航材資源管理的研究進(jìn)展：國內(nèi)外文獻(xiàn)綜述

王超峰

（中國民用航空飛行學(xué)院 機(jī)場工程與運(yùn)輸管理學(xué)院，四川 廣漢 618307）

1 航材管理概述

航空運(yùn)輸由于其快捷、方便、舒適的特性，是中長途旅客運(yùn)輸、國際客貨運(yùn)輸中普遍采用的一種運(yùn)輸方式。近年來，民航業(yè)發(fā)展非常迅速，不同的航空公司之間存在著劇烈的競爭。在此背景下，航空公司都在思考如何有效控制成本，提高資源的使用效率，從而增加利潤。由于航材成本是航空公司運(yùn)營成本的重要組成部分，備受關(guān)注，并被公認(rèn)為最有潛力的控制點(diǎn)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，航材儲(chǔ)備約占航空公司25%的流動(dòng)資金和75%的庫存資產(chǎn)[1]。

1.1 航材的含義

我國民航局AC-121-58合格的航材5.7中，對(duì)航材的定義為“指除航空器機(jī)體以外的所有航空器部件和原材料”，即航材包括了發(fā)動(dòng)機(jī)、螺旋槳和零部件。我國民航規(guī)章CCAR-21-R3對(duì)零部件的定義為“指任何用于民用航空產(chǎn)品或者擬在民用航空產(chǎn)品上使用和安裝的材料、儀表、機(jī)械、設(shè)備、部件、組件、附件、通信器材等”，即零部件包含了設(shè)備、附件、零件、材料等。從這個(gè)意義上講，航材中的絕大部分都屬于航空備件，如輪胎、電子電器系統(tǒng)、儀器儀表、座椅、螺母螺釘、油漆、泊脂、氣瓶、電瓶和充氣滑梯等。

以上分析在國內(nèi)外的文獻(xiàn)中也有所體現(xiàn)。我國學(xué)者通常不加區(qū)別地稱為“航材”，而實(shí)際研究內(nèi)容基本上都是特指航空備件，國外文獻(xiàn)中使用的是“Aircraft spare parts”或者“Aircraft parts”。

1.2 航材資源管理

航材儲(chǔ)備需要保障飛行安全和正常運(yùn)營，要求航材的儲(chǔ)備具有高效的可供性，如果航材供應(yīng)不及時(shí)，飛機(jī)會(huì)面臨停場的風(fēng)險(xiǎn)；如果過度強(qiáng)調(diào)航材的可供性，勢必會(huì)增加航材的儲(chǔ)備，使航材庫存量過大，占用過多的流動(dòng)資金，從而影響運(yùn)輸單位的經(jīng)營效益。航材資源管理的目的就是合理地儲(chǔ)備航材，平衡經(jīng)濟(jì)性和可供性之間的矛盾，在保障航材供應(yīng)的同時(shí)，降低航材儲(chǔ)備成本。

2 航材資源管理的研究概況

通過對(duì)西文文獻(xiàn)檢索系統(tǒng)（Elsevicer-SDOS、EBSCO、Springer Link、Wiley-Blackwell、INSPEC 等）和 中 國 知 網(wǎng)（CNKI）的檢索，發(fā)現(xiàn)國內(nèi)外對(duì)航材的研究多集中在航材預(yù)測、航材庫存管理、航材供應(yīng)鏈合作方面，其中國內(nèi)學(xué)者對(duì)航材管理的研究傾向于定性分析，國外學(xué)者更注重量化研究。航材管理涉及到的領(lǐng)域涵蓋了軍航和民航兩個(gè)系統(tǒng)。

3 國內(nèi)外研究進(jìn)展

3.1 航材預(yù)測

一份關(guān)于航材資源管理的抽樣調(diào)查中顯示，在175家航空運(yùn)輸企業(yè)中，使用物料需求計(jì)劃（MRP）的不足20%，使用訂貨點(diǎn)補(bǔ)貨的占到了80%以上[2]。對(duì)航材需求量的合理預(yù)測是訂貨點(diǎn)補(bǔ)貨的基礎(chǔ)，即便采用MRP 系統(tǒng)補(bǔ)貨的航空運(yùn)輸企業(yè)往往也需要預(yù)測采購作為輔助，這主要是由時(shí)控件航材需求的隨機(jī)性、偶然性決定的。我國航空公司對(duì)航材的預(yù)測大部分依靠經(jīng)驗(yàn)，也有部分航空公司采用一些簡單的預(yù)測技術(shù)，但隨著機(jī)隊(duì)規(guī)模的擴(kuò)大，僅依靠經(jīng)驗(yàn)預(yù)測是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，需要對(duì)航材進(jìn)行系統(tǒng)的分類和預(yù)測。

從國內(nèi)外的文獻(xiàn)來看，現(xiàn)有航材預(yù)測的研究主要集中在預(yù)測方法上，選用的指標(biāo)主要是航材拆換時(shí)間間隔和拆換次數(shù)。Ghobbar 根據(jù)拆換發(fā)生時(shí)間的隨機(jī)性和拆換發(fā)生次數(shù)的隨機(jī)性，將航材的需求分為四類，即隨機(jī)需求、平緩需求、塊狀需求、間歇需求，并通過數(shù)據(jù)分析得出了四種需求的臨界值，如圖1所示，其中ADI為平均需求時(shí)間間隔，CV2為拆換次數(shù)變異系數(shù)的平方[3]。四類航材需求中，平緩需求較穩(wěn)定，需求時(shí)間間隔較短，需求量隨時(shí)間的波動(dòng)不大；間歇需求有明顯的間歇特征，需求時(shí)間間隔較長，需求量隨時(shí)間呈現(xiàn)有規(guī)律地波動(dòng)；隨機(jī)需求不穩(wěn)定，平均需求時(shí)間間隔較短；塊狀需求呈現(xiàn)明顯的塊狀分布特征，需求不穩(wěn)定，平均需求時(shí)間間隔較長。

圖1 航材需求類型

我國學(xué)者張永莉總結(jié)了航材需求預(yù)測的方法[4]。平緩需求由于航材需求量比較穩(wěn)定，通常采用時(shí)間序列的預(yù)測方法[5-6]和回歸分析的預(yù)測方法[7-8]，由于此類航材預(yù)測相對(duì)容易，國外文獻(xiàn)并不多見。間歇需求有周期性波動(dòng)的特征，針對(duì)航材的間歇需求，Ghobbar[9]采用了13 種預(yù)測方法，對(duì)來自Fokker、BAE、TAR 飛機(jī)的36 個(gè)可修件的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，得出結(jié)論：加權(quán)移動(dòng)平均法和Croston 法預(yù)測效果較好。塊狀需求預(yù)測難度較大，預(yù)測的準(zhǔn)確性較低，Regattieri[10]、Syntetos[11]分析了20種預(yù)測方法，通過意大利航空航材的數(shù)據(jù)進(jìn)行檢驗(yàn)，認(rèn)為加權(quán)移動(dòng)平均、指數(shù)加權(quán)移動(dòng)平均和Croston 法預(yù)測效果相對(duì)較好。隨機(jī)需求變化大，不確定性高，文獻(xiàn)中采用的方法有回歸預(yù)測法[12-13]、啟發(fā)式算法[14-16]、數(shù)理統(tǒng)計(jì)的方法[17-19]等。

從國內(nèi)外學(xué)者關(guān)于航材預(yù)測的研究來看，國外學(xué)者通常針對(duì)具體某一類航材展開研究，針對(duì)性強(qiáng)，而國內(nèi)學(xué)者大多沒有明確航材的類型，針對(duì)航材總體展開分析。但近幾年也有部分學(xué)者針對(duì)航材的分類問題進(jìn)行了一些分析[20-22]。

3.2 航材庫存管理

航材具有種類繁多、需求比例低且分布隨機(jī)、突發(fā)性強(qiáng)、存活周期長等特點(diǎn)。現(xiàn)有通用的庫存管理方法和理論對(duì)于航材庫存管理適應(yīng)性不強(qiáng)，但由于大部分航材的實(shí)質(zhì)是航空備件，其需求特點(diǎn)與其他領(lǐng)域的備件類似，故關(guān)于備件庫存管理的研究是可以借鑒的。

外文文獻(xiàn)中直接與航材相關(guān)的主要有：Mabini[23]分析了多級(jí)多航材的庫存體系，考慮航材需求為連續(xù)的前提下，以航材庫存成本和飛機(jī)延誤成本最小化為優(yōu)化目標(biāo)，優(yōu)化菲律賓航空運(yùn)輸企業(yè)的庫存持有水平。Fritzsche[24]針對(duì)高價(jià)值航材，考慮了故障的動(dòng)態(tài)性和維修免費(fèi)期的問題，使用(s-1，s)庫存策略，建立了單個(gè)航材的庫存策略優(yōu)化模型。Sun[25]針對(duì)航線維護(hù)替換航材，基于多級(jí)METRI模型，提出了多級(jí)庫存體系下的庫存優(yōu)化模型。Lee[26]針對(duì)意大利空軍的航材保障，建立了庫存的分布模型，使保障率提升到99%。

從備件角度，Sherbrooke[27]首先提出備件領(lǐng)域的經(jīng)典模型—METRIC（Multi- Echelon Technique for Recoverable Item Control）模型，在系統(tǒng)地研究多級(jí)備件庫存的需求規(guī)律基礎(chǔ)上，在庫存總投資約束下，使總的期望延遲訂貨最小。接下來的研究大多基于此模型展開，從研究的庫存種類、補(bǔ)貨方式、研究特點(diǎn)等方面對(duì)近年來典型的備件庫存方面的文獻(xiàn)總結(jié)見表1。通過分析對(duì)比不難發(fā)現(xiàn)，研究中普遍采用的補(bǔ)貨方式為（s-1,s）和（Q,R）兩種，庫存狀態(tài)以連續(xù)為主。近年來關(guān)于備件的研究開始傾向于從多層多備件的角度出發(fā)，從而更貼近運(yùn)作實(shí)際。

表1 備件庫存問題的主要文獻(xiàn)

國內(nèi)學(xué)者對(duì)航材庫存的研究主要集中在定性分析[37-38]，近幾年越來越多的學(xué)者也開始關(guān)注航材庫存策略的定量研究[39-41]，但國內(nèi)學(xué)者對(duì)航材庫存策略的研究還不夠精細(xì)，往往對(duì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的假設(shè)不夠嚴(yán)格。

3.3 航材供應(yīng)鏈

航材供應(yīng)鏈?zhǔn)侵负娇掌鞑慕?jīng)由訂貨、供應(yīng)、運(yùn)輸、儲(chǔ)存、補(bǔ)充供應(yīng)等環(huán)節(jié)，最終抵達(dá)保障對(duì)象而被使用、消耗的一個(gè)整體鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)；對(duì)于可修復(fù)航材，還包含了一個(gè)支鏈：航材發(fā)生故障，經(jīng)修理、儲(chǔ)存，再補(bǔ)充供應(yīng)到對(duì)象使用，直至報(bào)廢[42]。航材保障供應(yīng)鏈結(jié)構(gòu)如圖2所示[43]。

圖2 航材供應(yīng)鏈結(jié)構(gòu)

國內(nèi)外關(guān)于航材供應(yīng)鏈的研究主要集中在成員企業(yè)之間的合作方面。Kilpi[44]分析了影響航材供應(yīng)鏈成員企業(yè)之間的因素，把航材共享作為重要的合作策略，并驗(yàn)證了航材共享能夠在滿足航材可得性的條件下實(shí)現(xiàn)參與企業(yè)的成本節(jié)約。國內(nèi)學(xué)者關(guān)于航材供應(yīng)鏈的研究主要表現(xiàn)在對(duì)供應(yīng)商的評(píng)估方面，其中劉鵬[45]在考慮決策者的個(gè)人偏好和決策模糊性的基礎(chǔ)上，應(yīng)用群組模糊綜合評(píng)價(jià)的方法選擇航材供應(yīng)商；陳玖圣[46]應(yīng)用層次分析法建立航材供應(yīng)商評(píng)估模型，并選用合適的標(biāo)度，改進(jìn)的判斷矩陣一致性檢驗(yàn)和利用DEA 結(jié)合專家調(diào)查法建立判斷矩陣；邱健[47]應(yīng)用層次分析法建立航材供應(yīng)商的評(píng)價(jià)指標(biāo)，用模糊綜合評(píng)價(jià)建立了評(píng)估模型。

3.4 航材倉庫選址

國內(nèi)學(xué)者還針對(duì)航材倉庫的選址方法做了一些探討和研究。何亞群[48]分析了空軍航材供應(yīng)點(diǎn)選址的影響因素，并在考慮選址具有偏好信息的基礎(chǔ)上提出了用粗糙集理論求解偏好選址問題的方法。萬玉成[49]基于模糊物元的分析原理，建立了航材倉庫選址決策的模糊物元分析法。張亦弛[50]根據(jù)航材物流多階響應(yīng)的時(shí)間約束和流量限制特點(diǎn),建立了多物資0-1整數(shù)規(guī)劃選址模型，并通過過濾條件和啟發(fā)式算法進(jìn)行求解。王瑛[51]針對(duì)軍用飛機(jī)航材保障特點(diǎn)，綜合考慮任務(wù)成功率、經(jīng)濟(jì)性和戰(zhàn)時(shí)道路損毀等因素，提出了軍用飛機(jī)航材保障配送中心選址方法,建立了配送中心的選址模型。陳蓋凱[52]針對(duì)高原地區(qū)航材配送中心選址決策特點(diǎn)，構(gòu)建了航材配送中心選址指標(biāo)體系，提出了基于二元語義的群決策選址方法,給出了基于二元語義群決策的航材配送中心選址步驟。

4 結(jié)論與趨勢

航材資源管理種類繁多、特征各異，需求隨機(jī)性強(qiáng)且需求比例較低，管理復(fù)雜性高。本文對(duì)國內(nèi)外關(guān)于航材資源的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了綜述，把現(xiàn)有關(guān)于航材資源的研究分成了四個(gè)方面：航材預(yù)測、航材庫存管理、航材供應(yīng)鏈、航材倉庫選址。整體來看，國外關(guān)于航材的研究針對(duì)性較強(qiáng)，多采用定量分析的方法，國內(nèi)的研究也逐漸從定性分析向定量研究過渡，但針對(duì)性欠佳。

由于航空公司通常僅儲(chǔ)備常見故障替換的航材，一旦發(fā)生特殊故障，航空公司之間經(jīng)常借不到航材，無法保障正常飛行運(yùn)行。另一方面，不同航空公司的航材大量重復(fù)儲(chǔ)備以致庫存積壓嚴(yán)重，很多航材直至飛機(jī)退役都無法派上用場。以上問題的產(chǎn)生主要是由于缺乏航材共享機(jī)制和共享平臺(tái)?，F(xiàn)在有些學(xué)者已經(jīng)開始關(guān)注航材的共享平臺(tái)[1,44,53]，但是航材共享平臺(tái)的合作機(jī)制、基于共享平臺(tái)的航材資源管理（分類、預(yù)測、庫存管理、供應(yīng)鏈模式）等相關(guān)研究較少，這些都是值得進(jìn)一步研究的內(nèi)容。

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