劉超 王偉 魏景煥

0引言

受疫情影響，全球航空市場正在經(jīng)歷前所未有的挑戰(zhàn)，在市場需求不足的情況下，各航空公司均將重點聚焦在降本增效，希望通過精益成本管控實現(xiàn)突破。機務(wù)維修作為航空公司的成本中心，其發(fā)動機維修成本占有較大比重，具有深挖潛力。當(dāng)前，如何以最少的成本投入實現(xiàn)最優(yōu)的發(fā)動機管理、提供最好的安全運行保障值得所有航空公司探究。

眾所周知，航空發(fā)動機在執(zhí)行不同航程航班中小時成本存在較大差異，租賃發(fā)動機（簡稱“租發(fā)”，均指“非包修租發(fā)”）和自有發(fā)動機在執(zhí)行相同航班時，小時成本又存在不同。本研究涉及V2500、CFM56-5B、CFM56-7B等多種發(fā)動機，通過分析租賃協(xié)議、維修付款數(shù)據(jù)，咨詢民航院校教授和航空公司發(fā)動機管理專家得出測算模型，在行業(yè)內(nèi)尚無前例，且具有較強的通用性。

1研究方法

為確保研究成果的可靠，突破發(fā)動機租賃商和廠家的壁壘，從以下方面進行研究。

1）調(diào)查法。為找準(zhǔn)研究方向，對發(fā)動機租賃商、航空公司發(fā)動機管理工程師、發(fā)動機財務(wù)結(jié)算、飛機排班計劃等崗位人員進行了線下調(diào)研，從甲乙雙方的角度比較分析，掌握了航空公司在發(fā)動機租賃領(lǐng)域的核心痛點，即租發(fā)和自有發(fā)動機混在一起進行航班編排，沒有考慮租發(fā)和自有發(fā)動機的成本因素。飛機排班計劃員工在進行飛機排班時不知道哪架飛機帶有租發(fā)，因此，無法從出口上控制發(fā)動機運行成本；發(fā)動機管理工程師在進行結(jié)算時發(fā)現(xiàn)租發(fā)不是穩(wěn)定在飛短航線的航班就是長航線的航班，參照表1，不同周期（一般以“月”為周期）付款差異較大，但工程師也不知道租發(fā)是飛短航線對公司有利還是飛長航線對公司有利，因此，無法從入口上進行管控；發(fā)動機財務(wù)結(jié)算人員抱怨每年在租發(fā)方面支出2億元人民幣左右，2020年受疫情影響支出減少近一半，說明租賃費用優(yōu)化空間較大；租賃商聲稱租賃協(xié)議中的小時費率表他們也不清楚是怎樣計算的，只知道算法綜合了環(huán)境、市場需求、增長率、起飛推力等多方面因素，而且會隨時間動態(tài)調(diào)整。

2）定量分析法。掌握公司發(fā)動機種類、每種機型中租發(fā)數(shù)量及自有發(fā)動機數(shù)量，了解什么樣的機隊中需要租發(fā)以及租發(fā)在機隊管理中的作用，結(jié)合國內(nèi)外市場需求和疫情等因素，清楚成熟的機隊中租發(fā)一般占有的比重。

3）定性分析法。本研究的重點在于計算租發(fā)和自有發(fā)動機的成本，根據(jù)租賃協(xié)議中的數(shù)據(jù)和租發(fā)實際運行情況，可以精準(zhǔn)計算租發(fā)成本，但自有發(fā)動機成本較難計算，各航空公司和廠家也無有效方法，民航院校教授建議多收集自有發(fā)動機的送修數(shù)據(jù)和付款數(shù)據(jù)，根據(jù)具體數(shù)據(jù)尋找航段比、EFH（飛行小時）、循環(huán)數(shù)與維修成本的規(guī)律。

4）比較分析法?；赩2527機隊實際飛行情況，調(diào)整租發(fā)飛短（長）航段比的航線，則自有發(fā)動機飛對應(yīng)的長（短）航段比的航線，分別計算兩種情況下的機隊總成本，差值即為優(yōu)化空間。

5）個案研究法。本研究涉及

V2527、V2524、V2523、CFM56-5B3、CFM56-5B4、CFM56-5B6、CFM56-5B7、CFM56-7B22、CFM56-7B24、CFM56-7B26共10種發(fā)動機，覆蓋面較廣，由于各種機型機隊中租發(fā)和自由發(fā)動機結(jié)構(gòu)相似，因此本研究為以V2527為例，對其機隊成本進行詳細測算和分析，找出成本優(yōu)化邏輯，用于指導(dǎo)飛機排班。相同邏輯也可以用于其他9種機型的排班優(yōu)化。

6）文獻研究法。查找有關(guān)發(fā)動機廠家的年報、發(fā)動機維修成本預(yù)測、機隊規(guī)劃和戰(zhàn)略決策等文獻，用于發(fā)動機維修成本的深入研究。

2 研究結(jié)果

2.1 V2527發(fā)動機運行成本現(xiàn)狀的分析

以某運營商的V2527機隊為研究對象，租發(fā)數(shù)量5臺，自有發(fā)動機數(shù)量50臺，比例為1：10， 在保證機隊年EFH和年循環(huán)數(shù)不變的情況下，隨著租發(fā)平均航段比的改變，自有發(fā)動機送修周期和運行成本變化甚微，即整個機隊的運行成本變化趨勢主要受租發(fā)運行成本影響（詳見圖1），因此，租發(fā)運行成本降低則機隊總成本也會降低，為有效降低運行成本，在實際飛機排班中，應(yīng)盡可能安排租發(fā)飛成本低的航段。

因航線維修成本對租發(fā)和自有發(fā)動機等同，因此，在發(fā)動機成本組成上不考慮航線維修成本，按照以下方式確定。

1）租發(fā)成本由3部分組成，分別是日（月）租金、循環(huán)費、小時費，其中日（月）租金和循環(huán)費為固定成本，無論租發(fā)怎么飛，其都要支付給租賃商固定的費用；小時費為變動成本，主要由平均航段比和發(fā)動機飛行小時決定。下文中租發(fā)成本均指“租發(fā)小時費”。

2）自有發(fā)動機成本由3部分組成，分別是購機費、大修費（由時壽件（Life-Limited Parts，LLP）[1]費用和時壽件外費用組成），其中購機費為固定成本，無論怎么飛，都產(chǎn)生相同的費用；LLP費用為相對固定成本；時壽件外費用為變動成本。下文中自有發(fā)動機成本均指“時壽件外費用”。

本研究通過調(diào)整租發(fā)的平均航段比來實現(xiàn)機隊總成本的優(yōu)化。

2.2 V2527飛機排班優(yōu)化的實現(xiàn)途徑

租發(fā)運行成本降低，則機隊總運行成本降低，因此，實現(xiàn)飛機排班優(yōu)化的方向就是降低租發(fā)運行成本。由圖2可以看出，在一年內(nèi)租發(fā)運行成本隨著其平均航段比變小呈震蕩下降的趨勢，即整體上逐漸減少，但小范圍內(nèi)仍可能存在增加。為了確保租發(fā)成本降低，飛機排班計劃人員可以根據(jù)該趨勢表調(diào)整租發(fā)平均航段比在成本最低點附近。例如：某航空公司租賃的1臺V2527發(fā)動機，以月為付費周期，小時成本由月EFH X平均航段比對應(yīng)的小時費率得出，排班人員以7天為周期對該租發(fā)進行控制，該月前2周平均航段比為2.1，從第3個周開始盡可能安排其飛航段比小于2.1的航班，在第4周（月末）時其航段比接近2（為附近成本最低點）。

因此租發(fā)數(shù)量較少，該排班優(yōu)化方法較容易實現(xiàn)。

2.3其他型號發(fā)動機成本現(xiàn)狀的分析

1）其他“性能衰減”為送修原因的發(fā)動機

發(fā)動機送修原因主要分為兩類，分別是“性能衰減”和“循環(huán)先到”，V2527作為“性能衰減”為送修原因的發(fā)動機代表，其自有發(fā)動機的成本計算具有一定的代表性，而其他“性能衰減”為送修原因的發(fā)動機還有V2524、V2533、CFM56-5B3、CFM56-7B22、CFM56-7B24、CFM56-7B26共6種發(fā)動機（如圖3所示），考慮到V2524、V2533、CFM56-5B3、CFM56-7B26發(fā)動機機隊中租發(fā)數(shù)量占比均小于V2527機隊中租發(fā)數(shù)量占比1：14（詳見表2），則此4種發(fā)動機中自有發(fā)動機成本受租發(fā)航段比變化影響更小，可以推斷其機隊總成本趨勢與租發(fā)成本趨勢保持一致。

為進一步降低成本，可以將所有CFM56-5B3租發(fā)調(diào)整為CFM56-5B4/6/7，因為CFM56-5B3租發(fā)小時費率相對較高。同理，可以將所有V2533租發(fā)調(diào)整為V2524/ V2527。

CFM56-7B22、CFM56-7B24中租發(fā)數(shù)量占比略大，因此，租發(fā)航段比的調(diào)整對自有發(fā)動機航段比影響較大，自有發(fā)動機成本可能成震蕩趨勢（成本有增有減），同時考慮到時壽件對送修情況的影響加大，所以其機隊總成本趨勢可能與租發(fā)成本趨勢不同，不建議對該兩種機型進行排班優(yōu)化。

2）“循環(huán)先到”為送修原因的發(fā)動機

具體指CFM56-5B4/6/7發(fā)動機。因CFM56-5B4/6/7發(fā)動機推力較小，發(fā)動機工作環(huán)境相對較好，所以此種發(fā)動機都保持在17500循環(huán)左右送修，送修原因與EFH無關(guān)，且每次大修成本基本相同。同時，考慮到公司CFM56-5B4/6/7發(fā)動機中租發(fā)數(shù)量占比較少，無論租發(fā)飛短航線還是長航線，自有發(fā)動機成本基本不變，因此，機隊總成本趨勢與租發(fā)成本趨勢保持一致。

3 分析討論

3.1 研究方法的科學(xué)性

1）精準(zhǔn)判斷實際飛機排班計劃中是否存在優(yōu)化空間，以及存在多大的優(yōu)化空間

本研究參照實際排班，為避免帶來額外的運行成本或者影響航班的正常運行，對飛機排班優(yōu)化算法做了以下限制，確保精準(zhǔn)可行。

a.優(yōu)化方案基于機務(wù)部門已經(jīng)編排好的未來三天的航班短期計劃，保證飛機都是可用的。

b.優(yōu)化方案調(diào)整必須是同一種機型構(gòu)型、同一種發(fā)動機型號的飛機對調(diào)，避免影響飛機座位數(shù)。

c.優(yōu)化方案調(diào)整按照飛機一天所執(zhí)行的所有任務(wù)串進行整體對調(diào)，不單獨針對某段航段對調(diào)，且航班串必須是相同起落數(shù)、相同的基地往返。

參照表3和表4，以2020年12月26日航班計劃為例，完成1架空客A320飛機（1臺V2527租發(fā)）優(yōu)化。原排班計劃中攜帶租發(fā)的飛機執(zhí)行航段比為2.71的航班，將其調(diào)整為航段比為2.12的航班，每天執(zhí)行2次航班，則一天可優(yōu)化成本：

（-19.25-（-87.66））*2=136.82美元

假設(shè)該機隊1天可優(yōu)化租發(fā)數(shù)量50%，1天平均執(zhí)行航班3班，則1年可優(yōu)化成本：

136.82美元*0.5*3*10*50%*365=37.45萬美元。

2）基于成本系數(shù)（Severity）[2]矩陣表，從租賃商角度計算自有發(fā)動機成本

√→Mature life=1000/Mature SVR

根據(jù)廠家數(shù)據(jù)，V2527第一輪大修為23800FH，第二輪大修為21400FH，第三輪以后基本固定，根據(jù)上述公式計算出1st life SVR為89.9%，2nd life SVR為100%。根據(jù)公司發(fā)動機管理工程師和財務(wù)結(jié)算員工提供的數(shù)據(jù)，大修費用為$5000000，年增長率3%，折現(xiàn)率6%，年EFH為2808，年飛行循環(huán)1410，機隊平均航段比1.99，平均送修EFH為19914.89，SVR=1000/19914.89= 0.050213684，減推力15%，溫度64℉。

參照圖4，租發(fā)和自有發(fā)動機平均航段比都是1.99時，1臺自有發(fā)動機年EFH為2808，第一輪送修周期為8.76年，成熟送修周期為7.88年，1臺自有發(fā)動機20年成本為7094856美元。

參照圖5，當(dāng)租發(fā)平均航段比為1.39（減少0.6），自有發(fā)動機平均航段比為2.03459459，1臺自有發(fā)動機年EFH為2870.878378，第一輪送修周期為8.84年，成熟送修周期為7.95年，1臺自有發(fā)動機20年成本為7077108美元。

根據(jù)以上方法，可以得出自有發(fā)動機成本隨租發(fā)平均航段比變化的曲線，具體見圖6。該圖中，橫坐標(biāo)為V2527機隊中租發(fā)平均航段比（變量），縱坐標(biāo)為機隊中所有自有發(fā)動機一年的總成本。從該曲線可以看出，當(dāng)租發(fā)平均航段比從4變?yōu)?.25，140臺自有發(fā)動機一年總成本減少469609美元，平均一臺自有發(fā)動機一年減少3173美元。而實際上租發(fā)平均航段比調(diào)整空間遠小于此，一臺自有發(fā)動機一年減少成本也遠小于3173美元，相比較租發(fā)成本變化影響甚微。

以上根據(jù)成本系數(shù)矩陣表計算得出的自有發(fā)動機成本不包含LLP的費用。從圖5、圖6可以看出，當(dāng)租發(fā)平均航段比變化0.6，自有發(fā)動機成熟送修周期變化不足0.89%，因此，實際飛機排班中，結(jié)合較好的機隊管理水平，租發(fā)平均航段比對自有發(fā)動機大修中LLP費用的影響可以忽略不計。

“循環(huán)先到”送修原因的自有發(fā)動機，因送修循環(huán)數(shù)不變，排班優(yōu)化邏輯使其年飛行循環(huán)數(shù)不變，因此送修年限不變，其自有成本隨租發(fā)平均航段比的調(diào)整保持不變。

3）基于租賃協(xié)議，計算租發(fā)成本

排班優(yōu)化邏輯是基于航班串和相同起落數(shù)進行調(diào)整，因此調(diào)整前后租發(fā)循環(huán)數(shù)保持不變，以月為周期進行計算，則租發(fā)成本=月EFH X平均航段比對應(yīng)的小時費率，假設(shè)租發(fā)月EFH為234，月平均航段比為1.99，參照表5，則月租發(fā)成本=234*170.15=39815.1美元。以此方法計算，可以得出圖2。

3.2 研究結(jié)果的可靠性

1）可靠的數(shù)據(jù)來源

租發(fā)小時費率來自公司的租發(fā)協(xié)議，成本系數(shù)矩陣表來自公司歷史V2500發(fā)動機的小時包修協(xié)議，發(fā)動機機隊結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)來自發(fā)動機管理部門，發(fā)動機運行數(shù)據(jù)來自維修控制部門、發(fā)動機管理部門和財務(wù)部門。所有基礎(chǔ)數(shù)據(jù)都確保來源可靠且準(zhǔn)確。鑒于論文發(fā)表需要，文中數(shù)據(jù)進行了適當(dāng)修改，不影響研究結(jié)果。

2）有效的算法評估

飛機排班的優(yōu)化邏輯和發(fā)動機成本計算方法參考了業(yè)內(nèi)專業(yè)文獻和教材，結(jié)合了實際發(fā)動機運行數(shù)據(jù)，做到了理論和實際的相互結(jié)合，得到了民航院校教授和航空公司發(fā)動機工程師的指導(dǎo)和認可。

3）可操作的實踐驗證

本項目基于實際的排班計劃，確保通過對調(diào)租發(fā)和自有發(fā)動機的飛行，實現(xiàn)當(dāng)日航班串的對調(diào)，對調(diào)的前提條件是確保兩架飛機的循環(huán)數(shù)相同、來回基地站相同，雖然提高了優(yōu)化的條件，但減少了外界其他因素的干擾。項目組隨機查看維修控制部門未來3天的排班計劃，均可以找到各種機型中的可優(yōu)化航班。

3.3 研究成果的價值

1）經(jīng)濟價值方面

實現(xiàn)低投入高產(chǎn)出，投入只涉及項目的人工成本，產(chǎn)出共涉及8種35臺租發(fā)，以上文中V2527為例，一臺租發(fā)一天飛兩個循環(huán)，航段比從2.71調(diào)整為2.12，則一天可以節(jié)省136.82美元，假設(shè)35臺租發(fā)一天可以優(yōu)化50%，按一天執(zhí)行兩個循環(huán)計算，一年可以節(jié)省約136.82*35*50%*365=873937.75美元，考慮到結(jié)算時支付稅款的情況，公司每年可以節(jié)省1000000美元以上。如果將CFM56-5B3和V2533租發(fā)調(diào)整為小功率使用、將裝有單臺租發(fā)的飛機改裝為裝有兩臺以上租發(fā)，那么將會節(jié)省更多成本。

2）社會價值方面

中國作為航空大國，一直在為實現(xiàn)航空強國不懈努力，在航空發(fā)動機自主研發(fā)和制造生產(chǎn)方面仍然任重而道遠。國內(nèi)航空公司作為重資產(chǎn)結(jié)構(gòu)的企業(yè)，在全球發(fā)動機市場上更是缺少話語權(quán)和議價權(quán)，租發(fā)作為航空公司運輸經(jīng)營的必要模式，迫切需要深入研究打破經(jīng)營壁壘。本研究聚焦租發(fā)與自有發(fā)動機運行成本間的相互關(guān)系，可以幫助航空公司進一步了解租發(fā)費用的制定依據(jù)和租發(fā)的低成本使用規(guī)律，助力航空公司提升租發(fā)的議價能力，實現(xiàn)精益成本管控的有效提升。

3.4 目前研究的局限性

1）覆蓋面方面

本項目主要研究V2500、CFM56-5B、CFM56-7B等發(fā)動機，像PW1100、LEAP-1A、LEAP-1B等未來主流機型并未涉及。

2）差異性方面

航空公司之間存在機隊結(jié)構(gòu)、租發(fā)占比和運行成本等多方面不同因素，本研究注重算法的研究，不同航空公司優(yōu)化邏輯可能存在差異，但指導(dǎo)思路相同。

3.5 進一步研究的建議

a.相同型號飛機攜帶不同種類發(fā)動機的運行成本優(yōu)化。對于固定航線，確定飛機型號后再選擇執(zhí)行航線的發(fā)動機機型。

b.研究合理的租發(fā)結(jié)構(gòu)。租發(fā)對于航空公司發(fā)動機周轉(zhuǎn)至關(guān)重要，但租發(fā)量在整個發(fā)動機機隊中的最合適占比，仍需在機隊管理和成本優(yōu)化方面進一步思考。

c.優(yōu)化租發(fā)協(xié)議，提高議價能力。根據(jù)自有發(fā)動機成本計算方法，清楚自有發(fā)動機小時成本，為租發(fā)小時費率的確定提供一定的參考。

d.將油耗成本融入航班編排。運行領(lǐng)域?qū)＜抑赋觯l(fā)動機使用時間每增加一年油耗約增加0.5%，因此，可以將發(fā)動機油耗融入到航班編排，在“降本”上持續(xù)發(fā)力。

e.綜合研究租發(fā)結(jié)算時的稅率支付。租發(fā)涉及關(guān)稅、增值稅、預(yù)提稅和手續(xù)費等，精準(zhǔn)考慮各種稅率，對于發(fā)動機運行成本的精益管控更為有益。

4 結(jié)論

本文基于國內(nèi)某運營商租發(fā)領(lǐng)域成本痛點進行研究，力爭在成本管控方面找準(zhǔn)“小切口”解決“大問題”，這也是航空公司實現(xiàn)經(jīng)營突破的重要一步。本研究主要貢獻有3個方面。一是結(jié)合成本系數(shù)矩陣表創(chuàng)新自有發(fā)動機維修成本的計算方法，綜合考慮了航段比、溫度、減推力、SVR等因素。二是同種類發(fā)動機中，租發(fā)占比較?。ㄒ訴2527為例，為1：14）時，發(fā)動機機隊總成本受航段比影響的趨勢與租發(fā)機隊成本受航段比影響的趨勢相同，即運行中使租發(fā)機隊成本減少則該機隊總成本減少。三是將發(fā)動機維修成本融入到航班編排，優(yōu)化邏輯是優(yōu)先讓租發(fā)飛短航線，自有發(fā)動機飛長航線，具體影響趨勢和優(yōu)化空間要參考租賃協(xié)議中的小時費率。

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作者簡介

劉超，本科學(xué)歷，在職取得中國民航大學(xué)航空工程工程碩士學(xué)位，具有豐富的航線維修、技術(shù)支援、黨務(wù)崗位工作經(jīng)歷。

王偉，碩士研究生學(xué)歷，發(fā)動機管理中級工程師。

魏景煥，本科學(xué)歷，運行管理部主管，具有豐富的航班正常管理、運行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析工作經(jīng)歷。