1.1 航空货物运输概况

随着全球化经济的飞速发展，我国地方与地方之间的贸易往来变得越来越频繁。由于货物运输的性质决定其将各个地区之间的经济以及企业发展相互紧密地连接起来，起到了促进社会经济发展的意义，因此交通运输需求在国家与地区经济发展规划中起到了举足轻重的作用。

我国共有五大交通运输方式：铁路运输、公路运输、水路运输、航空运输及管道运输，各种交通运输方式均发挥着各自对经济增长的贡献，其中空运由于其高效、迅速、安全等优势，在全球电商产业的蓬勃发展及快递行业的快速崛起的背景下，航空运输所占比重逐年增长，上升势头迅猛，有着极大的发展空间及前景，逐渐引起了人们的广泛关注。

如图1-1所示，截止到2018年，中国民用航空货运量达到了7.39×10 ⁶ 吨，是1978年的115倍。从过去二十年内我国航空货运量年均增长率变化来看，1999-2010年货运量年均增长11%，处于快速增长期；2011年和2012年货运量连续两年下滑后，需求逐步回升；2013-2018年货运量年均增长5%，处于平稳增长期。从整体来看，虽有少数年份的数据波动，但不影响我国航空货运量的整体平稳增长趋势。总体看来，在全球经济大环境的影响下，目前国内航空货物运输业处于相对平缓增长期，航空运输企业有必要通过优化运营手段来提升企业的收益水平。

我国航空货运市场中的市场主体主要包括客运和货运兼营的航空公司、主营货运的航空公司、由主营快递业务的公司所成立的航空公司以及新兴的民营快递公司自建航空公司和机队。顺丰速运就是民航快递公司自建航空公司的典型，自成立的1993年起至今的26年间，顺丰速运已经从一个南方小城本地的小型企业成长为我国快递行业的龙头企业。顺丰航空也是快递行业中较早意识到掌握航空运力重要性的企业，截止到2014年，顺丰航空已经拥有18架自有全货机，年航空货运量达到83万吨，占整个中国民航业的约20%。从此顺丰开启了国内快递民营快递企业配备自有货机，成立航空公司用于货物运输的先例，也加大了航空货运市场的竞争，改变了国内航空货运市场的主体结构。这说明快递公司配备自有货机能进一步提升其运力、时效性和服务质量，成为我国航空货运业的发展趋势，证明掌握航空运力的重要性可见一斑。

近年来，高铁在国内的大量建设和发展，铁路货运的运力不断提升，时效性提高，其安全性和稳定性也得到提高，这符合正迅猛发展的货运运输的要求，势必会对我国航空货运业形成冲击。有观点认为，空运适合小体积和高价值货物，铁路运输适合大宗货物运输，铁路货运和航空货运之间存在不可替代性。一方面是因为铁路运输与航空货运相比在途时间更长，时效性相对较差；另一方面，铁路运力较为有限，铁路运输部门更倾向于选择长距离的大宗货物的运输，对利润率较低的快件没有太大兴趣。因此，从短期来看，这个观点是成立的，铁路货运对航空货运不会产生太大的冲击；但是，从长期来看，随着高铁的大量建设投入运营，将会对航空货运业造成冲击。首先，高铁线路的建成会大大提高现有路线的货物运输能力，促使铁路运营部门开始寻求新的货源增长点，不再局限于传统的大宗货物运输，而如今随着电商发展而迅速崛起的快件运输，必然会成为铁路运输部门的目标。其次，高铁线路将大幅缩短货物运输的在途时间，增强时效性，并且和航空运输相比，高铁还具有准点准时的优势。飞机常常会遇到因各种原因（如管制、天气等）而延误的情况，而高铁的运行几乎不受外部影响，延误的情况非常少。铁路运输的高时效性和稳定性正好符合如今电商快件运输的要求，且铁路运输量大，平均运输成本较低，因此预计将来铁路运输快件将会成为趋势，这不仅会冲击航空货运业，甚至对居于快件运输主导地位的公路运输也会造成冲击。

根据中国电子商务研究中心监测数据显示，我国现有的航空运力中有51%被快递所利用，而全国快递业务中有80%来自电商业务。也就是说，国内航空货运量中有约40%来自电商快件，电商快件的增长必然导致国内航空货运量的增长。近年来，电商的迅猛发展带来的是国内快递包裹数量的激增。根据国家统计局数据显示，2018年全国快递量为507.1亿件。因此从短期来看，电商的发展带来的快递数量激增对航空货运量的增长还是起到了促进作用。然而从长期来看，电商的进一步发展可能会使航空货运业面临挑战。在空运、公路运输和铁路运输这几种现代主流运输方式中，空运成本最高，公路运输成本大约只有空运一半。随着电商行业的发展和激烈竞争，降低物流成本必然是电商行业的目标，这种状况将使航空货运业面临严峻挑战。

我国航空货物运输业迅猛发展，国际排名亦不断上升，但面对来自国外航空公司的竞争和来自国内的铁路运输、公路运输以及水路运输的挑战，改善国内航空公司的货运管理水平，提高航空货物运输运营管理水平是应对航空货运市场的迫切需求。航空货物运输管理水平对航空货运生产与运作管理，实现航空公司效率与效益的共同提升，挖掘运输企业的潜力有重要作用，是应对市场挑战的必然发展趋势。

在运输总周转量增长的背景下，截至2018年12月31日，200万~1 000万级机场数量升至29家，新增8家200万级机场，如表1-1所示。2018年中国大陆地区千万级以上机场的出港准点率排名中，乌鲁木齐地窝堡机场凭借82.86%的出港准点率成为年度出港最准点的机场，准点率同比提升7.49%。西安咸阳、重庆江北机场分列第2、3位。同比2017年，上海虹桥、上海浦东和珠海金湾机场准点率提升最快，分别提升了20.75%、19.31%、19.29%。

2018年亚太区中型航司到港准点率排名中，新加坡航空以95.24%的到港准点率排在第1位，如表1-2所示。中国航司方面，8家航司上榜，其中春秋航空成为亚太区中国最准点的中型航空公司，其到港准点率为88.22%。

影响航班准点率的各因素中，以天气原因、机场流量控制和航空运输企业自身原因这三大因素为主，但无论是国内主要航空公司还是中小航空公司，其自身原因所导致的航班延误占有很大比例，其中主要航空公司为41.1%，中小航空公司为47.9%，如图1-2和图1-3所示。因此解决航空货物运输优化运营问题之一就是提高航空公司航班准点率，这是提高运营效率的关键，也是航空运输企业提高航空货运收益所要解决的主要内容之一。

其次，China Southern Airlines Company Limited（中国南方航空股份有限公司，简称“南航”）货运等级舱位项目在2012年10月获得企业现代化创新成果。公司依据用户的不同需求，提供各种类别的服务，继而实现多等级的价格差别，其多级货运舱位价格模式实现了“客户驱动定价”的销售形式，不再是传统的以商品类别定价。南航是国内首家也是独家以“多级货运舱位价格”模型在航空货运企业中进行应用的企业。

多级货运舱位价格可以让客户选择货运物品不同的服务等级，南航可以有效管理货运舱位价格，实现企业收益。多级货运舱位价格以“定舱定价”为准则，共有价格高到低三个层次，即头等舱（A舱），高端服务舱（B舱），普通的服务舱（C舱）。同时将服务保障分为A、B、C三个等级，南航货运将同一水平的货物安排在一起，货物层次不同将分类存放，公司在货物上或者集装设备上显著标记其货物类别，有利于操作人员及时识别，及时操作，让客户真正体会不同价格不同服务。然后，可以保证等级高的货物的优先装机，优先运输。在南航的多等级定价实施的成功我们也清楚地看到航空货物运输方面确实急需收益管理的运用，南航的成功也标志着我国航空货运业必将进入多等级运价的时代。

虽然现如今国外一些先进的航空公司都拥有属于自己的收益管理系统，但对于我国的航空运输业来讲则依然需要创新出更符合我国航空运输市场特点的新的收益管理的思路与方法。在这一基础上，通过不断探索发现一种可能的新思路，这就是“可召回制度”。美国哥伦比亚大学Gallego（1994）在AGIFORS网站上发表了关于“可召回制度”的初步研究成果，到2008年提出了可召回制度下的收益模型。虽然目前这个新方法尚处于研究阶段，并没有进行具体实施，但是从模拟后的效果来看，它确实可以减少航空公司在收益管理过程中的矛盾，提高一定的收益。其特点是突破传统，更加充分地利用低价票，尽最大可能去满足由于意外而产生的高价值需求，提高高等级舱位需求预测的容错率，并弥补由于预测不准所带来的风险以及收益损失，它是在传统座位分配模型的基础之上所提出的更进一步的优化方法，但是此法却在货运领域尚未涉足。

我国航空货物运输量增长非常迅猛，在国际上的排名也不断攀升，但不可忽视的危险是我航空货物运输业有着被边缘化的可能，细究原因主要有法制建设、民航管理政策、产业结构、航空货运代理等方面；其次，国内航空运输企业在货运方面管理水平要相对弱于客运方面的管理水平，存在航线网络、货运舱位和货运航班时刻等方面优化的问题。

（1）航空货运量预测水平待提高。

预测是实施有效管理的基础，其在管理系统中具有举足轻重的地位。预测是管理系统的核心部分，是超售、舱位最优化分配和动态定价的基础。预测的精度直接影响后面决策的制定，进而影响企业的收益水平。国内外大量文献表明：提高10%的预测精度可以增加0.5%~3.0%的收益；其次，每个货主对托运货物愿意承担的价格是不同的，航空运输企业通过设置多等级货运价格才能有效满足不同货主的需求，才能最大化企业收益。

（2）航线、航班不够合理。

充足的民航运力和高密度、全方位的航线是航空货物运输发展的重要保障。以香港机场为例，香港机场航线、航班的优势是占据我国国内的航空货物运输大量份额的一个非常的重要原因，香港机场每周与世界各地连接的航班数有近4 000个，充分保障了空运的快捷性。反观国内，非通用飞机仅600有余且全货机的数量相对不足，在1 100多条航线中，以全货机为主的国际航线数量屈指可数，与此同时，以全货机为主的国内航线数量也相对较少。只有拥有充分的航班、航线资源与世界相连才能保证全球化生产和分散化销售，然而目前我国的软肋恰恰是民航运力的缺乏及航线、航班不合理配置，导致了货源的流失。

其次，在传统管理思维的影响下，航空货物运输管理人员注意力常常聚焦在长航线、紧张航线的价格与销量，这样一来，其收益贡献占比必然增大，但其收益增幅空间反而逐步缩小，与此同时，由于长期不关注“短、冷”航线，造成了航空货舱资源的大量浪费，因此有必要优化航空货物运输航线网络、货运航班时刻。

（3）航空货运舱位控制方面。

国内外学者从不同行业或同一行业的不同角度对航空货运管理的理论和应用进行了研究，也一直在运用概率统计、运筹学与优化理论试图解决收益管理所面临的实际问题，由此创立和设计出各种算法和模型，包括超售理论（Overbooking System）、灵活产品控制机制（Flexible Product Control System）、等待机制（Stand-by System）、可召回制度（Callable System）、重新安排航班机制（The Replane Concept）等，在解决收益管理的实际问题中，充分体现了这些模型和方法的价值，也是当前收益管理中研究的热点。

然而，截至目前众多模型、算法的应用或研究还局限于航空客运领域，在航空货物运输管理方面相对较少。最早，Kasilingam（1997）分别从预测问题、超售问题、舱位控制问题和航线选择问题等多个角度全方位比较了客货运管理之间的异同点，重点指出航空货物运输管理的复杂性，最后创建了航空货运收益管理的概念模型。而后国内外大多数研究文献对舱位超订、最优分配和最佳定价研究甚多，对超售后的舱位的后续管理问题相对缺乏。

综上分析，可以发现，航空货物运输运营管理中的预测精度不高，航线、航班和货运舱位优化水平不足导致航空货物运输运营水平较低，收益水平也不高，这就要求航空货运企业充分发挥民航运输企业潜力，努力改进航空货物运输运营管理的方法和技术，优化航空线路、航班、货运舱位等，提高生产效率和效益。

本书借鉴国内外相关学者对航空货物运输营运管理的相关成果，以航空货物运输运营管理中的民航货运量预测、航线、货运航班和货运舱位优化水平不足为立足点展开研究。一方面对航空货运量展开预测算法的优化；另一方面，重点从货运航线网络优化、货运航班的时刻优化和货运多等级舱位柔性控制等角度优化航空货物运输运营管理水平，以期通过运用科学的思维、理论和方法，及时地了解民航运输市场状况和发展态势，比较准确的认识、掌握航空货物运输运营管理的规律，有利于提升航空货物运输运营管理水平，为提高航空货物运输的市场竞争力而提供一些方法参考和理论支撑。

我国航空货物运输业迅猛发展，国际排名亦呈现不断上升的趋势，但面对来自国外航空公司的惨烈竞争和来自铁路、高速公路、海路的挑战，改善国内航空公司的货运管理水平，提高航空货物运输运营管理水平迫在眉睫。航空货物运输管理水平对航空货运生产与运作管理，实现航空公司效率和效益的齐飞，挖掘航空运输企业的潜力，具有极其重要的意义。

（1）航空货运量预测算法优化，有利于航空运输系统进行有效规划与管理，及时把握民航运输市场状况和发展态势。科学且合理的决策是航空运输系统进行规划与管理的保证，而科学的预测则是科学且合理的决策的基础，其在管理系统中具有举足轻重的地位。预测的精度直接影响后面决策的制定，进而影响企业的收益水平。

预测通过定量分析和定性分析实现将未来的不可知性、风险性降到最低，能够为决策提供依据。宏观上看，航空运输规划需要以民航货运量预测为前提，只有合理预测出年度货物流量、流向和不同运输方式的分担比例，才能对航空设施设备进行总体、合理规划，才能进行正确且合理的设计航线网络。从微观视角看，通过对货运量预测的结果进行分析，可以合理确定航空公司货运运力和货运舱位的安排。

（2）货运航线网络优化研究，能有效地提高航线运力利用率。航线是每家航空公司生存不可或缺的关键因素，航班计划的制定需要预先明确航线网络结构，航空运输企业货运航班计划必须按照航线网络结构来进行安排，如果航线网络不合理，那么航班计划再合理也枉然，航空公司的收益水平很难得到提升。所以，航线网络优化在航空货物运营中具有非常重要的意义，如何实现民航货运量的准确预测，航空运输企业运力计划的科学分配，航线网络合理设计及优化，对航空运输企业生产与运作、运力浪费避免、企业潜力发挥、效率与效果并重和竞争力提升都具有非常重要的意义。

（3）货运航班时刻的研究，不仅能够满足货主快速运输的需求，也能提升航空货运公司的收益水平。某航空运输企业货运航班的频率是影响航空货运收益水平的重要因素。增加货运航班班次，必然提升航空货运公司的收益水平，但随之带来的还有公司成本的上升。因此，科学地优化货运航班时刻，对最大限度地提升航线上的收益水平具有重要的意义。

（4）基于可召回机制的货运舱位柔性控制的研究。

回收舱位可以看成是一种新的无差别的产品来销售，把可召回机制应用到货运舱位控制中，并理论上证明淡季时也能提升公司的收益水平，不仅有利于航空货运管理完善理论的研究意义，而且具有航空公司增加收益、平衡供需和保留产品或服务以待最有价值的货主的应用价值，也为其他行业（酒店、邮轮等）起到启示的作用。

（5）航空货物运输承运人选择及客户组合研究。

通过对于H航空货运代理公司所处货运代理行业的整体情况分析，以及公司自身竞争优劣势的能力研究，明确目前形势下公司可选择的发展战略，明确以欧洲航线为企业最适宜重点发展的精品航线，建立空运承运人的评价指标体系，对市场上较为适合的承运人企业进行了深入评定和筛选，得出承运人的综合评价分数。通过对公司历史数据的整理分析，建立了基于线性规划的客户优化组合模型，通过实际数据来进行演算分析得出最终一个可行的客户类别的管理方案，企业可以在运营中根据实际情况进行相应的人员资源分配和调整。

综上，优化企业运营对任何一家企业经营来讲都是至关重要的。全面提升航空运输企业生产与运作效率，实现企业效益，是推进科学管理、务实管理的重要方向和必要前提。在全球一体化的背景下，更是提升航空运输企业竞争力、实现可持续发展的必经之路。本书对航空货物运输优化运营若干问题的研究，即对航空货运量展开预测算法的优化、货运航线网络优化、货运航班的时刻优化和货运多等级舱位柔性控制等方面研究，有利于航空运输系统进行有效规划与管理，掌握航空货物运输运营管理的规律；有利于提升航空货物运输运营管理水平，充分挖掘航空运输企业的潜力，实现公司效率和效益的齐飞。 fyQAW+ZbUf5z0oHVTvozYz2pMAyXEMGlHMX9uAbBFuWZqWm+xOFxJ+l28zjxcrmj