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航空貨運公司航線市場分析與頻次規劃研究

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Academic year: 2021

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(1)國 立 交 通 大 學 運輸科技與管理學系 碩士論文. 航空貨運公司航線市場分析與頻次規劃研究 The study on the route markets and flight frequencies for air cargo carriers. 研 究 生:廖姵青 指導教授:許巧鶯 中 華 民 國. 教授. 九 十 五. 年. 六. 月.

(2) 航空貨運公司航線市場分析與頻次規劃研究 The study on route markets and flight frequencies for air cargo carriers 研 究 生:廖姵青 指導教授:許巧鶯. Student : Patty Liao Advisor : Chaug-Ing Hsu. 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 and Management College of Management National Chiao Tung University In partial Fulfillment of the Requirements For the Degree of Master in Transportation Technology and Management. Jul 2006 Hsinchu, Taiwan 中華民國九十五年六月.

(3) 航空貨運公司航線市場分析與頻次規劃研究 研究生:廖姵青 指導教授:許巧鶯 教授 國立交通大學運輸科技與管理學系(研究所)碩士班 摘要 世界經濟貿易發展朝向全球化自由競爭,許多國際性企業為提升競爭力,在衡量 運送距離、時間與品質等因素後,愈來愈多廠商選擇以空運方式運送商品。台灣於 2001 年加入世界經濟貿易組織,對外貿易之重要性逐漸提高;另外,由於產業結構 不斷改變,台灣由勞力密集之國家,轉變為科技導向,甚至多數廠商外移設廠於中國 大陸地區,瞭解貨運市場轉變成為重要之議題。波音公司預測世界航空貨運之貨運 量,在未來 20 年將增加為目前之三倍,平均年成長率約為 6.2%,顯示航空貨運業的 重要性日益明顯。過去文獻多僅探討個體運具選擇行為,或直接分析總體運量,而空 運業規劃之研究鮮少以供需互動方式探討;本研究則考量個別產業選擇行為,再衡量 產業結構變化,加總分析總體市場需求量,進而建構供需互動航線頻次規劃模式,分 析空運業者最適單位基本運費以及航線班次。 本研究之模式由個體之觀點考量,構建國際航空貨運之貨主運送方式選擇模式, 分析不同產業之廠商衡量其產品特性、運送急迫性、運送成本、存貨成本、運送時間 及運送起迄點空間分布等因素,對各廠商選擇不同運具運送其產品之影響,以最小總 運送成本為準則,分析貨主選擇空運公司之機率。然而各產業廠商之貨品運送起迄點 空間分佈相異,產業內之產品價值亦有所差異,且產業結構隨著時間不斷改變;因此, 本研究在考量時間變動與空間分佈下,進一步將個體模式擴展為總體市場,透過運送 起迄點空間分布與衡量整體市場產業結構之動態變化,配合灰色預測模式預測各產業 之空運量,分析研究範圍內航空運輸需求量之動態變化。引入長期之需求變動與供需 互動,構建空運業者追求利潤最大化下之規劃模式,以決策空運公司各起迄對航線頻 次與基本單位費率,提供業者更具因應環境改變與決策彈性之規劃。 本研究以台灣地區之中正國際機場實際運作資料進行案例分析,驗證本研究模式 之可行性。研究結果顯示當運送距離短時,貨主較為重視運費因素,因為廠商所感受 到的存貨成本較小,隨著高單位產品價格的貨品比例增加,選擇以高頻次運送貨品的 機率增加。台北至美國安克拉治的運送距離較長,主要出口貨品為質輕價高的電子產 品,貨主對於存貨成本的重視程度較高,因此提供高航線頻次的空運公司市場佔有率 高。與不考量各產業變化之總量灰色預測模式預測之結果比較,本研究構建的需求模 式,所預測之航空貨運量較為準確。供需互動之規劃模式結果亦顯示,由於台北至香 港與至日本東京航線空運量仍有成長空間,可考慮略增單位運費以及每周班次,且透 過本研究之規劃模式可使貨運公司總利潤增加。綜上所述,航空貨運公司可衡量主要 市場航線與客戶特性,決策航線費率與班次,爭取有利航權,以獲取市場佔有率,並 透過供需互動規劃模式,提高空運業者之利潤。 關鍵字:航空貨運、頻次規劃、供需互動 i.

(4) The study on route markets and flight frequencies for air cargo carriers Student: Patty Liao. Advisor: Dr. Chaug-Ing Hsu Department of Transportation Technology and Management National Chiao Tung University. Abstract With the trend of world trade and free competition, many international industries deliver their goods by air transportation so as to improve their competition after considering shipping distance, time and quality. Taiwan took part in the World Trade Organization in 2001 to increase its competition in the world. Moreover, the structure of industries in Taiwan has been changing from labor intensive to technical intensive while many firms have moved their plants to Mainland China recently. World Air Cargo Forecast 2004/2005 by Boeing shows that the demand of air cargo will be increased up to three times in the future 20 years with an average annual growth rate of 6.2%. Many evidences indicate the importance of air freight. Past studies merely applied the discrete choice model on air carrier choice or directly analyzed the aggregate demand. Little research incorporated the demand-supply interaction into air routes and frequencies programming. This study assumes shippers in specific industry choose air cargo carrier by minimizing the total logistics cost. This study then constructs a demand model to examine how the characters of products, the urgency, shipping fare, inventory cost, shipping time and distance affect international firms’ choices on air carriers. Grey model is used to estimate the air freight demand of each industry. Considering the changes in industrial structure, this study forecasts the air cargo demands on different routes for various firms in different industries. In addition, a supply model is constructed to determinate route frequencies and the unit basic shipping charge for air carriers with demand-supply interaction. A case study is presented to illustrate the application of the proposed model using data available from C.K.S international airport and industrial economics data base in Taiwan. The results show that shippers with the shorter delivery distance put more emphasis on shipping charge. However, they will prefer choosing the air cargo carrier which offers more frequencies when their product value is high. Since the product value of goods transported from Taipei to Anchorage in US is high, therefore, shippers on this route usually emphasize on the inventory cost and choose high-frequency air cargo firms. The predicted demand using the proposed model is shown to be more accurate than those without considering the changes in industrial structure. Moreover, the proposed model is demonstrated to yield more profit than the model that does not consider demand-supply interactions. Consequently, the results of this study not only indicate that the route frequency programming model for air cargo carriers with demand-supply interaction is practicable, but also provide decision-support tools that forecast the air freight demand and profit as well as determine route frequencies and unit basic shipping charge for air cargo carriers. Keywords: air cargo, frequency programming, demand-supply interaction. ii.

(5) 致謝 回首在交大六年的日子,很高興能夠進入運管系,讓這麼多優秀的老師指 導,認識這麼多很好的同學與朋友,不只增長課業知識,也學習很多做人處世的 道理。研究所的這兩年,謝謝所有授課老師的教導,讓學生瞭解如何發覺問題與 解決問題,最最感謝的就是許巧鶯老師,讓我能夠順利完成這篇論文,感謝口試 委員馮正民老師與高凱老師的建議,讓論文能夠更加完整。謝謝高老師在生活上 的照顧,使我在研究所兩年更為充實。謝謝許老師、高老師和黃寬丞老師的推薦, 讓我得以順利到康乃爾接受更嚴苛的考驗與訓練。 在研究所的日子裡,謝謝慧潔學姊從大三就幫助我們完成畢業專題,還有陪 伴我一起上有氧舞蹈,謝謝剛伯學長的水果和畢專的幫忙,謝謝艾樂芬學姊和小 宏學長讓研究室熱鬧到不行,謝謝我哥 piece、阿昌跟舜輔的相互砥礪,一同撐過 研究所,謝謝國濬跟昱樺幫忙我口試會場安置,謝謝長志學長課業與生活的照 顧。謝謝同學們又禎、陳翰翰、央未學長、聽普拉、建元、林阿明、小紅帽、大 德、瓜麻、凱子賴…,讓我大學與研究所生活酸甜苦辣都嘗到了。謝謝 mico 讓 我認識小萱、ptm 和大眼睛,使生活多采多姿,至瑀、瑄、小魚、佳琳、婉君、 董珮、小肥、小婕、馬尼、蝗蟲線、林 gt 和阿嚕米也都謝謝你們陪我一起成長、 給我歡樂和鼓勵。還有交大一陣風邱子長,謝謝四年來的陪伴、忍耐和照顧,與 我一同分享快樂與壓力,讓我有伴到處吃喝玩樂。謝謝交大校門口的土地公公, 保佑我考試順利、生活順遂,甚至連跨洋都保佑。 最後,將這本論文獻給我最愛的爸爸媽媽,從小到大的栽培、支持與呵護, 讓我能專心於課業,平平安安、順順利利長到這麼大,還要謝謝姐姐成為我的好 榜樣,幫忙我做作業並修改與教導我英文。謝謝我的家人們,我愛你們!!. 廖姵青 僅誌于 國立交通大學運輸科技與管理學系所 綜合一館 10 樓 2006 年 7 月. iii.

(6) 目錄 摘要.................................................................................................................................i Abstract ..........................................................................................................................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 1.2 1.3 1.4. 研究背景與動機.............................................................................................1 研究目的.........................................................................................................5 研究範圍.........................................................................................................7 研究流程與架構.............................................................................................8. 第二章 文獻回顧........................................................................................................12 2.1 2.2 2.3 2.4. 經濟景氣循環之相關研究...........................................................................12 航空運輸需求預測.......................................................................................14 運具與路線選擇...........................................................................................18 機隊規劃與航線頻次...................................................................................22. 第三章 需求模式........................................................................................................26 3.1 總運送成本...................................................................................................26 3.2 運送方案之選擇機率...................................................................................28 3.3 起迄對之運量預測.......................................................................................30 第四章 航空貨運網路設計模式................................................................................35 4.1 4.2 4.3 4.4. 航線頻次.......................................................................................................35 營運成本.......................................................................................................37 網路設計模式...............................................................................................39 供需互動.......................................................................................................41 iv.

(7) 第五章 案例分析........................................................................................................44 第六章 結論與建議....................................................................................................65 6.1 結論...............................................................................................................65 6.2 建議...............................................................................................................68 參考文獻......................................................................................................................70 附錄..............................................................................................................................74. v.

(8) 圖目錄 圖 1.1 研究流程圖 .....................................................................................................10 圖 1.2 研究架構圖......................................................................................................11 圖 3.1 選擇機率示意圖..............................................................................................29 圖 4.1 供需互動求解示意圖......................................................................................43 圖 5.1 各航空貨運業者在台北香港航線之市場佔有率..........................................50 圖 5.2 各航空貨運業者在台北至東京航線之市場佔有率......................................52 圖 5.3 各航空貨運業者在台北安克拉治航線之市場佔有率..................................56 圖 5.4 CI 在各航線之市場佔有率之比較..................................................................56 圖 5.5 BR 在各航線之市場佔有率之比較 ................................................................58 圖 5.6 其他航空貨運業者在各航線之市場佔有率之比較......................................59. vi.

(9) 表目錄 表 2.3 運具與路線選擇之相關文獻..........................................................................20 表 2.4 機隊規劃與航線頻次之相關文獻..................................................................24 表 5.1 逐年各產業平均單位產品價格 ......................................................................45 表 5.2 各航空貨運業者各航線之基本費率與頻次..................................................47 表 5.3 各年各產業在台北至香港航線選擇機率 ......................................................48 表 5.4 各年各產業在台北至日本航線選擇機率 ......................................................53 表 5.5 各年各產業在台北至安克拉治航線選擇機率 ..............................................55 表 5.6 需求模式所預測之航空貨運量 .....................................................................60 表 5.7 各預測模式預測 2004 年航空貨運需求量之比較 .......................................61 表 5.8 目標航空貨運公司供需互動之結果..............................................................63 表 5.9 需求是否為外生下頻次規劃之結果比較......................................................64. vii.

(10) 符號說明 αw. 航機 w 的固定營運成本. βw. 航機 w 的變動營運成本. δa. 航段 a 預計的容量利用率. δw. 航空貨運公司預定機型 w 的容量利用率. θ wm. 機型 w 最大可利用率. νl. 產業 l 之貨物單位價格存貨比. πm. 目標航空貨運公司 m 的年利潤. σ ar,, sp , w. 指標變數,表是否由機型 w 行經路線 p 中的航段 a 運送貨品. σ ' ra,,sp. 為指標變數,表該需求是否由 r 點至 s 點經由 p 路線運送. τ il. 產業 l 中貨物 i 每公斤產品價格. D C aw. 航機 w 在航段 a 之直接營運成本. C aI. 航段 a 的總間接營運成本. C aT. 各航段的總營運成本. ch. 每單位貨物處理成本. da. 航段 a 的距離. d rs. 由起點 r 運送至迄點 s 之距離. f rsx. 以運具 x 由 r 點送至 s 點每公斤產品的運輸成本. x G rsp. 運具 x 將產品以路線 p 由 r 點至 s 點的總運送成本. hrsx. 貨運業者 x 在 r-s 航線上所提供之每週航班頻率. m hrsp. 在 r-s 起迄對的航線 p 上,航空貨運公司 m 提供所有機型的頻次. m hrspw. 目標航空貨運公司在 r-s 起迄對的航線 p,提供機型 w 的頻次 viii.

(11) m. 目標航空貨運業者. m N aw. 目標航空貨運公司在規劃各航段班機頻次. N am. 目標航空貨運公司在航段 a 所提供所有機型之頻次. p(i ). 產業 l 的產品價值為 τ il 的機率. Qrsl. r-s 起迄對上,產業 l 之預測貨運量. m ,l q rsp. 目標航空公司,以航線 p 所載運產業 l 的預測貨運量. q rsm,l. 產業 l 在 r-s 起迄對上,藉由航空貨運業者 m 所運送之預測貨運量. q rsm. 在 r-s 起迄對上,藉由航空貨運公司 m 所運送之貨運量. q am. 目標航空貨運業者在航段 a 預測之貨運需求量. m rrsp. 起迄對 r-s 航線 p 運送單位貨物所賺得的利潤. m S rsp. 目標航空貨運業者 r-s 起迄對的航線 p 市場佔有率. t rsx. 運具 x 航行 r-s 路線所需運輸時間. m t aw. 目標航空貨運業者在航段 a 上機型 w 的佔用時間. Uw. 機型 w 之所可承載貨運重量. V. 廠商運送貨品的重量. Ywm. 目標航空公司所擁有機型 w 的機隊數. ix.

(12) 第一章 緒論. 1.1 研究背景與動機. 全球經濟貿易發展朝向全球化自由競爭,不僅東歐國家已採取自由市場經濟 政策,西歐國家的政策也不斷轉型,中國大陸地區亦已開放門戶,以因應市場機 能變化。世界關貿總協(GATT)在多次協商後,世界貿易組織(WTO)於 1995 年成 立,而台灣亦於 2001 年加入 WTO,得以在國際間提升國際競爭地位。在民國七 十年代,台灣地區勞動成本大幅增加,勞力密集的傳統產業外移,但在當時積體 電路等電子產業於台灣興起,使得台灣地區由勞力密集成為科技密集的國家,經 濟成長快速,產業分工日益精密,社會多元化發展,在經濟及貿易規模皆以高於 世界平均速度成長。在現今國際化自由競爭的市場下,許多國際性企業為提升競 爭力,在衡量運送距離、時間與品質等因素後,愈來愈多廠商選擇以空運方式運 送商品,使產品得以快速、安全且便捷地運送至顧客手中。世界各國愈來愈重視 高科技產業之發展,就台灣而言,高科技產業蓬勃發展,半導體與電腦零件等電 子產業等質輕價高的產品為主要出口貨品,再加上生鮮產品或報章雜誌等具有保 存期限限制之產品,為使此類貨物能在短時間內運送至世界各地,託運者大多選 擇運輸速度快的航空貨運方式運送,使台灣地區對於航空貨運量的需求逐年增 加。 波音公司世界航空貨運(World Air Cargo Forecast 2004/2005)預測報告指出, 2001 年經濟不景氣與恐怖攻擊等事件,使得全球航空貨運量銳減 5.8%,但 2002 年之貨運量則增加超過 7%,而 2003 年並未受到 SARS 之衝擊,全球年貨運量成 長率約為 4%。該報告預測航空貨運量在未來 20 年增加為目前之三倍,平均年成 長率約為 6.2%。近年來,亞洲航空貨運市場帶動全球空運市場之發展,在亞洲 地區內部平均年成長率為 8.5%,而中國國內空運市場年成長率為 10.6%。根據 財政部 2005 年之統計資料顯示,1999 年美國為台灣主要出口地區,其貿易額約 占整體之 25.41%,但到了 2004 年則減少為總出口貿易額之 16.16%,在 1999 年 1.

(13) 台灣出口總額在亞洲地區約為 48.69%,而 2004 年台灣之出口地區以亞洲區域內 貿易為主,約占總出口貿易額之 62.04%,其中香港與中國大陸約占總出口貿易 額之 45.89%。在 1990 年台灣地區之紡織業出口金額占總額之 15%,機械及電機 產品出口金額占出口總額之 34%,而 2004 年紡織業減少為 7%,機械及電機產 品金額則超過出口總額之一半。由中華人民共和國國家統計局 1999 年與 2002 年之資料顯示,中國與香港地區 1980 年出口商品比例農業原材料占 2.3%,製造 品占 70.9%,而在 2001 年,農業原材料減少為 0.9%,製成品增加為 88.6%;日 本地區農業與食品業在 1980 年出口比例為 2.4%,製成品為 94.7%,2001 年農業 與食品業只剩 1.3%,製成品為 96.9%;美國地區 1980 年農業與食品出口比例為 23.3%,製成品為 65.5%,但 2001 年農業與食品業出口減少為 10.2%,製成品增 加為 82.1%;可看出各國產業分工情形不斷變化。 台灣之地理位置為東亞地區之樞紐,鄰近東南亞與中國大陸等市場,有完善 的對外經貿路網,且擁有較高素質之勞動力,加上積體電路等高科技產業蓬勃發 展,有堅實的工業基礎和新技術與科技的研發能力,愈來愈多跨國企業在台設置 分公司。另外政府積極推動成為亞太營運中心等政策,期望吸引國外與國內廠商 皆以台灣做為發展據點,並推動台灣自由化的環境,使各國企業以台灣為根據 地,台灣更於 2001 年加入世界經濟貿易組織,對外貿易之重要性逐漸提高,顯 示出台灣為東亞地區重要之貨物轉運中心。由於政府積極推動發展為亞太營運中 心,開放自由化的市場,因此不論國內或是國外航空貨運公司,有愈來愈多的航 空貨運業者加入競爭;另外政府為達成海運中心的目標,因此提出多項政策,如 放寬境外航運中心不通關的限制,開放高雄直航上海等,更造成對航空貨運業的 威脅。託運者可能因為海運服務限制較少,使得對於航空貨運需求量減低,因此 瞭解國際航空貨運量的動態變化成為一個重要的議題,並分析託運者在選擇運具 時,因為費率、產品價值或航空貨運業者所提供之航班頻次而做的決定,進而可 使航空貨運公司規劃決策做參考衡量依據。 航空貨運業者的航線頻次規劃為中長期的規劃,規劃的結果影響航空貨運業 者的利潤多寡,也就是說頻次決定影響了航空貨運業者的總營運成本,更影響其 所能提供的容量以及服務水準,進而可能改變貨主的選擇行為。當航空貨運業者. 2.

(14) 規劃較多的航班頻次時,造成航空貨運業者航機飛行次數多,提高燃油費用以及 其他營運成本等,但是對於貨主而言,可以使得貨品在集貨點等候運送的時間縮 短,能夠減少貨主所需要承擔的存貨成本,因此可能提高貨主選擇此航空貨運業 者的機率;相反地,當航空貨運業者規劃的頻次較少時,除了飛行次數可減少, 甚至航空貨運業者的機隊數可以減少,使得供給者的總營運成本較少,但是對於 貨主而言,則因為貨品在機場等候安排被運送的時間拉長,所以需求者必須要承 受較高的存貨成本,而降低選擇該空運公司的機率。因此航空貨運業的需求量以 及航空貨運公司的航班頻次規劃之間,存在供需互動的抵換關係,所以更期望藉 由這樣的概念與觀點,探討分析航空貨運市場需求量之分析,進而建構航空貨運 業者頻次規劃與最適單位基本費率的數學規劃模式。 在需求面,各廠商會以航空貨運公司所提供服務之費率、運送時間與頻次, 並衡量欲運送之距離、運送貨品之數量與產品價值等因素作為選擇貨品運送之運 具考量原因。當需求者所欲運送數量多,總運輸成本大,在不急迫的情形下,貨 主則偏好選擇單位基本費率低的空運公司;而運送數量少時,由於總運送成本 低,貨主此時可能認為運費差異不大時,則選擇不須等候、頻次高的空運公司運 送貨品。當產品運送目的地有所不同時,同樣會影響運具選擇,當貨品迄點為香 港時,廠商可能會因為運送距離較短,而願意以低運費、運送較久的方式運送該 產品;當迄點為美西地區時,以低運費的貨運業者所提供運送與處理貨品時間運 送可能時間過長,因而選擇以頻次高但運費也高的方式運送。而航空貨運業者所 提供之頻次影響廠商的存貨成本,存貨成本又受到產品價值影響;當貨品產品價 值高,如高科技產業之產品的產品價值高,或具有時間限制的產品,如生鮮、蔬 果與報章雜誌等,若供給者所提供頻次較少,造成貨品在集貨點等候時間長,使 廠商的存貨成本提高,因此託運者選擇頻次高的空運公司機率增加。供給者必須 衡量需求面之變化與要求,考量其所應提供之服務屬性,以因應需求之改變。 運輸為衍生之需求,國內生產毛額之多寡,影響廠商對於運輸之需求,航空 貨運服務績效亦影響廠商選擇使用航空運輸的意願,進一步影響航空貨運公司利 潤。根據許多統計數據顯示,台灣由勞力密集之國家,轉變為科技導向,甚至多 數廠商外移設廠於中國大陸地區,全球產業結構不斷改變,各國分工逐年變化,. 3.

(15) 使貨品運送至各國之比例每年不一。因此,各產業有其航空貨運需求量之循環變 化,且各產業在整體市場中所占之比例同樣不斷改變,在加總各產業後,可進一 步分析出整體貨運市場需求量之逐年變化。而航空貨運需求量之變化,影響航空 貨運業者的運費、頻次與投資等決策。故進一步以供需互動角度,考量全球產業 結構以及航空貨運需求量的變化,構建航空貨運公司基本費率與航線頻次規劃模 式,提供航空貨運業者於各航線的費率、頻次或投資等決策之重要參考依據。 就供給面而言,實務上航空貨運業者在預測航空貨運量後,考量其容量利用 率,並決策其頻次以及運費。頻次的更改以兩地協商方式,就台灣地區而言多委 派台北市航空運輸商業同業公會與他地進行會談,決定是否增加航線;而根據民 用航空法第五十五條,民用航空運輸業客貨運之運價,其為國際定期航線者,應 報請民航局轉報交通部備查。因此本研究期望提供航空貨運公司在將來規劃之參 考依據,基本概念為貨運業者考慮需求面產業結構變化、市場需求以及貨運公司 本身營運情況,以決定各航線之費率、頻次與機型等服務屬性。由於全球分工不 斷變化,各國的主要產業逐年不同;在過去台灣的電子產品主要貿易國為美國, 但因為日前許多廠商將工廠設立於中國大陸地區,使得主要貿易國有逐漸轉移至 中國大陸之趨勢,此現象影響航空貨運公司衡量各航線所應提供之頻次,而其需 求量亦影響航空貨運業者決定各航線的機型與機隊數量。當該航線提供較多的頻 次,減少貨主等候運送時間,使託運者存貨成本降低,但貨運業者卻必須要承擔 較高的營運成本;相對地,若貨運業者為降低營運成本,減少該航線飛行次數, 卻使得貨主必須要承擔的存貨成本增加,廠商即可能降低選擇該航空貨運公司的 意願。因此航空貨運業者所提供的頻次與託運者需求量間,存在著密切的互動關 係。因此在衡量供需互動之情況下之結果,可使規劃結果更具有參考價值。 過去文獻大多著重於探討整體經濟面之景氣循環,如 Chen and Lin (2000), 陳仕偉 (2002)。在貨運需求量預測方面之研究,多為探討公路貨運在不同時段 之貨運量,如 Garrido and Mahmassani (2000) 以多元羅吉特模式分析,Godfrey and Powell (2000)擴展基本的指數平滑模式,構建模式以預測每日公路貨運量。 亦有許多探討整體航空客運需求之研究,如 Lave(1972)衡量支配所得與費率對於 營運旅客英哩的影響;Ippolito(1981)探討航空需求與供給間的關係;Nam and. 4.

(16) Schaefer(1995)以類神經網路預測國際航線旅客量;許巧鶯與溫裕弘(1997)以灰色 預測模式預測航空客運量,並與其他預測方式之結果相比較;機場交通量預測方 面如 Graham(1999)與 Dennis(2002)。另外尚有許多文獻探討廠商貨品運送選擇運 具考量之因素,如 Picard and Gaudry (1998), Cullinane and Toy (2000), Tyworth and Zeng (1998)。在 2003 年,Hsu and Wen 考慮航空客運業供需互動之關係與選擇。 在航空貨運業已有許多研究分析選擇路線,但單純以個體行為考量,如 Kanafani and Ghobrial(1985), Hansen and Kanafani(1988), Campbell(1990), Hall(1987)以及 許巧鶯與王志青(1997)。現有之航班頻次規劃模式,不外乎考量最小化延誤成 本、最小化營運成本或最大化利潤等,如 Gordon and de Neufville(1973), Carter and Morlok(1975), Teodorovic(1983)以及 Hsu and Wen(2003)。然鮮少研究針對航空貨 運業的動態變化與全球產業變化以及個別廠商決策規劃間之關係,構建模式預測 航空貨運量,並建構數學規劃模式探討航空貨運業者之營運計畫應如何因應。 本研究將針對航空貨運市場,構建不同產業各廠商之航空貨運公司選擇決策 模式,探討廠商衡量運輸成本與存貨成本之情況下,其運具選擇之改變;進而以 灰色預測模式估算各產業之航空運量,然而全球產業結構之變動,以及各國分區 不同,造成各起迄對之航空貨運量不斷變化,因此將個體選擇加入考慮各產業之 市場佔有率,加總分析總體市場之航空貨運量。在引入需求變動之長期情況下, 構建航空貨運業者追求利潤最大目標下之基本費率與航線班機頻次規劃模式。本 研究著重於航空貨運量變動下,供需互動影響航空貨運業者各起迄對所提供之頻 次與費率等服務屬性,期以提供航空貨運業者更具因應環境改變與決策彈性之規 劃一參考依據。. 1.2 研究目的. 就台灣之地理位置而言,對外貿易的發展視為重要議題,因此對於航空貨運 業之探討成為重要之議題。貨運業之需求量除了在每一年中有淡旺季之循環變 化,如同整體經濟有其循環變化,由於各產業成長速度不同,使得各航線甚至是 全世界之各產業佔有率各年有所差異,加上各地分工轉變,如許多台灣的電子業 廠商在衡量勞工成本之下,將工廠設置於大陸地區。因此由各產業廠商對於空運 5.

(17) 需求量,加總為總體航空貨運需求量,分析各航線之需求特性,進而探討航空貨 運業者在衡量營運條件與顧客需求量之下,其所應該提供之服務屬性為何。 本研究以航空貨運業為研究對象,首先針對廠商之航空貨運需求面進行探 討,分析不同產業各廠商因不同起迄點、產品價值、託運量以及航空貨運業者提 供之頻次、運價對選擇航空運輸運送貨物的意願之影響程度,進一步,透過產業 結構動態變化分析,總計研究範圍內航空貨運需求量。於供給面,分析影響航空 貨運業者規劃單位基本費率與航線班機頻次之影響因素,以解析性方法構建航空 貨運業者供給成本函數,進一步,以航空貨運業者利潤最大化為目標,考量供需 互動下,建立航空貨運基本費率與各航線班機頻次數學規劃模式,以求解各航線 最適費率、班機頻次等決策,藉以分析航空貨運業需求量和產業結構變化以及供 給頻次與費率之動態關聯。茲將本研究之目的具體說明如下: 1. 以廠商(貨主)對於運送方案的選擇行為為基礎,假設廠商以基本費率、起迄 點距離、產品價值和運送時間為最適航空貨運公司選擇因素,構建貨品運送 之一般化總成本函數,包含運輸成本、在途成本與等候被運送的存貨成本, 以一般化總成本最小為最適空運公司選擇依據,分析不同產業個別廠商選擇 航空貨運的機率。繼而,根據各航線不同產業佔有率變化情況,以及各國專 業分工動態改變,起迄點需求分佈逐年變化之趨勢,將不同產業個別廠商選 擇行為加總至總體分析,以總計整體市場及個別航線對航空貨運的需求量, 據以分析航空貨運量之動態變化。 2. 就需求面而言,以目前台灣地區主要國際貨運需求之產業,如電子產業、紡 織業與生鮮產業等為研究對象,探討不同產業由台灣至其他地區,例如:香 港和大陸地區、日本以及美國等間貿易量,與上述起迄對航空貨運量間之關 係。蒐集本研究需求面模式中主要參變數之實際資料或做合理假設,進行範 例分析以驗證本研究模式之可行性及闡釋並分析各航線與總體航空貨運量之 動態變化。 3. 蒐集回顧與航空貨運業者規劃航線頻次等相關文獻。探討航空貨運業者規劃 費率與航線班機頻次影響因素,構建航空貨運業者供給成本函數,藉以分析. 6.

(18) 各起迄對貨運量多寡對貨運業者成本效益影響程度,以提供航空貨運業者分 析容量利用率,及研擬各航線費率、機隊大小以及航班頻次等服務計畫。 4. 以航空貨運業者利潤最大化為目標,構建反映供需互動之數學規劃模式,分 析航線頻次、機隊大小以及基本費率對不同產業廠商最適運具選擇以及總體 航空貨運需求量之影響,以及上述供給服務策略和對應需求量對成本的影 響,以決策各航線最適費率與班機頻次等。並藉以分析航空貨運業所提供之 服務以及空運量和產業結構變化之動態關聯。 5. 以特定航空貨運業者為例,蒐集本模式中主要供給與需求面參變數之實際資 料或進行合理之假設,以進行案例分析,以瞭解各參變數值之改變對航空貨 運業者於各航線費率、班機頻次規劃的影響,並闡述本研究實務上應用的可 行性與管理意涵。. 1.3 研究範圍. 本研究在需求面以對國際貨運有所需求之廠商,例如生產電子產品、農產品 或是紡織品等產業皆包含在內;而供給面之研究對象為航空貨運業者,研究範圍 為航空貨運。本研究主要探討航空貨運業之需求量,以及需求量對於航空貨運業 者營運決策之影響,提供航空公司在長期對於頻次安排與機型指派等決策之參考 依據。貿易量之衡量包含進口與出口量,本研究探討台灣地區之廠商對於航空貨 運量之需求,主要為分析由台灣運送至國外地區之貨物需求量,且由於國家經濟 成長多仰賴出口之成長,因此選用中正國際機場出口貨物資料與航空公司進行案 例分析,並以出口量最大的三條航線為例,分別為台北至安克拉治、台北至日本 東京以及台北至香港航線,以主要出口的產業為研究對象,如電子機械產品、生 鮮花卉產品以及紡織衣著等,得以進一步瞭解供給者為配合需求量所應提供之頻 次與容量等問題,以驗證本研究模式之可行性。 提供航空貨運服務可分為兩類,一種是整合型航空貨運公司,提供戶對戶服 務,包含貨物承攬、報關、倉儲、包裝與路面運送等服務,近年來更提供運送資 訊查詢等服務項目,此類空運業者通常擁有自己的機隊與車隊,例如 FedEx, UPS, 7.

(19) DHL 等。另外一類即為一般航空公司之貨運部門,主要與貨運承攬業者合作, 僅提供機場至機場運送之服務,與貨主較無直接接觸,此類空運業者通常沒有路 面車隊。在本研究因為主要探討貨主對於航空貨運業者間選擇,貨運業者所應提 供頻次、機型與機隊大小,著重於機場至機場的部分,並不討論路面運送部份, 因此將不區分整合型航空業者與一般航空公司。航空貨運業者所提供載運貨物之 飛機種類分為三種,一種為客運機的機腹,視一般乘客託運量,以決定尚剩餘多 少空間載運貨物;另一種為客貨兩用機,視航空公司之安排,調整載客與載貨的 空間比例;最後一種即為全貨機,飛機設計主要就是以載運貨品為目的,而全貨 機就是本研究所探討的飛機種類。. 1.4 研究流程與架構. 本研究首先搜集相關貨運量之預測、貨主選擇行為以及航空公司頻次與機型 決策等文獻,瞭解需求面之選擇因素與準則以及航空公司航線頻次與機型規劃, 並分析現有研究所尚未深入探討之部分。在過去文獻中,貨運需求大多探討公路 貨運量在各時段或各季節之變化;對於國際貨運需求方面,多以個體決策分析為 主,探討貨主選擇因素;對於供需間互動影響雙方決策的研究則很少。然而,各 產業之成長速率不同,且全球各地分工逐年改變,因此本研究構建一數學模式, 藉由需求面探討各廠商運具選擇情形,各產業之景氣循環變化視為外生,進而預 測各產業國際貨運需求量,加總分析各年全球在不同航線上的需求變化,以瞭解 空運需求量的動態變化。因此瞭解貨主之行為與需求量的變化,使航空運輸業者 能在求取利潤最大化之情形下,衡量其容量利用率,探討各航線所應提供之服務 屬性,如各航線之基本費率、頻次或機型等。本研究之流程如圖 1.1 所示。 因此本研究主要分為兩個架構,一部分為需求面之貨主選擇行為,在運送產 品至國外地區時,選擇以哪一家航空貨運業者運送貨品;另一部份為供給面之航 空貨運業者為因應需求量所提供之基本費率、頻次與機型等。本研究之架構如圖 1.2 所示。由於廠商會受到整體經濟市場景氣循環與前期訂貨情形的影響,對於 廠商本身會做出增加投資或是減少投入項等決策,造成各產業的景氣循環變化, 然而這一部分在本研究並不深入探討,視為外生部分。由於全球各國的技術進步 8.

(20) 不一,因此各地在全球市場所扮演的角色亦逐年變動,如中國大陸地區愈來愈重 視國際化競爭,因此適當利用該國低價勞力的優勢,成為許多廠商設置工廠的地 點;科技日新月異,有許多新興產業崛起,如過去紡織產業興盛,如今半導體產 業為台灣主要發展之產業,甚至生物科技產業也因為人類愈來愈重視健康,同樣 有愈來愈多的投資者加入這個產業發展,因此全球的產業結構不斷變化,使得航 空貨運量的需求受到影響。對於貨主而言,本研究以總運送成本最小化為準則選 擇運具,廠商在運具選擇時,除受到基本運費、各產業之產品價值不同以及供給 者所提供頻次之影響,本研究探討產業結構變動、起迄對變化以及各產品運送的 急迫性差異對於廠商在運送貨品時,所做出的運具選擇決策,藉由個體選擇機 率,進而分析產品價值與不同產業加總分析整體市場對於個別航空貨運公司的選 擇機率。配合灰色模式 GM(1, 1)時間數列預測模式,預測個別航線之未來航空貨 運需求量。 各起迄點之需求量影響航空貨運業者對於運輸基本費率、機型與頻次之決 策,航空運輸業者以追求利潤最大化下,衡量各起迄對之需求量與容量利用率, 以決定提供較大容量之機型、較少班次,使貨品單位營運成本較低,但使貨主必 須承受較多存貨成本,可能因此流失部分貨量;亦或較小容量、較多班次,雖然 貨品單位營運成本較高,但提供較多班次,使貨主不用等候太久即可運送貨品, 可能因此而吸引急迫性之貨品。航空貨運業者期望有最大利潤情況,衡量其容量 利用率,因而影響各起迄對上所提供之機型與各機型之班次多寡,進而改變其總 營運成本,且影響其所收取之基本運送費率。在一個供需互動的情形之下,需求 者因為基本費率之變動,可能再次更改其選擇運具之決策,此時即影響了各起迄 對上對於某家航空貨運業者的選擇機率,而供給者在衡量需求量之狀況下,將會 調整其服務屬性,以達到期望之容量利用率以及最大之利潤。 本研究將分六個章節,下一章則回顧過去相關景氣循環、需求預測、運具選 擇以及機隊之頻次與機型規劃等研究,並以相關研究為基礎,探討過去研究未能 深入探討之部分;第三章則分析需求面之運具選擇方式,預測各起迄對之航空貨 運需求量;第四章則探討供給面為因應需求量之變化,如何調整基本費率、機型 與頻次等長期決策。第五章以國際航空貨運需求與供給者作一範例分析,以驗證. 9.

(21) 本研究模式之可行性,且在需求固定之情況下,供給者所提供之服務屬性所得之 利潤,與供需互動情況下所得之利潤作一比較,以瞭解衡量供需互動之模式是否 可使航空貨運業者獲得更好之利潤,使航空貨運業之景氣更好。最後一章則做結 論與建議。. 研究範圍界定. 問題分析與研究架構之建立. 相關文獻之搜集與回顧. 運輸成本與存貨成本函數. 灰色預測模式. 供需互動架構. 貨主運具選擇機率. 供給者追求利潤最大化. 實證範例分析. 結論與建議. 圖 1.1 研究流程圖. 10. 航空貨運業者基本費率、 航線頻次與機型規劃模式.

(22) 容量利用率. 間接成本 貨主相關. ). (. ). 運費. 產品價值、存貨比. 在途與等候存貨成本. 直接成本 航機相關. (. 追求利潤最大. 各起迄需求量. 加總 經濟景氣循環. 11. 容量 運送成本 起迄點變化. 圖 1.2 研究架構圖. 機型 頻次 空運機率 產業比例變化. 供給面 需求面. 灰色模式預測.

(23) 第二章 文獻回顧 本研究之目的為分析航空貨運需求量,在反應需求量變動之情況,發展供需 互動之模式,探討航空貨運業者所訂定航班頻次與基本定價之決策。本研究將分 別回顧相關景氣循環、運量需求預測、運具與路線選擇以及機隊規劃與航線頻次 等文獻,對於相關課題作深入了解。. 2.1 經濟景氣循環之相關研究. 景氣循環為長期經濟發展過程中,經濟活絡與低迷交互變動,形成週期性循 環變化。對於整體經濟景氣循環,已有較為深入之觀察與研究。Chen and Lin (2000) 利用馬可夫轉換以及與時間相關之馬可夫轉換,檢視台灣景氣循環,評估經濟景 氣同時指標與領先指標的有效性,並預測未來國內生產毛額。陳仕偉 (2002)以 雙因子馬可夫轉換模型進行驗證,指出台灣地區景氣循環不對稱性特色,為外在 衝擊對於景氣擴張與收縮皆具有永久的效果,符合 Hamilton 模型所提出之不對 稱性特色。 整體經濟景氣循環影響各產業之產出波動,由於已有許多研究分析經濟景氣 循環,而後之文獻進一步探討各產業景氣循環之情形。現有研究曾說明太陽系之 行星變化,如太陽黑子對於氣候影響,以致農業產出產生循環波動情形。張金鶚 與彭建文(1997)探討房地產景氣循環以及住宅政策,由於政治、經濟、社會與政 策等結構不斷改變,使得房地產業產生波動變化,且購屋需求亦受到房價、所得、 利率與預期景氣之影響。 Roulac (1997, 彭建文譯)認為總體經濟體系使得商業、居住以及社會服務空 間需求不斷改變,因此欲瞭解不動產景氣循環,應先廣泛瞭解總體市場景氣波 動,進而預測租金、空屋、營運費用與折扣率,並計算現值與報酬。 Berends and Romme (2001) 針對資本密集的造紙業分析其價格、利潤與容量. 12.

(24) 的週期變化。企業在興盛時期會投資增加容量,在衰退期時,則可能暫時解雇勞 工,造成社會成本,更顯示出瞭解景氣循環的重要性。該研究以模擬的方式解釋 問題,比線性求解方法較為完整,其模式修正 Meadow 的模式,該模式原本為探 討農產品,主要假設生產者追求利潤最大化,且消費者需要該產品,但是當價格 變高時,則尋找替代品。由於造紙業有明顯的規模經濟效果,投資資本都是很大 量的且具有延遲的問題,在決定投資到新的資產可以使用,中間約間隔 3-5 年。 研究結果發現,在成長率低的市場中,價格不是唯一影響投資的直接原因,期望 的價格與預測之需求也影響了投資,因此假設預期的消費以及預期價格與均衡價 格的差距,皆影響期望產量之決定。 小結: 回顧相關景氣循環之文獻,大多著重於探討整個經濟體之景氣循環,或利用 馬可夫鏈轉換模式探討景氣循環對於國民生產毛額等影響。或以描述方式探討不 動產之循環變化,分析整體經濟情況對於房地產之租金、空屋與折現率等各項影 響。其他產業之景氣循環,例如農業受到太陽黑子與氣候影響或是造紙業等資本 密集之產業,而在造紙業曾探討訂購延滯影響其購置機器之時程。然而,過去研 究並未以供需互動之影響,分析航空貨運業的動態變化。 鮮少研究針對航空貨運業的動態變化與全球產業變化以及個別廠商決策規 劃間之關係,並構建數學規劃模式探討航空貨運業者之營運計畫應如何因應之重 要性。本研究將針對航空貨運市場,分析不同產業各廠商之最適運具選擇決策因 素,考量全球區域產業結構的動態變化以及於各地理區位之各國經濟發展之消 長,所造成各起迄對之出口貿易量與航空貨運量之變化。進一步,分析航空貨運 業者規劃航線、班機與頻次之重要考量因素,和上述決策與航空貨運市場需求量 之相互影響關係以及對航空貨運業者追求利潤最大為目標的影響,期能提供航空 貨運業者更具因應環境動態變化與決策彈性之規劃參考依據。. 13.

(25) 表 2.1 經濟景氣循環之相關文獻 研究類型. 文獻. 研究主題. 重要結果. Chen and 利用馬可夫轉換以 評估經濟景氣同時指標與領 及與時間相關之馬 先指標的有效性,並預測未 Lin (2000) 可夫轉換,檢視台灣 來國內生產毛額 景氣循環. 整體經濟 陳 仕 景氣循環 (2002). 偉 以雙因子馬可夫轉 台灣地區景氣循環不對稱性 換模型檢視台灣地 特色,為外在衝擊對於景氣 區之景氣循環形態 擴張與收縮皆具有永久的效 果,符合 Hamilton 模型所提 出之不對稱性特色. 張金鶚與彭 探討房地產景氣循 由於政治、經濟、社會與政 建文(1997) 環以及住宅政策 策等結構不斷改變,使得房 地產業產生波動變化,且購 屋需求亦受到房價、所得、 利率與預期景氣之影響 闡述影響不動產景 欲瞭解不動產景氣循環,應 Roulac (1997, 彭 建 氣循環之因素 先廣泛瞭解總體市場景氣波 產業之景 文譯) 動,進而預測租金、空屋、 氣循環 營運費用與折扣率,並計算 現值與報酬 Berends and 針對資本密集的造 修正 Meadow 的模式,假設 紙業分析其價格、利 生產者追求利潤最大化。由 Romme 潤與容量的週期變 於資本具有延遲性,分析投 (2001) 化 資資本之時點;且結果顯示 價格與期望價格皆會影響投 資之多寡 資料來源:本研究整理. 2.2 航空運輸需求預測. Lave (1972) 衡量美國歷年之人口數,探討可支配所得、費率對於營運旅客 英哩之影響,應用多元迴歸模式預測總營運旅客英哩 (revenue passenger mile, RPM)。Ippolito (1981) 以兩階段最小平方法校估航空需求與供給模式,探討航空 需求與供給之間的關係。在需求面探討航班頻次與承載率,而費率彈性、飛行距 14.

(26) 離、所得與人口為外生變數;在供給面則以航空公司追求利潤最大化之目標下, 對於機位供給之決策。研究結果驗證服務品質變數對於航空需求之影響,指出航 空需求與航班頻次數成正相關,但與承載率為負相關。 Nam and Schaefer (1995) 以類神經網路(neural networks)預測國際航線旅客 運量,以逆傳達學習演算法 (backpropagation learning algorithm) 構建一類神經網 路模式,不需統計分配之假設,可將預測模式與決策過程結合,以提供決策時一 參考準則。且將模式預測結果之平均絕對誤差,與迴歸模式及指數模式相比較, 以驗證其準確度。 在分析公路貨運業之需求量之研究,大多針對每日之運量預測,提供貨運業 者一決策準則。Godfrey and Powell (2000) 將基本的指數平滑模式擴展,衡量假 日或節日等影響公路貨運量,構建DTMC模式(Damped Trend Multi-Calendar Exponential Smoothing)以預測每日公路貨運量,進一步與ARIMA (Autoregressive Integrated Moving Average) 比較其預測結果,而該研究指出DTMC較容易執行, 且其預測誤差較小、較為準確。 Seabrooke et al. (2002) 以最小平方誤差迴歸分析,預測香港海運量,其中考 量多項總體經濟指標,而直航或是中國大陸地區是否加入 WTO 等因素視為外生 衝擊。研究結果顯示香港海運量會隨著中國大陸南部地區貨運量成長而增加,與 其他學者所預測香港海運量,會因為鄰近地區費用低廉且較方便的港口服務產生 而減少相異。 Graham (1999) 對於機場交通量預測之研究作一評論分析比較,許多研究以 重力模式,考慮兩點的人口生產量與距離關係,以預測兩地間之航空量。旅客在 選擇機場時,會考慮可及旅行時間、到達目的地的服務頻次以及費率等。另有研 究主要是探討各別機場的交通量,其模式衡量國民生產毛額、價格和地理位置特 性等因素影響旅客之決策。 Dennis (2002) 利用混沌理論(Chaos Theory)以實質可支配所得代替國民生產 毛額,並衡量政府政策因素,對旅客數做未來預測。以機場的角度,決定每天的 機型、運送容量與網路大小等;而研究結果顯示,預測需求增加時,其運送範圍 15.

(27) 應增加。 許巧鶯與溫裕弘(1997) 以灰色預測模式預測航空客運量,建立 GM(1, 1)時 間數列預測模式,再考慮社經變數如總國民生產毛額、國民所得與總可支配所得 等,建立更準確的多變量 GM(1, N)系統預測模式,並分別與 ARIMA 模式與乘冪 迴歸模式比較預測結果。研究結果顯示,以灰色模式預測國際航空客運量,其預 測能力較線性迴歸、乘冪迴歸模式與 ARIMA 模式佳。且迴歸模式與 ARIMA 模 式均須大量樣本得以建構模式,才可得較好的預測結果,而灰色預測模式建構較 為簡單,所需數據少,且系統預測模式不需先對解釋變數未來值進行預測。而本 研究以 GM(1, 1)時間數列預測模式,對國際航空貨運量進行預測。 小結: 回顧相關需求預測之文獻,已有許多公路貨運與航空客運業之總運量預測。 在航空客運方面多以迴歸模式預測,探討可支配所得、運費或航班頻次對於總運 量之影響,較未對於各起迄對作進一步分析,以瞭解全球運量分布改變情形。在 公路貨運方面之總貨運量預測,則以指數模式、DTMC 以及 ARIMA 等模式估算 運量並做比較分析;對於個別起迄對之運量研究,以重力模式探討起迄隊之貨運 量,但著眼於各起迄對之旅次分佈。曾有文獻以灰色預測模式探討航空客運量, 而本研究則應用於航空貨運業,且將進一步分析航空貨運需求面之各產業廠商之 運具選擇,以瞭解產業成長速度不一,全球產業結構改變與市場分布變化,造成 各起迄對貨運量之改變。. 16.

(28) 表 2.2 航空運輸需求預測之相關文獻 研究類型. 文獻. 研究主題. 重要結果. Lave (1972). 應 用 多 元 迴 歸 模 式 衡量美國歷年之人口數,探討 預 測 總 營 運 旅 客 英 可支配所得、費率對於營運旅 哩 客英哩之影響. Ippolito (1981). 探討航空需求與供 需求面探討航班頻次與承載 給之間的關係 率;供給面以航空公司追求利 潤最大化下,機位供給之決 策。研究結果顯示航空需求與 航班頻次數成正相關,但與承 載率為負相關. Nam and Schaefer (1995) 許巧鶯與溫 裕弘(1997). 以 類 神 經 網 路 預 測 不需統計分配之假設,將預測 國際航線旅客運量 模式與決策過程結合,以提供 決策時一參考準則. 航空客運 需求預測. 航空客運 需求預測. 以 灰 色 預 測 模 式 預 結果顯示以灰色模式預測國際 測航空客運量 航空客運量,預測能力較線性 迴歸、乘冪迴歸模式與 ARIMA 模式佳。灰色預測模式建構較 為簡單,所需數據少,且系統 預測模式不需先對解釋變數未 來值進行預測. Godfrey and 構建 DTMC 模式以 預測每日公路貨運 Powell 貨運量預 (2000) 量 測 以最小平方誤差迴 Seabrooke et al. (2002) 歸預測海運量,考量 多項總體經濟指標. 研究指出 DTMC 較 ARIMA 容 易執行,且其預測誤差較小、 較為準確 研究結果顯示香港海運量會隨 著中國大陸南部地區貨運量成 長而增加. Graham (1999). 對 機 場 交 通 量 預 測 許多研究以重力模式考慮兩點 之 研 究 作 一 評 論 分 人口生產量與距離關係,預測 析比較 兩地間航空量。另有研究探討 各機場交通量,衡量國民生產 毛額、價格和地理位置特性等 影響旅客之決策因素. Dennis (2002). 利 用 混 沌 理 論 以 實 結果顯示預測需求增加時,其 質 可 支 配 所 得 代 替 運送範圍應增加 國民生產毛額,並衡 量政府政策因素. 機場交通 量預測. 資料來源:本研究整理 17.

(29) 2.3 運具與路線選擇. 由過去文獻所提及廠商對於運具選擇所重視之屬性,構建個別廠商之效用函 數,以求算各運具被選擇機率。Garrido and Mahmassani (2000) 指出貨運市場為 經濟體制中的重要影響因素,貨運量的成長與變化影響總體經濟的波動。該研究 以多項羅吉特模式分析與預測每天不同時段公路貨運量之分布,將時間與空間因 素考量於模式中,衡量效用值中的誤差項數值,另以蒙地卡羅模擬評估多項羅吉 特。 Kanafani and Ghobrial (1985)研究航空公司空運軸輻化的現象,透過個案分析 並輔以數學模式驗證,提出經濟涵義,以及航空公司網路空運軸輻化帶給空運中 心機場的經濟利益。研究中構建羅吉特模式形式的航線選擇模式,並用以評估網 路績效之航空公司營運模式,與空運中心機場選擇模式。分析航空公司網路空運 軸輻化的現象,以及藉由不同空運中心機場之懲罰值的敏感度分析,討論空運中 心機場收費的經濟效益,並求解得出相對應之軸輻網路型態,並論述航空公司網 路軸輻化之優缺點:亦即航空公司獲致規模經濟效果,得以提高班機頻次水準, 而增進承載率。 Hansen and Kanafani (1988)探討美國國內航空網路變革為軸輻網路,對於航 空運輸市場之變化,以重力模式以及羅吉特模式為基礎,構建國際機場當地佔有 率模式、國際機場轉機佔有率模式、航空公司轉機佔有率模式與航空公司當地佔 有率模式,分析在不同航空網路策略下,對機場佔有率與航空公司績效的影響。 Campbell (1990) 探討多點至多點的貨物配送網路,假設需求點為均勻分布 且連續的理想情形,以貨運業者角度,分別以選擇最近轉運站、最短運送距離以 及最小運送成本三項目標,分析配送的路線選擇。 Hall (1987) 探討貨運路線選擇,令總運送成本包含運輸成本以及存貨成 本,證明成本函數為凹函數,其邊際成本隨運送量之增加而減少,具有規模經濟 之特性。該研究以臨界流量的概念,作為運送路線選擇之準則,但其假定轉運站 全為轉運貨物。 18.

(30) Picard and Gaudry (1998) 考慮運輸成本與運送時間於羅吉特模式中,以評估 鐵路與公路運輸兩種運送方式被選機率。Tyworth and Zeng (1998) 估算物流成本 之單位運輸成本假定為非線性,由於在實際情形當運送貨品重量少時,其單位運 輸成本較高。在探討貨運路線與運具選擇之研究,最常被提及的屬性包括費率、 速度、運送時間可靠度、貨品特性與服務等(Cullinane and Toy, 2000)。 Brookes(1984, 1985)研究顯示出加拿大出口之託運者選擇,其所重視之因 素,包括成本、頻次、商譽和運送時間等。Whyte(1993)表示影響託運者決定因 素,有停靠之港口、送達時間、契約以及可靠度等。Lu(2000)對於台灣海運物流 公司之研究,其結果顯示一家貨運公司有好的財務狀況、高頻次運送、即時交貨、 詢問服務親切和戶對戶服務等,都會使託運者提高選擇該公司之意願。另外,其 他附加服務之提供,也會增加該物流公司之競爭力。 Blumenfeld et al. (1985) 探討運輸成本、存貨成本以及生產成本間權衡取捨 下,最適運送策略之決策,包含決定運送之路線與運送量之決定,且衡量直運方 式、轉運方式以及直運與轉運組合三種不同的運輸型態。此研究主要特點為分析 運輸成本與生產成本間關係,了解運輸成本和生產成本對存貨成本之影響,且在 多對多網路中,各路段逐一分析,而研究方法可同時決定運送路線與運送量。 許巧鶯與王志青 (1997) 以解析性方法分析影響運送過程中儲運成本的因 素,建構直接運送與間接運送的成本函數。其中直接運送成本函數所包含之變數 為每週運輸成本,與運輸距離以及運送次數有關;運送途中和等候所發生的存貨 成本,與運送貨品價值、價值存貨比和運送頻次有關;支付倉庫的租金成本,與 磐櫃作業處理費和裝卸作業費有關。. 19.

(31) 表 2.3 運具與路線選擇之相關文獻 研究類型. 文獻. 研究主題. 重要結果. Kanafani and 探 討 航 空 公 司 軸 輻 構建羅吉特模式形式之航線選 網路之經濟意涵,以 擇模式,並評估航空公司網路 Ghobrial 及 航 空 公 司 軸 輻 網 績效,以及構建空運中心機場 (1985) 路 規 劃 帶 給 空 運 中 選擇模式 心機場之經濟利益 Hansen and 分 析 在 不 同 網 路 策 根據重力模式與羅吉特模式, 略下,對於機場佔有 構 建 國 際 機 場 當 地 佔 有 率 模 Kanafani 率和航空公司績效 式、國際機場轉機佔有率模 (1988) 之影響 式、航空公司轉機佔有率模式 以及航空公司當地佔有率模式 Campbell (1990). 探 討 多 點 至 多 點 的 分別以選擇最近轉運站、最短 貨物配送網路 運送距離以及最小運送成本三 項目標,分析配送的路線選擇. Hall (1987). 探討貨運路線選擇. 航空貨運. 許 巧 鶯 與 王 以解析性方法分析 志青 (1997) 影響運送過程中儲 運成本的因素,建構 直接運送與間接運 送的成本函數. 令總運送成本包含運輸成本以 及存貨成本,證明成本函數為 凹函數 直接運送成本函數衡量每週運 輸成本,與運輸距離以及運送 次數有關;運送途中和等候所 發生的存貨成本,與運送貨品 價值、價值存貨比和運送頻次 有關;支付倉庫的租金成本, 與磐櫃作業處理費和裝卸作業 費有關. Garrido and 預 測 每 天 不 同 時 段 將時間與空間因素考量於模式 公路貨運量之分布 中,衡量效用值中的誤差項數 Mahmassani 值,另以蒙地卡羅模擬評估多 (2000) 公路與鐵 項羅吉特 路貨運 Picard and 評 估 鐵 路 與 公 路 運 考慮運輸成本與運送時間於羅 Gaudry (1998) 輸 兩 種 運 送 方 式 被 吉特模式 選機率 資料來源:本研究整理. 20.

(32) 表 2.3 運具與路線選擇之相關文獻(續) 研究類型. 文獻. 研究主題. 重要結果. Cullinane and 綜 合 比 較 貨 運 路 線 最常被提及的屬性包括費率、 與 運 具 選 擇 之 相 關 速度、運送時間可靠度、貨品 Toy (2000) 研究所考量之因素 特性與服務等 Brookes(1984, 探 討 託 運 者 選 擇 物 貨主對於 1985) 流業者衡量因素 服務屬性 需求 以台灣海運物流公 Lu(2000). 加拿大出口之託運者重視之因 素,包括成本、頻次、商譽和 運送時間等. 結果顯示貨運公司有好的財務 司為研究對象,探討 狀況、高頻次運送、即時交貨、 物流管理之重要性 詢問服務親切和戶對戶服務 等,提高託運者選擇該公司之 意願. 資料來源:本研究整理. 許巧鶯與蕭國洲(1998)於軸輻航空路網下,從廠商的觀點,以高產品價 值為分析對象,探討貨主的貨品以直運方式,將產品直接由產地運往經銷點, 或是在航空貨運中心設立轉運站,將貨品經由轉運站在運送至最後經銷點。 此研究主要將產品價值、市場分布與空運中心航線流量,以及空運中心之作 業績效對成本函數與路線選擇的影響等因素,反映建構於模式之中。其研究 結果顯示,當產品價值增加時,廠商應在航空貨運中心設立轉運站進行轉運 的作業。 小結: 過去研究主要以羅吉特模式探討需求者之運具選擇,分析各服務屬性對 個別貨主之決策行為影響。在探討運輸成本以及存貨成本之研究,大多以貨 運業者之角度,決策其運送之路線。有異於上述研究,本研究考量個別產業 不同廠商之偏好,探討費率造成的運輸成本以及供給者所提供之頻次所造成 的存貨成本,對於需求面之貨主運具選擇的影響,並衡量市場空間分佈與產 業結構等因素以加總評估總體市場,預測航空貨運業各時點各起迄對之貨運 需求量。. 21.

(33) 2.4 機隊規劃與航線頻次. Gordon and de Neufville (1973) 構建非線性數學規劃之直航網路設計模 式,在已知航空公司最大容量之情況下,追求班次延誤成本最小化,主要探 討直航服務型態之網路,求出最大化之服務水準,規劃最適航班頻次。Carter and Morlok (1975) 以整數規劃模式為基礎,探討航空網路排程與航班頻次之 規劃,只考慮單一機型,但在航線部分則考慮直航與停靠多點的轉運情形, 以追求營運成本最小化為目標,規劃最適航班頻次。 Kanafani et al. (1982) 以最適頻次指派模式為基礎,加入衡量航線選擇模 式,探討航機技術與航空網路架構之間的短期關係。在需求與飛機技術已知 的情況下,以頻次指派模式與航線選擇模式,探討最適航機使用率以及最佳 網路架構。研究結果顯示,大型航機具有顯著之規模經濟性;而小型航機則 有較佳的服務水準,且對於空運中心的依賴性較小。未來的航機技術將有改 善小型航機酬載與飛航距離限制的趨勢,以降低小型航機的距離不經濟性。 Teodorovic (1983) 衡量旅客服務水準,假設旅客選擇航班以最接近期望 離開時間為選擇之準則,進而以實際離開時間與期望離開時間差之絕對值估 算旅客服務水準,並規劃各城市對所應提供之航班頻次。 Teodorovic and Krcmar-Nozic (1989) 建 構 多 準 則 模 式 (multicriteria model),同時以追求最大利潤、最大旅客量與最小旅客延誤成本下,規劃航 空公司之航線頻次。該研究所探討之航線頻次問題為規模較大的組合最佳化 問題,因此根據摩特卡羅(Monte Carlo)的基礎,發展一套啟發式解法,以求 得研究模式之解。 Teodorovic et al. (1994) 以模糊集合理論 (Fuzzy set theory) 為基礎,衡量 航空運量預測的不確定性,建構數學模式以分析航空網路設計與航線頻次規 劃。模式主要分為兩個部份,一以模糊邏輯 (fuzzy logic) 為基礎找出可行路 線以形成航線,另一部份以模糊線性規劃問題 (fuzzy linear programming problem) 為基礎建構模式,決定最適航線頻次。 22.

(34) Oum et al. (2000) 建立一混合租賃與購買機隊最佳模式,由於可用容量 與成本有抵換(trade-off)的關係,該研究以追求利潤最大化為目標,在航空需 求不確定性下,衡量長期、短期資本和變動成本與收益間的關係,分析最佳 的營運機隊數。研究結果顯示航空公司大約有 40%-60%的機隊需要用租賃方 式較佳,因此對於租賃公司而言是一個很大的市場。研究結果顯示,當旅客 數與消費者福利減少時,公司合併使消費者受益且會增加頻次。 Teodorovic (1986) 發展多機型之網路航線航班頻次規劃模式,並以班機 頻次作為輸入參數進行機型選擇方案評估。以多屬性決策方法考慮航空公司 營運利潤與旅客服務水準,評估屬性分為機隊取得、投資、平均旅客營運成 本、機隊航機數、每日航線班次比例以及平均旅客班次延滯,配合屬性權重, 綜合評比機型與對應之班機頻次規劃結果以求得最適之配套。 Antes and Thompson (1998) 以決策支援系統為基礎 (decision support system) 建構模式,評估航空公司貨運航線之班表,研究對象為航空公司所 營運之貨運航線,衡量各航線之營運成本、營運收益以及利潤等因素,評估 航空公司規劃之貨運航線班表。而該研究所提出之模式尚可應用於其他方 面,如在固定需求下,比較不同航線排班對航空公司利潤之影響;找出航線 排班所提供運輸容量而造成之瓶頸;分析市場額外需求,探討航空公司之排 班是否具有高利潤貢獻的潛能;藉由服務需求改變與模擬方式,評估航空公 司的航線排班是否具有可適應性 (adaptability)。 Chin and Tay (2001) 以迴歸分析檢視國內生產毛額、航空客運量與承載 因子等因素間關係,並以馬可夫模式探討成長率與利潤。當整體經濟繁榮可 能直接促使商務旅客增加,而間接提升個人所得,使休閒旅客增加。其研究 結果顯示,當航空公司成長率提升,則使利潤提高,因而公司決策將規模擴 增,同時可使得生存機率提高,但航空公司在擴增機隊時,仍須衡量訂購延 遲問題。Hsu and Wen (2003)探討費率、航班頻次、旅行時間與延遲等對於航 空旅客選擇班機之影響,分析各班機起迄對市場佔有率,進一步以灰色模式 估計各起迄對之市場大小,得以求算各起迄對之乘客數,再建構反應需求變 化的航空網路規劃設計模式。 23.

(35) 表 2.4 機隊規劃與航線頻次之相關文獻 研究類型. 文獻. 研究主題. 重要結果. Gordon and 主要探討直航服務 構建非線性數學規劃之直航 de Neufville 型態之網路,求出最 網路設計模式,在已知航空 大化之服務水準,規 公司最大容量之情況下,追 (1973) 劃最適航班頻次 求班次延誤成本最小化 Carter and 探討航空網路排程 以整數規劃模式為基礎,考 與航班頻次之規劃 慮單一機型,直航與停靠多 Morlok 點轉運情形,追求營運成本 (1975) 最小化,規劃最適航班頻次 Teodorovic (1983). 衡 量 旅 客 服 務 水 假設旅客選擇航班以最接近 準,規劃各城市對所 期 望 離 開 時 間 為 選 擇 之 準 應提供之航班頻次 則,進而以實際離開時間與 期望離開時間差之絕對值估 算旅客服務水準. Teodorovic et al. (1994). 衡量航空運量預測 模式分為兩個部份,一以模 的不確定性,建構數 糊邏輯為基礎找出可行路線 學模式以分析航空 以形成航線,另一部份以模 網路設計與航線頻 糊線性規劃問題為基礎建構. 航班頻次 之規劃. 次規劃. 模式,決定最適航線頻次. Hsu and 反映需求變動之航 構建供需互動之模式,探討 Wen (2003) 空網路規劃設計研 各航線之航空客運量,並分 究 析各航線之基本費率與航班 頻次之決策 Kanafani et 探討最適航機使用 大型航機具有顯著之規模經 率以及最佳網路架 濟性;而小型航機則有較佳 al. (1982) 構 的服務水準,且對於空運中 心的依賴性較小. 航機規劃. Oum et al. 建立一混合租賃與 購買機隊最佳模 (2000) 式,分析最佳的營運 機隊數. 以追求利潤最大化為目標, 在航空需求不確定性下,衡 量長期、短期資本和變動成 本與收益間的關係. Chin and Tay 以迴歸分析檢視國 當航空公司成長率提升,使 內生產毛額、航空客 利 潤 提 高 , 決 策 將 規 模 擴 (2001) 運量與承載因子間 增,可使得生存機率提高, 關係,以馬可夫模式 但在擴增機隊時,須衡量訂 探討成長率與利潤 購延遲問題 資料來源:本研究整理 24.

(36) 小結: 過去關於航線頻次與機型規劃的研究,大多以數學規劃模式為基礎,或 著眼於演算法求解之研究,或是探討航空客運之航線頻次規劃,此類研究將 可作為本研究構建航空貨運基本費率、航班頻次數學規劃模式與求解之參考 依據。本研究主要以航空貨運業為研究對象,分析不同產業各廠商最適運具 選擇因素,探討各起迄對貿易量與航空貨運量之動態變化,並探討航空貨運 業供給因素與供需互動情形,分析最適航空貨運基本費率、航線和班機頻次 等決策。. 綜合評析: 過去文獻大多著重於探討整體經濟面之景氣循環(e.g., Chen and Lin, 2000; 陳仕偉, 2002)。在貨運需求量預測方面之研究,多為探討公路貨運在 不同時段之貨運量(e.g., Garrido and Mahmassani, 2000; Godfrey and Powell, 2000),亦有文獻探討國內生產毛額對於航空運量之影響,如 Chin and Tay (2001)。另外尚有許多文獻探討廠商貨品運送選擇運具考量之因素(e.g., Picard and Gaudry, 1998; Cullinane and Toy, 2000)。現有之航班頻次規劃模式,不外 乎考量最小化延誤成本、最小化營運成本或最大化利潤等,如 Gordon and de Neufville(1973), Carter and Morlok(1975), Teodorovic(1983) 以 及 Hsu and Wen(2003)。鮮少研究針對航空貨運業的景氣動態變化與全球產業變化以及個 別廠商決策規劃間之關係,構建模式預測航空貨運量,或構建數學規劃模式 探討航空貨運業者之營運計畫應如何因應。 本研究針對企業全球化運籌所衍生的問題,探討貨物運送及航空貨運業 者網路設計規劃等課題。本研究嘗試整合應用個體選擇模式與運量預測模 式,進行一系列之模式構建,包含因應產業需求動態變化以及航空貨運航線 運量預測模式與基本費率與各航線的班機頻次規劃模式。期能提供廠商與航 空貨運業者更具環境因應與決策彈性之參考基礎。. 25.

(37) 第三章 需求模式 本研究首先由個體之觀點考量,建構國際航空貨運之貨主運送方式選擇模 式,分析不同產業之廠商衡量其產品特性與價值、運送急迫性、運輸成本、存貨 成本、運送時間以及運送起迄點空間分布等因素下,對各廠商選擇不同運具運送 其產品之影響。當貨主欲將貨品運送至國外地區時,首先選擇以哪一家之航空貨 運業者運送產品,進而考慮其運送路線,由於不同路線之停靠點不一或以直航方 式運送,其運價與運送時間可能也有所差異;因此貨主在運具選擇時,除直接考 慮到運送之費率外,尚受到運量大小、產品價值、急迫性與運送航班頻次等因素 影響最後之決策。 然而,由於各產業廠商之貨品主要運送起迄點空間分佈相異,各產業之產品 價值亦有所差異,且產業結構隨著時間不斷改變。因此,本研究在考量時間變動 與空間分佈下,進一步將個體模式擴展為總體市場,探討整體航空運輸需求變 化,透過運送起迄點空間分布與各產業之產品價值變異,將個體需求決策總計為 整體市場各產業之需求,繼而衡量整體市場產業結構之動態變化,並加入產業結 構比例隨時間變動之影響,分析研究範圍內總體航空運輸需求量之動態變化。. 3.1 總運送成本. 廠商在考量運送貨品之運輸方式時,考量運送產品價值、供選擇運具之費 率、運送時間所造成之時間存貨成本等因素,亦即廠商衡量可選擇運具時,係以 其總物流成本多寡,決定選擇以何者航空貨運業者運送其產品。由於有些貨運業 者的費率低,但是其可能受到技術或是機隊大小限制所須貨品抵達目的地時間較 長,因此貨主在選擇運送方式時,將考量貨品急迫性與金錢之間抵換關係。若一 運具的單位距離費率高時,由於運輸成本上升,廠商選擇以該運具運送貨品的機 率變小;同樣當運送距離增加時,亦使運輸成本增加,減少該運具被選擇的機會。 然而,根據距離經濟的觀念,單位距離費率會隨著距離增加而減少,因此當運送. 26.

數據

表 2.2  航空運輸需求預測之相關文獻  研究類型  文獻  研究主題  重要結果  Lave (1972)  應 用 多 元 迴 歸 模 式 預 測 總 營 運 旅 客 英 哩  衡量美國歷年之人口數,探討可支配所得、費率對於營運旅客英哩之影響  Ippolito  (1981)  探 討 航 空 需 求 與 供給之間的關係  需 求 面 探 討 航 班 頻 次 與 承 載率;供給面以航空公司追求利 潤 最 大 化 下 , 機 位 供 給 之 決 策。研究結果顯示航空需求與 航班頻次數成正相關,但與承
表 2.3  運具與路線選擇之相關文獻(續)  研究類型  文獻  研究主題  重要結果  Cullinane and  Toy (2000)  綜 合 比 較 貨 運 路 線與 運 具 選 擇 之 相 關 研究所考量之因素  最常被提及的屬性包括費率、速度、運送時間可靠度、貨品特性與服務等  Brookes(1984,  1985)  探 討 託 運 者 選 擇 物流業者衡量因素  加拿大出口之託運者重視之因素,包括成本、頻次、商譽和 運送時間等 貨主對於服務屬性 需求  Lu(2000)  以 台 灣
表 2.4  機隊規劃與航線頻次之相關文獻  研究類型  文獻  研究主題  重要結果  Gordon and  de Neufville  (1973)  主要探討直航服務型態之網路,求出最大化之服務水準,規 劃最適航班頻次  構建非線性數學規劃之直航網路設計模式,在已知航空公司最大容量之情況下,追求班次延誤成本最小化  Carter and  Morlok  (1975)  探討航空網路排程與航班頻次之規劃  以整數規劃模式為基礎,考慮單一機型,直航與停靠多點轉運情形,追求營運成本 最小化,規劃最適航班
表 5.4  各年各產業在台北至香港航線選擇機率  單位:%  農林漁牧  食品紡織 木製品 與紙業 化學橡膠業  機械業 電子業  總計  不考慮容量下(2003 年)  CI  0.03  0.12 0.30 0.05  0.85 25.18  26.52 BR  0.59  0.52 0.20 0.04  11.33  60.80  73.48 CX -  -  -  -  -  -  -  others - -  -  - -  -  -  考慮容量限制下  2000 年  出口比例  2.98
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參考文獻

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