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第三讲 航空运输计划和组织

第三讲 航空运输计划和组织. 什么是航空运输生产计划？ 航空运输生产计划的作用 航空运输生产计划的分类 航线网络规划 机队规划 空域规划 机场规划 航班计划 飞机维修计划 飞机路线 机组排班 航班计划鲁棒性 航空运输组织. 什么是航空运输生产计划？. 航空运输生产一般以计划进行。航空运输生产的依据是生产计划。 有了生产计划，运输就可以按照生产组织流程进行生产了。 最重要的生产计划是航班计划，有了航班计划，接着进行飞机路线设计和机组排班，地面服务人员排班。 本讲介绍航班计划的制定过程和摇考虑的因素，然后介绍生产组织流程。. 航空运输生产计划的作用.

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第三讲 航空运输计划和组织

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  1. 第三讲 航空运输计划和组织 • 什么是航空运输生产计划？ • 航空运输生产计划的作用 • 航空运输生产计划的分类 • 航线网络规划 • 机队规划 • 空域规划 • 机场规划 • 航班计划 • 飞机维修计划 • 飞机路线 • 机组排班 • 航班计划鲁棒性 • 航空运输组织

  2. 什么是航空运输生产计划？ • 航空运输生产一般以计划进行。航空运输生产的依据是生产计划。 • 有了生产计划，运输就可以按照生产组织流程进行生产了。 • 最重要的生产计划是航班计划，有了航班计划，接着进行飞机路线设计和机组排班，地面服务人员排班。 • 本讲介绍航班计划的制定过程和摇考虑的因素，然后介绍生产组织流程。

  3. 航空运输生产计划的作用 • 航班计划的作用是配置运力资源，实现市场目标。 • 飞机路线的作用是安排每架飞机去执行具体的航班，实现运力的有效运用。 • 机组排班的作用是安排每位飞行员/乘务员去执行具体的航班，实现机组资源的有效使用。 • 地面设备的安排和服务人员排班保障航班正常运行。

  4. 航空运输生产计划的分类 • 航班计划可分为航空公司航班计划、机场航班计划、空管航班计划。 • 航空公司航班计划有广义和狭义之分。广义的航班计划指航线安排、航班频率、航班时刻、机型指派、飞机路线和机组排班，狭义的航班计划不包括飞机路线和机组排班。 • 航空公司航班计划还有定期航班计划、临时加班计划、包机航班计划和专机飞机计划。这些航班计划有不同的制定流程。

  5. 航空运输生产计划的分类 • 机场航班计划由各航空公司将其使用该机场的航班报来后综合而成，成为本机场的生产计划。 • 空管航班计划由各航空公司将其使用本空域的航班报来后综合而成，成为本管制区域的生产计划。 • 航空公司制定航班计划一般与各机场和空管局商量，取得他们的同意和有关资源的支持。

  6. 航线网络规划 • 航班计划是否可行，是否科学，是否有效，还取决于航线网络规划、机队规划、空域规划以及机场规划的结果。 • 航线网络规划是为运输需求规划运输路线。目标是以最小的成本实现市场计划。 • 首先每个航班必须规定起讫点机场，这些起讫点机场由航线网络规划的结果规定。

  7. 航线网络规划 • 航线网络规划应考虑的因素有 • 公司的战略 • 市场计划 • 需求预测 • 运输成本 • 航线网络规划的步骤是 • 分析公司发展战略 • 分析市场计划明确市场发展方向 • 各OD流市场需求预测 • 计算各航段单位流费用 • 进行OD流路线安排

  8. 机队规划 • 机队规划为完成未来运输市场发展的目的准备运力。 • 机队规划需要考虑的因素有 • 公司发展战略 • 公司市场计划 • 航线网络结构 • 各航线市场需求 • 飞机折旧成本、运行成本、运行收益 • 飞机飞行性能和经济性能

  9. 机队规划 • 机队规划的目标是以最小成本或最大利润完成市场发展目标规划运力需求和机队结构。 • 机队规划的结果可以给出计划期内有多大的运力，各种机型运力的比例以及在基地机场的配置。 • 机队规划的步骤 • 分析公司战略 • 分析市场特性和市场计划 • 分析航线特性和航线需求

  10. 机队规划 • 机队规划的步骤 • 分析公司战略 • 分析市场特性和市场计划 • 分析航线特性和航线需求 • 分析机型性能、为各航线选型 • 计算运力需求 • 优化机队结构 • 优化飞机置换计划 • 优化机队配置计划

  11. 空域规划 • 空域规划就是要优化空域结构，使空域容量最大化，最大限度地利用空域资源，减少空中交通的拥挤和航班延误。 • 空域容量取决于空域结构的划分和飞机间隔的规定，特别是扇区的划分。如果管制员的工作负担过重，管制员工作容易疲劳，限于他的能力，在他管制的扇区内飞机流量必然受限，因而限制了空域容量。

  12. 空域规划 • 空域规划的主要内容 • 根据航空公司申请的航班时刻，预测空中交通流量 • 根据飞机间隔规范和航路结构计算空域容量和分配航路流量 • 根据航路流量计算管制员工作负荷 • 根据管制员的管制能力和工作负荷优化扇区的数量和结构。

  13. 机场规划 • 机场规划就是要根据预测的运输需求规划生产资源，适应航空运输增长的需要。 • 因为机场规划、投资计划和建设是机场中长期的，一般机场规划应适当超前。 • 机场规划包括： • 跑道及滑行道系统规划 • 停机坪规划 • 航站楼（卫星楼/登机桥）规划 • 场内交通规划 • 行李处理系统设计

  14. 航班计划 • 有关航班计划的专用术语 • 航线(Airline)、航段(Segment)、航节(Leg)、航班(Flight) • 班次/频率(Frequency) • 班期(Shift) • 航班号(Flight Number) • 机型(Fleet Type) • 航班时刻、时隙(Slot) • 旅客行程(Itinerary) • 轮挡时间(Block Time) • 最小过站时间(Minimum Connection Time,MCT)

  15. 航班计划 • 定期航班计划的相关问题 • 相关部门 • 市场部/商务部、运行控制中心、飞行部、乘务部、机务部、计划财务部、公司管理办公室、货运公司 • 民航总局、空管局、管理局、机场 • 航班计划的周期 • 每年两季：冬春季、夏秋季 • 冬春季：当年10月份的最后一个星期日至次年3月份最后一个星期六止 • 夏秋季：当年的3月份最后一个星期日至10月份的最后一个星期六止

  16. 航班计划 • 定期航班计划的制定阶段 • 航班计划构建阶段 • 航班计划评审阶段 • 定期航班计划的制定步骤 • 分析自身条件，明确目标市场 • 市场调研和需求预测 • 草拟方案，比较选择 • 综合平衡，确定航班计划

  17. 航班计划 • 定期航班计划的制定流程 • 前期准备工作：6/11月初到6/11月15日 • 航班计划制定部门向有关部门征求冬春和夏秋航季航班安排意见 • 各相关部门在接到通知的14个日历日（两周时间）内以书面形式向航班计划部门反馈意见。 • 计划部门对反馈意见进行汇总、整理与分析。 • 拟定季度航班计划草案：6/11月16日到月底 • 航班计划部门完成冬春季/夏秋航班计划草案的编制。 • 航班计划草案报部门及公司主管领导批准。

  18. 航班计划 • 定期航班计划的制定流程 • 前期准备工作：6/11月初到6/11月15日 • 拟定季度航班计划草案：6/11月16日到月底 • 航班计划申报、协调：7/12月初到9/2月底 • 航班计划部门填写《新开航线计划表》、《新增航班计划表》、《新增使用空、海军机场计划表》，在航班换季开始执行新航班前一个半月，向民航总局等有关部门申报；并参加航季航班计划的汇总会、审定会、时刻协调会、时刻校对会和校对会等系列会，完成季度航班计划全部的申请批复工作。将会议审批结果整理形成书面报告，呈报公司领导；同时将航线经营权、航班量、时刻资源等情况通告各相关部门。

  19. 航班计划 • 定期航班计划的制定流程 • 前期准备工作：6/11月初到6/11月15日 • 拟定季度航班计划草案：6/11月16日到月底 • 航班计划申报、协调：7/12月初到9/2月底 • 航季航班计划执行：10/3月初 • 制定《冬春/夏秋航班计划》，并在航班换季前一个月将冬春/夏秋航班计划向公司相关部门公布，相关部门签收、执行并进入销售系统。 • 航班计划部门将《冬春/夏秋航班计划》等相关资料归档留存，一般存档期至少两年。

  20. 航班计划 • 春节/暑期加班计划的制定 • 执行时间 • 春运航班计划执行日期大致为春节前15天到元宵节后5天 • 暑运加班计划执行日期大约为每年7、8两个月 • 工作流程 • 拟定计划：前两个月到一个半月 • 申请批复：前一个月到前半个月 • 执行计划：前半个月准备期

  21. 航班计划 • 包机航班计划 • 一般要求至少提前半个月提出包机申请。 • 市场销售部门接受包机申请 • 将包机计划、时刻等向民航总局、各空管局相关管制部门起草传真电报，获得包机许可及包机时刻的批复 • 航班管理室填写航班变更通知单，通知运行控制中心、货运中心，执行包机计划。

  22. 航班计划面临的问题 • 以什么机场为基地？以什么频率服务于什么O-D流市场？ • 航班出发时刻和用什么飞机飞？ • 大航空公司数百架飞机，每天数千个航班，飞数百个机场，如何安排？ • 受到停机坪（登机桥）、时槽、空中交通管制和机场夜间宵禁、维修和机组的限制。 • 还要面临竞争、需求预测、定价、收益管理及网络效应等问题。 • 因此，计划人员面临非常困难的决策问题。

  23. 如何解决这么复杂的决策问题 • 使用计算机技术 • 使用复杂的预测方法 • 使用复杂的优化方法和技术 • 建立自己的决策支持系统，并不断升级和完善。 • 美洲航空公司(AA)声称使用他们自己开发的Schedule-Planning System，给公司每年产生超过5亿$的净利润。

  24. 做航班计划首先应弄清需求 • 需求分机场需求和航空公司的需求。机场需求一般指从该机场出发的旅客以及在该机场中转的旅客数；航空公司的需求一般指各O-D对的旅客需求。 • 在同一机场出发的同一个O-D对，若有几个航空公司竞争，则各航空公司的需求共同构成该O-D流市场。各航空公司所占比例叫做分担率。

  25. 需求的特性 • 需求不确定性。应收集数据，统计出需求的分布 • 一年中每月的分布 • 一周中每天的分布 • 一天中每时的分布 （由前两个需求分布确定航班频率的变化，由第三个需求分布确定最好的时刻） • 需求受“提供”影响。航班计划是“供”的计划，它必须与“需”平衡。制定“供”的依据是“需”，但“供”又影响“需”。供和需是相互作用的。

  26. 一年的需求分布

  27. 航班计划 • 制定定期航班计划的几个重要概念 • 机型与航班频率 • 航班频率与市场分担率 • 航班频率与旅客计划延误 • 旅客需求分布与旅客计划延误 • 设计客座率与旅客随机延误时间 • 设计客座率、机型与旅客溢出 • 旅客行程安排与旅客需求 • 航班取消与旅客丢失

  28. 市场分担率 航班频率 市场分担率的S曲线

  29. 频率与分担率 • Simpson市场分担率

  30. 旅客累计需求 ti (ti-1+ti)/2 (ti+ti+1)/2 时间 需求累计分布

  31. 旅客计划总延误的变化 N21=2 N21=10 N21=20 N21=0

  32. 旅客溢出计算 • 旅客溢出期望值 • 如果旅客需求是正态分布，则

  33. 旅客溢出数与航班频率的关系 第1个O-D对 第2个O-D对 第3个O-D对

  34. 各O-D流的成本 第3个O-D对 第2个O-D对 第1个O-D对

  35. 频率、溢出、再获取 • 频率增加或减少将影响需求 • 频率增加将减少溢出 • 溢出的需求可以再获取(Recapture) • 频率高再获取率将增加；频率减少需求溢出增加，同时再获取减少，因此“需求”是频率的非线性函数 • 当然也可以通过改变旅客行程影响“需求”。 • 在网络中，机型指派将产生溢出的网络效应。

  36. 供与需相互作用 • 航班频率增加，使用大飞机，航班安排在适合的时刻，都会使需求增加。 • 取消航班，将减少需求，而且需求的减少与航班的减少成非线性关系。 • 下面是一个例子。原需求为450，当取消最后一个航班时，需求将减少到410，剩下的60个旅客分别转移到第2个航班(40，因为它是直飞)和第3个航班上(20,转移到尽可能近的航班)。如再取消第3个航班，则需求将减少为300人。

  37. X Y Z 机型 A 航班 1 航班 2 100 座位数 B 200 旅客溢出的网络效应分析 平均票价 旅客需求 O-D对 旅客行程 X-Y 1 $200 75 Y-Z 2 $225 150 X-Z 1-2 $300 75 首先满足X-Y需求 最优解 完全分摊p=1 机型指派 航班 1- 航班 2 溢出和空座成本 溢出成本 溢出成本 溢出旅客数 A-A $38,125 31,875 50 X-Z, 75 Y-Z $31,875,p=1/3 $12,500,p=2/3 A-B $15,625 12,500 25 X-Z, 25 X-Y B-A(空座50) $28,125 28,125 125 Y-Z $38,125,p=1 B-B,(空座50) $5,625 5,625 25 Y-Z $15,625,p=1

  38. 一般性分析 • 两航段、三行程是最常见的航班形式，我们可以假设：D1和p1是行程X-Y(编号1)的需求和票价，D2和p2是行程Y-Z(编号2)的需求和票价，D3和p3是行程X-Z(编号3)的需求和票价；S1和S2分别是航节X-Y和Y-Z的机型的座位数。设行程的需求不一定都能满足，满足的比例是p，则在航节X-Y，行程1的需求溢出量等于 • 飞机空座

  39. 一般性分析 • 同理可得，在航节Y-Z，行程2的旅客溢出 • 飞机空座 • 对于行程3，旅客溢出为 • 旅客溢出和飞机空座总损失为

  40. 一般性分析 • 因此可以分四种情况分别讨论旅客溢出成本和飞机空座成本 • 一、 或者 总成本 • 二、 或者

  41. 一般性分析 总成本 • 三 或者 总成本 • 四

  42. 一般性分析 或者 • 总成本 • 前面表格中的完全分摊一栏是取p=1，并且不计空座损失得到的。 • 最后一栏是首先满足行程1的旅客需求得到的。如果机型安排是A-A，则此时行程3只能满足25个，有50个旅客溢出，行程2则只能满足75人，有75人溢出。等等。

  43. 前例分析 • 利用推导得到的公式，分析前例最小总成本得到的最优解放在表的第二栏中。其中第一行的机型安排是A-A，因此有 • 可见当 时，是第一种情况 [ ] (4) (1) -2/3 0 1/3 1 p

  44. 前例分析 • 此时还有一种情况是 ，即第四种情况，此时的总成本 此时行程3的需求只满足25人。 • 其它机型配置情况可以同样地分析，当A-B配置时p=2/3，即行程3满足需求50人；当B-A和B-B配置时，都是p=1，即行程3的需求全部满足，此时在航节X-Y有50个空座损失10000。

  45. 旅客需求的再获取(Recapture) • 溢出旅客不一定全部失去，航班时刻恰当，可能再获取一部分溢出旅客。 • 可以用再获取率表示。 • 再获取与服务质量指数(Quality of Service Index, QSI)有关。设OD流市场m，任意旅客行程为I，航空公司a在市场m的分担率为 • 从行程I溢出的旅客被行程J再获取的概率等于

  46. 机型 i ii iii iv 座位数 80 100 120 150 ( 50, $400 ) Network Effects A B C ( 80, $200 ) ( 90, $250 ) ( 需求, 票价 ) 溢出成本 ? ? ? $0 航节相互独立 网络效应

  47. X 0.3 = 9 再获取旅客数 ( 50, $400 ) ( 20, $400 ) 9AM 10AM 29 20 30 再获取率 再获取实例 100 座位 100 座位 A B C ( 80, $200 ) ( 90, $250 ) ( 需求, 票价 )

  48. 飞机维修计划 • 飞机维修计划为飞机使用提供运行保障 • 根据飞机维修计划，航班计划编制人员获知可用飞机在时间上的分布 • 航班计划必须满足飞机维修计划的要求 • 飞机维修计划给出计划期内需要维修的飞机的维修时间和停场时间。 • 可以用甘特图给出每架飞机的维修和使用安排。

  49. 飞机维修计划

  50. 飞机路线问题 • 航班计划需要飞机去执行，因此在航班时刻表编制完之后，应当将可用飞机指派到相应的航班，这就是飞机路线问题。 • 飞机维修计划的短期计划还给出了飞机A检时间，但A检不需要安排停场，一般安排在夜间进行。所以A检不影响飞机的可使用性。 • A检由飞机路线问题满足。

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