矢無虛“發”

劉超 王偉 魏景煥

0引言

受疫情影響，全球航空市場正在經歷前所未有的挑戰，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突破。機務維修作為航空公司的成本中心，其發動機維修成本占有較大比重，具有深挖潛力。當前，如何以最少的成本投入實現最優的發動機管理、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，航空發動機在執行不同航程航班中小時成本存在較大差異，租賃發動機（簡稱“租發”，均指“非包修租發”）和自有發動機在執行相同航班時，小時成本又存在不同。本研究涉及V2500、CFM56-5B、CFM56-7B等多種發動機，通過分析租賃協議、維修付款數據，咨詢民航院校教授和航空公司發動機管理專家得出測算模型，在行業內尚無前例，且具有較強的通用性。

1研究方法

為確保研究成果的可靠，突破發動機租賃商和廠家的壁壘，從以下方面進行研究。

1）調查法。為找準研究方向，對發動機租賃商、航空公司發動機管理工程師、發動機財務結算、飛機排班計劃等崗位人員進行了線下調研，從甲乙雙方的角度比較分析，掌握了航空公司在發動機租賃領域的核心痛點，即租發和自有發動機混在一起進行航班編排，沒有考慮租發和自有發動機的成本因素。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，因此，無法從出口上控制發動機運行成本；發動機管理工程師在進行結算時發現租發不是穩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；發動機財務結算人員抱怨每年在租發方面支出2億元人民幣左右，2020年受疫情影響支出減少近一半，說明租賃費用優化空間較大；租賃商聲稱租賃協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，而且會隨時間動態調整。

2）定量分析法。掌握公司發動機種類、每種機型中租發數量及自有發動機數量，了解什么樣的機隊中需要租發以及租發在機隊管理中的作用，結合國內外市場需求和疫情等因素，清楚成熟的機隊中租發一般占有的比重。

3）定性分析法。本研究的重點在于計算租發和自有發動機的成本，根據租賃協議中的數據和租發實際運行情況，可以精準計算租發成本，但自有發動機成本較難計算，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動機的送修數據和付款數據，根據具體數據尋找航段比、EFH（飛行小時）、循環數與維修成本的規律。

4）比較分析法。基于V2527機隊實際飛行情況，調整租發飛短（長）航段比的航線，則自有發動機飛對應的長（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種發動機，覆蓋面較廣，由于各種機型機隊中租發和自由發動機結構相似，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，找出成本優化邏輯，用于指導飛機排班。相同邏輯也可以用于其他9種機型的排班優化。

6）文獻研究法。查找有關發動機廠家的年報、發動機維修成本預測、機隊規劃和戰略決策等文獻，用于發動機維修成本的深入研究。

2 研究結果

2.1 V2527發動機運行成本現狀的分析

以某運營商的V2527機隊為研究對象，租發數量5臺，自有發動機數量50臺，比例為1：10， 在保證機隊年EFH和年循環數不變的情況下，隨著租發平均航段比的改變，自有發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運行成本影響（詳見圖1），因此，租發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，應盡可能安排租發飛成本低的航段。

因航線維修成本對租發和自有發動機等同，因此，在發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）租發成本由3部分組成，分別是日（月）租金、循環費、小時費，其中日（月）租金和循環費為固定成本，無論租發怎么飛，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動機飛行小時決定。下文中租發成本均指“租發小時費”。

2）自有發動機成本由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。下文中自有發動機成本均指“時壽件外費用”。

本研究通過調整租發的平均航段比來實現機隊總成本的優化。

2.2 V2527飛機排班優化的實現途徑

租發運行成本降低，則機隊總運行成本降低，因此，實現飛機排班優化的方向就是降低租發運行成本。由圖2可以看出，在一年內租發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，但小范圍內仍可能存在增加。為了確保租發成本降低，飛機排班計劃人員可以根據該趨勢表調整租發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發動機，以月為付費周期，小時成本由月EFH X平均航段比對應的小時費率得出，排班人員以7天為周期對該租發進行控制，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）。

因此租發數量較少，該排班優化方法較容易實現。

2.3其他型號發動機成本現狀的分析

1）其他“性能衰減”為送修原因的發動機

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

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

CFM56-7B22、CFM56-7B24中租發數量占比略大，因此，租發航段比的調整對自有發動機航段比影響較大，自有發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成本趨勢不同，不建議對該兩種機型進行排班優化。

2）“循環先到”為送修原因的發動機

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

3 分析討論

3.1 研究方法的科學性

1）精準判斷實際飛機排班計劃中是否存在優化空間，以及存在多大的優化空間

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，對飛機排班優化算法做了以下限制，確保精準可行。

a.優化方案基于機務部門已經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.優化方案調整必須是同一種機型構型、同一種發動機型號的飛機對調，避免影響飛機座位數。

c.優化方案調整按照飛機一天所執行的所有任務串進行整體對調，不單獨針對某段航段對調，且航班串必須是相同起落數、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）優化。原排班計劃中攜帶租發的飛機執行航段比為2.71的航班，將其調整為航段比為2.12的航班，每天執行2次航班，則一天可優化成本：

（-19.25-（-87.66））*2=136.82美元

假設該機隊1天可優化租發數量50%，1天平均執行航班3班，則1年可優化成本：

136.82美元*0.5*3*10*50%*365=37.45萬美元。

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

√→Mature life=1000/Mature SVR

根據廠家數據，V2527第一輪大修為23800FH，第二輪大修為21400FH，第三輪以后基本固定，根據上述公式計算出1st life SVR為89.9%，2nd life SVR為100%。根據公司發動機管理工程師和財務結算員工提供的數據，大修費用為$5000000，年增長率3%，折現率6%，年EFH為2808，年飛行循環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，租發和自有發動機平均航段比都是1.99時，1臺自有發動機年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臺自有發動機20年成本為7094856美元。

參照圖5，當租發平均航段比為1.39（減少0.6），自有發動機平均航段比為2.03459459，1臺自有發動機年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臺自有發動機20年成本為7077108美元。

根據以上方法，可以得出自有發動機成本隨租發平均航段比變化的曲線，具體見圖6。該圖中，橫坐標為V2527機隊中租發平均航段比（變量），縱坐標為機隊中所有自有發動機一年的總成本。從該曲線可以看出，當租發平均航段比從4變為1.25，140臺自有發動機一年總成本減少469609美元，平均一臺自有發動機一年減少3173美元。而實際上租發平均航段比調整空間遠小于此，一臺自有發動機一年減少成本也遠小于3173美元，相比較租發成本變化影響甚微。

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

“循環先到”送修原因的自有發動機，因送修循環數不變，排班優化邏輯使其年飛行循環數不變，因此送修年限不變，其自有成本隨租發平均航段比的調整保持不變。

3）基于租賃協議，計算租發成本

排班優化邏輯是基于航班串和相同起落數進行調整，因此調整前后租發循環數保持不變，以月為周期進行計算，則租發成本=月EFH X平均航段比對應的小時費率，假設租發月EFH為234，月平均航段比為1.99，參照表5，則月租發成本=234*170.15=39815.1美元。以此方法計算，可以得出圖2。

3.2 研究結果的可靠性

1）可靠的數據來源

租發小時費率來自公司的租發協議，成本系數矩陣表來自公司歷史V2500發動機的小時包修協議，發動機機隊結構數據來自發動機管理部門，發動機運行數據來自維修控制部門、發動機管理部門和財務部門。所有基礎數據都確保來源可靠且準確。鑒于論文發表需要，文中數據進行了適當修改，不影響研究結果。

2）有效的算法評估

飛機排班的優化邏輯和發動機成本計算方法參考了業內專業文獻和教材，結合了實際發動機運行數據，做到了理論和實際的相互結合，得到了民航院校教授和航空公司發動機工程師的指導和認可。

3）可操作的實踐驗證

本項目基于實際的排班計劃，確保通過對調租發和自有發動機的飛行，實現當日航班串的對調，對調的前提條件是確保兩架飛機的循環數相同、來回基地站相同，雖然提高了優化的條件，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化航班。

3.3 研究成果的價值

1）經濟價值方面

實現低投入高產出，投入只涉及項目的人工成本，產出共涉及8種35臺租發，以上文中V2527為例，一臺租發一天飛兩個循環，航段比從2.71調整為2.12，則一天可以節省136.82美元，假設35臺租發一天可以優化50%，按一天執行兩個循環計算，一年可以節省約136.82*35*50%*365=873937.75美元，考慮到結算時支付稅款的情況，公司每年可以節省1000000美元以上。如果將CFM56-5B3和V2533租發調整為小功率使用、將裝有單臺租發的飛機改裝為裝有兩臺以上租發，那么將會節省更多成本。

2）社會價值方面

中國作為航空大國，一直在為實現航空強國不懈努力，在航空發動機自主研發和制造生產方面仍然任重而道遠。國內航空公司作為重資產結構的企業，在全球發動機市場上更是缺少話語權和議價權，租發作為航空公司運輸經營的必要模式，迫切需要深入研究打破經營壁壘。本研究聚焦租發與自有發動機運行成本間的相互關系，可以幫助航空公司進一步了解租發費用的制定依據和租發的低成本使用規律，助力航空公司提升租發的議價能力，實現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構、租發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，不同航空公司優化邏輯可能存在差異，但指導思路相同。

3.5 進一步研究的建議

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

b.研究合理的租發結構。租發對于航空公司發動機周轉至關重要，但租發量在整個發動機機隊中的最合適占比，仍需在機隊管理和成本優化方面進一步思考。

c.優化租發協議，提高議價能力。根據自有發動機成本計算方法，清楚自有發動機小時成本，為租發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。運行領域專家指出，發動機使用時間每增加一年油耗約增加0.5%，因此，可以將發動機油耗融入到航班編排，在“降本”上持續發力。

e.綜合研究租發結算時的稅率支付。租發涉及關稅、增值稅、預提稅和手續費等，精準考慮各種稅率，對于發動機運行成本的精益管控更為有益。

4 結論

本文基于國內某運營商租發領域成本痛點進行研究，力爭在成本管控方面找準“小切口”解決“大問題”，這也是航空公司實現經營突破的重要一步。本研究主要貢獻有3個方面。一是結合成本系數矩陣表創新自有發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。二是同種類發動機中，租發占比較小（以V2527為例，為1：14）時，發動機機隊總成本受航段比影響的趨勢與租發機隊成本受航段比影響的趨勢相同，即運行中使租發機隊成本減少則該機隊總成本減少。三是將發動機維修成本融入到航班編排，優化邏輯是優先讓租發飛短航線，自有發動機飛長航線，具體影響趨勢和優化空間要參考租賃協議中的小時費率。

參考文獻

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作者簡介

劉超，本科學歷，在職取得中國民航大學航空工程工程碩士學位，具有豐富的航線維修、技術支援、黨務崗位工作經歷。

王偉，碩士研究生學歷，發動機管理中級工程師。

魏景煥，本科學歷，運行管理部主管，具有豐富的航班正常管理、運行數據統計分析工作經歷。