【原创】低空物流无人机发展新动向

来源:物流产品网 | 2023-08-25 11:27 | 作者:科技物语

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  2023年,可以说是低空经济元年,近日,不少城市开放低空,为物流无人机的配送创造了政策条件,而在制造方面,国际上具有一定地位的,我国无人机领头羊大疆,推出了多款配送无人机,这一切都表现物流无人机的发展进入了新阶段,在这一阶段,有什么新动向呢?一、应用,从农村走向城市无人机的应用,特别是末端应用,正在从农村走向城市这个复杂的物流场景,这是近年来末端物流无人机发展的重要动向之一。

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  末端无人机配送,空中直线距离一般在10km以内,载重在5kg~20kg左右,单程飞行时间在15~20分钟左右,能够极大限度解决“最后一公里”配送效率较低这一痛点、难点问题,大体说来有农村与城市两大市场。在国内,京东、顺丰、迅蚁、菜鸟等一批无人机物流的先行者,起初都不约而同地选择了在农村开展无人机物流业务:2016年初,京东首先在宿迁展开了无人机送货实验;顺丰的思路也类似,他们早年在四川凉山地区从山上往下送松茸。中通快递探索农村无人机物流配送解决方案,2018年在陕西西安临潼网点正式启动无人机常态化运行;2017年10月,菜鸟网络公开进行无人机群组试验,为农村淘宝提供物流服务。不错,物流无人机适用于小批量、高频次运输,也是农村、山区等偏远地区以及紧急件派送的最佳选择之一,但选择农村试飞无人机,却有其它原因,那就是跟人口密集、情况复杂的城市相比,农村的飞行、起降环境相对简单,对技术和安全性的要求也相应更低。无人机物流纳入快递进村、村村通邮服务,促进了快递物流的融合发展,很多之前不通快递的农村地方可以利用无人机来提供服务,对于业务下沉有积极意义,然而,最伟大的配送革命仍然是城市。就目前来说,很多公司也意识到了农村场景的局限,开始有意识地往“城里”走,相比农村,在城市飞行,无人机物流面临的技术上和政策上的许多难点。早在2013年,顺丰曾在广东东莞,八旋翼飞机模型搭载着 25KG 的货物进行试飞,然而后来推广并不明显,只是近年,顺丰在深圳已获批66条航线,仅在2023年1至3月期间,顺丰无人机在深圳的产业化运行累计超过1800架次,运送货物超过13万件。其它物流快递企业也都在布局城市末端物流配送。这里要提到美团,因业务属性特殊,从一开始,就选择了挑战城市场景,开启实验的首发城市是中国拥有最复杂城市场景的深圳。2021年初,美团无人机在深圳完成了首个面向真实用户的订单配送任务;去年12月,由美团针对城市末端配送场景自主研发的FP400系列无人机已经在北京、深圳两地测试机场完成了超过32万架次的飞行测试;美团第四代无人机,满载最大配送半径达5km,主要用于城市低空配送网络。

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  物流无人机的”进城“,不仅是企业的意愿,还有政府的支持,许多城市开始划出一些试飞区,允许无人机在低空飞行。目前,深圳无人机适飞空域面积占比达到 65%;8月14日,有消息称近日昆明城投公司获相关部门批准,在昆明市内划设临时空域开展无人机物流配送项目,共涉及5条航线。政府相关部门的规划是,2025年,城市短距离低速轻小型物流配送无人驾驶航空器逐步成熟;2030年,城市中短距离快速中小型物流配送无人驾驶航空器逐步应用;2035年,城市中长距离快速中大型物流配送无人驾驶航空器逐步推广。城市无人机配送需要投入大量的成本,包括无人机技术及硬件研发、新建站点、日常运营维护维修等方面。无人机物流不仅仅是从A点到B点的运输,它还需要打通装卸、调度、空中飞行、后台运维等全过程。这要求我们建立起综合飞行器、地面承接装置及航线管理后台系统为一体的城市低空物流网络。当前,城市无人机还无法直接将商品配送到用户手中,配送过程仍然分为三个环节:货物送到无人机投递点,无人机将货物送到空投柜,用户再自行到空投柜取货,仍然遗留最后100米的配送问题。在城市,无人机的飞行安全问题是最大的挑战,在密集建筑区域内,无人机的飞行轨迹受到限制,可能会引发意外事故。为了解决这个问题,需要进一步升级完善无人机的高精度定位、智能运行调度和分布式远程塔台等相关技术。就目前来说,尽管无人机配送带来运送效率的显著提升,但为了与整体运营成本相匹配,对货品价值的要求也会比较高。这类「单次高值」的思路,依赖于创造出聚集高价值物品的业务场景,并且能够常年复用,只有保证常年稳定的需求,才能降低系统成本。时至今日,无人机仍面临“进城难”的难题,外部世界的复杂性要远远超过实验室的模拟,这也意味着有更多问题需要在真实场景中解决,何况,只有物流无人机呈集群化,才有效益,然而在城市呈集群化,难度可想而知。

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  无人机配送在城市的真正的规模化落地,乃至构建“空地一体”的智慧物流体系,仍有较远的一段路要走,但是,物流无人机的进城步子已经迈开。二、制造,从青涩走向成熟无人机,作为智慧物流领域的关键棋子,其制造呈高速发展态势,其特点则是从青涩走向成熟。

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  成熟的标志,不仅是美团、京东、顺丰丰翼等所在的物流无人机赛道产品性能日渐完备,更重要的是有实力的无人机专业厂家的加入,近日,万众瞩目的大疆运载无人机FLYCART 30(FC30)线上发布。FC30无人机采用4轴8桨多旋翼构型,单电模式下最大载重40公斤;双电模式下最大载重30公斤、满载最大航程16公里,适用于山地、岸基、乡村运输场景及各类应急场景下的物资运输。不错,行业中排名前十位的快递企业也都在研发自己的无人机,有一定的研发团队,但是,它们毕竟是物流运行公司,产品制造并不擅长,多是通过合作的方式与主机厂在场景上进行一些探索,和大疆的无人机技术相比,还是有一定差距的,从科研经费上来看,更有差距,难怪有人说,无人机制造对他们更多是资本故事中美丽的钻石。当然,不能一概而论,各家参与程度上不同,无人机制造的效果则不同,不可否认,其中确实有拿无人机当件事在做的物流公司。早在2018年11月,中通快递第一代油电混合物流无人机——普罗米修斯1600A发布,但世界知名的专业企业,大疆入局无人机物流特别是审定类无人机,对整个物流无人机制造将起到很好的促进作用。经近十年发展,大疆已引领全球无人机风潮,大疆货运无人机,首先解决了低空物流无人机的两大刚需能力,一是吊挂运输,二是整机降落伞(适航标准将要求无人机发生故障后坠地速度不超过6~7m/s左右)。

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  不仅大疆,新石器、毫末智行、白犀牛等物流科技企业也在无人机上多有布局,以毫末为例,在2020年初,毫末就推出了末端物流自动配送产品“小魔驼”;前几年,腾讯也发布了无人机「空影」。据统计,深圳拥有无人机企业超过1300家,2022年产值达750亿元,形成了完整的无人机产业生态链,顺丰宣布投资30亿元打造高端物流无人机制造基地,该基地将负责生产中小型无人机以及改装大型无人机。城市飞行,安全是第一要务,无人机的安全性和技术可靠性对于行业的良性发展影响较为明显,专业厂家的加入,使我国无人机这些核心技术水平突破成为可能。我们知道,亚马逊无人机即将撞击时它会自毁,组件会安全拆散,同时尽量不让货物受损。大疆的降落伞保护也是安全防护,大疆的运载无人机重点是前后配有旋转有源相控阵雷达,配有4G增强图传模块,紧急情况下,机身配备的降落伞将自动开启,保护货物。大疆物流无人机支持两地双控,一键切换无人机控制权限,空吊系统可智能感应货物摆动幅度,并智能消除摆动;可适应-20°C 至45°C的工作环境温度,最大飞行海拔高度6000米,抗风能力为12m/s,环境适应能力强,可适应各种恶劣环境,满足各个作业场景需要。另外,电池续航时间短、载重有限、有效荷载较低、容易受天气影响等无人机制造痛点,随着专业厂家的介入,都将得到逐步解决。小型无人机对天气的影响更为敏感,无人配送产品与运营方之间联系主要是通过网络,通讯的稳定性、即时性影响着安全。无人机作为新技术和先进生产力的重要载体,作为中国制造的一张崭新名片和低空经济新引擎,其制造正走进一个新时代,以市场需求为导向完成无人机系统的合作研发与投运,成为较为普遍的市场趋势。无人机的产业化发展需要大的需求场景,而我国有世界第一大的快递市场,以目前的无人机制造态势 结合创新性的“先行先试”开放政策,使得我国完全有实力跟国际巨头掰一掰手腕,甚至领先。

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  德国专业研究机构发布的《2021年无人机制造商排名》显示,在全球500多家以制造无人机为核心业务的公司中,商用无人机市场的40强中有11家为中国公司。截至2021年8月,中国无人机专利申请量占全球70.58%;美国占12.62%。三、前景,从终端走向支线在无人机的总体布局上,物流头部企业,顺丰,京东,都不约而同提出了三段式网络构想,即以干线-支线-末端三级智能物流体系成为物流无人机的主流布局方向,使大、中、小型无人机有机融合运用,直接对接智能仓储,实现智慧物流的闭环。

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  旋翼无人机,或者称小型无人机,其应用正在扩展,相比旋翼无人机,中大型固定翼无人机具有更广阔的应用空间,大型无人机,以其独特的优势,将打开物流应用的更广阔的场景,对物流行业来说,是革命性的。大载重、中远距离支线无人机运输,送货的直线距离一般在100km~1000km左右,吨级载重,续航时间达数小时,以跨省跨区域(干线级)和省内城市间(支线级)构建点对点直运航空物流网络为追求。支线货运无人机给了打造适合中国国情的大交通体系的一种新思路,未来将有广阔的成长空间,此举打破物流行业应用天花板,助力物流行业实现跨越。近年来,顺丰、京东、美团等代表性企业已在多地开展了支线、末端无人机物流配送试点,走上了探索无人机运输规模化落地之路。大型无人机在物流场景下的应用不仅打通干线与支线的航空物流新通道,还为日渐增长的生鲜农副产品、医疗用品等高附加值货品的运输需求以及政府应急运输等需求,提供安全、可靠、经济的航空运输服务。未来无人机货运网络的组成部分包括干线、支线和末端配送的无人机、无人车、智能终端、智能机场等一系列技术与节点,将是未来物流配送的支柱力量。三级智能无人机体系,既包括“末端级”物流无人机,也包括“支线级”物流无人机和“干线物流无人机”。吨级以上载重大型无人机:垂直起降货运无人机、中型固定翼无人机、大型固定翼无人机生态,主要应用场景为支线物流市场,承担全国范围内的物流货物运输功能。

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  细致来看,国内外对于物流无人机的布局存在明显差异:国外更加注重用无人机解决末端配送问题,国内则更加关注无人机在支、干线运输上的应用。不少企业集中在中、大型固定翼无人机上布局,以期给支、干线运输带来运力的升级,目前“支线级”物流无人机将成为全球竞争焦点,与在农村、城市终端运送一些小包裹的小型无人机相比,这中间的技术差距不言而喻。大型货运无人机,具有载重大、航时长、航程远等巨大优势,适于承担城市间中长距离的支干线货运任务,它们以其独特的魅力,成为物流领域最有潜力的细分赛道。随着国内无人机市场的火热,支线货运无人机运输领域逐渐受到市场的关注,具有相应技术积累的企业逐渐出现,顺丰、京东、天域航通、白鲸航线等头部物流平台和航空科技领域创业公司都在布局此类飞机的制造与应用。其技术路线分为两种:一种是基于原型运输机改装,如基于「运-5」「小鹰500」小型运输机改装的无人运输机;另一种为完全从零开始的自主研发设计路线。前者进展速度较快,部分已取得相应适航证件,已经进入或即将进入生产制造阶段;后者业务进度稍慢,仍处于设计研发或是适航受理阶段。顺丰的飞鸿和中通的鸿雁都是在基于航空工业的运-5系列飞机基础上进行的无人化研制,壹通无人机与航空工业一飞院合作的TP500,则是一款完全正向设计的大型货运无人机。从公司的特质上可分为两类:一类为传统物流企业如顺丰科技、京东物流等孵化的无人货运飞机研发公司;另一类为飞机设计领域技术专家创业成立的公司,其中不乏国家队如中国航天科技集团创立的「飞鸿」系列无人机品牌。前者对于自身业务需求更加了解,有丰富的场景,可以根据自身业务实际情况进行货运无人机定制开发,后者在技术积累方面相对更加丰富。京东物流主力机型京东「JDY-800京鸿」,已完成载货检飞试验,正在进行更多场景的试验;京东自主研发的第二款原生支线物流无人机“京蜓”自转旋翼支线物流无人机,在2020年首飞成功,具备优秀的短距起降能力,可摆脱对机场跑道的依赖。顺丰主力机型「飞鸿-98」(航天时代电子技术股份有限公司与顺丰合作研发),2022年获得全国首个支线物流无人机试运行批准函和经营许可,2023年2月圆满完成了从陕西至宁夏航线的首次飞行任务。相对于多旋翼飞机在末端物流应用的百花齐放,固定翼大型无人机才刚刚起步,大型无人机是非常复杂的系统,里面包括了产品研发、生产制造、运营、保障等部分,现阶段大型无人机应用过程中续航、寿命、噪音、功能等问题突出,谁能先解决物流无人机的技术问题,谁就能抢先占据大型物流无人机的高地。

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  总体而言,支干线货运无人机属于高度资源整合和先进技术型产品,现阶段,大载重、中远距离货运无人机行业在国内仍处于初期发展阶段,业务形态尚处于摸索阶段,业内并无成熟业务应用案例,但从长远来看,支干线货运无人机必然会发挥应有的作用。降本增效是发展智能物流的终极目标,而干线-支线-末端三级智能物流体系则是实现这一目标的有效手段;从政策角度说,民航局颁发支线物流无人机商业试运行牌照;对于大型无人机行业来说,未来20年将进入行业发展的黄金时间。如果说无人机技术,使得航空设备的发展进入全新的转型期,那么,大型货运无人机,将使物流发展跨入一个新时代,是应用想象空间非常巨大,实际价值也非常巨大的一次突破。结语:无人机物流的大时代是否即将来临,还需拭目以待,但是,我国无人机配送市场蕴藏的丰富实践优势,其发展势头与过去相比,不可同日而语。


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