机场财务模型

机场财务模型不确定性/敏感性分析及其软件开发作者：金耀明（YAOMINGJIN）荷兰德尔福特理工大学数学系王欢翻译荷兰德尔福特理工大学（DELFTUNIVERSITYOFTECHNOLOGY）科学硕士论文二OO三年五月2目录目录摘要1、简介1.1机场商业组合（ABS）的背景1.2研究目标2、财务模型2.1财务模型简介2.2模型假设2.3模型参数2.4各类机场收益2.5各类机场成本2.6财务模型的输出――利润3、财务模型的执行与整合3.1简介3.2软件开发的几个阶段3.3设计原理3.4为何运用VisualBasic语言3.5软件试验的结论3.6确定参数3.7如何编写VisualBasic程序3.8编程3.8.1程序描述3.8.2第一阶段3.8.3第二阶段3.9输入与输出3.9.1输入3.9.2用户界面3.9.3计算3.9.4输出3.9.5ActiveX文件3.10结论4、财务模型的不确定性/敏感性分析4.1敏感性分析4.1.1敏感性分析概述4.1.2为何要进行敏感性分析4.1.3各种敏感性分析技巧4.2莫里斯（Morris’）方法――每次一个变量的设计34.2.1为何选择莫里斯方法4.2.2方法描述4.2.3依赖性的各种计量单位4.3相关性比率4.4UNICORN分析软件4.5财务模型与不确定性参数4.5.1财务模型：数学公式4.5.2不确定性参数――范围与分布设置4.6莫里斯方法的结论4.7相关性比率的结论4.7.1案例1：旅客收费与起降收费的相关性比率4.7.2案例2：起降收费的相关性比率4.7.3案例3：两种旅客收费之间的依赖性4.7.4案例4：旅客收费与起降收费之间的依赖性4.7.5案例5：当起降收费之间的等级相关性比率为0.81时，起降费收入得出的相关性比率4.8蛛网结构与政策最优化4.8.1试探过程――政策最优化4.8.2案例14.8.3案例24.8.4案例34.9财务模型参数的理论分析4.9.1等级相关性4.9.2函数4.10莫里斯方法与相关性比率法概要4.11结论参考书目附件A模型参数及其默认值附件B目标属性设置附件C例证与结果图示附件D莫里斯方法的Matlab代码4摘要仅凭预测是永远无法正确预知未来的，因此预测的主要目的只是为了对未来取得某些了解。现今，几乎没有谁会在从未尝试过模拟未来和研究其某些可能后果的情况下，冒然制定并执行数百万欧元的项目计划。决策是核心的管理行为。伴随着机场商业环境的日趋复杂和不断变化，要做出“正确的”决定正变得日益艰难。尤其是在做根本性的决定时，譬如如何规划企业的未来，管理者要面临各种非同小可的问题。尽管已经开展了诸多调研，但是企业的许多决策仍然是出于直觉。如何开发可用于补充决策者的直觉，帮助他们解决战略和运作方面问题的各种工具，将是一大挑战。因此，德尔福特理工大学机场开发中心（TUD-ADC）成立的宗旨就在于，通过开展研究调查和运用研究成果来开发这些工具，譬如机场商业组合（ABS），帮助机场的决策者们。机场商业组合项目旨在开发一些模型和软件，这些模型和软件将从物理容量、环境容量以及财务等角度模拟机场的运作。笔者的工作是执行和整合机场财务模型。作为机场商业组合项目的一部分，该模型针对机场的收益、成本以及投资等方面的性质进行研究。同时，通过理论分析，笔者还要得出该模型的一些深入见解。运用这种财务模型可以估计到机场财务状况的基本信息。根据现有数据、经济因素以及扩展计划等资料，该模型还能够预测未来的财务状况。笔者使用了VisualBasic语言来执行该模型，并在做出详细说明之后进行了模拟。此外，笔者还引入了试探性分析，这种分析旨在于深入的个案研究之前，取得对某个问题的广泛了解，其核心是全面理解财务模型不确定性导致的各种后果，这一点远远不是普通的敏感性分析所能办到的。不确定性/敏感性分析（莫里斯方法和相关性比率法）与模型试探性分析是通过Unicorn和Matlab软件系统来进行的。笔者发现了该模型最重要的几个参数，也通过Unicorn的蛛网结构发现了解决不同案例问题的最优化策略。试探性分析的这种高效性与可靠性将为机场管理者们以及其他相关人员提供一些有用的意见。本论文分为两部分：第一部分主要讲执行，先描述了VisualBasic语言的一些知识，接着介绍了财务模型的执行与整合。第二部分主要谈不确定性/敏感性分析和试探性分析（政策最优化）。另外，在本文的最后一章，笔者给出了一些结论和建议。5第一章简介德尔福特理工大学机场开发中心（TUD-ADC）成立于2001年，是由航天工程技术系与政策管理系共同倡议建立的。其使命是，通过开发和利用由创新观念与先进技术支持的工具和办法，开展研究调查并运用研究成果，帮助航空运输企业迎接各种战略和运作方面的挑战。近年来，随着持续不断的人口增长、规范条例的解除以及对快速运输需求的日益增加，空中交通已出现了大幅度的增长。越来越多的机场遭受了空中交通拥挤、堵塞以及随之而来的机场服务质量和收益下滑的打击。空中交通每年5％的持续增长率将使机场和交通管制系统处于巨大的压力之下，特别是许多机场和飞行区的现有容量已经不足[14]。来自环境保护人士要求降低机场噪音和减少飞行器排放的压力将使这些问题变得更为严重。为了寻找一个解决所有这些问题的好办法，我们需要事先了解不同抉择的后果。经营机场是一种商业行为。机场是在一个充满竞争、复杂多变、难以预知的环境下运营的。为了使之保持竞争力并且立于不败之地，机场需要资讯和支持决策的工具来帮助确保其竞争地位，并且能以低廉的成本，迅速地做出良好的商业决策。决策制定工具的开发是有市场的。TUD-ADC正在开发一整套的工具，这些工具可用在帮助任一机场产生用于制定决策的信息资讯上，使用起来高效和谐。这些工具也可用于解决机场面临的多个系列的问题，无论是运作方面还是战略方面，即便情形多种多样，甚至是不确定性很大的情况。能够分析机场业各个方面――多个系列的运作与战略问题――的一整套和谐的工具目前还不存在。而TUD-ADC的第一套工具就是要针对这个市场的。本项目是开发第一代的机场商业组合（ABS）工具，旨在收集、模仿和整合现有的机场经营知识。第一代工具箱开发出来以后，通过和航空运输企业以及其他相关人士的紧密合作与沟通，该工具箱将会得到不断地更新。61.1机场商业组合（ABS）的背景ABS是由TUD-ADC开发的一整套工具，可用于策划机场未来年度报告，基于的是当前形势，设想不同的场景和战略计划。开发第一代ABS的研究计划是基于图1.1中所示的一整套系统结构而产生的。该图的右下方代表机场客货运输的需求，此为未受限制的原始需求。航空公司则（根据其战略和运作要求，包括其相关飞机以及运营政策等）将该需求转化为理想的机场航班计划表。该图的中下方代表机场的容量（指在给定质量水平上，如航班准时性）。机场容量是与机场的物理设施与运作情况（机场设施、航管手续等等）以及政府规定（如噪音、安全等等）相关的。将理想的机场航班计划表与机场容量和质量局限相匹配，我们就可以得到一份实际的航班计划表。（图1.1：机场商业组合的结构）原文P2在“航班量”椭圆之上的区域代表机场收益生成的行为。航班运转直接生成了机场收费，间接生成了机场的零售收益，甚至还更间接地生成了房地产收益（比如候机楼内外空间租赁）。所有的这些收入源就组成了机场总的营业收入。除去股东的分红之外，该营业收入就被用于以下两方面：（1）支付运营和维护机场的运作成本（2）购建新的设施设备以改善机场容量，或机场质量，或同时改善两者。基于以上的观念框架，TUD-ADC正在构建由5大模型组成的一整套系统。这5大模型（详见图1.2）即：1、机场容量需求（“理想的航班计划表”）；2、机场容量供给（“实际可利用的容量”）；3、供求的匹配（“航班量”）4、机场营业收入（“营业收入”）5、投资与运作成本（图1.2：机场商业组合的构成模型）原文P3以上模型如此设计，可以使一个模型的输出被用作下一个模型的输入。图表式的用户界面使得该模型易于操作，也使其各种输入易于理解。需求模型（模型1）基于给定机场的本年数据来产生未来某年起降航班的理想计划表，但没有把噪音限制和容量局限以及其他任何因素考虑在内。该模型包括两大模块：第一个模块（预测模型，简称FM）基于各种经济增长因素来模拟未来各年的旅客流量。第二个模块（计划模型，简称SM）将旅客流量作为其输入并测定理想的进出港计划表（即未受限制的航班计划表）。供给模型（模型2）由三大模块组成：（1）美国FAA飞行区容量模型（简称FAACM）和延误模型。该模块计算的是给定机场的跑道容量和供求差异导致的延误量（2）候机楼容量7模型。该模块估算的是在特定服务水平下（LOS），候机楼内部所需的空间量（譬如，值机、安检、边检、商店、行李分拣以及海关等所需空间）（3）噪音模型。该模块运用整体噪音模型（INM）来开展噪音分析，并估算给定进出港航班计划所产生的噪音值。财务模型（模型4和模型5）是机场商业组合的重要部分，包括两个模型，其中一个描述的是营业收入与运作成本，另一个描述的则是财务与投资。该模型运用旅客量与航班量数据来计算机场的各项收益（如旅客收费、起降费、停场费、地面服务收费、零售、停车费、房地产、公用服务等等收入）、运作成本（员工、折旧、维护、服务、利息、管理等等成本）以及机场投资（各种更新和扩建的投资）。财务与投资模型产生的是机场商业形势的基本构造。所有结果都显示在收支报表和新的损益报表上。从这些结果中，用户可以很容易地读出机场当前的经济形势。此外，用户还可以更改政策参数（如旅客收费和起降收费）来了解这些参数对营业收入和成本的影响。每个模型的建立过程都是按照同样的五个基本步骤，具体如下：步骤1：确定可能的各种模型在开发本工具箱首个原型的第一阶段，我们的目标是和谐地整合所有模型中可利用的知识。这就意味着我们不是把该阶段的焦点放在为任何模型寻找创新性方法上。本系统的某些方面已经通过这种和那种方式得到了模拟。而创新指的是将这些模型整合成一个和谐的系统以及建立其可测量性（用于不同层面的集合）。因此，步骤1就是要撇开文献，确定曾被用于相同目的的各种模型、用于这些模型当中的各种经验规则（连接输入与输出的各种关系）、初步的输入与输出、模型输出的各种主要驱动因素以及以往各种模型所建立的不同层面的集合。同时，现有模型的优劣之处也将加以评析。该步骤的结果是对每一给定模型各种可能性的广泛描述，包括该模型是否已被运用、在何处运用、为何运用以及以往在模拟机场系统的这方面时出现了什么错误，还有，我们可能提出哪些建议。步骤2：回顾与评估可能的各种模型在该步骤中，每个模型的各种可能程式由模型组的各个成员与整合组的一名成员代表共同加以评析。对每一个模型，我们都回顾了其特征和潜在要求，同时还考虑了一系列的问题，包括其可行性、复杂性、一致性、数据要求、软件以及如何决定一种较好的概念设计。我们还对每个模型进行了成本－收益分析，目的是为了选择细节、场景和所用时间比例的各种恰当水平。本步骤中得到的输出（涵盖所有模型）就是整个模型系统的一个概念设计。步骤3：详述各种模型在该步骤中，每个模型都被设计出来并且开发出一项构建计划，详述内容包括所使用的运算法则、模拟假设、软件及数据，同时还包括对模型各种输入、输出、泛函性（如可以被用户更改的各种参数）以及与系统其他模型关联性的详细说明。本步骤由模型组与整合组合作进行。8步骤4：建立与测试各种模型在该步骤中，每个模型的第一代版本被建立起来并加以测试。该步骤包括整理模型所需的各种内部关系（以便代表被模拟系统）、创建输入数据库、收集模型有效性测试所需的数据、为模型编码以及测试该模型等。本步骤由模型组与整合组协同进行。步骤5：记录各种模型为有利于他人将来的使用，我们已备案了一套ABS，包括以下三种备案：一份执行概要。它提供了ABS的整体描述、其特征、用途、软硬件以及数据要求，还提供了每个模型的概览、各自性能以及可能应用情况。一份用户手册。它一步一步地告知用户如何使用ABS和如何解释其结果。它还解释了模型的潜在假设、如何启动该模