高飛

(中國(guó)商用飛機(jī)有限責(zé)任公司，上海 200126)

1 引言

航空工業(yè)從研發(fā)到生產(chǎn)、運(yùn)營(yíng)需要花費(fèi)大量的資金，特別是商用飛機(jī)，從市場(chǎng)的角度來(lái)看，商用飛機(jī)價(jià)格昂貴，使用成本高，其經(jīng)濟(jì)性是影響航空市場(chǎng)的關(guān)鍵因素之一[1-3]，因此研究商用飛機(jī)的經(jīng)濟(jì)性對(duì)提升商用飛機(jī)的經(jīng)濟(jì)效益和提高其市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力十分重要。

國(guó)內(nèi)對(duì)商用飛機(jī)經(jīng)濟(jì)性能主要從上世紀(jì)80 年代開(kāi)始，主要利用計(jì)算模型結(jié)合國(guó)內(nèi)航空的實(shí)際情況進(jìn)行研究與優(yōu)化，現(xiàn)階段主要是結(jié)合一些算法從各個(gè)方法計(jì)算商用飛機(jī)的經(jīng)濟(jì)性[4]。文獻(xiàn)[5]提出基于組合預(yù)測(cè)模型的飛機(jī)剎車系統(tǒng)性能趨勢(shì)預(yù)測(cè)分析，通過(guò)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)飛機(jī)剎車片磨損量，通過(guò)粒子群優(yōu)化灰色模型，輸出預(yù)測(cè)序列，通過(guò)加權(quán)得出累積磨損量。該方法預(yù)測(cè)效果較為準(zhǔn)確，但效率較差。文獻(xiàn)[6]提出水熱式停機(jī)坪路面系統(tǒng)壽命周期綜合效益成本分析，采用隨機(jī)經(jīng)濟(jì)分析方法，以貨幣形式確定和量化與使用HHP除雪和除冰相關(guān)的收益和費(fèi)用，并使用敏感性分析方法確定顯著影響HHP整體經(jīng)濟(jì)可行性的特定變量。這種分析模型對(duì)飛機(jī)運(yùn)行停機(jī)坪路面系統(tǒng)壽命周期的評(píng)估較為準(zhǔn)確，但其缺少對(duì)商用飛機(jī)經(jīng)濟(jì)性在壽命周期內(nèi)的變化，無(wú)法衡量特定航線的實(shí)際成本。

從上述內(nèi)容可知，傳統(tǒng)的飛機(jī)經(jīng)濟(jì)性自動(dòng)分析模型已經(jīng)不能很好地適應(yīng)現(xiàn)階段的經(jīng)濟(jì)變化和航空市場(chǎng)變化，數(shù)據(jù)空間相關(guān)性和指標(biāo)敏感性比較差，整體應(yīng)用能力不足。結(jié)合目前的研究情況，提出基于CAIV的商用飛機(jī)經(jīng)濟(jì)性能自動(dòng)分析模型，CAIV方法強(qiáng)調(diào)了商用飛機(jī)在整個(gè)生命周期內(nèi)可能出現(xiàn)的各層次和各方面問(wèn)題，有助于解決傳統(tǒng)分析模型中存在的問(wèn)題。

2 商用飛機(jī)經(jīng)濟(jì)性能自動(dòng)分析模型設(shè)計(jì)

2.1 優(yōu)化商用飛機(jī)費(fèi)用-效能的權(quán)衡

航空企業(yè)以獲取最大經(jīng)濟(jì)效益為目標(biāo)，對(duì)商用飛機(jī)活動(dòng)中的費(fèi)用支出進(jìn)行控制[7]。費(fèi)用能夠反映商用飛機(jī)消耗的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，效能能夠反映飛機(jī)用途的技術(shù)指標(biāo)。在商用飛機(jī)經(jīng)濟(jì)性能自動(dòng)分析模型中，要進(jìn)行費(fèi)用-效能權(quán)衡分析，對(duì)費(fèi)用和效能進(jìn)行權(quán)衡，將分析結(jié)果提供給后續(xù)的收益-成本經(jīng)濟(jì)性分析。

商用飛機(jī)在生產(chǎn)部署階段都有固定的性能指標(biāo)度量值，同時(shí)也要求商用飛機(jī)在一定費(fèi)用支出前提下達(dá)到一定的效能度量值[8]。因此，基于CAVI方法，建立費(fèi)用與效能之間的聯(lián)系，達(dá)到優(yōu)化商用飛機(jī)的費(fèi)用-效能權(quán)衡的目的。

將性能設(shè)計(jì)指標(biāo)參數(shù)作為固定的性能指標(biāo)度量值，每個(gè)度量值的改變都會(huì)影響費(fèi)用支出的變化，因此運(yùn)用固定的性能指標(biāo)度量值對(duì)每個(gè)費(fèi)用單元進(jìn)行描述，求得商用飛機(jī)的效能度量值。

假設(shè)商用飛機(jī)機(jī)體F由n個(gè)子模塊組成，記為F={A1，A2，…，An}，其中Ai(i=1，2，…，n)表示第i個(gè)子模塊，默認(rèn)每個(gè)Ai包含ei個(gè)性能度量值，所以整個(gè)飛機(jī)機(jī)體的性能指標(biāo)有e=ei，機(jī)體的效能為W，其生命周期費(fèi)用值為R。

在商用飛機(jī)研發(fā)過(guò)程中，權(quán)衡整個(gè)機(jī)體的經(jīng)濟(jì)可承受能力和實(shí)際需求，按照機(jī)體子模塊估算商用飛機(jī)機(jī)體費(fèi)用，商用飛機(jī)機(jī)體費(fèi)用表示為：

公式中，Ri表示第i個(gè)子模塊費(fèi)用，則關(guān)于Ri的性能指標(biāo)的函數(shù)為：

公式3 表明了飛機(jī)機(jī)體費(fèi)用是多個(gè)性能指標(biāo)共同作用的結(jié)果，因此將s1，s2，…，se作為決策變量參與權(quán)衡。

對(duì)于飛機(jī)機(jī)體的效能，假設(shè)機(jī)體有m個(gè)效能度量值，記為U1，U2，…，Um每個(gè)效能度量值都是關(guān)于性能指標(biāo)的函數(shù)，即Ui=fi(si1，si2，…，siv)。此時(shí)，機(jī)體的總體效能為U=J*（U1，U2，…，Um），飛機(jī)機(jī)體的效能函數(shù)為：

公式中，U和Ui是關(guān)于性能指標(biāo)度量值的兩個(gè)不同的函數(shù)。在商用飛機(jī)機(jī)體的部署階段，其實(shí)際效能與預(yù)期會(huì)存在一定的偏差，因此需要對(duì)費(fèi)用分析進(jìn)行細(xì)化，根據(jù)細(xì)化分析結(jié)果確定商用飛機(jī)費(fèi)用-效能的權(quán)衡優(yōu)化方案。

根據(jù)上述不同階段的費(fèi)用-效能分析，總結(jié)出費(fèi)用-效能優(yōu)化流程，如圖1所示。

圖1 費(fèi)用-效能的權(quán)衡優(yōu)化流程

經(jīng)過(guò)對(duì)商用飛機(jī)費(fèi)用-效能的權(quán)衡優(yōu)化后，得到各個(gè)性能指標(biāo)取值范圍的上限和下限、效能的需求值和下限值以及機(jī)體生命周期費(fèi)用所能承受的最大值。在此基礎(chǔ)上，從成本-收益的角度分析商用飛機(jī)經(jīng)濟(jì)性能。

2.2 商用飛機(jī)收益-成本經(jīng)濟(jì)性分析

商用飛機(jī)經(jīng)濟(jì)性能自動(dòng)分析模型重點(diǎn)在目標(biāo)的價(jià)值，按照價(jià)值的不同標(biāo)準(zhǔn)對(duì)利潤(rùn)的影響，將商用飛機(jī)價(jià)值水平分為三個(gè)區(qū)域，分別是較差的價(jià)值、盈利的價(jià)值和有競(jìng)爭(zhēng)力的價(jià)值，如圖2所示。

圖2 價(jià)值水平對(duì)商用飛機(jī)經(jīng)濟(jì)性的影響

在較差的價(jià)值區(qū)域，組織的利潤(rùn)通常是負(fù)數(shù)，成本大于收益，在此階段商用飛機(jī)沒(méi)有任何競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)；在商用飛機(jī)價(jià)值水平達(dá)到市場(chǎng)平均水平附近時(shí)，商用飛機(jī)的經(jīng)濟(jì)性滿足市場(chǎng)的需求，此時(shí)價(jià)值收益大于成本并開(kāi)始盈利，但是仍然存在一些風(fēng)險(xiǎn)，需要進(jìn)一步改善；隨著價(jià)值水平的提高，價(jià)值收益顯著大于成本，市場(chǎng)份額穩(wěn)定增長(zhǎng)，用戶忠誠(chéng)度較高且流失率較低，利潤(rùn)率因較大的市場(chǎng)份額而具有優(yōu)勢(shì)，其優(yōu)越的經(jīng)濟(jì)性能能夠保證商用飛機(jī)具有經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。

從上述分析內(nèi)容可知，商用飛機(jī)經(jīng)濟(jì)性能自動(dòng)分析模型需要考慮收益與成本的問(wèn)題。對(duì)于商用飛機(jī)價(jià)值收益，主要通過(guò)價(jià)值貢獻(xiàn)度或價(jià)值收益與營(yíng)收費(fèi)用的相對(duì)變化，以反映商用飛機(jī)價(jià)值收益所產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)性能。公式如下：

公式中，G0表示貢獻(xiàn)度相對(duì)變化率，S0表示收益相對(duì)變化率，g2表示本期貢獻(xiàn)度，g1表示上期貢獻(xiàn)度，b2表示本期營(yíng)收費(fèi)用，b1表示上期營(yíng)收費(fèi)用，x2表示本期價(jià)值收益，x1表示上期價(jià)值收益。同理可計(jì)算商用飛機(jī)價(jià)值成本相關(guān)的經(jīng)濟(jì)性能。公式如下：

公式中，Ds表示營(yíng)收價(jià)值成本率，∑d表示成本總額，b表示營(yíng)收費(fèi)用，D0表示價(jià)值成本率，ds表示總成本。對(duì)于商用飛機(jī)整體經(jīng)濟(jì)性能而言，使用價(jià)值成本-收益權(quán)衡其經(jīng)濟(jì)性，即

公式中，Z表示商用飛機(jī)價(jià)值成本-收益比，當(dāng)該值大于1時(shí)，認(rèn)為商用飛機(jī)的價(jià)值是不經(jīng)濟(jì)的，當(dāng)該值小于等于1時(shí)，認(rèn)為商用飛機(jī)的價(jià)值是經(jīng)濟(jì)的。至此，基于CAIV的商用飛機(jī)經(jīng)濟(jì)性能自動(dòng)分析模型設(shè)計(jì)完成。

3 商用飛機(jī)經(jīng)濟(jì)性能自動(dòng)分析模型實(shí)驗(yàn)研究

3.1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

在商用飛機(jī)經(jīng)濟(jì)性能自動(dòng)分析模型實(shí)驗(yàn)研究中，結(jié)合傳統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性能分析模型，設(shè)計(jì)對(duì)比實(shí)驗(yàn)，考慮變量的相關(guān)性和數(shù)據(jù)的可得性，以數(shù)據(jù)相關(guān)性和指標(biāo)敏感性為衡量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)，分析不同經(jīng)濟(jì)性能分析模型的實(shí)際應(yīng)用水平。

采用實(shí)證分析的方法對(duì)不同的經(jīng)濟(jì)性能分析模型進(jìn)行研究，主要選擇的指標(biāo)是資本投入指標(biāo)、對(duì)外開(kāi)放指標(biāo)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)指標(biāo)、人力資本指標(biāo)和勞動(dòng)力指標(biāo)等。不同的模型對(duì)指標(biāo)的側(cè)重點(diǎn)不同，為了更明確地解釋各指標(biāo)對(duì)研究商用飛機(jī)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的影響，保證實(shí)驗(yàn)的公正性，選取商用飛機(jī)的直接費(fèi)用作為被解釋變量進(jìn)行數(shù)據(jù)空間相關(guān)性實(shí)驗(yàn)和指標(biāo)敏感性實(shí)驗(yàn)。

公式中y表示商用飛機(jī)產(chǎn)出經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，x1表示資本投入指標(biāo)，x2表示人力資本指標(biāo)，x3表示產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)指標(biāo)，x4表示對(duì)外開(kāi)放指標(biāo)，x5表示勞動(dòng)力指標(biāo)，ε表示加權(quán)系數(shù)。采用相同的商用機(jī)型數(shù)據(jù)和運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)，如表1和表2所示，對(duì)不同商用飛機(jī)經(jīng)濟(jì)性能自動(dòng)分析模型。

表1 實(shí)驗(yàn)所用商用飛機(jī)機(jī)型數(shù)據(jù)

表2 商用飛機(jī)運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)設(shè)置

考慮實(shí)驗(yàn)需求，直接使用資本成本，具體的成本規(guī)定如表3所示。

表3 資本成本計(jì)算規(guī)則

基于以上數(shù)據(jù)使用不同的經(jīng)濟(jì)性能分析模型進(jìn)行數(shù)據(jù)相關(guān)性實(shí)驗(yàn)和指標(biāo)敏感性實(shí)驗(yàn)。

3.2 數(shù)據(jù)空間相關(guān)性實(shí)驗(yàn)及分析

實(shí)驗(yàn)中使用的模型分別是設(shè)計(jì)的基于CAIV 的經(jīng)濟(jì)性能分析模型、基于遺傳算法的經(jīng)濟(jì)性能分析方法和基于函數(shù)逼近方法的經(jīng)濟(jì)性能分析方法。使用統(tǒng)計(jì)軟件統(tǒng)計(jì)回歸分析中各檢驗(yàn)值的空間相關(guān)性，具體結(jié)果如表4所示。

表4 數(shù)據(jù)空間相關(guān)性實(shí)驗(yàn)結(jié)果

模型中數(shù)據(jù)空間相關(guān)性與商用飛機(jī)經(jīng)濟(jì)對(duì)外開(kāi)放性息息相關(guān)，對(duì)外開(kāi)放可以給商用飛機(jī)帶來(lái)大量資本投入、管理經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)的提升。觀察圖中結(jié)果可知，在相同的實(shí)驗(yàn)條件下，設(shè)計(jì)的基于CAIV的經(jīng)濟(jì)性能分析方法在不同的指標(biāo)下都處于較高水平，數(shù)據(jù)空間相關(guān)性更強(qiáng)，在該模型中能夠更好地結(jié)合對(duì)外開(kāi)放情況進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性能分析。

3.3 指標(biāo)敏感性實(shí)驗(yàn)及分析

在指標(biāo)敏感性實(shí)驗(yàn)中，以最小商用飛機(jī)直接成本為目標(biāo)，使用第三方工具計(jì)算不同模型內(nèi)的指標(biāo)敏感性，結(jié)果如圖3所示。

圖3 不同經(jīng)濟(jì)性能分析方法的指標(biāo)敏感性實(shí)驗(yàn)結(jié)果

圖3顯示的商用飛機(jī)直接成本僅為實(shí)驗(yàn)所用常數(shù)，影響參數(shù)是與商用飛機(jī)直接成本相關(guān)的指標(biāo)，如燃油價(jià)格、座位數(shù)等。對(duì)比觀察圖中結(jié)果可以看出，在商用飛機(jī)直接成本和各項(xiàng)影響參數(shù)互相影響下，傳統(tǒng)的基于遺傳算法和基于函數(shù)逼近方法的經(jīng)濟(jì)性能分析方法參數(shù)敏感度呈現(xiàn)出現(xiàn)下降的趨勢(shì)，成本越高，敏感度越低；設(shè)計(jì)的基于CAIV的經(jīng)濟(jì)性能分析方法中敏感度始終保持比較高的水平。再結(jié)合數(shù)據(jù)空間相關(guān)性可知，設(shè)計(jì)的基于CAIV的商用飛機(jī)經(jīng)濟(jì)性能自動(dòng)分析模型數(shù)據(jù)空間相關(guān)性高、指標(biāo)敏感性強(qiáng)，該模型的應(yīng)用性更強(qiáng)，該模型優(yōu)于傳統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性能自動(dòng)分析模型。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文圍繞著商用飛機(jī)經(jīng)濟(jì)性能的分析，設(shè)計(jì)基于CAIV的商用飛機(jī)經(jīng)濟(jì)性能自動(dòng)分析模型，利用CAIV方法計(jì)算目標(biāo)全生命周期費(fèi)用，完成模型的設(shè)計(jì)。針對(duì)傳統(tǒng)分析模型中存在的問(wèn)題，設(shè)計(jì)對(duì)比實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示設(shè)計(jì)的分析模型數(shù)據(jù)空間相關(guān)性在0．9 以上，并且指標(biāo)敏感性也比較高，證明了該模型的可靠性與可行性。商用飛機(jī)經(jīng)濟(jì)性能分析中需要考慮很多因素，在上述研究中還有很多地方需要改進(jìn)和完善，如計(jì)算精度的提高或經(jīng)濟(jì)性數(shù)據(jù)的處理等，相信以后的研究中，商用飛機(jī)經(jīng)濟(jì)性自動(dòng)分析模型將會(huì)更加完善。