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编号南京航空航天大学金城学院毕业设计题目基于业务持续性原理的机队维修规划研究南京航空航天大学金城学院本科毕业设计(论文)诚信承诺书本人郑重声明:所呈交的毕业设计(论文)(题目:)是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果。尽本人所知,除了毕业设计(论文)中特别加以标注引用的内容外,本毕业设计(论文)不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。作者签名:年月日(学号):毕业设计(论文)报告纸第一章绪论1.1机队维修规划的意义对于机场的基地航空公司来说,机队规模相对较大,所以要在保证运力的情况下,根据航线、机型来合理高效的调配机队,编排机队维修计划,控制机队的整体维修成本,使机队整体给航空公司带来最大化的效益。航空公司要提高自己的收益,首先就应该控制运营成本。而维修成本所占的比例较大,控制机队的维修成本,有助于提高航空公司的效益。而维修成本有较大的节省空间,合理的调配机队,编排高效的维修计划,统筹安排维修资源等等,航空公司就需要在保障运力的情况下有一套合理的机队维修管理方法。本课题主要就是研究对航空公司现有资源的统筹安排计划与航空公司业务持续性之间的一个平衡点,以达到航空公司效益最大化。1.2论文的主要内容第一章绪论第一章绪论第二章机队维修方案对航空公司成本的影响第四章第二章机队维修方案对航空公司成本的影响第四章民用航空维修工程能力评估指标体系研究第五章基于机队维修规划的飞机排班第三章机队发动机维修规划体系研究第六章总结第六章总结第一章简要概述了机队维修规划的意义及论文的主要章节。第二章讲述了机队维修方案对航空公司成本的影响。飞机维修是航空公司获得发展和获取利润的关键因素,不仅为航空公司运行提供安全保障,确保飞机的持续适航状态,且每天要为航空公司的航班计划准时地提供可用的飞机。飞机维修的依据是预先制定的维修方案和维修计划,而不同机型、不同航空公司的维修方案是不同的,因此制定一个好的飞机维修方案和计划至关重要。第三章讲述了机队发动机维修规划体系研究。机队发动机维修规划是发动机可靠性与经济性之间平衡的纽带。因此,本章首先对机队发动机维修规划体系进行研究。发动机维修数据的有效管理是对发动机进行健康状态评估、拆发期限预测、拆发计划制定、维修工作范围决策、维修成本预算等工作的基础。第四章讲述了民用航空维修工程能力评估指标体系研究。为使国内维修单位健康、有序地发展,有必要对现有的维修行业发展水平作一个全方面的、深入的评估。这个评估结果既可以为政府制定宏观政策提供数据支持,同时也为国内维修单位的发展规划提供依据。本章的主要研究内容是如何建立民用航空维修工程能力评估指标体系。指标体系是进行维修工程能力评估的重要基础和依据,遵照评估指标体系的建立原则,从维修单位审查要素入手,分析各影响要素并制定指标评估标准,从而确定民用航空维修工程能力评估指标体系。第五章讲述了基于机队维修规划的飞机排班。飞机排班计划是航空公司运输生产中一项非常重要的生产计划,其实质就是对机队资源的优化配置过程。飞机运行的费用占据总营运成本相当大的比例,因此如何有效运用机队资源是各家航空公司急需解决的问题。具体的说,就是在飞机排班过程中,既要符合总局相关飞行规定以及飞机排班诸多限制条件,又要考虑尽量降低成本,编制可执行的维修计划,以增强航空公司在竞争中的实力。第六章对机队维修规划的发展进行了展望,同时对本文进行了总结。第二章机队维修方案对航空公司成本的影响2.1影响机队维修方案的因素飞机维修是航空公司获得发展和获取利润的关键因素,不仅为航空公司运行提供安全保障,确保飞机的持续适航状态,且每天要为航空公司的航班计划准时地提供可用的飞机。飞机维修的依据是预先制定的维修方案和维修计划,而不同机型、不同航空公司的维修方案是不同的,因此制定一个好的飞机维修方案和计划至关重要。图2.1是航空公司制定维修方案的主要考虑因素。MPD/MRB制造厂提供的维修计划文件内部因素外部因素飞机的使用特点国家法规运行环境计划的平均航程计划的飞机利用率飞机循环/飞行小时的比值SB、CAD航空公司的状况维修能力及基地分布工程管理能力适航批准飞机可靠性数据CMP客户化飞机维修方案图2.1航空公司制定维修方案主要考虑因素根据图2.1可明显地看出,大部分的内部因素是可控和可变因素,也就是说这些因素在不同的条件下是可以被改变和优化的。安全、可靠和经济是制定维修方案的中心点,而维修方案和计划又是一切维修活动的主导性依据文件。随着我国航空业竞争的加剧,不断攀升的运行成本已严重影响了航空公司的利润水平,降低运行成本迫在眉睫。鉴于飞机维修成本是航空公司的主要成本,应从制定一个经济的维修方案入手,并以最经济的手段进行组织、领导、控制和执行[1]。2.2机队维修成本的研究2.2.1机队维修成本的分类从机队的角度分析,飞机维修成本分为:直接成本和非直接成本。直接成本包括针对机身、发动机和部件维修所需的人力成本和材料成本;非直接成本主要包括与行政管理、工程系统管理、质量控制等相关的管理成本,及工具、设备和厂房等相关的成本。直接成本的高低可看出维修技术与能力的高低,而非直接成本的高低则反映航空公司的管理水平。飞机维修方案一般都包括航线维修大纲、系统维修大纲、发动机维修大纲、结构维修大纲和区域维修大纲,维修成本都来源这些大纲中的例行维修项目,以及包括处理执行例行项目时所发现的缺陷和偏差所发生的成本。飞机维修方案一经适航当局批准确立后,所有的维修项目就必须在规定的周期内强制完成。1、航线维修成本。航线维修是最低级别也是最基础的维修活动,主要包括检查和补加滑油和检查轮胎气压等工作。我国航空公司航线维护一般都采用航前检查、短停(过站)检查、航后检查和周检。航线维修的任务是完成航线工作单中规定的检查工作,并及时排除飞机所发生的故障与偏差,提高航班的正点率,主要成本是人力成本。2、系统维修和飞机区域检查成本。在航空公司的维修方案或飞机制造厂推荐的MPD(维修计划文件)中给出了一系列针对飞机各系统和部件及飞机区域的维修项目,以保证飞机各系统及部件能安全可靠地工作,并确保在特定飞机区域内的导线、管路、机械操作机构和结构无损伤。所有规定的维修项目及任务都有一个明确的执行周期或间隔,周期单位通常用飞行循环(FC)或飞行架次(FL)、日历时间年或月(YE/MO)和飞行小时(FH)来表示。为执行方便,通常将同周期的维修项目组合在一起同时执行,形成一系列的工作包,并用字母编好,就是字母检:A检、B检、C检和D检。同一基础工作包中的项目周期都相同,所以A检、B检、C检和D检分别有一个执行周期。其中飞机的D检(大修)间隔是6年、C检间隔是18个月、A检间隔是3个月,显然在一个大修周期(6年)内需要完成4个C检和25个A检。不同的航空公司会采取不同的字母检周期和单位,但在MPD中不是所有项目的周期单位都是统一的。为控制方便需将一些项目的周期单位进行转换,例如C检以日历为单位,就需将一些以飞行架次和飞行循环为单位的维修项目转换为日历周期再归类到C检中。需要说明的是在转换周期时必须依据本机队的利用率水平和飞行循环/飞行小时比值,并在字母检的控制上需要严格按照规定的间隔进行,尽可能地保持A检、C检和D检之间的节奏,否则将会对维修成本造成非常大的影响。但不是说所有的系统维修项目都可归类到字母检中,例如起落架的更换等维修项目仍需要单独的控制执行。从图2中可看出,字母检所占维修总成本的比例比较小,但是字母检的执行频率非常高,如东航A320飞机A检周期为600FH,C检为日历18个月,目前完成一个C检平均需要5-7个工作日。这说明字母检不但影响直接维修成本,还对飞机的利用率和航班编排有着非常大的影响[3]。3、飞机结构检查(大修)成本。飞机的结构检查(或被称为大修或D检)是飞机机身的最高级别的检修,其目的是保持飞机结构的持续适航状态,并将飞机结构的腐蚀控制在1级水平或更好的状态。由于飞机在运行中受到不断的起飞和降落及增压和减压等因素而导致飞机结构的疲劳损伤,还受环境的影响造成腐蚀损伤,并有可能受到外来损伤,如受鸟击或受地面设备的碰撞,所以结构检查又分为疲劳检查项目和腐蚀检查项目两大类。疲劳项目以飞行循环或飞行起落(FC或FL)为周期单位,而腐蚀检查项目的周期是日历时限(YE或MO)。通常来说飞机大修的平均周期为4年。目前一架飞机的送外大修平均费用都在100万美元左右或更多,平均每年一架飞机的大修成本是25万美元,而一架飞机的大修时间平均为40天。4、发动机修理成本。发动机所需的维修成本是最多,如图2所示发动机维修成本主要是发动机的离位大修成本。随着技术的发展,发动机在翼时通过状态监控和孔探检查来确保发动机的可靠性及确定发动机功能状态,故发动机的大修周期完全取决于发动机热部件的寿命或时限。由于飞机在起飞时所需的发动机推力最大,使得发动机热部件受到的磨损和热应力也最大,所以发动机寿命件的时限以热循环为周期。一台发动机所装的热部件的周期也各有不同,在每次大修时根据所更换或修理的热部件的数量不同而大修费用也有所不同。如通过各热部件时限的合理控制,好的发动机维修计划直接可提高发动机的在翼服务时间,并可节约大修成本。2.2.2影响飞机维修成本的因素1、航空公司对维修成本的影响。航空公司对维修成本的影响主要反映在公司本身的能力上。目前我国航空公司飞机维修的主体模式是合资与自主维修共存,三大航空集团都有合资维修公司,加上联合重组,使得航空公司的维修系统较为复杂,这将直接导致资源浪费、重复投资等情况的出现。例如信息不能共享、工具设备不能共享、航材不能共享和维修基地过多。维修计划的角度看,分散的机队运行模式会直接导致一些制定维修方案所需的基本数据失真,例如飞机的利用率、机队的平均航程等,使得同一机队的维修方案得不到统一,并使得维修计划在执行上得不到统筹安排,反而严重影响整个机队的利用率和维修成本的增加。航空公司维修系统的组织结构要得到高度的统一和集中,才能使维修的人力、财力和物力得到最小化。目前还有一些航空公司将整个维修全委托维修,和其它航空公司或独立的维修企业签定长期飞机维修协议,这样可避免航空公司大量的固定投资,并能使航空公司的管理简单化。2、飞机本身对维修成本的影响。随着飞机设计技术观念的发展,飞机固有可靠性和可维护性的提高,将直接导致维修成本的降低。先进的飞机可直接通过自身的故障监控系统探测飞机的故障和完成自我系统的测试,避免部件被拆下检测和降低部件的误拆率,并大大缩短维修人员的排故时间。同一系列的飞机具有相同的技术标准和部件的通用性也是降低维修成本的主要途径。这一点在欧美地区的低成本航空公司里表现的非常突出,使用同一种机型或同系列的飞机是这些低成本航空的核心战略。但随着飞机的老龄化,飞机的维修成本不断上升,主要表现在例行维修项目的增加和飞机故障的增加及飞机大修费用的增加。飞机故障的增加不仅直接造成维修成本的增加,而且会影响飞机的可用率和航空公司的服务质量。随着飞机的老龄,结构的疲劳损伤和腐蚀损伤会增加,使得飞机在大修时产生大量的非例行工作,导致大修费用的增加。但一个良好的飞机维修方案是可以控制和减少大修费用增加的,例如每次航后对货舱的清洁和检查,避免海水等液体物的渗漏和地板的损伤,以及在平时的区域检查时对结构的检查和清洁,使可以抑制腐蚀的发生。3.航线网络和运行对维修成本的影响。在所有的影响因素中,航线网络对飞机维修成本的影响最大,航线网络结构在很大程度上决定着机队的利用率水平。如果使用同一种机型,经营短航程的的维修成本要高于长航程的维修成本。平均航程是影响航空公司运行成本的关键因素之一,在其它条件相同的情况下,航程越长其单位成本就越低,且单位成本将随着航程的增加而急剧下降。造成这种状况的主要原因是大部分运行成本都发生在飞机的起飞、降落、爬升和下降过程中,需要足够的马力而造成燃油消耗最大。由于高频率的飞机起降和过站时间,相对来说短航线(或支线)航空公司的飞机地面时间要高于干线航空或远程航空公司的飞机地面时间,还有短航线航空公司具有高比例的飞机起降费,而多的起降次数又使得飞机和发动机的架次和循环增加很快,所以导致维修成本不断上升。从维修方案内容看,以飞机的飞行架次和飞行循环为单位的维修项目,在整个维修项目中所占比例较大,且相天的维修费用也是比较高的,例如发动机大修、起落架大修、飞机结构的疲劳检查、操纵系统检查项目都是以飞行循环或架次为周期单位的,所以在相同的飞行小时或相同的日历时间内,飞行架次越高就意味着维修成本越高。所以航空公司在制定和实施飞机维修方案时,平均航程长度、飞机的利用率、飞行小时和飞行架次的比值是最重要的经济性因素。4、地理位置对飞机维修成本的影响。飞机维修基地的位置也是影响维修成本的因素之一。一般来说维修基地的位置要和航空公司的航线网络结构相适应,主要维修基地应位于航线网络的主要枢纽机场,且要考虑到供货方因素,这样不仅可避免航材运输的额外费用,且大量的飞机可就地被检修便于航班编排,提高飞机的利用率,并可避免调机飞行。所以制定维修方案和实施维修方案时也要综合考虑航空公司维修基地的分布特点。2.3优化飞机维修方案优化飞机维修方案,提高维修效率和降低维修成本,在有限的飞机资源、人力资源和设备资源的情况下,科学地制定和执行维修方案是提高航空公司维修系统工作效率的重要途径之一。除保证安全外,维修工程管理的目标应是:1.最小化飞机的非服务时间。要想最小化飞机的地面维修时间,需要一个非常完善和高标准的飞机维修体系。从维修方案的角度看,影响飞机利用率和可用率的主要因素是维修项目间隔和工作包的大小和周期。维修周期长需要执行的频率就小;工作包中工作项目多就需要的时间长。不同的航空公司可根据自身条件和维修能力采取制定不同工作包的方法,也可不用字母检的形式进行维修。对于运力紧张的航空公司可制定更灵活更小的工作包,给c检工作包“瘦身”,而将大量的维修项目分解和消化到航后飞机过夜工作包中完成,以减少飞机的停场时间,但这需要航空公司有相当的工程管理能力。这既可减少C检所需的停场时间,也可保证维修质量。如果在各种条件成熟的情况下,可完全取消字母检概念,都以很小的工作包进行控制,完全免去C检的停场时间,这样可使人力需求变的平稳,也可提高人力资源的利用率。2.用飞机及部件维修周期的最大值。在维修方案中的每一项工作任务都有一个维修周期或间隔要求,维修单位必须按照给定的周期控制执行。一个维修项目的周期越长说明执行的频率低,所需的人力成本和材料成本相对来说也低。例如一架飞机的年飞行时间是2600FH,如果将A检周期从500FH提高到600FH,每年每架飞机将少做一个A检。当然维修周期不是随便可以缩短和延长的,而必须要有可靠性数据来支持。目前我国的航空公司在客户化维修方案时基本上是遵照飞机制造厂推荐的MPD中的周期来确定维修项目的周期,自主分析能力还有限,对周期的更改也只是为了控制方便而对MPD周期进行缩短。3.优化维修人力资源及其工作量。随着机队的增加和航线网络的扩张,航空公司的维修人力资源缺乏矛盾已突显出来,尤其对于实施枢纽型航线网络战略的航空公司来说这种矛盾将更加突出,如何使有限的人力资源的利用率和工作效率最大化是必须研究的一个重大课题。从维修方案的角度看,维修项目的工时是提高维修人员利用率和工作效率的重要应用参数。在航空公司的维修方案中的每一项任务都需要给定一个工时,这个工时被称为理论工时。它是生产计划和生产安排的重要依据,既可通过与实际工时对比进行衡量工作效率,也可用来考核员工的绩效。有了较为精确的理论工时就可计算出完成一个工作包所需的总工时,从而得出所需的工作人员数量和工作时间,既可控制维修人员的劳动量,也可作为人力资源配置的主要依据。从图2中可看出发动机修理和部件修理成本占超过50%的维修总成本。由于我国航空公司,发动机和部件修理的维修能力比较低,为了降低和控制成本,航空公司应对发动机和部件修理给予高度的重视,尤其对于部件修理,要充分利用人力资源并统筹规划,在不同的维修基地建立互补共享式的部件维修站,以避免人力资源的浪费和工具设备的重复投资。4.最大化工具设备及机库的利用率。维修人员的能力和所具备的工具设备直接反映了维修单位的维修能力,而工具设备和维修机库是一项巨大的投资。飞机维修资源的配置是航空公司建立和发展航线网络的最重要的依据,随着航空公司网络的不断扩大,机队数量也要不断增加,尤其对于要运营复合型枢纽网络的航空公司还需要机型的多样性。所以,建立一个符合航线网络特点的维修系统是保证航空公司发展的有力保证,大型航空公司的维修基地及其能力分布在满足飞机维修需求的情况下,还要尽可能地最大化工具设备及机库的利用率。在飞机维修方案中的各类级别不同的维修工作所需的工具设备是不同的,一般来说随着维修级别的递增所需的工具设备数量、人员数量及能力、航材数量也是递增的。但随着维修级别的递增其维修间隔是递减的,因此航空公司应建立一个维修级别与基地数量成反比并要有合适比例的维修系统,并使不同级别的基地位于航线网络的不同节点上。这样不仅能够满足飞机维修的需要,还可提高工具设备的利用率,并可优化人力资源和减少所需航材的数量。2.4本章小结要科学制定发展战略规划。航空公司在制定公司维修战略规划时,要透彻分析维修系统对航空公司的安全性、可靠性和经济性指标的重要意义,要在规划中对维修系统的发展战略进行专门论述,充分考虑持续获得维修核心技术能力所需要的各类资源。对于机库、维修厂房、研发资金、人员培养、激励约束机制、设备购置、信息化建设等长期投资项目,在充分进行可行性论证的基础上,给予适时和适量的投入。第三章机队发动机维修规划体系研究机队发动机维修规划是发动机可靠性与经济性之间平衡的纽带。因此,本章首先对机队发动机维修规划体系进行研究。发动机维修数据的有效管理是对发动机进行健康状态评估、拆发期限预测、拆发计划制定、维修工作范围决策、维修成本预算等工作的基础。发动机维修数据种类繁多,产生的时间跨度大,地域分布广,管理难度大,所以本章也对发动机维修数据的管理进行研究。3.1机队发动机维修规划体系维修规划在发动机生命周期中的位置如图3.1所示[4]。设计制造阶段使用维护阶段生产厂家航空公司承修厂维修执行维修规划故障诊断状态监控设计制造维修执行维修规划故障诊断状态监控设计制造图3.1从图3.1可以看出,随着发动机责任主体的变更,发动机的相关工作也发生着变化对于发动机生产厂家,其主要工作是设计制造更有竞争力的发动机。对于承修厂,其主要工作是按照维修合同对客户的发动机进行维修。对于航空公司,其主要工作是在保证安全性的前提下,尽可能地降低发动机的拥有成本。安全性是通过对发动机的状态监控和故障诊断来保证的,经济性则主要由维修规划进行保证。同型号发动机不仅在使用上具有互换性,而且在性能衰退、性能恢复、维修过程等方面都具有一定的相似性。因此,航空公司一般对同型号的所有发动机进行统一管理,这样既可以提高管理效率,还可以对所有发动机进行统一调配,降低维修成本。机队发动机维修规划涉及的内容包括维修时间、维修工作范围、维修成本、维修过程和维修效果等多个方面。因为维修数据是维修规划的基础,所以将维修数据管理也加入到机队发动机维修规划的体系中。可以从以下几个方面来理解机队发动机维修规划体系。(1)解决的问题和涉及的活动通俗地说,机队发动机维修规划解决的问题包括:什么时候修(When)、修什么(What)、花多少钱(Howmuch)、在哪儿修(Where)、能否保质保量的完工(Whetherornot)、修的怎么样(How),可以概括为4W2H问题。对应的活动分别是:拆发期限预测和拆发计划制定、维修工作范围决策、维修成本预测、承修厂选择、维修过程监控、维修效果评价。(2)各个活动之间的联系根据拆发计划及退租条件等信息,航空公司会给出发动机的送修目标,基于送修目标就可以进行维修工作范围决策了。根据发动机的维修工作范围及性能状态等信息,可以对发动机的维修成本进行预测,结合拆发计划,可以制定出发动机年度维修成本预算。发动机进入承修厂后,要对维修进度进行监控。发动机不能按时出厂会影响到机队中的其他发动机是否能按计划送修。发动机出厂后,要根据维修数据对承修厂的维修效果进行评价,为机队中将来送修发动机的承修厂选择提供指导。可以看出,各个活动之间是环环相扣、紧密关联的。3.2发动机维修数据管理需求分析本章提到的发动机维修数据指的是发动机在维护、修理、大修(Maintenance,Repair,Overhaul,即MRO)过程中产生的数据,以及和MRO相关的其他数据。发动机维修数据主要产生在出厂前(即设计制造阶段)、航线使用维修和车间维修三个阶段。相应地,可以将发动机维修数据分为初始数据、航线使用维修数据和车间维修数据三类[5]。(1)初始数据初始数据是在发动机设计制造阶段产生的、影响发动机维修的数据,在发动机出售时由生产厂家提供给航空公司,主要包括发动机的初始构型数据、发动机维护手册等。(2)航线使用维修数据主要包括:飞机通信寻址与报告系统(ACARS)下行的原始报文、由发动机生产厂家状态监控软件根据ACARS报文产生的性能参数和机械参数、孔探检查数据、磁堵化验数据、滑油消耗量数据、滑油光谱分析数据、航线故障、定检故障、航线技术偏差记录、拆换发记录、飞机的飞行小时/循环数据和全球重要事件等。(3)车间维修数据主要包括:单元体/寿命件/重要件装机清单、适航指令(AD)/服务通告(SB)状态清单、车间故障记录、报废件记录、采用的PMA件记录、DER修理记录、修理进程、试车数据、维修成本和周转件库存等。3.3发动机维修数据组织在设计制造阶段,产品数据一般是以产品结构为核心进行组织的。在使用维护阶段,仍以产品结构为核心组织产品数据就不合适了。发动机维修数据的组织也是如此。因为发动机维修数据产生在发动机使用状态(将发动机在使用维护中经历的状态称作使用状态)的演变过程中,所以本节试图以发动机使用状态为中心对维修数据进行组织。3.3.1发动机生命周期控制发动机从引进到退出机队,经历了各种各种的状态,比如在役状态、待修状态、在修状态等,本节将它们统称为发动机的使用状态。发动机使用维护过程实际上就是使用状态的演变过程。发动机一个典型的生命周期如图3.2所示[6]。在役在修待修在役在修待修新发动机引进梯次检退出不合格梯次检退出开始不合格开始可用验收检修后可用验收检修后图基于使用状态的维修数据组织模型以发动机生命周期中各个使用状态为中心对发动机构型数据和对象相关数据进行组织,如图3.3所示[7]。时间发动机eus0eus1eus2eus3……….eusi……….生命周期初始构型数据ACARS报文修后构型数据相关文档性能参数试车数据孔探检查数据车间故障数据图3.3发动机维修数据组织模型模型中eusi表示发动机的一个使用状态。发动机初始构型数据、修后构型数据、对象相关数据都和一个使用状态eusi相关联。这样,通过发动机的使用状态eusi,就可以方便地获得在该使用状态下的发动机构型数据、对象相关数据等;同时,对于发动机的某一条构型数据或者对象相关数据,也可以方便地获得其对应的发动机使用状态,进而获得它在该使用状态下的其他相关数据。按照图3.3所示的模型进行发动机维修数据的组织,可以实现各维修数据的快速检索。在维修数据检索中,寿命件的履历检索很有代表性,下面介绍寿命件的履历检索过程。发动机的寿命件是指经过一定的飞行小时或者飞行循环,必须从发动机拆下的部件。寿命件关系着发动机运行的安全性,所以必须对寿命件历史装机使用情况、维修情况以及现行状况进行跟踪。在发动机使用维护过程中,经常会发生发动机拆换、单元体倒换以及寿命件更换。因此,一个寿命件的生命周期经常横跨多个单元体的多个物理状态以及多台发动机的多个物理状态和使用状态。寿命件履历主要指的是寿命件在整个生命周期经历的发动机使用状态。寿命件和其整个生命周期经历的发动机使用状态本质上是一个一对多的映射。对于寿命件llp,其履历的检索过程如下:(1)根据寿命件llp,检索和它关联的所有单元体物理状态,记为集合MPS;(2)对于mpsiMPS,分别检索和单元体物理状态mpsi相关的所有发动机物理状态,记为集合EPSi(mpsi)。(3)epsiEPS,分别检索和发动机物理状态epsi相关的所有发动机使用状态,记为集合EUSi(epsi)。EUS即为寿命件llp的履历[7]。3.4发动机构型数据管理本章的发动机构型包括三部分的内容:发动机结构及零部件适用性、单台发动机的结构和单台发动机的AD/SB状态。将发动机结构及零部件适用性、单台发动机的结构以BOM(BillofMaterial)的形式进行表示,分别称为发动机维修BOM和发动机实例维修BOM。下面分别对发动机的维修BOM管理模型、实例维修BOM管理模型、AD/SB状态控制方法进行研究。基于位置件的维修BOM管理模型发动机由单元体组成,单元体又由零部件组成。因为有些零部件,比如螺钉、螺帽、橡胶封圈等,其维护、更换成本相对很低,所以航空公司并不对它们进行控制。这里把航空公司需要控制的零部件,包括寿命件、热部件、风扇叶片等,统称为主要件。这样,可以把发动机的结构表示为发动机、单元体、主要件三层结构,如图3.4所示[7]。发动机发动机单元体3。。。。。。。单元体2单元体1单元体3。。。。。。。单元体2单元体1主要件22。。。。。。主要件22。。。。。。主要件21主要件21图3.4发动机层次结构对于一台发动机来说,某个位置的主要件的数量是一定的,但往往可以采用多个件号的零部件,即适用于某个位置的零部件有多种。图3.5所示的树形结构不能表达这样的关系。为了解决这个问题,首先定义位置件。定义3.1将单元体抽象为由多个或多组没有件号的零部件组成,对单台发动机来说,这样的零部件可以从一个或多个件号的零部件组成的集合中进行选择,将这样的零部件称为位置件。引入位置件后,发动机结构及零部件适用性可以表示为图3.5。根据图3.5,发动机维修BOM可以表示为表3-1~3-3(以CFM56-5B为例)[7]。发动机发动机单元体3。。。。。。。单元体2单元体1单元体3。。。。。。。单元体2单元体1主要件22。。。。。。主要件22。。。。。。主要件21主要件21主要件21主要件21主要件21主要件21主要件21主要件21AB表示A由B组成,AB表示A可以选择B图3.5发动机维修BOM管理模型表3-1CFM56-5B发动机维修BOM(第一级)设备编号:CFM56-5B序号设备编号设备名称设备类型数量备注121风扇转子和增压级单元体1231高压压气机转子单元体1……表3-2CFM56-5B发动机维修BOM(第二级)设备编号:31序号设备编号设备名称设备类型数量备注13101高压压气机转子1级叶片位置件3823102高压压气机转子2级叶片位置件53…….表3-3CFM56-5B发动机维修BOM(第三级)设备编号:3101序号设备编号设备名称设备类型数量备注1P331P02高压压气机转子2级叶片零部件N/A2P331P03高压压气机转子2级叶片零部件N/A…….发动机工程BOM是确定发动机维修BOM的依据。此外,航空公司对发动机的管理粒度也是确定发动机维修BOM的一个重要影响因素。3.5本章小结 给出了机队发动机的概念。为对发动机维修数据进行有效管理,从空间域和时间域角度,根据发动机维修数据具有的多维性、可扩展性、演化性特点,借鉴面向对象的思想,考虑到构型数据管理的特殊性和复杂性,将发动机维修数据分为构型数据、对象相关数据和类相关数据。在发动机维修数据组织方面,建立了基于使用状态的维修数据组织模型,实现了维修数据的统一管理。在发动机构型数据管理方面,建立了基于位置件的发动机维修BOM管理模型和基于物理状态的实例维修BOM管理模型,提出了基于主要件的适航指令/服务通告状态控制方法。第四章民用航空维修工程能力评估指标体系研究本章的主要研究内容是如何建立民用航空维修工程能力评估指标体系。指标体系是进行维修工程能力评估的重要基础和依据,遵照评估指标体系的建立原则,从维修单位审查要素入手,分析各影响要素并制定指标评估标准,从而确定民用航空维修工程能力评估指标体系。民用航空维修工程能力评估指标体系的构建过程如图4.1所示[8]。指标要素分析指标要素分析专家验证专家验证民航维修工程能力评估指标体系指标体系建立的原则民航维修工程能力评估指标体系指标体系建立的原则 指标评估标准指标评估标准图4.1民用航空维修工程能力评估体系构建过程4.1民用航空维修工程能力评估指标体系建立的原则指标是衡量系统总体目标的综合标志。指标体系是指在评估活动中,由一系列指标构成的有机整体,是测量评估对象的尺度集。目前,用指标体系方法对系统进行综合评判是在社会、经济和管理科学等领域内进行系统分析广为采用的一种方法。本章在建立民用航空维修工程能力评估指标体系时应该遵循科学、客观、实用的原则,具体包括以下内容:可操作性原则可操作性是指所研究的指标及其模型应简明具体、便于实际中计算,对于定性指标可以进行比较分析,对于定量指标可以通过模型进行数学计算。全面性原则评估指标体系应尽可能完整地反映维修工程能力各方面的因素,统筹考虑所选取的指标是否覆盖了维修工程能力评估工作的各个主要环节,指标集应具有广泛性、综合性和通用性。独立性原则独立性是指指标间的关系应是不相关的,指标之间应减少交叉,要具有相对独立性。每个指标应内容清晰、相对独立;同一层次的各指标间应尽量不相互重叠,相互间不存在因果关系。客观性原则客观性是指指标能真实地反映系统的特性,尽可能减少人为主观臆断性,坚持定量与定性指标相结合,能量化的指标尽量量化,指标数据应真实可靠。灵敏性原则当系统的指标参数变化时,系统的性能应相应地发生明显的变化。代表性原则指标应具有代表性,能很好地反映维修工程能力这个评估对象的特性。逐级递进原则一般来说,指标体系是由多个层次构成的,越往上指标越综合,越往下指标越具体。层次性主要反映了指标的纵向结构特征,这样能够使得指标体系结构清晰,逻辑关系分明。4.2民用航空维修工程能力评估的影响要素分析维修单位的维修工程能力影响因素繁多,根据《民用航空器维修单位合格审定规定》和维修工程能力调研,对影响民用航空维修工程能力评估的资源进行分析,确定了人力资源、物质资源、信息技术资源、管理资源、维修类别五个方面的一级指标[9]。表4.1民用航空维修工程能力评估的影响要素人力资源物质资源信息技术资源管理资源维修类别人力规模技能态度维修设施工具设备维修器材技术资料计算机资源管理体制管理程序维修工作维修项目4.2.1人力资源要素分析维修单位应当具备足够的符合下列要求的维修、放行、管理和支援人员:(1)维修单位应当至少雇用责任经理、质量经理和生产经理各一名。责任经理应当由维修单位的法定代表人或者由其按照法定程序授权的人员担任质量经理不能与生产经理兼职。(2)维修、放行、管理和支援人员应当身体健康并适应其所承担的工作,每年度都应有合法的医疗机构出具的体检证明。(3)责任经理、质量经理和生产经理应当满足下列资格要求:熟悉民用航空器维修管理法规;具有维修管理工作经验;国内维修单位的上述人员应当持有《民用航空器维修人员执照管理规则》规定的维修管理人员资格证书;(4)直接从事航空器或航空器部件的维修人员应当满足下列资格要求:经过有关民航法规、国家或行业标准、专业知识、基本技能、工作程序和维修人为因素知识的培训;(5)放行人员应当满足下列资格要求:国内维修单位的航空器整机放行人员除应当持有《民用航空器维修人员执照管理规则》规定的航空器维修人员执照,并且其机型部分应当与所放行的航空器一致;从事航线维修、A检或者相当级别(含)以下定期检修和结合检修进行改装工作的放行人员至少具有I类签署;从事运输类和通勤类飞机A检或者相当级别以上定期检修和其他改装工作的放行人员应当具有II类签署。4.2.2物质资源要素分析维修保障设备包括维修所需的厂房设施、各种工具设备和器材,以及它们本身的使用保障条件。维修单位应当具备符合标准要求的工作环境以及厂房、办公、培训和存储设施;根据维修许可证限定的维修范围和有关适航性资料确定其维修工作所必需的工具设备,并按规定对其进行有效的保管和控制,保证其处于良好可用状态;按规定具备其维修工作所必需的器材,对其进行有效的保管和控制,保证其合格有效。维修单位应当具备符合下列要求的工作环境以及厂房、办公、培训和存储设施。(2)维修单位应当根据维修许可证限定的维修范围和有关适航性资料确定其维修工作所必需的工具设备,并按下列规定对其进行有效的保管和控制,保证其处于良好可用状态:①维修单位应当具备足够的工具设备,以保证其工具设备失效后能够在短期内恢复相关的维修工作。②维修单位可以使用与有关适航性资料要求或者推荐的工具设备具有同样功能的替代工具设备,但使用前应当向民航总局或者民航地区管理局证实其等效性并获得批准或者认可。③维修单位可以租用或者借用某些使用频率较低或者投资较大的特殊设备,但应当向民航总局或者民航地区管理局提供有效的合同或者协议,并证明有能力控制其可用性。(3)维修单位应当按下列规定具备其维修工作所必需的器材,对其进行有效的保管和控制,保证其合格有效:①维修器材应当符合有关适航性资料的规定。通过协议使用其他单位器材的,应当具有有效的正式合同或者协议。②维修单位使用的器材应当具有有效的合格证件,并建立入库检验制度,不合格的或者未经批准的器材不得使用。③使用非航空器制造厂家批准的供应商提供的器材应当告知相应的航空营运人,并通过航空营运人获得民航总局的批准或者认可。4.2.3信息技术资源要素分析(1)技术资料维修单位应当备有下列与航空器维修有关的文件:①民航总局颁发的与航空器维修有关的中国民用航空规章、航空管理程序、咨询通告、管理文件及其他形式的文件,包括上述文件所引用的有关国家标准。②维修单位所必需的航空器制造厂家规定的有关适航性资料或者民航总局批准或者认可的其他资料,包括与航空器或者航空器部件维修有关的各类手册、文件、服务通告、服务信函以及上述资料中所引用的有关国际组织和行业的标准。③送修人按照维修合同中的维修项目提供的有关资料,包括航空营运人的维修方案、手册和工作单卡等。(2)计算机资源信息技术和软件解决方案已经成为维修的必要条件。大量的维修工作驱动维修单位必须运用IT工具来跟踪并最终降低维修、人力资源和固定资产的投资成本。维修单位需要运用信息系统使效率最大化并保证所做的工作满足预期的要求。实践证明,在对维修数据的管理中,信息系统起到了不容忽视的作用。将软件用于技术支援、库存管理、技术资料采购、生产、计划和质量保证工作,有助于更好地管理计划性维修检查。4.2.4管理资源要素分析维修管理,是指对维修工作及其所使用的人力、物力、财力、时间进行组织、计划、监督、检查、控制、调度和内外部协调等工作的总称。其目的是完成维修任务和有效地实现维修目标。维修管理分为宏观管理和微观管理。宏观管理是对维修总体的全面管理,涉及维修工程和整个维修体系的工作,微观管理主要是维修生产和维修实施现场的管理。管理指标从管理体制和管理程序两方面来分析。主要包括:确立维修思想,制定维修方针,建立组织体制,发布规章制度,制订规划计划,监督进程效果,以及维修训练,维修科学研究的管理等。通常按不同职能进行,如质量管理、技术管理、工作(工时)管理、财务管理、安全管理和工具设备管理等。4.2.5维修类别要素分析(1)维修工作分为如下类别:检测,指不分解航空器部件,而根据适航性资料,通过离位的试验和功能测试来确定航空器部件的可用性。修理,指根据适航性资料,通过各种手段使偏离可用状态的航空器或者航空器部件恢复到可用状态。改装,指根据民航总局批准或者认可的适航性资料进行的各类一般性改装,但对于重要改装应当单独说明改装的具体内容。此处所指的改装不包括对改装方案中涉及设计更改方面内容的批准。翻修,指根据适航性资料,通过对航空器或者航空器部件进行分解、清洗、检查、必要的修理或者换件、重新组装和测试来恢复航空器或者航空器部件的使用寿命或者适航性状态。航线维修,指按照航空营运人提供的工作单对航空器进行的例行检查和按照相应飞机、发动机维护手册等在航线进行的故障和缺陷的处理,包括换件和按照航空营运人机型最低设备清单、外形缺损清单保留故障和缺陷。定期检修,指根据适航性资料,在航空器或者航空器部件使用达到一定时限时进行的检查和修理。定期检修适用于机体和动力装置项目,不包括翻修。(2)维修项目分为下列类别:机体;动力装置;螺旋桨;除整台动力装置或者螺旋桨以外的航空器部件;特种作业。4.3民用航空维修工程能力指标的评估标准分析民航维修工程能力评估指标体系中,既有定性指标,也有定量指标,不同性质的指标其评估标准也不尽相同,本节就此展开分析,分别制定了定性、定量指标的评估标准。(1)“人力资源”评估标准①人力资源包括维修人员及相关管理人员,其核心是维修人员的质量和数量,以及维修人员在不同专业中的数量比例。人力资源是维修工程能力体系中最具有活力和变化的因素,因为物质资源和信息技术资源归根到底是要通过维修人员来利用的。这一要素包括以下指标:人力规模子指标,包括人员满编率、技术人员比率、职称构成比率、学历构成比率。人员满编率是指维修保障系统中人员的实有数与编制数的比值。计算公式如下[10]:%(4.1)维修人员的素质大大地影响了系统的可靠性,维修人员的业务水平与人数的差异对故障处理时间的长短也有很大影响。因此,可用技术人员比率、职称构成比率,学历构成比率三个指标来度量[10]。因为这三个指标综合体现了维修人员的基本素质和吸收新知识、新思想和新技术的能力。%(4.2)%(4.3)%(4.4)②技能态度子指标包括岗位培训情况和敬业程度。岗位培训情况是指对从事维修工作的人员在业务能力、综合素质等方面进行培训的情况。维修人员是维修活动的主体,在高技术条件下,提高维修人员的素质,在更高的技术基础上实现人与维修的有机结合,是航空维修现代化建设的关键。岗位培训情况与敬业程度因素分别衡量人的技能及提高和认真程度,可以充分发挥人在维修工作中的潜能。这2个指标属于定性指标,用“好”,“较好”,“一般”,“差”,“较差”五级评语来评定。(2)“物质资源”评估标准物质资源是实施维修保障不可缺少的物质基础,包括维修设施、工具设备和维修器材子指标。维修设施子指标,是指用于保障维修所需的永久性的构筑物及其附属设备,用设施完好率这个因素来评估。设施完好率是指处于完好状态的维修设施数量与维修设施总数的比值。维修设施保证维修工作免受各种气象环境因素的影响,提供正常实施维修任务的工作环境,具备相应的存储能力和保障资料安全的能力。计算公式如下[10]:%(4.5)(3)“信息技术资源”评估标准信息技术资源是“软”性资源,是人力资源和物质资源的纽带,是维修决策的基础。计算机技术资源子指标,用软、硬件基础设施和应用普及情况反映维修单位对计算机资源的重视和利用情况。应用普及情况可以用员工计算机掌握率来体现,计算公式为[10]:%(4.6)(4)“管理因素”评估标准管理因素是任何工作不可缺少的项目,尤其民航维修这一特殊工作性质,对管理的控制是任何维修单位都要重视的。①管理体制子指标,从规章制度、组织机构和激励机制考察,规章制度和组织机构确保每个岗位人员自身的职责,有效的激励机制是形成良好工作氛围的动力和保证。②管理程序子指标包括质量管理系统、资料管理制度和维修差错管理三个指标,维修单位有必要形成良好的管理程序,为质量管理、资料管理、维修差错管理提供有利的引导,确保维修工作的顺利开展。其中,质量管理系统是反映当前维修单位质量管理完善的因素。资料管理程序保证适航性资料的有效和方便使用。维修差错管理的重视程度反映了维修单位对维修工作的质量保证能力[11]。这部分指标属于定性指标,用“好”,“较好”,“一般”,“差”,“较差”五级评语评定指标。4.4本章小结选择合理的评估指标是评估民航维修工程能力的前提。本章从指标体系建立的原则入手,分析了影响民用航空维修工程能力的主要因素,从人力资源、物质资源、信息技术资源、管理资源、维修类别角度建立了民航维修工程能力评估指标体系,并制定了指标的评估标准。这是进行综合评估的第一步,也是关键的一步,为后续进行维修单位的综合评估提供了基础。第五章基于机队维修规划的飞机排班飞机排班是航空公司生产运营过程中一项非常重要的工作,飞机排班的结果直接影响到航空公司的运营成本和飞行安全问题。近年来,国内航空公司的规模急剧扩大,竞争日益激烈,合理科学的飞机排班计划将直接影响到航空公司的效益。5.1飞机排班的约束条件飞机排班时必须满足下列约束条件1、每架飞机在同一时段最多只能执行一个航班。2、每个航班有且只能由一架飞机执行。3、必须满足航站衔接的要求。即飞机若执行了从A航站到B航站的航班任务,则要执行的下一航班的始发航站只能是B航站而不能是其他航站。4、须满足过站时间衔接要求。飞机每次在一个机场降落,都必须完成一些过站作业,如客货的装卸,飞机清洁等,因此飞机执行两个航班的最小时间间隔应该不小于飞机完成一次过站作业所需的最低时间要求,国内一般规定为45分钟。即两个时间间隔小于45分钟的航班不能分配给同一架飞机执行。5、分配给飞机的航班任务不得与飞机的维护计划产生冲突(如某飞机第二天晚上安排了维护工作,要求于19:00点之前返回基地,则次日19:00点以后才返回基地的航班不得指派给该架飞机)6、飞机的飞行小时数要符合维修计划。比如说按照有关规定,A检间隔250飞行小时。如果某架飞机因种种原因停场定检日期已经确定,那么飞机排班应保证该架飞机停场之前的飞行时间尽量接近,但必须小于250小时。若超过,则违法;若不够,则会造成经济损失。在符合维修计划的前提下,我们要合理安排,以提高飞机的利用率[13]。5.2飞机排班的重要要素——维修计划飞机是一种特殊的交通运输工具,为了保证航空运输的安全,各国普遍制定了严格的航空器适航管理法规以规范航空器的使用和维修。《中国民用航空器适航管理条例》(又称CCAR25部)是一部关于我国航空器适航管理的法规,根据该法规的要求,国内各航空运输企业必须依据CCAR25部的规定建立完善的飞机维护制度并严格遵照执行,违者将受到适航当局的严厉惩处。维修的直接目的是保证飞机处于良好的可用状态,即维持飞机的适航性。在我国飞机的维修工作主要是航线维护和各种级别的定检(字母检查)。1、航线维护航线维护包括航前/过站检查、航后检查:航前/过站检查:在每日的第一航班飞行前和所有航线航站上应当执行航前/过站检查,基本工作是所谓的“绕行飞机一周”的检查,又叫“走马观花”检查。目视检查飞机内外是否有明显的损伤、渗漏、缺件,各种设备是否工作正常。按照实际需要做例行的勤务工作,例如加燃油或润滑油、机内清洁工作、排故等,这些工作都是在停机坪上完成的,然后飞机放行。航后检查:对运营中的飞机,每24小时之内必须执行一次航后检查,或称过夜检查(Layover)。航后检查包括所有航前/过站项目和其它航后项目,并按照要求进行机内清洁和机外清洁,排除空、地勤人员反映的故障以及保留故障。2、定检(字母检查)定检是指每经过一定的使用周期就需要对飞机进行的一系列检修工作,根据检修的内容分为A检、B检、C检和D检四类:A检——一般每50~60飞行小时安排一次,包括对飞机外部、内部缺陷的目视检查,操纵系统、电子电气系统的测试等工作,一般需要5~8个小时,一般安排在航后有维修能力的基地进行;B检——又称大A检,一般每300~600飞行小时安排一次,检查项目与A检大致相同但更具体、细致,例如需要将飞机仪表拆下检查,并对平时不使用的应急系统,如灭火系统等进行测试,B检原则上要求飞机进机库,并停场1~2天;C检——一般每3000小时须安排一次,每次需停场8~12天,主要工作内容涉及地板的腐蚀性检查,受力构件的疲劳损伤,所有电子电气仪表拆下测试等;D检——每20000小时须安排一次,又称为飞机结构性大修,每次需30天左右,需要将飞机彻底拆散并对主要受力部件如大梁、受力隔框等进行金属材料疲劳、腐蚀程度等的检查及处理,然后将飞机重新组装。航线维护需要检查的内容少、时间短,在飞机停留的机场就可以进行,不要求飞机回到维修基地进行,而飞机的定检工作必须要求飞机回到维修基地才能进行。在实际操作中,航空公司的维修部门往往会取消B检,把B检的项目调整到A检或C检的工作中,以减少飞机不必要的停场维修时间;C检和D检的时间间隔较长,每次定检都需要停场,而且停场时间比较长,在日常飞机路线安排过程中通常是不予考虑的。日常安排飞机路线时需要考虑的一个主要的维修问题是飞机的A检。根据A检的维修时间间隔和所需的维修时间,通常将A检的定检要求转化为“三天维修规则”或“四天维修规则”,即飞机在连续的三天(或四天)飞行过程中,至少有一天晚上在维修基地过夜,A检安排在航后的晚上进行[13]。编制维修计划是航空公司机队管理工作中一项控制性的工程,其重要性在于:维修计划关系到飞机的适航性,任何飞机如果不能按照适航条例的要求完成维修工作,则不再适航,使用不适航飞机开展运营将受到局方的严厉惩罚。维修计划关系到航班计划的实施,航班计划的制订和实施是需要以必要的飞机运力作保障,因此编制维修计划时还要考虑到航班计划对运力的总量需求和结构性需求。维修计划关系到维修工作的质量和效率,维修工作的顺利开展取决于航材、设备、人力(维修技师)及维修工卡等四个基本要素,合理编排并严格执行计划有助于生产车间优化配置资源,缩短工期,控制维修成本。显然维修计划是中长期的,且一经制定就应努力维持计划的稳定,这也正是飞机排班的一个重要的约束条件,为此需要制订最优的飞机排班计划来配合实现机队维护计划。5.3飞机排班的流程和目标(1)飞机排班的流程正如前面所述,飞机排班首先需分析约束条件即航班计划和机队维护计划,从而得出可行的飞机排班计划,然后在此可行方案的基础上在进行优化调整。因为机队维护计划的变更也不是绝对不允许的,只是要求飞机调度员提前与维修控制人员协商、通报情况,以便于及早调整维修计划等等,这一类“柔性约束”,在实际工作中需要飞机调度员根据自身的知识、经验以及协调沟通能力灵活处理,最重要的是要以保障航班计划的正常执行为根本原则。编制航班计划编制航班计划发布机队维护计划发布机队维护计划发布航班计划发布航班计划调整机队维护计划分析航班计划调整机队维护计划分析航班计划分析机队维护分析机队维护计划否调整飞机调整飞机排班计划发布飞机排班计划发布飞机排班计划方案可行否方案可行是提交飞机排班提交飞机排班计划图5.1飞机排班流程图(2)飞机排班的目标飞机排班优化的最终目标是在保证飞行安全的前提下使飞机停厂维修带来的经济损失减到最小。具体来讲,对于飞机维修计划的制定,就是让一个机群中所有飞机的停厂维修(包括规定的字母检和其他需停厂进行的维修工作)时间避开五一,国庆,春节等黄金周时间,以保证在这段时间里,为航班计划提供充足的运力。在其他时间,尽量保证在一个时间段内最多只有一架飞机处于停厂维修状态,也就是使各飞机的停厂维修时间呈阶梯状分布,互不重叠,这样,既保证了相当的运力,同时也减轻了维修人员的负担。对于航班的编排,在有飞机停厂维修时,若不能提供足够的运力将所有航班予以安排,则根据运营部的要求,与市场部进行协商,提前安排利润较大的航班,取消经济损失较小的航班。5.4基于排班计划的算例分析飞机资源是航空公司最重要的资源之一,有资料表明,在航空公司运营中,飞机成本占整个航空公司运营成本的25%左右;在相同条件下,飞机平均日利用率提高5%,航空公司运营飞机的小时直接成本降低9.3%;反过来,飞机日平均利用率下降5%,飞机的小时直接成本将上升10.8%左右。排班计划的重要依据之一就是根据航线航班的旅客流量,指派合适的机型,以使航班客座率保持在适当的水平。5.4.1国内航班计划编制特点从时间上看,国内航班计划是每周编排的,有班期的概念,即指某一航班在一周中的哪几天执行,某些航班并不是每天都有。从空间上看,即从航线的角度,主要分为以下两大类航班:1.没有经停点的直接对流航班,简称直达航班或直飞航班,即从A点到B点,再从B点回到A点:A-B-A;如北京-长沙-北京;这是国内航班的最主要形式。这类航班没有经停、节约时间、节约成本、管理方便,是航空公司效益比较好的航班形式,同时也是最受旅客欢迎的航班形式;2.含有经停点的间接对流航班,这类航班通常是基于以下情况而编排:A,B间没有足够的对流运量或A,B间的对流运量有富裕量,而这部分余量又不足以再组成一个直接对流运量,所以只能借助于A,B中的某一点C点的运量来凑足对流运量,组成这类有经停点的间接对流航班,即从A点出发经停C点到达B点,再从B点经停C点返回A点:A-C-B-C-A;如南京-北京-沈阳-北京-南京。与这种情况相类似的还有一种情况:在A-B线的延长线上(或附近)有一个D点,而B-D和A-D之间有不足批量的对流量,则可以合并组成A-B-D航班:A-B-D-B-A;如北京-广州-三亚-广州-北京,这种一次经停航班在国内也非常常见[14]。5.4.2算例分析以国内某航空公司国内干线网络为例对周机型指派模型进行算例计算并分析。该航空公司有50架干线飞机,其中有两架飞机有特殊要求,即某两条航线必须由这两架飞行执行航班任务;因此,本算例包括48架飞机,按飞机座位数分为5种机型,各机型的具体属性见表5.4.1。为了满足机型与航班之间的匹配,即哪些机型可以指派给哪些航班段;我们分别对航班段和机型进行分类。根据航线距离对航班段进行分类:航线距离大于等于2000公里的航班段为长距离航班段,小于等于600公里的航班段为短距离航班段,航线距离介于600公里到2000公里之间的航班段为中距离航班段。根据飞机的最大航程对机型进行分类:最大航程超过8000公里的机型为长距离机型,最大航程小于等于3500公里的机型为短距离机型,最大航程介于3500至8000公里之间的机型为中距离机型。我们规定,长距离的航班段必须指派长距离的机型;中距离的航班段可以指派长、中距离的机型;短距离的航班段可以指派长、中、短距离的机型。由于这48架飞机均为干线飞机,因此,只有长距离和中距离的机型,没有短距离的机型;机型成本数据由各机型实际总运行成本估算得出。表5.4.1各机型数据表机型架数类型座位数过站时间固定成本可变成本系数飞机日最大利用率M14Long24850400004720M26Long18440325003720M313Long16440300003690M424Long14840225002690M51Medium12140200002690该航空公司航班网络覆盖54个航站(机场),一个星期的1786个航班段,其中包括544个一次经停航班段。各航班段出发时刻、到达时刻和出发机场、到达机场由该航空公司航班时刻表读取;各航班段最大旅客溢出量均取i.spill=0.1,航班段旅客量由预估得出,机票价格由航线市场年总收入除以实际运输旅客量,计算得到平均票价。为便于比较,首先根据机型成本数据及各航班段轮挡时间、平均票价等信息,计算航空公司实际机型指派利润为82830776元。编写OPL程序,由OPLStudio执行程序,运行结果见表5.4.2、5.4.3、5.4.4[14]。从表5.4.2可以看出,实例共包含15094个约束,17990个变量,最优目标值比航空公司实际机型指派的利润82830776要多出1591276元,利润增加了1.92%,依此推算,一年的利润增加量超过8千万。从表5.4.3可以看出,机型M1、M5的航段数及飞机平均日利用率没变,这是因为机型M1座位数远大于其他机型,因此用其他机型代替,会造成旅客溢出严重;而机型M5只有一架飞机,它是中距离机型,只能指派给中、短距离航班段。主要差别在于机型M3、M4,因为这两种机型座位数相差不大;机型M3比实际少执行46个航班段,飞机平均日利用率也由10.65降于9.36,而机型M4比实际多执行55个航班段,飞机平均日利用率也由9.85上升到10.58;这说明了机型M4具有更好的经济性。表5.4.2周机型指派运行结果变量约束求解时间最优目标值利润增加比例1799015094154.59844220521.92%表5.4.3各机型指派航班段比较表项目 机型M1M2M3M4M5合计航空公司实际航段数112250472910421786飞机平均日利用率11.0210.5410.659.859.5——机型指派结果航段数112241426965421786飞机平均日利用率11.0210.389.3610.589.5——表5.4.4各航站各机型飞机分布表M1M2M3M4M5合计A13057015A21436115A5000101A6000101A7011103A9001001A10010001A11002002A14001001A19000101A21000101A25000101A31000101A34000101A35000101A39000202合计461324148表5.4.4
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