需求不確定下航空公司混合渠道魯棒協調研究*

江 超 胡 榮 李東亞 吳文潔

(南京航空航天大學民航學院 南京 211106)

需求不確定下航空公司混合渠道魯棒協調研究*

江 超 胡 榮 李東亞 吳文潔

(南京航空航天大學民航學院 南京 211106)

為了對航空公司混合渠道進行更有效協調，根據渠道協調特點，運用情景分析法構建了需求不確定情況下航空公司混合渠道協調的魯棒優化模型，并對該模型進行了多維度數值模擬.結果表明，該模型是解魯棒和模型魯棒的，適用于需求不確定下航空公司混合渠道協調；隨著分銷渠道比例下降，渠道協調魯棒性呈現先降后升趨勢，隨著休閑類旅客比例上升，渠道協調魯棒性呈現先升后平穩趨勢.因此航空公司應提升直銷渠道和旅客黏性；代理人應降低渠道成本；兩者應開展合作吸引休閑類旅客，并在休閑類旅客的高比例區域投放高比例優惠經濟艙機票.

航空運輸；渠道協調；魯棒優化；不確定性；情景分析

0 引 言

國內外關于不確定性情況下混合渠道協調類的供應鏈優化管理問題已經有了較為豐富的成果.Zhang等[1]研究了網絡購物中雙渠道供應網絡的協調問題，并構建了考慮確定和隨機需求的協調模型.David等[2]則分別從渠道結構和渠道競爭兩個角度對雙渠道供應鏈協調進行了研究.Chun[3]從市場交易成本和網絡旅客比例2個視角分析了議價能力對營銷渠道優化策略的影響.徐家旺等[4]針對需求不確定性采用情景分析法構建了單目標電子供應鏈魯棒運作模型，并通過算例驗證了最優解和模型魯棒性.又采用模糊集方法和魯棒優化方法構建了閉環物流系統和供應鏈運作的模糊規劃模型，為供應鏈魯棒優化研究提供了新思路.魯棒優化方法在航空領域也應用廣泛，Burke等[5]研究了多目標條件下航空公司機隊魯棒性排班問題，并通過荷蘭皇家航空公司的實際案例驗證了研究結論有效性.Man等[6]以荷蘭皇家航空公司和西北航空公司為例，研究了航空聯盟管制結構的魯棒性問題.Muter等[7]運用魯棒優化技術研究了飛行計劃不確定情形下航空公司機組成員配對問題.Jiang等[8]從不同角度出發研究了航空公司航班時刻的魯棒優化模型.汪瑜等[9]建立了考慮隨機需求航線網絡效應的旅客需求不確定下機隊魯棒優化模型.

現有文獻對不同情境下的渠道協調和優化問題開展了卓有成效的研究，但目前針對供應鏈協調優化和航空方面的魯棒優化研究多聚焦在實體產品供應鏈系統和航空公司航班時刻、機組配對等航空業務問題上，尚缺乏對產品完全電子化前提下航空公司混合渠道協調的魯棒優化研究.據此本文根據航空公司混合渠道協調特點，構建了旅客需求不確定情況下航空公司混合渠道協調的魯棒優化模型，并采用LINGO軟件進行了多維度數值模擬.

1 渠道協調模型

航空公司混合渠道協調模型包括若干家航空公司、若干個代理人和若干類旅客，每一類旅客中有若干位旅客，每位旅客可能從航空公司或代理人處購買若干張不同類別機票產品.每家航空公司既可通過不同代理人又可直接將若干種機票產品銷售給具有不確定需求的旅客.渠道協調模型運作追求系統總成本最小化.

1.1 渠道結構

航空公司混合渠道協調系統結構見圖1.

圖1 航空公司混合渠道協調系統

1.2 符號含義

在渠道協調系統中，航空公司生產的運輸產品以電子化機票形式流轉于各渠道中.協調系統中的機票產品、航空公司、旅客和代理人分別用下標i，j，k，l表示.其他參數及決策變量及它們的含義如下.

參數wijk為航空公司j銷售機票產品i給旅客k的單位可變成本(包括航空公司銷售機票給旅客的訂單、服務、營銷等成本)；wl,ij為航空公司j應對代理人l的單位可變成本(包括航空公司支付給代理人的傭金、后返、代理人管理費等成本)；wl,ik為代理人l將機票產品i銷售給旅客k的單位可變成本(包括代理人銷售機票給旅客的訂單、服務、營銷等成本)；rij為航空公司j生產機票產品i的準備成本(航空公司進行機票產品生產準備時與上游供應商產生的訂單成本，由于發生在上游供應鏈中，故不直接計入wijk或wl,ij中)；fjk為航空公司j滿足旅客k(部分)需求的固定成本(包括航空公司機隊采購、運營基地建設等成本)；fl,j為航空公司j應對代理人l的固定成本(包括代理人準入和資質管理等成本)；fl,k為代理人l應對旅客k的固定成本(包括代理人辦公和信息系統建設等成本)；Cij為航空公司j能夠生產機票產品i的最大運力；Tj為航空公司j的總運力；dik為旅客k對機票產品i的需求量；qik為未滿足旅客k對機票產品i需求的單位處罰.

決策變量xijk為旅客k從航空公司j處購買機票產品i的數量；xl,ik為旅客k從代理人l購買機票產品i的數量；zjk∈{0,1}，若旅客k的部分需求被航空公司j滿足，則zjk=1，否則zjk=0.

uik為機票產品i未滿足旅客k需求的數量；yij∈{0,1}，若航空公司j提供機票產品i，則yij=1，否則yij=0.

在這個魯棒優化模型中，還有兩點值得關注：①機票產品目前已經實現了完全電子化和所有渠道主體的共有庫存管理，因此機票產品在整個協調系統中的流轉不存在運輸和庫存問題；②由于某些歷史等方面的原因，代理人銷售量，即分銷渠道比例將不會等于零，該分銷渠道下限比例用a(a∈(0,1])來表示.

1.3 模型

目標函數(最小化系統總成本)：

機票產品到旅客的匹配受可利用航空公司生產量和旅客對每種機票產品需求等條件限制，具體約束條件如下.

機票產品i總運力約束：

(1)

航空公司總運力約束：

(2)

航空公司供應量不超過旅客總需求：

(3)

代理人供應量不超過旅客總需求：

(5)

代理人銷售量占銷售總量的下限比例為a：

供求平衡約束：

(7)

非負條件：

(8)

2 數值模擬

2.1 魯棒性驗證

考慮國內某大型航空公司南京—北京航線的混合渠道系統，根據從該航空公司市場部門獲得的實際銷售數據，前3家代理人銷售機票比例占到了所有代理人銷售機票總量的約40%，呈現較強的壟斷性，因此混合渠道系統中選取3家代理人作為代表；參考李洪濤等[13]關于旅客出行目的的調查研究成果，考慮該混合渠道系統中具有3類旅客(此處3類旅客可定義為公務、休閑和其他類旅客)，航空公司生產1種機票產品.在不確定需求條件下，假設每類旅客對機票產品有4種已知概率的需求情景，這些情景及每種情景發生概率見表1.

表1 需求情景

根據從上述航空公司市場部門獲得的實際成本數據和上述原則，假設航空公司應對3個代理人固定成本均為25，單位可變成本分別是4,3,2；航空公司生產準備成本為48；航空公司最大運力為1 100；代理人銷售比例下限為60%.其他數據見表2～4.

經LINGO軟件編程模擬，當旅客需求是確定和不確定時，該協調系統最小總成本分別為19 573和20 143.

表2 航空公司應對旅客單位可變成本和需求未滿足單位處罰

表3 代理人應對旅客單位可變成本

表4 航空公司和代理人滿足旅客需求固定成本

從以上計算結果可看出，當旅客需求處于確定和不確定情況時，航空公司混合渠道協調系統的總成本偏差率(確定和不確定情況下的最優解偏差值)僅為2.91%，即對于所給出的不確定需求情景，模型最優解非常接近于需求是確定時的最優解.而且經驗證，對任何情景s∈Gs的需求情景，需求不確定時的最優解均可行.由此可得出結論，以上渠道協調模型適用于需求不確定情況下航空公司混合渠道協調，既是解魯棒又是模型魯棒的.

2.2 直分銷渠道比例模擬

在航空公司混合渠道中，直銷和分銷渠道比例處于動態變化中且總和為1，目前航空公司正在采取多種舉措提升直銷渠道比例，因此分銷渠道比例將呈現下降趨勢，即上述魯棒優化模型中代理人銷售機票比例a將呈現下降趨勢.這將給魯棒優化模型結果帶來一定影響.

保持3.1中其他數值不變，設置a從100%～0%開展數值模擬，觀察確定和不確定需求情景下協調系統最小總成本偏差率變化趨勢，而偏差率增大(減小)表征了協調系統魯棒性降低(增強)，因此通過觀察偏差率變化可得出a值變化對渠道協調系統魯棒性的影響.數值模擬結果見圖2.

圖2 a值變化下總成本偏差率變化圖

由圖2可知，隨著a值減小，總成本偏差率呈現3段變化趨勢：

1) 當分銷渠道比例在100%～85%和5%～0%之間時，偏差率為0，即分銷渠道比例降低基本上不影響渠道協調系統魯棒性.

2) 當分銷渠道比例在85%～50%之間時，偏差率呈現上升趨勢，且在50%時達到峰值，即渠道協調魯棒性呈現下降趨勢，這一下降趨勢將在分銷和直銷渠道比例各為50%時達到峰值.

3) 當分銷渠道比例在50%～5%之間時，偏差率呈現下降趨勢，即渠道協調系統魯棒性呈現上升趨勢，這可能是由于分銷比例降低將大量中小型代理人驅逐出市場，留下的較大規模代理人在與航空公司進行渠道協調時具有較好規模效應和較高協調效率.

綜上3點可得出以下結論：

對于航空公司而言，基于目前分銷渠道比例現狀(70%左右)，在航空公司著力提升直銷渠道比例過程中，有可能會面臨渠道協調魯棒性降低問題，但這種現象將在直銷渠道比例占到50%之后發生逆轉，隨著航空公司直銷渠道比例不斷提升，當直銷渠道比例超過50%之后，直銷渠道比例越高，渠道協調魯棒性也將會越高.因此航空公司在目前處境下提升直銷渠道比例導致的魯棒性降低和成本損失將會在后期得到彌補和回報.所以從長遠看，航空公司應繼續采取舉措提升直銷渠道比例，這將不僅能帶來品牌、服務等方面收益，也能提升渠道協調魯棒性.

對于代理人而言，其應把握好目前分銷渠道比例優勢，并通過技術升級等舉措降低自身成本，從而抵消若干因渠道協調魯棒性降低導致的成本增加.當分銷和直銷渠道比例基本持平之后，代理人應通過和航空公司開展更深層次合作等方式來進一步擴大渠道協調魯棒性上升導致的成本降低趨勢.

2.3 休閑類旅客比例模擬

在4類不確定需求旅客當中，由于目前旅游市場快速增長，休閑類旅客需求比例將呈現上升趨勢，這將給魯棒優化模型結果帶來一定影響.與其他3類旅客相比，休閑類旅客渠道選擇不固定、訂票時間較早、以購買經濟艙機票為主.

保持2.1中其他數值不變，設置休閑類旅客比例從0%至100%開展數值模擬，數值模擬結果見圖3.

圖3 休閑類旅客比例變化下總成本偏差率變化圖

由圖3可知，在休閑類旅客比例增長之后，總成本偏差率呈現兩段變化趨勢：

1) 當休閑類旅客比例在0%～30%之間時，偏差率呈現下降趨勢，即休閑類旅客比例提升導致了渠道協調系統魯棒性明顯上升.

2) 當休閑類旅客比例在30%～100%之間時，偏差率基本保持不變，即休閑類旅客比例提升對渠道協調系統魯棒性基本沒有影響.

因此，對于不同航空公司而言，當其客戶群中休閑類旅客的比例小于或等于30%時，航空公司可通過推廣多元互聯網直銷渠道、提前推出經濟艙優惠套餐產品等舉措來增加休閑類旅客使用直銷渠道比例，從而降低渠道服務和渠道間協調成本，并且航空公司可在休閑類旅客比例越高的銷售區域投放越高比例優惠經濟艙機票產品.而當其客戶群中的休閑類旅客比例大于30%時，可不用考慮休閑類旅客比例增長對渠道協調的影響，投放較高比例優惠經濟艙機票產品的策略也可繼續采用.

對于代理人而言，休閑類旅客比例增長對其發展是一個契機，因為相較于其他類型旅客，休閑類旅客渠道忠誠度較低，因此代理人應從服務、誠信度、忠誠度等方面提高休閑類旅客選擇代理人購買機票概率.同樣代理人也可在休閑類旅客比例較高區域投放較高比例優惠經濟艙機票產品來獲取最大的收益.

3 結 束 語

根據航空公司混合渠道協調的特征和魯棒優化方法，構建了需求不確定情況下航空公司混合渠道協調的魯棒優化模型.經數值模擬后發現該魯棒優化模型具有解和模型魯棒性，即適用于航空公司混合渠道協調系統.同時通過對分銷渠道比例和休閑類旅客比例變化趨勢模擬研究了這2個因素對渠道協調魯棒性的影響，面對分銷渠道比例下降和休閑類旅客比例增加，航空公司應著力提升直銷渠道比例，并通過多元化的渠道和產品提高休閑類旅客黏性；代理人應通過技術等手段降低渠道成本，并與航空公司開展更深層次合作.航空公司和代理人應共同從服務、體驗等角度開展合作吸引休閑類旅客，并在休閑類旅客比例較高區域投放較高比例優惠經濟艙機票產品，將有助于航空公司混合渠道協調系統變得魯棒性更強和更有序，實現航空公司、代理人和旅客的共贏.

[1]ZHANG G, WANG X. Dual-channel supply coordination in online shopping[J]. Procedia Cirp,2014,17:617-621.

[2]DAVID A, ADIDA E. Competition and coordination in a two-channel supply chain[J]. Production & Operations Management,2015,24(8):1358-1370.

[3]CHUN S H. The bargaining power in supply chain and optimal hybrid marketing channel strategies[J]. Procedia-Social and Behavioral Sciences,2014,109(2):1343-1347.

[4]徐家旺,黃小原.需求不確定電子供應鏈的魯棒運作模型[J].東北大學學報(自然科學版),2007,28(3):441-444.

[5]BURKE E K, CAUSMAECKER P D, MAERE G D, et al. A multi-objective approach for robust airline scheduling[J]. Computers & Operations Research,2010,37(5):822-832.

[6]MAN A P D, ROIJAKKERS N, GRAAUW H D. Managing dynamics through robust alliance governance structures: the case of KLM and Northwest airlines[J]. European Management Journal,2010,28(3):171-181.

[8]JIANG H, BARNHART C. Robust airline schedule design in a dynamic scheduling environment[J]. Computers & Operations Research,2013,40(3):831-840.

[9]汪瑜,朱金福,葛偉.隨機需求航線網絡效應下機隊魯棒優化方法[J].西南交通大學學報,2014,49(4):727-733.

Research on Robust Optimization in Airlines’ Hybrid Channels Coordination with Uncertain Demands

JIANG Chao HU Rong LI Dongya WU Wenjie

(CollegeofCivilAviation,NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics,Nanjing211106,China)

To make the airlines’ hybrid channels coordination more effective, a robustness optimization model of airlines’ hybrid channels coordination with uncertain demand is established based on the characteristics of channels coordination and scenario analysis. In addition, three-dimensional numerical simulations of the robustness optimization model are performed. The results show that the model proposed is robust to uncertain demands and fit for airlines’ channels coordination, With the proportion of distribution channels continues to decline, the robustness of channels coordination system shows the trend of first falling and then rising. Besides, for the proportion of leisure class passengers, the robustness of channels coordination system shows the trend of first rising and then stable. Hence, the airlines should focus on promoting the direct channel and passengers’ stickiness and the agents should focus on reducing the cost of channels. The airlines and agents should cooperate with each other to attract leisure class passengers. Moreover, they should keep high proportion of preferential economy class tickets in the region where the proportion of leisure class passengers is high.

air transportation; channels coordination; robust optimization; uncertainty; scenario analysis

2016-11-08

*國家自然科學基金項目(71201082)、江蘇省社會科學基金項目(15GLC001)、中央高校基本科研業務費專項資金(NR2014007，NS2015068)、南京航空航天大學民航學院創新基金項目(MH15Z04)資助

U8

10.3963/j.issn.2095-3844.2017.01.018

江超(1992—)：男，碩士生，主要研究領域為民航經濟分析、交通運輸規劃與管理