高飛

(中國商用飛機有限責任公司，上海 200126)

1 引言

航空工業(yè)從研發(fā)到生產、運營需要花費大量的資金，特別是商用飛機，從市場的角度來看，商用飛機價格昂貴，使用成本高，其經濟性是影響航空市場的關鍵因素之一[1-3]，因此研究商用飛機的經濟性對提升商用飛機的經濟效益和提高其市場競爭力十分重要。

國內對商用飛機經濟性能主要從上世紀80 年代開始，主要利用計算模型結合國內航空的實際情況進行研究與優(yōu)化，現(xiàn)階段主要是結合一些算法從各個方法計算商用飛機的經濟性[4]。文獻[5]提出基于組合預測模型的飛機剎車系統(tǒng)性能趨勢預測分析，通過BP神經網絡預測飛機剎車片磨損量，通過粒子群優(yōu)化灰色模型，輸出預測序列，通過加權得出累積磨損量。該方法預測效果較為準確，但效率較差。文獻[6]提出水熱式停機坪路面系統(tǒng)壽命周期綜合效益成本分析，采用隨機經濟分析方法，以貨幣形式確定和量化與使用HHP除雪和除冰相關的收益和費用，并使用敏感性分析方法確定顯著影響HHP整體經濟可行性的特定變量。這種分析模型對飛機運行停機坪路面系統(tǒng)壽命周期的評估較為準確，但其缺少對商用飛機經濟性在壽命周期內的變化，無法衡量特定航線的實際成本。

從上述內容可知，傳統(tǒng)的飛機經濟性自動分析模型已經不能很好地適應現(xiàn)階段的經濟變化和航空市場變化，數(shù)據(jù)空間相關性和指標敏感性比較差，整體應用能力不足。結合目前的研究情況，提出基于CAIV的商用飛機經濟性能自動分析模型，CAIV方法強調了商用飛機在整個生命周期內可能出現(xiàn)的各層次和各方面問題，有助于解決傳統(tǒng)分析模型中存在的問題。

2 商用飛機經濟性能自動分析模型設計

2.1 優(yōu)化商用飛機費用-效能的權衡

航空企業(yè)以獲取最大經濟效益為目標，對商用飛機活動中的費用支出進行控制[7]。費用能夠反映商用飛機消耗的經濟指標，效能能夠反映飛機用途的技術指標。在商用飛機經濟性能自動分析模型中，要進行費用-效能權衡分析，對費用和效能進行權衡，將分析結果提供給后續(xù)的收益-成本經濟性分析。

商用飛機在生產部署階段都有固定的性能指標度量值，同時也要求商用飛機在一定費用支出前提下達到一定的效能度量值[8]。因此，基于CAVI方法，建立費用與效能之間的聯(lián)系，達到優(yōu)化商用飛機的費用-效能權衡的目的。

將性能設計指標參數(shù)作為固定的性能指標度量值，每個度量值的改變都會影響費用支出的變化，因此運用固定的性能指標度量值對每個費用單元進行描述，求得商用飛機的效能度量值。

假設商用飛機機體F由n個子模塊組成，記為F={A1，A2，…，An}，其中Ai(i=1，2，…，n)表示第i個子模塊，默認每個Ai包含ei個性能度量值，所以整個飛機機體的性能指標有e=ei，機體的效能為W，其生命周期費用值為R。

在商用飛機研發(fā)過程中，權衡整個機體的經濟可承受能力和實際需求，按照機體子模塊估算商用飛機機體費用，商用飛機機體費用表示為：

公式中，Ri表示第i個子模塊費用，則關于Ri的性能指標的函數(shù)為：

公式3 表明了飛機機體費用是多個性能指標共同作用的結果，因此將s1，s2，…，se作為決策變量參與權衡。

對于飛機機體的效能，假設機體有m個效能度量值，記為U1，U2，…，Um每個效能度量值都是關于性能指標的函數(shù)，即Ui=fi(si1，si2，…，siv)。此時，機體的總體效能為U=J*（U1，U2，…，Um），飛機機體的效能函數(shù)為：

公式中，U和Ui是關于性能指標度量值的兩個不同的函數(shù)。在商用飛機機體的部署階段，其實際效能與預期會存在一定的偏差，因此需要對費用分析進行細化，根據(jù)細化分析結果確定商用飛機費用-效能的權衡優(yōu)化方案。

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

圖1 費用-效能的權衡優(yōu)化流程

經過對商用飛機費用-效能的權衡優(yōu)化后，得到各個性能指標取值范圍的上限和下限、效能的需求值和下限值以及機體生命周期費用所能承受的最大值。在此基礎上，從成本-收益的角度分析商用飛機經濟性能。

2.2 商用飛機收益-成本經濟性分析

商用飛機經濟性能自動分析模型重點在目標的價值，按照價值的不同標準對利潤的影響，將商用飛機價值水平分為三個區(qū)域，分別是較差的價值、盈利的價值和有競爭力的價值，如圖2所示。

圖2 價值水平對商用飛機經濟性的影響

在較差的價值區(qū)域，組織的利潤通常是負數(shù)，成本大于收益，在此階段商用飛機沒有任何競爭優(yōu)勢；在商用飛機價值水平達到市場平均水平附近時，商用飛機的經濟性滿足市場的需求，此時價值收益大于成本并開始盈利，但是仍然存在一些風險，需要進一步改善；隨著價值水平的提高，價值收益顯著大于成本，市場份額穩(wěn)定增長，用戶忠誠度較高且流失率較低，利潤率因較大的市場份額而具有優(yōu)勢，其優(yōu)越的經濟性能能夠保證商用飛機具有經濟優(yōu)勢。

從上述分析內容可知，商用飛機經濟性能自動分析模型需要考慮收益與成本的問題。對于商用飛機價值收益，主要通過價值貢獻度或價值收益與營收費用的相對變化，以反映商用飛機價值收益所產生的經濟性能。公式如下：

公式中，G0表示貢獻度相對變化率，S0表示收益相對變化率，g2表示本期貢獻度，g1表示上期貢獻度，b2表示本期營收費用，b1表示上期營收費用，x2表示本期價值收益，x1表示上期價值收益。同理可計算商用飛機價值成本相關的經濟性能。公式如下：

公式中，Ds表示營收價值成本率，∑d表示成本總額，b表示營收費用，D0表示價值成本率，ds表示總成本。對于商用飛機整體經濟性能而言，使用價值成本-收益權衡其經濟性，即

公式中，Z表示商用飛機價值成本-收益比，當該值大于1時，認為商用飛機的價值是不經濟的，當該值小于等于1時，認為商用飛機的價值是經濟的。至此，基于CAIV的商用飛機經濟性能自動分析模型設計完成。

3 商用飛機經濟性能自動分析模型實驗研究

3.1 實驗準備

在商用飛機經濟性能自動分析模型實驗研究中，結合傳統(tǒng)的經濟性能分析模型，設計對比實驗，考慮變量的相關性和數(shù)據(jù)的可得性，以數(shù)據(jù)相關性和指標敏感性為衡量標準進行對比實驗，分析不同經濟性能分析模型的實際應用水平。

采用實證分析的方法對不同的經濟性能分析模型進行研究，主要選擇的指標是資本投入指標、對外開放指標、產業(yè)結構指標、人力資本指標和勞動力指標等。不同的模型對指標的側重點不同，為了更明確地解釋各指標對研究商用飛機經濟發(fā)展的影響，保證實驗的公正性，選取商用飛機的直接費用作為被解釋變量進行數(shù)據(jù)空間相關性實驗和指標敏感性實驗。

公式中y表示商用飛機產出經濟指標，x1表示資本投入指標，x2表示人力資本指標，x3表示產業(yè)結構指標，x4表示對外開放指標，x5表示勞動力指標，ε表示加權系數(shù)。采用相同的商用機型數(shù)據(jù)和運營數(shù)據(jù)，如表1和表2所示，對不同商用飛機經濟性能自動分析模型。

表1 實驗所用商用飛機機型數(shù)據(jù)

表2 商用飛機運營數(shù)據(jù)設置

考慮實驗需求，直接使用資本成本，具體的成本規(guī)定如表3所示。

表3 資本成本計算規(guī)則

基于以上數(shù)據(jù)使用不同的經濟性能分析模型進行數(shù)據(jù)相關性實驗和指標敏感性實驗。

3.2 數(shù)據(jù)空間相關性實驗及分析

實驗中使用的模型分別是設計的基于CAIV 的經濟性能分析模型、基于遺傳算法的經濟性能分析方法和基于函數(shù)逼近方法的經濟性能分析方法。使用統(tǒng)計軟件統(tǒng)計回歸分析中各檢驗值的空間相關性，具體結果如表4所示。

表4 數(shù)據(jù)空間相關性實驗結果

模型中數(shù)據(jù)空間相關性與商用飛機經濟對外開放性息息相關，對外開放可以給商用飛機帶來大量資本投入、管理經驗和技術的提升。觀察圖中結果可知，在相同的實驗條件下，設計的基于CAIV的經濟性能分析方法在不同的指標下都處于較高水平，數(shù)據(jù)空間相關性更強，在該模型中能夠更好地結合對外開放情況進行經濟性能分析。

3.3 指標敏感性實驗及分析

在指標敏感性實驗中，以最小商用飛機直接成本為目標，使用第三方工具計算不同模型內的指標敏感性，結果如圖3所示。

圖3 不同經濟性能分析方法的指標敏感性實驗結果

圖3顯示的商用飛機直接成本僅為實驗所用常數(shù)，影響參數(shù)是與商用飛機直接成本相關的指標，如燃油價格、座位數(shù)等。對比觀察圖中結果可以看出，在商用飛機直接成本和各項影響參數(shù)互相影響下，傳統(tǒng)的基于遺傳算法和基于函數(shù)逼近方法的經濟性能分析方法參數(shù)敏感度呈現(xiàn)出現(xiàn)下降的趨勢，成本越高，敏感度越低；設計的基于CAIV的經濟性能分析方法中敏感度始終保持比較高的水平。再結合數(shù)據(jù)空間相關性可知，設計的基于CAIV的商用飛機經濟性能自動分析模型數(shù)據(jù)空間相關性高、指標敏感性強，該模型的應用性更強，該模型優(yōu)于傳統(tǒng)的經濟性能自動分析模型。

4 結束語

本文圍繞著商用飛機經濟性能的分析，設計基于CAIV的商用飛機經濟性能自動分析模型，利用CAIV方法計算目標全生命周期費用，完成模型的設計。針對傳統(tǒng)分析模型中存在的問題，設計對比實驗，實驗結果顯示設計的分析模型數(shù)據(jù)空間相關性在0．9 以上，并且指標敏感性也比較高，證明了該模型的可靠性與可行性。商用飛機經濟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和完善，如計算精度的提高或經濟性數(shù)據(jù)的處理等，相信以后的研究中，商用飛機經濟性自動分析模型將會更加完善。