基于優基數求和法的客艙布局評估

周　健，蔣欣欣

（1.上海飛機設計研究院，上海　201210；2.南京航空航天大學民航學院，南京　211106）

基于優基數求和法的客艙布局評估

周健1，蔣欣欣2

（1.上海飛機設計研究院，上海201210；2.南京航空航天大學民航學院，南京211106）

為提高航空公司競爭力，優化服務質量，在分析飛機客艙內飾和布局的基礎上，給出客艙布局的評價指標，建立航空客機客艙布局選型模型；然后根據各個指標的特點，同時結合多屬性決策方法，給出了一種優基數求和法對選型模型進行求解，確定優化選型方案。最后通過實例驗證，表明本文模型和方法的有效性和可行性，為航空公司的客艙布局工作提供一定的參考。

客艙布局；評價體系；多屬性決策；優基數求和法

隨著中國航空運輸業的快速發展，航空運輸量急劇增加，航空公司業務量也迅速擴大，競爭日益激烈。無論何種規模的航空公司，飛機是實現旅客差異化服務的重要載體，而飛機客艙布局的設計及構造是各航空公司在激烈市場競爭中獲勝的法寶，如何對飛機客艙的內飾和布局進行安排，從而增加航空公司的運營效益，成為航空公司關注的重點問題。飛機客艙布局被定義為，飛機客艙內各種艙位的安排以及每種艙位具體配備的設備數目和擺放位置。而飛機客艙設備主要包括座椅、廚房、洗手間、娛樂系統及應急設備等。飛機客艙布局的設計及設備配置，是航空公司產品設計部門工作的重點，也是航空公司市場營銷和戰略競爭的一個重要方面，是決定飛機運營及維護成本高低的關鍵過程［1-6］。飛機客艙布局及設備選型是航空公司根據本公司的市場定位、戰略發展要求、航線網絡布局、旅客服務需求及競爭環境，為新引進的飛機及對舊飛機的客艙改裝所使用的產品及設備，主要包括廚房、洗手間、娛樂系統、座椅、電源、應急設備等硬件設備，以及地毯、門簾等裝飾材料，是一項包含技術性與經濟性在內的較為復雜的工作。在該設計過程中還涉及到經濟性、舒適性、技術性以及安全性分析等，以保證良好的布局效果，提高旅客的舒適度和滿意度［7-8］。

客艙布局的差異會影響到航空公司營銷成本和收益的變動，進而影響到公司的長期利益，因此飛機客艙布局的選擇與設計，是影響航空公司投資決策的重要項目之一。飛機客艙設備布局與設計一般可分為以下幾步［9-12］。

1）市場調研分析航空公司進行客艙布局設計的首要步驟是市場調研分析。首先，要對不同航空公司相同機型的飛機客艙布局和設備基本配置進行調研與分析，找出布局的優缺點；其次，明確該飛機機型在本航空公司的市場定位和所屬航線網絡及航線特征，對客戶需求進行深入調研與了解，進一步確定艙位等級及數量，從而明確客艙布局設計。

2）分析預測收益不同的客艙設備布局，由此帶來的收益也不同。航空公司需要從收益管理的角度出發，通過數學模型計算和預測未來收益，從而從備選的布局方案中選擇出最佳方案。

3）客艙設備功能分析了解飛機制造商對于飛機特征的說明及飛機的原始功能區，即客艙設備的安裝區。此外，航空公司也應根據客機的市場地位和營運要求，分析客艙布局所應具備的主要功能。

4）飛機最大業務載重分析飛機的最大載重量涉及到規定的飛機最大起飛重量、最大著陸重量，最大無油重量的限制以及飛機自身重量，起飛重量及航段耗油重量，飛機最大業載限額等因素的制約。而這些指標的測算所需專業性較高，因此需要運控部門、技術研發部門等多個部門共同參與，制定符合標準的數值，從而確保飛機的安全性。

5）最終確定客艙布局 綜合市場調研、收益預算、設備功能、飛機重量及業載等一系列分析后，最終確定客艙布局。

1　評估模型的建立

在飛機客艙布局影響因素分析的基礎上，給出了客艙布局的評估指標及參數。從客艙布局的經濟性、舒適性、維修性及安全性4個方面進行評估。評估指標如表1所示。

表1　客艙布局評估指標Tab.1　Cabin layout evaluation indices

客艙布局評估模型將從經濟性、舒適性、維修性及安全性4個1級指標進行評估。而1級指標又細分為收益、成本等多個2級指標定量計算，具體的計算如下。

1）經濟性包括收益和成本等要素。其中，凈利潤（每次飛行的收入）的計算公式為

2）舒適性包括客座間距、桌椅寬度、過道寬度、衛生間、娛樂設備、廚房設備及艙門等要素。

客座間距計算公式為

衛生間人數比的計算公式為

其中：N衛生間表示衛生間的總數；ts表示總的座位數。娛樂設備人數比的計算公式為

其中：N娛樂設備表示各種娛樂設備的總數。

廚房設備人數比的計算公式為

其中：N廚房設備表示各種廚房設備的總數。

艙門比計算公式為

其中：tpn表示總的艙門數。

3）維修性維修性有2個評價指標：維修間隔、維修時間。維修成本在經濟性中已考慮，其中nd為設備種類，即

4）安全性 將0、1變量引入到對安全性指標的評價中，則

在客艙布局安全性設計中，將飛機的適航性作為安全性的最低標準。在飛機制造商提供的選型手冊中，一般情況下會提供4～5種客艙布局方案供客戶選擇。所提供的各個方案都滿足CAAR和FAA適航規章要求，但各個方案的通道寬度、應急出口配置及適航取證風險不同，即安全裕度存在差異。

2　基于優基數求和法的算例分析

優基數求和法是一種求解基數型多屬性決策的方法，主要用于各屬性在問題中具有不同重要性的情形。其指導思想是：（優基數）“總和求好”。求解過程為：將每一行可行方案的所有屬性狀況轉換并規范化成用定量表示的優基數，得到優基數矩陣和各方案的優基點然后依據各屬性在問題中的重要性，分別賦予相應的權重系數（較重要的屬性賦予較大的權重，較次要的賦予較小的權重）；最后，將每個方案關于各屬性的優基數依次乘以對應的權系數后再求和，以加權優基數之和的大小作為方案的綜合擇優標準［13］。

國內某家航空公司根據需求分析，要引入B878客機，波音公司于選型手冊中給出了4種客艙布局方案供客戶選擇，采用優基數求和法來確定哪一種方案最適合于該公司。4種布局方案的示意圖如圖1所示。

圖1　4種客艙布局方案示意圖Fig.1　Sketch of four cabin layout schemes

根據波音公司提供的B787選型手冊，得到4種方案的具體參數如表2所示。

表2　4種方案具體參數表Tab.2　Concrete parameters of four schemes

根據式（1）計算每個航班總收益：方案1的收益為

根據式（3）計算客座平均間距：方案1的客座間距為

根據評價指標計算公式，可計算出相應平均指標的值，如表3所示。

根據表3各個評估指標的確定值，采用優基數求和法對方案進行評估。假設4種優化方案分別為x1，x2，x3，x4，5個目標函數分別為A1，A2，…，A5，令

表3　4種方案平均指標表Tba.3　Average indces of four schemes

則定量化數值矩陣為

對于求最小和最大的目標函數，其優基數的計算如下

其中：m為供選方案的個數，k為目標函數的個數，即m=1，2，…，4，k=1，2，…，5。計算可得優基數矩陣為

現設各個評估指標的權系數依次為0.26、0.18、0.18、0.18、0.2，按式（11）對優基數進行加權求和排序

由于該4種方案均滿足適航安全性要求，所以有S=1。進而可得

由于u4＞u1＞u2＞u3，因此，方案4是該權系數下的最優方案。此外，決策者可根據公司的實際情況改變各評估指標的權系數，從而選擇滿足需求的選型方案。

3　結語

民用客機客艙布局和設計是飛機引進工作的重要內容，是節約航空公司運營成本的重要途徑之一。本文首先對客艙布局的影響因素進行了分析，然后構建了可準確度量和計算的客艙布局評價指標體系，綜合考慮經濟性、舒適性、維修性及安全性4個評估指標，并給出了相應指標的計算方法，建立客機客艙布局評估模型，采用綜合評價的優基數求和法對模型進行求解。最后，通過B787的4個客艙布局的評估方案，證明了該方法的正確性和有效性。優基數求和法不僅適用于小樣本數據，也適用于含有多個評價指標的多個評價對象。同時可以結合權重分析方法，進一步提高評價方法的正確性。

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（責任編輯：楊媛媛）

Cabin layout evaluation based on optimal cardinal number summation method

ZHOU Jian1，JIANG Xinxin2
（1.Shanghai Aircraft Design and Research Institute，Shanghai 201210，China；2.College of Civil Aviation，Nanjing University of Aeronautics and Astronautics，Nanjing 211106，China）

In order to improve the competitiveness of airlines and optimize their service quality，the evaluation indices of cabin layout is given basing on the analysis of aircraft cabin decoration and layout and the model of aircraft cabin layout is established.According to the characteristics of each index，and combined with multiple attribute decision-making method，the optimal cardinal number summation method is applied to solve the model.Finally the optimal selection scheme is determined.Experiment and verification prove the validity and feasibility of the model and method，providing reference for airline's cabin layout.

cabin layout；evaluation system；multi-attribute decision-making；optimal cardinal number summation method

C934；V223

A

1674-5590（2016）03-0009-04

2015-09-24；

2015-12-07基金項目：國家自然科學基金項目（71573122，71303110）

周健（1975—），男，上海崇明島人，高級工程師，學士，研究方向為飛機產品客戶化.