王超峰

（中國民用航空飛行學(xué)院 機場工程與運輸管理學(xué)院，四川 廣漢 618307）

1 航材管理概述

航空運輸由于其快捷、方便、舒適的特性，是中長途旅客運輸、國際客貨運輸中普遍采用的一種運輸方式。近年來，民航業(yè)發(fā)展非常迅速，不同的航空公司之間存在著劇烈的競爭。在此背景下，航空公司都在思考如何有效控制成本，提高資源的使用效率，從而增加利潤。由于航材成本是航空公司運營成本的重要組成部分，備受關(guān)注，并被公認為最有潛力的控制點。據(jù)統(tǒng)計，航材儲備約占航空公司25%的流動資金和75%的庫存資產(chǎn)[1]。

1.1 航材的含義

我國民航局AC-121-58合格的航材5.7中，對航材的定義為“指除航空器機體以外的所有航空器部件和原材料”，即航材包括了發(fā)動機、螺旋槳和零部件。我國民航規(guī)章CCAR-21-R3對零部件的定義為“指任何用于民用航空產(chǎn)品或者擬在民用航空產(chǎn)品上使用和安裝的材料、儀表、機械、設(shè)備、部件、組件、附件、通信器材等”，即零部件包含了設(shè)備、附件、零件、材料等。從這個意義上講，航材中的絕大部分都屬于航空備件，如輪胎、電子電器系統(tǒng)、儀器儀表、座椅、螺母螺釘、油漆、泊脂、氣瓶、電瓶和充氣滑梯等。

以上分析在國內(nèi)外的文獻中也有所體現(xiàn)。我國學(xué)者通常不加區(qū)別地稱為“航材”，而實際研究內(nèi)容基本上都是特指航空備件，國外文獻中使用的是“Aircraft spare parts”或者“Aircraft parts”。

1.2 航材資源管理

航材儲備需要保障飛行安全和正常運營，要求航材的儲備具有高效的可供性，如果航材供應(yīng)不及時，飛機會面臨停場的風(fēng)險；如果過度強調(diào)航材的可供性，勢必會增加航材的儲備，使航材庫存量過大，占用過多的流動資金，從而影響運輸單位的經(jīng)營效益。航材資源管理的目的就是合理地儲備航材，平衡經(jīng)濟性和可供性之間的矛盾，在保障航材供應(yīng)的同時，降低航材儲備成本。

2 航材資源管理的研究概況

通過對西文文獻檢索系統(tǒng)（Elsevicer-SDOS、EBSCO、Springer Link、Wiley-Blackwell、INSPEC 等）和 中 國 知 網(wǎng)（CNKI）的檢索，發(fā)現(xiàn)國內(nèi)外對航材的研究多集中在航材預(yù)測、航材庫存管理、航材供應(yīng)鏈合作方面，其中國內(nèi)學(xué)者對航材管理的研究傾向于定性分析，國外學(xué)者更注重量化研究。航材管理涉及到的領(lǐng)域涵蓋了軍航和民航兩個系統(tǒng)。

3 國內(nèi)外研究進展

3.1 航材預(yù)測

一份關(guān)于航材資源管理的抽樣調(diào)查中顯示，在175家航空運輸企業(yè)中，使用物料需求計劃（MRP）的不足20%，使用訂貨點補貨的占到了80%以上[2]。對航材需求量的合理預(yù)測是訂貨點補貨的基礎(chǔ)，即便采用MRP 系統(tǒng)補貨的航空運輸企業(yè)往往也需要預(yù)測采購作為輔助，這主要是由時控件航材需求的隨機性、偶然性決定的。我國航空公司對航材的預(yù)測大部分依靠經(jīng)驗，也有部分航空公司采用一些簡單的預(yù)測技術(shù)，但隨著機隊規(guī)模的擴大，僅依靠經(jīng)驗預(yù)測是遠遠不夠的，需要對航材進行系統(tǒng)的分類和預(yù)測。

從國內(nèi)外的文獻來看，現(xiàn)有航材預(yù)測的研究主要集中在預(yù)測方法上，選用的指標(biāo)主要是航材拆換時間間隔和拆換次數(shù)。Ghobbar 根據(jù)拆換發(fā)生時間的隨機性和拆換發(fā)生次數(shù)的隨機性，將航材的需求分為四類，即隨機需求、平緩需求、塊狀需求、間歇需求，并通過數(shù)據(jù)分析得出了四種需求的臨界值，如圖1所示，其中ADI為平均需求時間間隔，CV2為拆換次數(shù)變異系數(shù)的平方[3]。四類航材需求中，平緩需求較穩(wěn)定，需求時間間隔較短，需求量隨時間的波動不大；間歇需求有明顯的間歇特征，需求時間間隔較長，需求量隨時間呈現(xiàn)有規(guī)律地波動；隨機需求不穩(wěn)定，平均需求時間間隔較短；塊狀需求呈現(xiàn)明顯的塊狀分布特征，需求不穩(wěn)定，平均需求時間間隔較長。

圖1 航材需求類型

我國學(xué)者張永莉總結(jié)了航材需求預(yù)測的方法[4]。平緩需求由于航材需求量比較穩(wěn)定，通常采用時間序列的預(yù)測方法[5-6]和回歸分析的預(yù)測方法[7-8]，由于此類航材預(yù)測相對容易，國外文獻并不多見。間歇需求有周期性波動的特征，針對航材的間歇需求，Ghobbar[9]采用了13 種預(yù)測方法，對來自Fokker、BAE、TAR 飛機的36 個可修件的數(shù)據(jù)進行對比分析，得出結(jié)論：加權(quán)移動平均法和Croston 法預(yù)測效果較好。塊狀需求預(yù)測難度較大，預(yù)測的準(zhǔn)確性較低，Regattieri[10]、Syntetos[11]分析了20種預(yù)測方法，通過意大利航空航材的數(shù)據(jù)進行檢驗，認為加權(quán)移動平均、指數(shù)加權(quán)移動平均和Croston 法預(yù)測效果相對較好。隨機需求變化大，不確定性高，文獻中采用的方法有回歸預(yù)測法[12-13]、啟發(fā)式算法[14-16]、數(shù)理統(tǒng)計的方法[17-19]等。

從國內(nèi)外學(xué)者關(guān)于航材預(yù)測的研究來看，國外學(xué)者通常針對具體某一類航材展開研究，針對性強，而國內(nèi)學(xué)者大多沒有明確航材的類型，針對航材總體展開分析。但近幾年也有部分學(xué)者針對航材的分類問題進行了一些分析[20-22]。

3.2 航材庫存管理

航材具有種類繁多、需求比例低且分布隨機、突發(fā)性強、存活周期長等特點?，F(xiàn)有通用的庫存管理方法和理論對于航材庫存管理適應(yīng)性不強，但由于大部分航材的實質(zhì)是航空備件，其需求特點與其他領(lǐng)域的備件類似，故關(guān)于備件庫存管理的研究是可以借鑒的。

外文文獻中直接與航材相關(guān)的主要有：Mabini[23]分析了多級多航材的庫存體系，考慮航材需求為連續(xù)的前提下，以航材庫存成本和飛機延誤成本最小化為優(yōu)化目標(biāo)，優(yōu)化菲律賓航空運輸企業(yè)的庫存持有水平。Fritzsche[24]針對高價值航材，考慮了故障的動態(tài)性和維修免費期的問題，使用(s-1，s)庫存策略，建立了單個航材的庫存策略優(yōu)化模型。Sun[25]針對航線維護替換航材，基于多級METRI模型，提出了多級庫存體系下的庫存優(yōu)化模型。Lee[26]針對意大利空軍的航材保障，建立了庫存的分布模型，使保障率提升到99%。

從備件角度，Sherbrooke[27]首先提出備件領(lǐng)域的經(jīng)典模型—METRIC（Multi- Echelon Technique for Recoverable Item Control）模型，在系統(tǒng)地研究多級備件庫存的需求規(guī)律基礎(chǔ)上，在庫存總投資約束下，使總的期望延遲訂貨最小。接下來的研究大多基于此模型展開，從研究的庫存種類、補貨方式、研究特點等方面對近年來典型的備件庫存方面的文獻總結(jié)見表1。通過分析對比不難發(fā)現(xiàn)，研究中普遍采用的補貨方式為（s-1,s）和（Q,R）兩種，庫存狀態(tài)以連續(xù)為主。近年來關(guān)于備件的研究開始傾向于從多層多備件的角度出發(fā)，從而更貼近運作實際。

表1 備件庫存問題的主要文獻

國內(nèi)學(xué)者對航材庫存的研究主要集中在定性分析[37-38]，近幾年越來越多的學(xué)者也開始關(guān)注航材庫存策略的定量研究[39-41]，但國內(nèi)學(xué)者對航材庫存策略的研究還不夠精細，往往對基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的假設(shè)不夠嚴格。

3.3 航材供應(yīng)鏈

航材供應(yīng)鏈?zhǔn)侵负娇掌鞑慕?jīng)由訂貨、供應(yīng)、運輸、儲存、補充供應(yīng)等環(huán)節(jié)，最終抵達保障對象而被使用、消耗的一個整體鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)；對于可修復(fù)航材，還包含了一個支鏈：航材發(fā)生故障，經(jīng)修理、儲存，再補充供應(yīng)到對象使用，直至報廢[42]。航材保障供應(yīng)鏈結(jié)構(gòu)如圖2所示[43]。

圖2 航材供應(yīng)鏈結(jié)構(gòu)

國內(nèi)外關(guān)于航材供應(yīng)鏈的研究主要集中在成員企業(yè)之間的合作方面。Kilpi[44]分析了影響航材供應(yīng)鏈成員企業(yè)之間的因素，把航材共享作為重要的合作策略，并驗證了航材共享能夠在滿足航材可得性的條件下實現(xiàn)參與企業(yè)的成本節(jié)約。國內(nèi)學(xué)者關(guān)于航材供應(yīng)鏈的研究主要表現(xiàn)在對供應(yīng)商的評估方面，其中劉鵬[45]在考慮決策者的個人偏好和決策模糊性的基礎(chǔ)上，應(yīng)用群組模糊綜合評價的方法選擇航材供應(yīng)商；陳玖圣[46]應(yīng)用層次分析法建立航材供應(yīng)商評估模型，并選用合適的標(biāo)度，改進的判斷矩陣一致性檢驗和利用DEA 結(jié)合專家調(diào)查法建立判斷矩陣；邱健[47]應(yīng)用層次分析法建立航材供應(yīng)商的評價指標(biāo)，用模糊綜合評價建立了評估模型。

3.4 航材倉庫選址

國內(nèi)學(xué)者還針對航材倉庫的選址方法做了一些探討和研究。何亞群[48]分析了空軍航材供應(yīng)點選址的影響因素，并在考慮選址具有偏好信息的基礎(chǔ)上提出了用粗糙集理論求解偏好選址問題的方法。萬玉成[49]基于模糊物元的分析原理，建立了航材倉庫選址決策的模糊物元分析法。張亦弛[50]根據(jù)航材物流多階響應(yīng)的時間約束和流量限制特點,建立了多物資0-1整數(shù)規(guī)劃選址模型，并通過過濾條件和啟發(fā)式算法進行求解。王瑛[51]針對軍用飛機航材保障特點，綜合考慮任務(wù)成功率、經(jīng)濟性和戰(zhàn)時道路損毀等因素，提出了軍用飛機航材保障配送中心選址方法,建立了配送中心的選址模型。陳蓋凱[52]針對高原地區(qū)航材配送中心選址決策特點，構(gòu)建了航材配送中心選址指標(biāo)體系，提出了基于二元語義的群決策選址方法,給出了基于二元語義群決策的航材配送中心選址步驟。

4 結(jié)論與趨勢

航材資源管理種類繁多、特征各異，需求隨機性強且需求比例較低，管理復(fù)雜性高。本文對國內(nèi)外關(guān)于航材資源的研究現(xiàn)狀進行了綜述，把現(xiàn)有關(guān)于航材資源的研究分成了四個方面：航材預(yù)測、航材庫存管理、航材供應(yīng)鏈、航材倉庫選址。整體來看，國外關(guān)于航材的研究針對性較強，多采用定量分析的方法，國內(nèi)的研究也逐漸從定性分析向定量研究過渡，但針對性欠佳。

由于航空公司通常僅儲備常見故障替換的航材，一旦發(fā)生特殊故障，航空公司之間經(jīng)常借不到航材，無法保障正常飛行運行。另一方面，不同航空公司的航材大量重復(fù)儲備以致庫存積壓嚴重，很多航材直至飛機退役都無法派上用場。以上問題的產(chǎn)生主要是由于缺乏航材共享機制和共享平臺。現(xiàn)在有些學(xué)者已經(jīng)開始關(guān)注航材的共享平臺[1,44,53]，但是航材共享平臺的合作機制、基于共享平臺的航材資源管理（分類、預(yù)測、庫存管理、供應(yīng)鏈模式）等相關(guān)研究較少，這些都是值得進一步研究的內(nèi)容。

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