需求不確定下航空公司混合渠道魯棒協(xié)調(diào)研究*

江 超 胡 榮 李東亞 吳文潔

(南京航空航天大學(xué)民航學(xué)院 南京 211106)

需求不確定下航空公司混合渠道魯棒協(xié)調(diào)研究*

江 超 胡 榮 李東亞 吳文潔

(南京航空航天大學(xué)民航學(xué)院 南京 211106)

為了對航空公司混合渠道進(jìn)行更有效協(xié)調(diào)，根據(jù)渠道協(xié)調(diào)特點，運(yùn)用情景分析法構(gòu)建了需求不確定情況下航空公司混合渠道協(xié)調(diào)的魯棒優(yōu)化模型，并對該模型進(jìn)行了多維度數(shù)值模擬.結(jié)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(xié)調(diào)；隨著分銷渠道比例下降，渠道協(xié)調(diào)魯棒性呈現(xiàn)先降后升趨勢，隨著休閑類旅客比例上升，渠道協(xié)調(diào)魯棒性呈現(xiàn)先升后平穩(wěn)趨勢.因此航空公司應(yīng)提升直銷渠道和旅客黏性；代理人應(yīng)降低渠道成本；兩者應(yīng)開展合作吸引休閑類旅客，并在休閑類旅客的高比例區(qū)域投放高比例優(yōu)惠經(jīng)濟(jì)艙機(jī)票.

航空運(yùn)輸；渠道協(xié)調(diào)；魯棒優(yōu)化；不確定性；情景分析

0 引 言

國內(nèi)外關(guān)于不確定性情況下混合渠道協(xié)調(diào)類的供應(yīng)鏈優(yōu)化管理問題已經(jīng)有了較為豐富的成果.Zhang等[1]研究了網(wǎng)絡(luò)購物中雙渠道供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的協(xié)調(diào)問題，并構(gòu)建了考慮確定和隨機(jī)需求的協(xié)調(diào)模型.David等[2]則分別從渠道結(jié)構(gòu)和渠道競爭兩個角度對雙渠道供應(yīng)鏈協(xié)調(diào)進(jìn)行了研究.Chun[3]從市場交易成本和網(wǎng)絡(luò)旅客比例2個視角分析了議價能力對營銷渠道優(yōu)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(gòu)建了單目標(biāo)電子供應(yīng)鏈魯棒運(yùn)作模型，并通過算例驗證了最優(yōu)解和模型魯棒性.又采用模糊集方法和魯棒優(yōu)化方法構(gòu)建了閉環(huán)物流系統(tǒng)和供應(yīng)鏈運(yùn)作的模糊規(guī)劃模型，為供應(yīng)鏈魯棒優(yōu)化研究提供了新思路.魯棒優(yōu)化方法在航空領(lǐng)域也應(yīng)用廣泛，Burke等[5]研究了多目標(biāo)條件下航空公司機(jī)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(jié)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(lián)盟管制結(jié)構(gòu)的魯棒性問題.Muter等[7]運(yùn)用魯棒優(yōu)化技術(shù)研究了飛行計劃不確定情形下航空公司機(jī)組成員配對問題.Jiang等[8]從不同角度出發(fā)研究了航空公司航班時刻的魯棒優(yōu)化模型.汪瑜等[9]建立了考慮隨機(jī)需求航線網(wǎng)絡(luò)效應(yīng)的旅客需求不確定下機(jī)隊魯棒優(yōu)化模型.

現(xiàn)有文獻(xiàn)對不同情境下的渠道協(xié)調(diào)和優(yōu)化問題開展了卓有成效的研究，但目前針對供應(yīng)鏈協(xié)調(diào)優(yōu)化和航空方面的魯棒優(yōu)化研究多聚焦在實體產(chǎn)品供應(yīng)鏈系統(tǒng)和航空公司航班時刻、機(jī)組配對等航空業(yè)務(wù)問題上，尚缺乏對產(chǎn)品完全電子化前提下航空公司混合渠道協(xié)調(diào)的魯棒優(yōu)化研究.據(jù)此本文根據(jù)航空公司混合渠道協(xié)調(diào)特點，構(gòu)建了旅客需求不確定情況下航空公司混合渠道協(xié)調(diào)的魯棒優(yōu)化模型，并采用LINGO軟件進(jìn)行了多維度數(shù)值模擬.

1 渠道協(xié)調(diào)模型

航空公司混合渠道協(xié)調(diào)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(jī)票產(chǎn)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(jī)票產(chǎn)品銷售給具有不確定需求的旅客.渠道協(xié)調(diào)模型運(yùn)作追求系統(tǒng)總成本最小化.

1.1 渠道結(jié)構(gòu)

航空公司混合渠道協(xié)調(diào)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見圖1.

圖1 航空公司混合渠道協(xié)調(diào)系統(tǒng)

1.2 符號含義

在渠道協(xié)調(diào)系統(tǒng)中，航空公司生產(chǎn)的運(yùn)輸產(chǎn)品以電子化機(jī)票形式流轉(zhuǎn)于各渠道中.協(xié)調(diào)系統(tǒng)中的機(jī)票產(chǎn)品、航空公司、旅客和代理人分別用下標(biāo)i，j，k，l表示.其他參數(shù)及決策變量及它們的含義如下.

參數(shù)wijk為航空公司j銷售機(jī)票產(chǎn)品i給旅客k的單位可變成本(包括航空公司銷售機(jī)票給旅客的訂單、服務(wù)、營銷等成本)；wl,ij為航空公司j應(yīng)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(fèi)等成本)；wl,ik為代理人l將機(jī)票產(chǎn)品i銷售給旅客k的單位可變成本(包括代理人銷售機(jī)票給旅客的訂單、服務(wù)、營銷等成本)；rij為航空公司j生產(chǎn)機(jī)票產(chǎn)品i的準(zhǔn)備成本(航空公司進(jìn)行機(jī)票產(chǎn)品生產(chǎn)準(zhǔn)備時與上游供應(yīng)商產(chǎn)生的訂單成本，由于發(fā)生在上游供應(yīng)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(jī)隊采購、運(yùn)營基地建設(shè)等成本)；fl,j為航空公司j應(yīng)對代理人l的固定成本(包括代理人準(zhǔn)入和資質(zhì)管理等成本)；fl,k為代理人l應(yīng)對旅客k的固定成本(包括代理人辦公和信息系統(tǒng)建設(shè)等成本)；Cij為航空公司j能夠生產(chǎn)機(jī)票產(chǎn)品i的最大運(yùn)力；Tj為航空公司j的總運(yùn)力；dik為旅客k對機(jī)票產(chǎn)品i的需求量；qik為未滿足旅客k對機(jī)票產(chǎn)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(jī)票產(chǎn)品i的數(shù)量；xl,ik為旅客k從代理人l購買機(jī)票產(chǎn)品i的數(shù)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(jī)票產(chǎn)品i未滿足旅客k需求的數(shù)量；yij∈{0,1}，若航空公司j提供機(jī)票產(chǎn)品i，則yij=1，否則yij=0.

在這個魯棒優(yōu)化模型中，還有兩點值得關(guān)注：①機(jī)票產(chǎn)品目前已經(jīng)實現(xiàn)了完全電子化和所有渠道主體的共有庫存管理，因此機(jī)票產(chǎn)品在整個協(xié)調(diào)系統(tǒng)中的流轉(zhuǎn)不存在運(yùn)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(biāo)函數(shù)(最小化系統(tǒng)總成本)：

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

機(jī)票產(chǎn)品i總運(yùn)力約束：

(1)

航空公司總運(yùn)力約束：

(2)

航空公司供應(yīng)量不超過旅客總需求：

(3)

代理人供應(yīng)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(fù)條件：

(8)

2 數(shù)值模擬

2.1 魯棒性驗證

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

表1 需求情景

根據(jù)從上述航空公司市場部門獲得的實際成本數(shù)據(jù)和上述原則，假設(shè)航空公司應(yīng)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(chǎn)準(zhǔn)備成本為48；航空公司最大運(yùn)力為1 100；代理人銷售比例下限為60%.其他數(shù)據(jù)見表2～4.

經(jīng)LINGO軟件編程模擬，當(dāng)旅客需求是確定和不確定時，該協(xié)調(diào)系統(tǒng)最小總成本分別為19 573和20 143.

表2 航空公司應(yīng)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(yīng)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(jié)果可看出，當(dāng)旅客需求處于確定和不確定情況時，航空公司混合渠道協(xié)調(diào)系統(tǒng)的總成本偏差率(確定和不確定情況下的最優(yōu)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(yōu)解非常接近于需求是確定時的最優(yōu)解.而且經(jīng)驗證，對任何情景s∈Gs的需求情景，需求不確定時的最優(yōu)解均可行.由此可得出結(jié)論，以上渠道協(xié)調(diào)模型適用于需求不確定情況下航空公司混合渠道協(xié)調(diào)，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(tài)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(xiàn)下降趨勢，即上述魯棒優(yōu)化模型中代理人銷售機(jī)票比例a將呈現(xiàn)下降趨勢.這將給魯棒優(yōu)化模型結(jié)果帶來一定影響.

保持3.1中其他數(shù)值不變，設(shè)置a從100%～0%開展數(shù)值模擬，觀察確定和不確定需求情景下協(xié)調(diào)系統(tǒng)最小總成本偏差率變化趨勢，而偏差率增大(減小)表征了協(xié)調(diào)系統(tǒng)魯棒性降低(增強(qiáng))，因此通過觀察偏差率變化可得出a值變化對渠道協(xié)調(diào)系統(tǒng)魯棒性的影響.數(shù)值模擬結(jié)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(xiàn)3段變化趨勢：

1) 當(dāng)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(xié)調(diào)系統(tǒng)魯棒性.

2) 當(dāng)分銷渠道比例在85%～50%之間時，偏差率呈現(xiàn)上升趨勢，且在50%時達(dá)到峰值，即渠道協(xié)調(diào)魯棒性呈現(xiàn)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(dá)到峰值.

3) 當(dāng)分銷渠道比例在50%～5%之間時，偏差率呈現(xiàn)下降趨勢，即渠道協(xié)調(diào)系統(tǒng)魯棒性呈現(xiàn)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(qū)逐出市場，留下的較大規(guī)模代理人在與航空公司進(jìn)行渠道協(xié)調(diào)時具有較好規(guī)模效應(yīng)和較高協(xié)調(diào)效率.

綜上3點可得出以下結(jié)論：

對于航空公司而言，基于目前分銷渠道比例現(xiàn)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(xié)調(diào)魯棒性降低問題，但這種現(xiàn)象將在直銷渠道比例占到50%之后發(fā)生逆轉(zhuǎn)，隨著航空公司直銷渠道比例不斷提升，當(dāng)直銷渠道比例超過50%之后，直銷渠道比例越高，渠道協(xié)調(diào)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(dǎo)致的魯棒性降低和成本損失將會在后期得到彌補(bǔ)和回報.所以從長遠(yuǎn)看，航空公司應(yīng)繼續(xù)采取舉措提升直銷渠道比例，這將不僅能帶來品牌、服務(wù)等方面收益，也能提升渠道協(xié)調(diào)魯棒性.

對于代理人而言，其應(yīng)把握好目前分銷渠道比例優(yōu)勢，并通過技術(shù)升級等舉措降低自身成本，從而抵消若干因渠道協(xié)調(diào)魯棒性降低導(dǎo)致的成本增加.當(dāng)分銷和直銷渠道比例基本持平之后，代理人應(yīng)通過和航空公司開展更深層次合作等方式來進(jìn)一步擴(kuò)大渠道協(xié)調(diào)魯棒性上升導(dǎo)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(dāng)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(xiàn)上升趨勢，這將給魯棒優(yōu)化模型結(jié)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(jīng)濟(jì)艙機(jī)票為主.

保持2.1中其他數(shù)值不變，設(shè)置休閑類旅客比例從0%至100%開展數(shù)值模擬，數(shù)值模擬結(jié)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(xiàn)兩段變化趨勢：

1) 當(dāng)休閑類旅客比例在0%～30%之間時，偏差率呈現(xiàn)下降趨勢，即休閑類旅客比例提升導(dǎo)致了渠道協(xié)調(diào)系統(tǒng)魯棒性明顯上升.

2) 當(dāng)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(xié)調(diào)系統(tǒng)魯棒性基本沒有影響.

因此，對于不同航空公司而言，當(dāng)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(lián)網(wǎng)直銷渠道、提前推出經(jīng)濟(jì)艙優(yōu)惠套餐產(chǎn)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(wù)和渠道間協(xié)調(diào)成本，并且航空公司可在休閑類旅客比例越高的銷售區(qū)域投放越高比例優(yōu)惠經(jīng)濟(jì)艙機(jī)票產(chǎn)品.而當(dāng)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(xié)調(diào)的影響，投放較高比例優(yōu)惠經(jīng)濟(jì)艙機(jī)票產(chǎn)品的策略也可繼續(xù)采用.

對于代理人而言，休閑類旅客比例增長對其發(fā)展是一個契機(jī)，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(yīng)從服務(wù)、誠信度、忠誠度等方面提高休閑類旅客選擇代理人購買機(jī)票概率.同樣代理人也可在休閑類旅客比例較高區(qū)域投放較高比例優(yōu)惠經(jīng)濟(jì)艙機(jī)票產(chǎn)品來獲取最大的收益.

3 結(jié) 束 語

根據(jù)航空公司混合渠道協(xié)調(diào)的特征和魯棒優(yōu)化方法，構(gòu)建了需求不確定情況下航空公司混合渠道協(xié)調(diào)的魯棒優(yōu)化模型.經(jīng)數(shù)值模擬后發(fā)現(xiàn)該魯棒優(yōu)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(xié)調(diào)系統(tǒng).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(xié)調(diào)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(yīng)著力提升直銷渠道比例，并通過多元化的渠道和產(chǎn)品提高休閑類旅客黏性；代理人應(yīng)通過技術(shù)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(yīng)共同從服務(wù)、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(qū)域投放較高比例優(yōu)惠經(jīng)濟(jì)艙機(jī)票產(chǎn)品，將有助于航空公司混合渠道協(xié)調(diào)系統(tǒng)變得魯棒性更強(qiáng)和更有序，實現(xiàn)航空公司、代理人和旅客的共贏.

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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(xué)基金項目(71201082)、江蘇省社會科學(xué)基金項目(15GLC001)、中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專項資金(NR2014007，NS2015068)、南京航空航天大學(xué)民航學(xué)院創(chuàng)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(lǐng)域為民航經(jīng)濟(jì)分析、交通運(yùn)輸規(guī)劃與管理