題上，卻 未對客運及貨運間航班頻次調整進行分析，並重新規劃客貨運之頻次航 班，因此針對客貨運兼營航空公司而言，面對不同景氣狀況時，這是一個 值得深入研究、探討的問題。以下將回顧與本研究相關之研究文獻，作為 探討客貨運航班調整規劃模式與機場對於時間帶競租方法之重要依據。本 研究所回顧之文獻將分成兩部分加以說明：2.1 節回顧航空公司面對不同 景氣狀況航班頻次之決策討論；2.2 節針對機場時間帶現況進行介紹；2.3 節回顧時間帶相關研究之文獻。最後，2.4 節將針對所有回顧之文獻進行 綜合討論。. 2.1 航空公司面對不同景氣狀況航班頻次之決策討論 航空產業景氣隨著國際間經濟景氣變動而變動，當世界景氣循環較 好時，航空景氣也隨之好轉，但當世界景氣下滑時，航空產業也會受到嚴 重的波及，因此，景氣波動和航空產業狀況有密不可分的關係。. 2.1.1 景氣衰退 當全球開始出現景氣下滑、逐步衰退的情形時，航空公司內部亦會對 公司未來下一季的利潤作出不樂觀的評估，採取某些頻次航線減少頻次甚 至停飛的考量，以使公司減少成本支出來因應即將面臨的狀況。在 2000 年開始，全球景氣便呈現下滑現象，很多航空公司不得不縮減頻次，因為 11.
(25) 航空公司本身固定成本太高，只能盡可能降低變動成本來平衡收支，由於 景氣衰退的時間長達 2、3 年之久，因此少數航空公司更作出停租飛機、 縮減機隊的決策，以便大幅度減少內部營運成本。另外，航空產業亦容易 受到重大事件的影響，2001 年美國 911 事件的發生，使得許多利用飛機作 為商務行為媒介的旅客卻步，對於航空飛航安全產生極大的質疑，這使航 空產業二次受到重創；2003 年 4 月亞洲 SARS 肆虐，旅客為避免在公共場 合中 SARS 所可能造成的傳染，客運大受波及，旅運人數大幅減少達 80% 之多，這使得航空產業之景氣再次面臨下滑現象。. 多數航空公司在面臨景氣衰退現象時，僅作出減少航班、縮減機隊等 決策，但是卻未考量到貨運鮮少受到景氣波動影響，根據中正機場 1991 年到 2002 貨運量統計(見圖 2.1 所示)，我國貨運量一直呈現成長的趨勢， 從圖中可以清楚地發現 2000 年景氣下滑並未對貨運造成影響，2001 年遭 逢 911 而貨運量略為下降之外，貨運量仍舊是不斷增加，故本研究對航空 公司面臨景氣衰退時減少成本支出之決策並不侷限在減少航班的作法 上，而擬將夜間貨運量部分調整至日間，以減少夜間高人事成本、高噪音 費用的支出。全球航線的時差問題. 12.
(26) 中正機場80年～91年貨量成長情形. 貨運量(公斤) 1,600,000,000 1,400,000,000 1,200,000,000 1,000,000,000 800,000,000 600,000,000 400,000,000 200,000,000 1991. 1992. 1993. 1994. 1995. 1996. 1997. 1998. 1999. 2000. 2001. -200,000,000. 圖 2.1 中正國際機場 80 ~ 91 年貨量成長情形 資料來源：中正國際機場網頁 http://www1.cksairport.gov.tw. 13. 2002.
(27) 2.1.2 景氣復甦 當全球景氣回升、復甦時，航空產業相對而言也會有較好的表現， 故對未來旅客量、貨運量抱持樂觀態度，尤其是當休閒旅次增加時，則客 運航班頻次的需求隨之上升，舉例說明，如同每年夏季皆為旅遊旺季，許 多航空公司皆會在夏季增開頻次以滿足市場需求，此時對航機的需求便會 提高，航空公司本身可能會在此考慮擴大機隊，配合公司機隊計劃選擇性 的購入新航機或者透過租賃的方式提高航機數，這都是航空公司可能做出 的決策，但是在不同機場的容量限制下，客運需求大增的情況下，夏季日 間時段勢必留予客運運輸所使用，以獲取更高額的利潤，則貨運運輸之運 送時間反而因為日間較飽和的機場設施使用率，無法往日間挪動調整，因 此在全球景氣帶動產業景氣狀況較佳時，貨運就僅能維持在夜間時段運 送。. 相對的，在景氣較佳且機場容量有其限制之下，各航空公司多傾向增 加頻次航班，尤其在某些航線上的某些時段，如此卻造成某些時間帶的擁 擠，而這些航空公司則必須競爭來獲取時間帶的使用權，此亦即本研究第 二部分所進行分析及探討。. 14.
(28) 2.2 機場時間帶現況 ICAO 於 2000 年指出由於客貨運量不斷成長，使機場容量不足(機場容 量包含跑道與航站大廈)，因此機場容量管理的課題相當重要，而時間帶 的配置亦是管理機場容量的方式之一，見表 2.1。. 表 2.1 各區機場容量管理統計 容量管理方式 (1999 資料). 增加容量. 交通再分配 時間帶分配. 尖峰收費 提高最小收費. 進行 計劃 進行 計劃 進行 計劃 進行 計劃 進行. 計劃. 亞洲太平洋區域. 13. 14. 1. 2. 11. 5. 1. 2. 2. 2. 中東區域. 4. 5. 0. 2. 0. 1. 0. 0. 1. 1. 非洲區域. 23. 41. 8. 7. 1. 2. 1. 10. 1. 9. 歐洲區域. 52. 63. 1. 8. 29. 12. 16. 11. 15. 4. 北美區域. 14. 4. 4. 2. 1. 0. 1. 1. 0. 0. 拉丁美洲區域. 11. 12. 6. 10. 15. 0. 9. 6. 0. 9. 117. 139. 20. 31. 57. 20. 28. 30. 19. 25. 總和. 資料來源：ICAO (2000) VOL.55,NO.9. 上表中以增加機場容量為統計資料中主要管理方式，但是增加機場容 量雖是最佳解決容量不足的方式，卻不見得是最合適的方式，主要因素在 於投資興建工程耗時較久，無法即時因應機場容量不足之問題。而以營運 管理的觀點考量，處理機場容量問題就必須考量機場時間帶，但對於航空 公司而言由於商業或營運因素，不同的航空公司可能配置他們的航班在相 同時間出發，則在尖峰時間時必然會產生擁擠與延滯的現象。. 15.
(29) 目前關於時間帶的所有權仍是持續爭論的議題，這種爭論一直被持續 在於某些航空公司長期使用著擁有的歷史時間帶，而時間帶的所有權不應 由航空公司所取得，而應該由各國民航單位管理，以我國為例應由民航局 管理。. 2.2.1 各國機場時間帶分配現況 目前各主要機場時間帶的配置原則，則是以國際航空協會(International Air Transport Association，簡稱 IATA)之時間帶協調程序指 南(Scheduling Procedures Guides)作為規範。. 一、 美國 1990 年，美國針對四大主要機場(JFK, LaGuardia, O＇Hare, Washi ngton) 採行市場制(Ott James,1984,1988)。主要由於此四機場過於擁擠， 因此採行每小時飛行航班數之限定以及允許航空公司可任意買賣他們所 持有的時間帶，即時間帶買賣規則，航空公司可以任意買、賣或租賃時間 帶，但必須此時間帶之使用率達 80%且最少兩個月的期間以上，若無法達 到上述條件則需將時間帶歸還給 FAA 另行分配，但時間帶的買賣或租賃目 前仍僅限美國國內航線，相對國際航線並無實施。. 二、 台灣 現行國內航線時間帶分配主要依據 91 年公佈之「國內線機場時間帶 管理辦法」進行時間帶分配。管理辦法第 7 條指出民航局依下列順序協調 時間帶之分配： (1) 因公共利益或政策需要開闢新航線者。 (2) 整季班表之馬祖、金門及馬公等離島航線。 16.
(30) (3) 民用航空運輸業前一年所擁有之時間帶於本年同季同時段使用 時，得繼續使用，但法令另有規定者不在此限。 (4) 飛機原廠之技術命令規定需調整地面停留時間，致民用航空運 輸業需配合改變班表者。 (5) 非依行政處分暫停航線申請復航者。 (6) 班表效期長者。 (7) 國內線國際線共用之機場，國際航班擁有優先權。 (8) 開闢新航線者。 (9) 自民用航空運輸業合併日起一年內之存續者。 經依前項優先順序協調時間帶後仍無法決定時，以抽籤方式決 定之。 國內先前時間帶配置主要依據為「國內線機場時間帶管理實施要 點」，其中分配時間帶之順序仍採用祖父權分配理念，其優先順序如下： (1) 歷史優先權(Grandfather rights)。 (2) 被暫停航線申請復航者。 (3) 飛機原廠之技術命令規定必須調整地面停留時間，致使航空公 司須配合改變班表時，較新申請者有時間帶優先權。 (4) 馬祖、金門及馬公等離島航線較本島航線擁有時間帶優先權(馬 祖、金門航線優於馬公航線)。 (5) 因政策需要開闢新航線者。 (6) 班表期效長者較班表期效短者擁有時間帶優先權。 (7) 國際線國內線共用之機場，國際航班擁有優先權。 (8) 因機場容量增加而新增之時間帶，得優先分配予新航線。 (9) 依前述優先順序協調後尚無法分配時間帶時，則以抽籤方式決 定。. 三、 歐盟會員國 歐盟體制內國家機場時間帶的配置(包含法國、英國、荷蘭、德國… 等 25 國)目前是依照 EU Law 內的 the Regulation on Slots(EWG)No.95/93 17.
(31) 之規定，歐盟之規定亦是由 IATA 時間帶協調程序指南作為規範。. 在 the Regulation on Slots(EWG)No.95/93 中，指出時間帶並非是航空 公司之財產，但可說是機場之財產，故在此規定中是以名詞 airport slots 表 示，且在此規定中僅允許時間帶之交換與改變，禁止時間帶租賃與買賣。 且在配置時間帶時，仍考量該航空公司申請本季班表時，是否與上季班表 一致，此即歷史優先權。. 四、 英國 英國時間帶分配主要由 ACL(Airport Coordination Limited)單位負責 協調，分配程序原則根據歐盟規定，而歐盟之規定亦是由 IATA 時間帶協 調程序指南作為規範。 英國機場時間帶分配主要依據原則，根據以下四點原則做初步協調： (1) 歷史優先權(即祖父權)。 (2) 歷史時間帶擁有者的改變，如改變時間或機型。 (3) 新進入之航空公司。 (4) 新的時間帶分配給既有航空公司，而不分配給新進入之航空公司。 由於以上順序排定考量，故英國機場主要時間帶多半由既有之航空公 司取得，舉例說明，在 2000 年夏季，Heathrow 機場時間帶的 97%以及 Gatwick 機場時間帶的 89%是由擁有祖父權之航空公司取得，剩下時間帶 才由新進入航空公司取得。. 2.3 時間帶相關文獻 關於時間帶的探討，可分為兩類，一是機場跑道時間帶的配置，一為就航空 公司時間帶配置進行探討。 18.
(32) 2.3.1 機場跑道時間帶配置 Andreatta et al. (1987)針對擁擠情況下之流量管理問題，探討多架班機 於不同時間由不同起飛場起飛，抵達同一降落機場，且此擁擠僅發生在降 落機場，以動態規劃求解最佳的延滯策略。. Eugene (1993)提出估算機場可營運容量之方法，透過歷史資料可推算 出機場之可營運容量曲線，在此曲線限制下機場降落與起飛之容量可視為 相依，以線性規劃法求解得出在擁擠時段最佳分配機場容量於起飛與降 落，使其因擁擠而造成的的損失最少。. Starkie (1998)以經濟觀點出發分析擁擠機場降落時間帶配置問題。以 美國機場為例指出時間帶第二市場的爭議，隱含市場中缺乏乾淨價格的狀 況，並指出在容量缺乏的機場中，時間帶的第二市場將鼓勵航空公司更有 效率的使用時間帶且增加競爭力，除此外，時間帶的第二市場將削弱現有 經營者的優勢。. Aberyratne (2000)指出透過時間帶配置分析機場擁擠的管理問題。本研 究指出隨著需求持續增加，為了有效管理機場擁擠相關問題，需透過時間 帶的配置，以目前航空產業而言，透過時間帶配置管理機場容量仍是一個 受爭議的議題，因此透過分析此問題並探討相關時間帶議題。. Ruwantissa (2000) 指出近年旅客與航機數的急遽增加，致使機場時間 帶的嚴重缺乏，機場容量的管理需透過時間帶的配置對全球航空來說是一 頗受注意之課題，本研究分析並探討時間帶相關議題。. 19.
(33) Keith (2002)表示機場容量配置上，提出現存的時間帶政策與管理規則 之問題與發展狀況，並分析歷史時間帶政策，著眼在加強目前文獻上各政 府當局如何配置機場不足的資源，研究顯示各種時間帶政策多讓機場更有 彈性下被採用。. 汪進財、蔡沛圻(1997)以國內航線時間帶分配進行現況分析，且在機 場資源(時間帶)不足的背景下，主張以時間帶使用效率為出發點，以二階 段分配法，考慮整體時間帶之使用效率，構建一國內線機場整體時間帶分 配模式，試圖提供一公平公正之分配模式，正面幫助市場良性之競爭。. 顏進儒、柯玉芳與余坤東(2002)則是探討以社會淨福利最大為目標， 並考量機會成本與時間價值，建立一定期航線最適跑道時間帶數目之數學 規劃式。. 2.3.2 航空公司時間帶配置 Kanafani (2000)分析重新配置航班與航空公司利潤之間的關係，當透 過重新配置航班則會對最小成本模型產生影響，故在重新配置特殊航班在 特殊時間帶的情況下給予一個全新最適航班。並指出這個模式的發展可以 在擁擠定價、航空公司調整班表計劃上拍賣跑道時間帶去容納跑道容量的 限制。. 李穗玲 (2003)則是以時間帶配置在祖父權觀點之下，考慮使用者與航 空公司經營者及機場容量的限制，建立一機場時間帶分配模式，以二階段 規劃模式求解國內機場時間帶數目的最適分配。. 20.
(34) 2.4 綜合討論 回顧相關之研究，分成兩個部分說明。航線頻次方面，大多數文獻針 對航線頻次之探討，偏重在透過數學規劃模式為航空公司作整體性排程規 劃，主要針對航線、頻次與機型進行分析，但本研究並不提供航空公司整 體性排程規劃策略，而是僅就不同景氣狀況下，現有之航空排班表進行調 整以達到該時之利潤最大化，且著重在起降時間的規劃，依此進行詳細之 分析；另許多文獻之研究對象多數純粹為客運或者貨運單一營運型態，而 本研究主要研究對象聚焦在客貨運兼營之航空公司，為跨兩種營運型態之 結合，這一部份國內外過去文獻相當稀少。頻次、票價競爭方面，過去文 獻主要探討各航空公司頻次與票價間之競爭，頻次與票價之相互關聯上， 本研究所探討的是不同時間帶與票價間的互動關係。. 關於機場時間帶配置文獻探討，多數文獻提及時間帶發展現況的問 題，並指出時間帶配置上的祖父權問題，此外，尚有考量資源(時間帶)缺 乏下，時間帶配置方法，多偏向使整體延滯最小、損失最小之分配，本研 究先就航空公司本身原有之時間帶、航線頻次進行調整規劃，並在考量航 線頻次時，將起降時間帶納入規劃考量，此更迥異於其他過去文獻，可謂 為一研究之新嘗試，再就航空公司與機場之間對於調整時間帶前後探討其 供需互動、與兩造政策之改變。. 21.
(35) 第三章 航空公司客貨運航班時間帶調整規劃模式 本研究首先針對客貨運兼營航空公司進行不同景氣狀況下之決策進 行分析，由於此類航空公司必須面臨客貨運航班的選擇，考慮各航班起降 時間規劃，並考量不同航線頻次，使航空公司能在各不同景氣下進行追求 利潤最大之營運決策。為便於模式構建，先令任一起點城市為 x ，迄點城 市為 y ，又令 i 為起點城市 x 中之任一機場， j 為迄點城市 y 中之 任一機場。. 3.1 客貨航班時間帶 本研究首先考量不同起降時間帶之影響。不同起飛時間及抵達時間會 直接影響旅客航班之選擇，因此航空公司面臨不景氣衝擊下，進行航班縮 減及調整時亦會使旅客航班選擇隨之變動，除此外，起降時間的改變亦會 影響旅客到達目的地活動的安排，當起降時間安排在旅客合理可接受範圍 之內時，相對也提高航空公司服務水準，而旅客本身也較願意給付較高的 票價水準；否則當起降時間規劃不符合旅客可接受的時段內時，旅客願意 支付的票價水準相對隨之下降，由此可知起降時間的規劃對旅客及航空公 司兩者而言都相當重要，因此我們針對起降時間規劃進行探討。. 本研究構建之模式中考慮各航線航班起降時間，故先對時間作一假 設，將一日劃分為 24 區。令 Tn 表示第 n 小時與第 n − 1 小時間之時區， 即 T1 表示為凌晨 0 點到 1 點鐘之時區，依此類推， n = 1, 2,...24 ，如下圖 一所示：. 22.
(36) 時序 t 0. 1. 2. T2. T1. 3. T3. 4. T4. 24. T24 時區 Tn. 圖 3.1 時序與時區關係圖. 3.1.1 客運航班時間帶. 在客運時間帶部分，令 Txyo 為旅客從 x 地飛行至 y 地 之最早可接 受抵達時間，x、y = 1,2,3.....N，x ≠ y， Txyd 為旅客從 x 地飛行至 y 地 之 最晚可接受抵達時間，因此. [. ~ Td ∈ Txyo , Txyd. ]. (3.1). ~ Td 表示旅客抵達 y 地之時間，即旅客抵達 y 地之時區須落在. [T. o xy. ]. , Txyd 之間， Txyo , Txyd ∈ Tn ，而旅客多半希望抵達目的地時尚在其活動時間. 內，活動時間亦為主要機場聯外之大眾運輸營運起始到結束之時間，因此 旅客選擇航班時多會將目的地之活動時間列入考量因素，令 Tya 為目的地 y 之活動起始時區， Tyb 為目的地 y 之活動結束時區，因此. Tya ≤ Txyo , Txyd ≤ Tyb. (3.2). 23.
(37) 從旅客抵達 y 地之時間帶，前推可求得旅客從 x 地出發之時間 帶，令從 x 地至 y 地實際飛行時間為 l xy 小時，若以 x 地為基準其與 y 地時差為 s xy 小時，延遲時間(轉機或中途換機等)為 ε 小時，則可推. 得下式：. [. ~ To ∈ Txyo − l xy − s xy − ε , Txyd − l xy − s xy − ε. ]. (3.3). ~. 其中 To 表示旅客從 x 地出發之時間帶，即旅客選擇在 Txyo − l xy − sxy −ε 與 Txyd − l xy − s xy − ε 兩時區之間從 x 地出發，且 Txyo − l xy − s xy − ε , Txyd − l xy − s xy − ε ∈ Tn 。旅客選擇出發航班時亦同樣會將活動. 時間納入考量，令 Txa 為出發地 x 之活動起始時區，Txb 為出發地 x 之 活動結束時區，則. Txa ≤ Txyo − l xy − s xy − ε , Txyd − l xy − s xy − ε ≤ Txb. (3.4). 旅客出發時間帶、旅客抵達時間帶個別受限於出發地活動時間及目的 地活動時間，主要原因在於旅客選擇決策之考量因素，旅客在選擇出發時 間時可能將自身生理時間可否配合、前往機場交通問題等納入考慮，而旅 客在選擇抵達目的地時間可能會著眼在目的地聯外交通時刻表、當地活動 安排、安全性等，因此若能使旅客同時滿足出發、抵達時間的需求，則會 讓旅客滿意航空公司所提供的服務，而願意給付較高的票價來換取較合適 的航班，反之亦然。即旅客選擇航班時若能同時滿足式(3.1)及式(3.3)， 則航空公司將因之獲得較高的營運收入，且滿足旅客需求之航班其乘載率. 24.
(38) 也將較高，旅客本身也會較高意願支付較多的票價。. 3.1.2 貨運航班時間帶 貨主主要考慮貨到時間必須滿足個別貨物之需求，貨主為配合下 游運送，其貨物本身抵達應有一時段限制，否則將造成貨物抵達時間與下 游運送無法配合，令貨主限定貨物從 x 地運送至 y 地之最早抵達時間為 Txyo ′ ，最晚抵達時間為 Txyd ′ ，則. T%d ′ ∈ ⎡⎢Txyo ′ , Txyd ′ ⎤⎥ ⎣ ⎦. (3.5). 其中 T%d ′ 表示貨主允許貨物抵達 y 地之時間帶，其抵達 y 地之時 區須落在 [Txyo ' , Txyd ' ] 之間， Txyo ′ , Txyd ′ ∈ Tn 。貨主限定貨物可以在此時間帶間到 達之原因，一方面為配合內陸運輸，使貨物到達能使對方買者滿意，一方 面亦可節省不必要的倉儲費用。貨物與旅客最大不同是，貨物不需要考量 目的地之活動開始結束時間，僅需考量是否按照規定到貨時間送達即可， 故貨物運輸可直接將抵達時間帶反推求得出發時間帶，如下：. T%o′ ∈ ⎢⎡ Txyo ′ − l xy − sxy − ε , Txyd ′ − l xy − sxy − ε ⎥⎤ ⎣ ⎦. (3.6). T%o′ 表示貨物從 x 地出發之時間帶，即貨主選擇讓貨物在 Txyo ′ − l xy − sxy − ε. 與 Txyd ′ − l xy − sxy − ε 兩時區之間從 x 地出發 Txyo ′ − l xy − sxy − ε , Txyd ′ − l xy − sxy − ε ∈ Tn 。貨物的運送相當重視抵達時間，因此. 當確定抵達時間後即可往前估算出合理貨物出發時間，貨主對於貨物準時 25.
(39) 送達較在意，提前運送雖不會造成貨物延誤抵達但卻可能產生倉儲成本的 增加，而延後運送則可能造成延誤貨物時效，致使貨主產生拒絕收貨的情 形。. 旅客、貨主對於航班之出發時間與抵達時間有不同程度的考量。在客 運方面，旅客在選擇航班時，多同時考量出發時間與抵達時間，並從中擇 一最合理能接受之航班搭乘，但由於任一機場非僅服務一家航空公司，時 間帶需由機場當局與多家航空公司共同協商，故對任一航空公司而言，其 航班起飛時間的分配無法同時滿足所有旅客的需求，即並非所有旅客皆能 完全按其個別需求獲得最佳時間選擇之航班，此即間接影響航班之乘載 率，而旅客所願意支付票價則會按不同航班時間對個別旅客滿意程度而有 高低之差異產生。在貨運方面，貨主則著重在抵達時間是否能在指定時間 內送達為要，故不論在客運或貨運上，航班時間的選擇影響甚大，包含旅 客願意支付票價高低、對航空公司整體的滿意度、航空公司乘載率、航空 公司營運成本的分攤等等。故對於經營客貨運兼營之航空公司而言，必須 同時考量客貨運時間帶分配與規劃。. 3.2 航空公司客貨營運結構分析 對於客貨兼營航空公司而言，其客貨航班時間帶的配置直接影響航空公司 營運收入與營運成本，以下分別說明客運部分與貨運部分收入與成本項，進而構 建客貨航班時間帶調整規劃模式。. 26.
(40) 3.2.1 客運營運收入與成本 本研究著重在航空公司規劃航班起降時間帶對旅客的影響上。令 ηij 表示 i 機場到 j 機場之乘載率， λij 表示 i 機場到 j 機場之乘客 數， fij 表示 i 機場到 j 機場之每天客運頻次，對於同一航線航空公司 多 有 慣 用 機 型 ， 故 本 研 究 暫 擬 同一 航 線 以 同 一 機 型 運 送 ， 則 承 載率 ηij =. λij ， ϑ 表示飛機座位數(Teodorovic,1983)。乘載率的高低與旅客 ϑ f ij. 對航空公司規劃之航班時間之滿意程度呈同向變動，即愈能滿足旅客對航 班時間的需求，其乘載率愈高，反之亦然。. Koskosidis et al.(1992)於 VRP 問題中曾修正提出時間窗為軟時窗之 觀念，指出軟時窗較具彈性，並提出一懲罰成本使其服務準點頻率有效提 高。本研究根據前述研究之軟時窗懲罰成本觀念加以修正，構建一成本折 讓函數，此成本折讓函數可同時運用於客運及貨運，在客運營運收入部 分，主要為旅客購票收入，故此成本折讓即指票價上之折讓。. 由於航空公司無法獲得所有航線航機起飛最佳之時段，對旅客而言愈 能滿足出發、抵達時間的需求，則旅客愈對航空公司所提供的服務感到滿 意，而其願意給付之票價愈高，即表示旅客願意支付較高票價來換取較合 適的航班。故在最大收益為目標考量下，航空公司對於較差時間帶起飛， 乘載率較低之航班則會進行票價上的折讓，試圖以較低廉的票價吸引旅客 搭乘。令 cij 表示 i 機場到 j 機場之票價(單位：美元)，而搭乘不同航 班同一航線旅客之票價並不一致，其 cij 之高低會隨航班乘載率的高低產 27.
(41) 生同向變動情形，航空公司對於乘載率較低之航班予以部分折讓，令 β (ηij ) 為票價折讓函數，而當承載率產生變動達一定比例時給予統一之票. 價折讓，藉以吸引不同訴求的旅客。票價折讓函數 β (ηij ) 如圖 2 所示，並 可分為下列三種情況加以定義。. β (ηij ). 1. α α21 0. r. s. 1. ηij. 圖 3.2 航空公司票價折讓函數. 1) T%d ∉ ⎡⎣Txyo , Txyd ⎤⎦. , T%o ∉ ⎡⎣ Txyo − l xy − sxy − ε , Txyd − l xy − sxy − ε ⎤⎦. 由於機場是由多家航空公司共同競爭，任一航空公司之航班無法全 可安排在好的時段，故必然會產生航班無法滿足旅客出發與抵達 時間之要求，在此種狀況下願意搭乘旅客大幅度減少，其乘載率 最低，即 0 < ηij < r ，而票價折讓比例亦為最大，如圖 2 之 α1 ， 旅客實際支付票價為 cij (1 − α1 ) 。. ~ 2) Td ∈ [Txyo , Txyd ] , T%o ∉ ⎡⎣ Txyo − l xy − sxy − ε , Txyd − l xy − sxy − ε ⎤⎦. 當航班時間可滿足旅客對抵達時間之需求，卻無法滿足旅客對出 發時間之需求，則此時旅客相較第二種情況願意搭乘此航班，出. 28.
(42) 發時間過早或過晚對於旅客來說可接受度較高，旅客仍可利用機 上時間作為休息，準時抵達目的地仍是第一訴求，當航空公司無 法同時滿足旅客出發、抵達之需求時，旅客仍願意選擇航班，乘 載率次之，其承載率為 r ≤ ηij < s ，票價折讓比例則為 α 2 ，票價 為 cij (1 − α 2 ) 。. 3) Td ∈ [Txyo , Txyd ] , To ∈ [ Txyo − l xy − s xy − ε , Txyd − l xy − s xy − ε ] ~. ~. 航空公司在規劃航班時，其航班可同時滿足旅客出發時間需求與 抵達時間需求，則此狀況下旅客之滿意度最大，旅客搭乘意願最 大，則航班之乘載率亦最大，承載率為 s ≤ ηij ≤ 1 ，而在票價上則 無須折讓，折讓比例為 0 ，票價維持為 cij 。. 綜上，本研究所構建之票價折讓函數如下：. ⎧ α1 , 0 < ηij < r ⎪ β (ηij ) = ⎨ α 2 , r ≤ ηij < s ⎪ ⎩ 0 , s ≤ ηij ≤ 1. (3.7). 當航班乘載率達 s 以上時，表示旅客對於航空公司航班時間之安排 滿意度極高，其願意支付之票價較高，故航空公司不必在票價上予以折 讓，旅客仍舊會選擇搭乘；相較其他情形，航空公司則需在票價上予以 α1 到 α 2 不等的折讓。進一步，航空公司每天總客運收入可表示為 (3.8). 29.
(43) ∑ ∑ i. j. λij cij ⎡⎣1 − β (η ij ) ⎤⎦. 面對不景氣時，機場與航空公司在收益上同時受到影響，對於航空公 司而言，多透過各種方式致力於追求利潤最大，或儘可能降低營運成本支 出，由於本研究範圍侷限在客貨兼營航空公司，因此對於客運及貨運成本 結構有詳加說明的必要，航空公司營運成本主要是分為直接營運成本(DOC) 以及間接營運成本(IOC)，直接營運成本為飛行所引起的營運成本，主要包 括燃油成本、機場使用費、機組人員費用、航機維修成本及折舊成本等， 而間接營運成本為航空公司除了飛行所引起的成本，一般而言，即管銷費 用，主要包括行銷、旅客服務費用、管理費用等成本，但不論客運或貨運， 其成本皆包含 DOC 及 IOC。. 在客運成本方面可分為直接營運成本及間接營運成本，首先對直接營 運成本進行分析。直接營運成本中所考量第一個部分為燃油成本，由於油 價受到國際市場波動的影響，令每加侖國際油價為 Or ，運送 i − j 城市 每英里飛行所需耗費油料為 g 加侖，距離為 d ij ，則航線 i − j 單一頻次 燃油成本可以表示為成 Or gdij 。第二部分為機場使用費，機場使用費主要 可分為降落費及噪音費，降落 j 機場之降落費表示為 L j ，日間噪音費為 N j ，夜間噪音費為日間噪音費的 τ 倍，即 τ N j 。第三部份為機組人員、. 地勤人員等人事費用，機組人員多半 24 小時配置，且其夜間成本高於日 間，令夜間工作薪資為日間薪資的 h 倍左右，令日間機組、地勤人員每 日費用表示為 W ，夜間機組、地勤人員每日費用為 hW ，因日夜間客運 頻次比例不一致，令日間運送的頻次佔每日總客運頻次的比例為 z ， 0 < z < 1 ，夜間運送的頻次佔每日總客運頻次的比例為 (1 − z ) ，則每日機. 30.
(44) 組、地勤人員總費用為 W ( h + z − hz ) 。第四部分為航機維修成本、折舊成 本等費用，因航空公司之航機及設備使用，因客運或貨運使用不同而產生 不同維護成本，且折舊成本為每年固定攤提，故在本研究中假設此項費用 為一定值，設 i − j 航線上每架航機使用成本為 bij 。根據以上四部分，則 可整理每日總直接營運成本為：. DOC = ∑ j. ∑f. ij. i. ⎡⎣ L j + N j (τ + z − τ z ) ⎤⎦ + ∑. ∑ f {O gd ij. i. r. ij. + bij } + W ( h + z − hz ). j. (3.9). 間接營運成本，根據 Kanafani and Ghobrial(1982)航空公司節線之 總間接營運成本為載運一位旅客所產生的平均間接營運成本 u ij 乘上節 線上總旅客運量，因此每日總間接營運成本為： IOC = ∑ i. ∑u λ. (3.10). ij ij. j. 客運每日總營運成本即為每日客運總直接營運成本與每日客運總間 接成本的加總。故根據式(3.9)(3.10)，則可得下式：. ∑ ∑f j. ij. i. +∑ i. ⎡⎣ L j + N j (τ + z − τ z ) ⎤⎦ + ∑ i. ∑u λ. ∑ f {O gd ij. r. ij. + bij } + W ( h + z − hz ). j. (3.11). ij ij. j. 3.2.2 貨運營運收入與成本 貨運費率對貨運營運收入的影響極大，運費率愈高其營收愈大，因此 運費率的制定相當重要，目前國際運費率是由國際空運協會 (International Air Transportation Association 簡稱 IATA)，根據各. 31.
(45) 地區之經濟發展狀況，每年、每月出口貨物之數量、價值、密度及包裝情 形作深入調查，訂定基本運費率並以國際航協決議手冊，作隨時修正頒 發。除此外，由於貨物運送目的地、運送距離不同，其總運費亦隨距離長 短而有高低之別(林信得等，1997)。. 除費率影響營運收入之外，其貨運航班的安排亦同時影響收入甚鉅， 對於貨主而言恰當的貨運運送時間是相當重要，且透過航空運送之貨品除 高單價之貨品之外，便是以具高時效性之商品居多，故貨運航班時間之規 劃必須多方考量以符合貨主需求。另對於任一機場而言，以需求作為考量 之下多優先安排客運時間帶，貨運僅就客運航班排定後剩餘時間進行運 送，而無法在其最適時間運送，故貨運運送時間較客運不方便，也更容易 影響貨物抵達時間。. 在貨運部分，根據 3.1.2 節中貨運時間帶的擬定，可由貨物抵達時 區區間 T%d ′ ∈ ⎢⎡Txyo ′ , Txyd ′ ⎥⎤ 反推得到 T%o′ ∈ ⎡⎢ Txyo ′ − l xy − sxy − ε , Txyd ′ − l xy − sxy − ε ⎤⎥ 。 ⎣ ⎦ ⎣ ⎦ 同一航線貨物出發時區能夠滿足此航線多數貨主需求時，相對在此時區安 排貨運航班能夠獲得較高的載貨率，並為航空公司帶來較高的利潤，反之 若無法讓多數貨主滿意的出發時間，則會產生較多空艙的情況，使航空公 司派遣貨機成本過高，利潤下降。因此本研究在考量貨運時其運費折讓的 產生與客運票價折讓一致。當載貨率愈高，表示貨主滿意此出發時間因而 不給予運費率折讓，對於載貨率過低的時區則給予部分運費率折讓。故本 研究擬航空公司依據不同時區載貨率的變化，給予運費率上的折扣，這與 Koskosidis et al.(1992)之研究中的懲罰成本相同，洪聖峰 (2002)相關 研究中修正軟時窗模式，並針對冷凍鏈重新構建一軟時窗之懲罰函數，本 研究修正後如圖 3 所示。. 32.
(46) α (δ ij ). 1. R. 0. 1. S. δ ij. 圖 3.3 運費率折讓函數圖形. 令 α (δ ij ) 為運費率折讓函數，δ ij 表示 i − j 航線上之載貨率，R 表 示航空公司在固定載貨率區間給予統一運費率之折讓數， 0 < R < 1， S 表 示航空公司對於判定運費折讓與否之載貨率臨界值。由於著眼時間帶對航 空公司的影響，本研究考量貨物出發時區對於貨物量的變化，針對以下兩 種狀況進行定義：. ⎡ o′ d′ ⎤ ⎡ o′ ⎤ d′ 1) T%d ′ ∈ ⎢Txy , Txy ⎥ ， T%o′ ∈ ⎢ Txy − l xy − sxy − ε , Txy − l xy − sxy − ε ⎥ ⎣ ⎦ ⎣ ⎦. 33.
(47) 此時區載貨率最高，航空公司在載貨率介於 [ S ,1] 之間，航空公司 不給予運費率折減，故運費率折讓為 0。. ⎡ o′ d′ ⎤ ⎡ o′ ⎤ d′ 2) T%d ′ ∈ ⎢Txy , Txy ⎥ ， T%o′ ∉ ⎢ Txy − l xy − sxy − ε , Txy − l xy − sxy − ε ⎥ ⎣ ⎦ ⎣ ⎦ 對貨主而言貨物能夠符合抵達時間需求，但出發時間可能無法完全 配合貨主，比方說貨物需要較早送達來等待運送等，貨主尚須考量 貨物出貨時間，故對貨主而言此時區並非較佳的時段但仍可接受， 因此載貨率不如前述第一種情形，載貨率介於 [ 0, S ] 之間，相對這 些時區安排貨運對航空公司貢獻度有限，故給予運費率 R 之折讓。. 故本研究所構建之運費率折讓函數如下：. α (δ ij. ). ⎧⎪ = ⎨ ⎪⎩. 0 , S ≤ δ ij < 1 R , 0 < δ ij < S. 此外，貨運費率亦會受距離的影響，令貨運費率每噸為. (3.12) vij ( d ij ). ，表. 示使 i 機場到 j 機場之費率， i 機場到 j 機場每日貨運量以 qij 表 示，因此每天總貨運收入可表為. ∑∑q v ( d ) ⎡⎣1−α (δ )⎤⎦ ij ij. i. ij. (3.13). ij. j. 貨運每日營運成本結構與客運每日營運成本相似，令 i 機場到 j 機 場之每日貨運頻次為. fijf ，日間貨運機組、地勤人員每日費用表示為. W f ，夜間機組、地勤人員每日費用為 hW f 日間運送貨運頻次佔每日總 34.
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