基于优基数求和法的客舱布局评估

周　健，蒋欣欣

（1.上海飞机设计研究院，上海　201210；2.南京航空航天大学民航学院，南京　211106）

基于优基数求和法的客舱布局评估

周健1，蒋欣欣2

（1.上海飞机设计研究院，上海201210；2.南京航空航天大学民航学院，南京211106）

为提高航空公司竞争力，优化服务质量，在分析飞机客舱内饰和布局的基础上，给出客舱布局的评价指标，建立航空客机客舱布局选型模型；然后根据各个指标的特点，同时结合多属性决策方法，给出了一种优基数求和法对选型模型进行求解，确定优化选型方案。最后通过实例验证，表明本文模型和方法的有效性和可行性，为航空公司的客舱布局工作提供一定的参考。

客舱布局；评价体系；多属性决策；优基数求和法

随着中国航空运输业的快速发展，航空运输量急剧增加，航空公司业务量也迅速扩大，竞争日益激烈。无论何种规模的航空公司，飞机是实现旅客差异化服务的重要载体，而飞机客舱布局的设计及构造是各航空公司在激烈市场竞争中获胜的法宝，如何对飞机客舱的内饰和布局进行安排，从而增加航空公司的运营效益，成为航空公司关注的重点问题。飞机客舱布局被定义为，飞机客舱内各种舱位的安排以及每种舱位具体配备的设备数目和摆放位置。而飞机客舱设备主要包括座椅、厨房、洗手间、娱乐系统及应急设备等。飞机客舱布局的设计及设备配置，是航空公司产品设计部门工作的重点，也是航空公司市场营销和战略竞争的一个重要方面，是决定飞机运营及维护成本高低的关键过程［1-6］。飞机客舱布局及设备选型是航空公司根据本公司的市场定位、战略发展要求、航线网络布局、旅客服务需求及竞争环境，为新引进的飞机及对旧飞机的客舱改装所使用的产品及设备，主要包括厨房、洗手间、娱乐系统、座椅、电源、应急设备等硬件设备，以及地毯、门帘等装饰材料，是一项包含技术性与经济性在内的较为复杂的工作。在该设计过程中还涉及到经济性、舒适性、技术性以及安全性分析等，以保证良好的布局效果，提高旅客的舒适度和满意度［7-8］。

客舱布局的差异会影响到航空公司营销成本和收益的变动，进而影响到公司的长期利益，因此飞机客舱布局的选择与设计，是影响航空公司投资决策的重要项目之一。飞机客舱设备布局与设计一般可分为以下几步［9-12］。

1）市场调研分析航空公司进行客舱布局设计的首要步骤是市场调研分析。首先，要对不同航空公司相同机型的飞机客舱布局和设备基本配置进行调研与分析，找出布局的优缺点；其次，明确该飞机机型在本航空公司的市场定位和所属航线网络及航线特征，对客户需求进行深入调研与了解，进一步确定舱位等级及数量，从而明确客舱布局设计。

2）分析预测收益不同的客舱设备布局，由此带来的收益也不同。航空公司需要从收益管理的角度出发，通过数学模型计算和预测未来收益，从而从备选的布局方案中选择出最佳方案。

3）客舱设备功能分析了解飞机制造商对于飞机特征的说明及飞机的原始功能区，即客舱设备的安装区。此外，航空公司也应根据客机的市场地位和营运要求，分析客舱布局所应具备的主要功能。

4）飞机最大业务载重分析飞机的最大载重量涉及到规定的飞机最大起飞重量、最大着陆重量，最大无油重量的限制以及飞机自身重量，起飞重量及航段耗油重量，飞机最大业载限额等因素的制约。而这些指标的测算所需专业性较高，因此需要运控部门、技术研发部门等多个部门共同参与，制定符合标准的数值，从而确保飞机的安全性。

5）最终确定客舱布局 综合市场调研、收益预算、设备功能、飞机重量及业载等一系列分析后，最终确定客舱布局。

1　评估模型的建立

在飞机客舱布局影响因素分析的基础上，给出了客舱布局的评估指标及参数。从客舱布局的经济性、舒适性、维修性及安全性4个方面进行评估。评估指标如表1所示。

表1　客舱布局评估指标Tab.1　Cabin layout evaluation indices

客舱布局评估模型将从经济性、舒适性、维修性及安全性4个1级指标进行评估。而1级指标又细分为收益、成本等多个2级指标定量计算，具体的计算如下。

1）经济性包括收益和成本等要素。其中，净利润（每次飞行的收入）的计算公式为

2）舒适性包括客座间距、桌椅宽度、过道宽度、卫生间、娱乐设备、厨房设备及舱门等要素。

客座间距计算公式为

卫生间人数比的计算公式为

其中：N卫生间表示卫生间的总数；ts表示总的座位数。娱乐设备人数比的计算公式为

其中：N娱乐设备表示各种娱乐设备的总数。

厨房设备人数比的计算公式为

其中：N厨房设备表示各种厨房设备的总数。

舱门比计算公式为

其中：tpn表示总的舱门数。

3）维修性维修性有2个评价指标：维修间隔、维修时间。维修成本在经济性中已考虑，其中nd为设备种类，即

4）安全性 将0、1变量引入到对安全性指标的评价中，则

在客舱布局安全性设计中，将飞机的适航性作为安全性的最低标准。在飞机制造商提供的选型手册中，一般情况下会提供4～5种客舱布局方案供客户选择。所提供的各个方案都满足CAAR和FAA适航规章要求，但各个方案的通道宽度、应急出口配置及适航取证风险不同，即安全裕度存在差异。

2　基于优基数求和法的算例分析

优基数求和法是一种求解基数型多属性决策的方法，主要用于各属性在问题中具有不同重要性的情形。其指导思想是：（优基数）“总和求好”。求解过程为：将每一行可行方案的所有属性状况转换并规范化成用定量表示的优基数，得到优基数矩阵和各方案的优基点然后依据各属性在问题中的重要性，分别赋予相应的权重系数（较重要的属性赋予较大的权重，较次要的赋予较小的权重）；最后，将每个方案关于各属性的优基数依次乘以对应的权系数后再求和，以加权优基数之和的大小作为方案的综合择优标准［13］。

国内某家航空公司根据需求分析，要引入B878客机，波音公司于选型手册中给出了4种客舱布局方案供客户选择，采用优基数求和法来确定哪一种方案最适合于该公司。4种布局方案的示意图如图1所示。

图1　4种客舱布局方案示意图Fig.1　Sketch of four cabin layout schemes

根据波音公司提供的B787选型手册，得到4种方案的具体参数如表2所示。

表2　4种方案具体参数表Tab.2　Concrete parameters of four schemes

根据式（1）计算每个航班总收益：方案1的收益为

根据式（3）计算客座平均间距：方案1的客座间距为

根据评价指标计算公式，可计算出相应平均指标的值，如表3所示。

根据表3各个评估指标的确定值，采用优基数求和法对方案进行评估。假设4种优化方案分别为x1，x2，x3，x4，5个目标函数分别为A1，A2，…，A5，令

表3　4种方案平均指标表Tba.3　Average indces of four schemes

则定量化数值矩阵为

对于求最小和最大的目标函数，其优基数的计算如下

其中：m为供选方案的个数，k为目标函数的个数，即m=1，2，…，4，k=1，2，…，5。计算可得优基数矩阵为

现设各个评估指标的权系数依次为0.26、0.18、0.18、0.18、0.2，按式（11）对优基数进行加权求和排序

由于该4种方案均满足适航安全性要求，所以有S=1。进而可得

由于u4＞u1＞u2＞u3，因此，方案4是该权系数下的最优方案。此外，决策者可根据公司的实际情况改变各评估指标的权系数，从而选择满足需求的选型方案。

3　结语

民用客机客舱布局和设计是飞机引进工作的重要内容，是节约航空公司运营成本的重要途径之一。本文首先对客舱布局的影响因素进行了分析，然后构建了可准确度量和计算的客舱布局评价指标体系，综合考虑经济性、舒适性、维修性及安全性4个评估指标，并给出了相应指标的计算方法，建立客机客舱布局评估模型，采用综合评价的优基数求和法对模型进行求解。最后，通过B787的4个客舱布局的评估方案，证明了该方法的正确性和有效性。优基数求和法不仅适用于小样本数据，也适用于含有多个评价指标的多个评价对象。同时可以结合权重分析方法，进一步提高评价方法的正确性。

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（责任编辑：杨媛媛）

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基金项目：国家自然科学基金项目（71573122，71303110）

周健（1975—），男，上海崇明岛人，高级工程师，学士，研究方向为飞机产品客户化.