无人机在物流行业的应用前景「货运无人机发展可行性分析」

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本文选自《起重运输机械》杂志，如需转载，请注明出处

作者：刘林山

摘 要：作为智慧物流体系的一个重要分支，无人机物流是机械化、自动化和智能化发展的结果。以电商物流运 输业实际需求为背景，分析物流无人机、无人机系统、无人机物流快递体系及其优势，通过典型案例阐述应用瓶 颈和展望未来发展趋势。

关键词：无人机； 物流； 应用； 瓶颈； 发展趋势

Abstract: As an important part of intelligent logistics system, UAV logistics is the result of the development of mechanization, automation and intelligence. Taking the actual demand of e-commerce logistics transportation industry as the background, the logistics UAV, UAV system, UAV logistics express delivery system and their advantages are analyzed in the paper, and the application bottleneck and the future development trend are introduced by explaining typical cases.

Keywords: UAV; logistics; application; bottleneck; development trend

0 引言

随着智能制造和“互联网 ”的提出，我国政府推 出一系列标准化和产业融合政策以来，国内物流业展现 出较快增长势头。根据统计数据，2016 年，全国社会 物流总额229.7 万亿元；2017 年，全国社会物流总额 252.8万亿元，按可比价格计算，比2016年增长6.7%， 增速比 2016 年提高 0.6 个百分点 [1]。物流业已成为国民 经济的重要组成部分，其中，电商物流配送迅猛发展， 庞大的网购订单量给传统物流配送带来了巨大压力。 2018年618全球年中购物节，电商平台京东1天累计下 单金额达到1 592 亿元，天猫、苏宁易购、国美Plus、 亚马逊中国等 47 家电商平台总销售额为 2 844.7 亿元。 因此，无论是电商自建物流体系还是与快递公司合作， 发展自动化、智能化的现代物流配送体系是电商当前最 迫切需要解决的问题。无人机物流具有距离短、成本低、 效率高等优势。2018 年 5 月 29 日，饿了么获准开辟第 一批无人机即时配送航线，标志着配送行业从劳动密集

型向技术密集型进化。顺丰、京东、亚马逊、DHL 等 电商均在布局无人机快递配送。近日，作为世界范围内 无人机物流领域的翘楚之一的京东成为首个国家级无人 机物流配送试点企业。本文阐述无人机以及无人机系统 的概念，详细分析物流无人机以及无人机快递物流体系 的优势和瓶颈问题，展望无人机物流配送的发展趋势。

1 无人机和无人机系统

无人机[2]（Unmanned Aerial Vehicle，UAV）是无 人驾驶航空器，或无人驾驶飞机的简称，是利用无线电 遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞行器。 在 1914 年第一次世界大战由英国最早开始研究，用于 军事侦查活动。自 1917 年美国第一架无人机试飞成功 后发展越来越快。我国的无人机开始于20世纪50年代， 用于军事侦查、航空摄影等。目前国内知名制造企业有 大疆、亿航、零度智控等。国内外无人机技术飞速发展， 种类繁多、用途特点鲜明，致使尺寸、质量、航程、飞行高度、飞行速度、飞行任务等方面有较大差异。按用 途可分为军用和民用；按飞行任务高度可分为超低空、 低空、中空、高空和超高空无人机；按飞行平台可分为 固定翼、旋翼、伞翼、扑翼无人机；按动力源可分为油 动、电动和油电混合无人机。

从技术角度看，无人机系统 [3]，亦称无人驾驶航空 器系统，由一架无人机、相关的遥控站、所需的指挥 与管制链路以及批准的型号设计规定的任何其他部件组 成。系统主要包括飞行系统、任务载荷系统、地面控制 系统。飞行系统主要包括机体、动力系统、导航系统、 电力系统以及其他确保飞行平台正常工作的控制系统； 任务载荷系统包括传感器系统、摄像系统；地面控制系 统包括数据处理中心、起飞/ 降落系统、监控系统、遥 控系统和辅助设备。

2 物流无人机、无人机物流以及无人机物流 快递体系的优势与瓶颈

物流无人机是指用于物流业的无人机，可以解决时 效性、廉价性和可达性几个物流业的重要问题。2013年， 电商和物流业巨头亚马逊采用多旋翼方案开发第一代物 流无人机，随后，又采用多旋翼和固定翼混合方案设计 物流无人机，在2016年完成首单送货。2017年12月， 顺丰研发出大型物流无人机，翼展20 m，载重1.2 t, 并 首次进行应急物资快递投递的演示验证飞行。2018 年 6 月 18 日，真正基于物流运输场景京东自主研发设计的 第一架重型无人机——京东“京鸿”大型货运无人机在 西安正式下线。

无人机物流是指以无人机为主要工具实现物品从供 应地向接收地运输而进行的规划、实施和控制过程。无 人机物流主要分为无人机运输、无人机末端配送、无人 机救援和无人机巡检, 以无人机运输和无人机末端配送 为主要形式。无人机运输是指通过自备的程序控制或无 线电遥控设备，操纵无人机进行货物运送的过程。按照 运输距离、载重、续航可分为支线无人机运输、末端无 人机配送 ( 最后一公里 ) 等类型。 无人机物流快递体系是指以智能化平台为核心，通 过无人机建立的智慧物流网络。顺丰提出“大型有人运 输机 支线大型无人机 末端小型无人机”三段式空运

网无人机物流网络体系，其中，大型有人运输机和末端 小型无人机已经试飞完成；京东提出“干线 - 支线 - 末 端配送”三级无人机智慧物流网络体系，以满足不同应 用场景下的配送效率最大化，成为引领我国未来无人机 物流领域体系发展的方向。在产业实践方面，随着第一 架大型货运无人机下线标志着京东在支线布局上进入落 地阶段。

2.1 无人机物流的优势

1）距离短

无人机飞行没有传统配送的运输线路上的高山、河 流、桥梁、建筑等局限性，适合于偏远地域和应急件配送。

2）运用成本低

偏远山区、运载效能需求较低，无人机配送具有较 强的运营成本优势。据京东测算，在定型和规模化以后， 配送成本将下降 40%~50%。

3）速度快

无人机主流速度在每小时几十公里到上百公里不 等，速度较快能够拓展空间使用效率，由平面到立体， 大幅度提升配送效率。

4）实用性强

快递件中的85% 质量在2.7 kg 左右，可以通过无 人机完成配送，无人机适用于小批量、高频次飞行。将 小批量的配送任务交给无人机可以充分发挥人力的灵活 性、减少人力成本和体力消耗。

2.2 无人机物流瓶颈问题

尽管京东、阿里巴巴、苏宁易购等电商以及顺丰、 菜鸟等快递公司纷纷涉足无人机物流，但目前都是在探 索阶段，还有诸多问题需要解决。

1）安全问题

所述的安全问题是指无人机本身的安全、快件的安 全、信息安全、航线安全、公众人身及财产安全，还包 括民航安全等。“黑飞”事件、“伤人”事件的报道触 动国人的安全神经，接纳无人机快递尚需时日。尽管已 出现类似中国科学院无人机应用与管控研究中心试验基 地的测试场所，无人机物流仍缺乏一个国家或行业认可 的公共试验与测试环境。

2）监管问题

从国家政策来看，国家持开放态度。2013年，《民 用无人机驾驶航空器系统驾驶员管理暂行规定》由中国 AOPA 协会负责民用机的相关管理。2014 年，《低空域 使用管理规定（试行）》征求意见稿将低空空域分为管 制空域、监视空域和报告空域，其中涉及监视、报告空 域的飞行计划，企业需向空军和民航局报备。2015年，《 轻 小型无人机运行试行规定》起飞全重7 kg 以上无人机 必须接入“电子围栏”。2016 年，《关于促进通用航 空业发展的指导意见》首次将低空开放限制由1 000 m 以下，提升至 3 000 m 以下。2017 年，《民用无人驾驶 航空器实名制登记管理规定》起飞质量超过250 g 以上 的无人机必须实施登记注册。2018 年 3 月，顺丰控股 发布公告称子公司江西丰羽顺途科技有限公司获中国民 用航空华东地区管理局颁发无人机航空运营（试点）许 可证，成为国内首家获得运营许可的无人机企业。国内 首张由民航管理部门批准运行的无人机航空运营许可证 的发放，标志着中国正式步入无人机运输的新阶段。然 而，目前并没有试用章程、相关许可管理和明确的环境 要求。在美国，亚马逊物流机也因缺乏美国联邦航空管 理局的政策批准，在本土的规模化商用遥遥无期。

3）技术需求

小型、超小型物流无人机载重较小，续航能力小于 1 h，其关键技术在于动力源，需要发展电池技术以提 供强动力；发展材料技术提供轻便的本体；发展通信导 航技术实现更准确的航线内飞行；在单个或多个无人机 飞过人群、飞跃建筑、河流、高山等送货条件苛刻的环 境，发展人机协作飞控技术、群控技术以适应环境能力。 由于长距离配送缺乏视野，仅通过无人机装备的一系列 传感器完成避障，因此，传感器技术和躲避技术是物流 无人机运用的关键技术。定点投放技术，最后一公里配 送需要无人机准确找到投放地点，打开投递箱准确投放 到指定位置。

4）成本问题

从成本来看，物流无人机、无人机物流运输体系不 像陆运那样大批量的运输，所以成本无法摊薄。无人机 物流与物联网技术的融合需建立飞控调度中心、飞服中 心、研发中心、制造中心等配套技术与设施，无人机物 流运输成本居高不下，靠单个企业是无法建立庞大、复杂的智慧物流网络体系。

5）人才问题

无人机物流需要各种类大量的高级技术技能人才， 例如：物流无人机研发人才、飞控人才、物联网技术人 才、通信技术人才、物流技术人才、无人机维护人才等。 开设无人机专业的高等院校、职业院校、培训机构数量 较少，相应的师资缺乏，且学习、培训费用高，缺乏吸 引力。需求高等院校、职业院校、培训机构尽快培养出 高质量的物流无人机、无人机物流技术人才。

3 展望无人机物流发展趋势

当前，京东地空一体化智慧网络框架初步完成，末 端无人机正走向成熟、支线无人机即将运营、干线无人 机开始研发，无人机物流快递体系布局完成。由京东发 布的全球首个聚焦物流领域无人机产业发展的年度报告 《世界物流无人机产业发展年度报告（2017-2018）》 指出“当前世界物流无人机产业正处在快速成长期，呈 现出美国领先、欧洲跟随积极、中国从追赶转向领跑的 格局”，同时也指出“国内物流无人机尚处于发展初期 阶段”。前瞻产业研究院《2018-2023 年中国工业无人 机行业发展前景预测与投资战略规划分析报告》数据显 示，未来民用无人机发展较快，到 2023 年市场规模将 达到 968 亿元。

3.1 技术突破

物流无人机本身技术瓶颈主要体现在续航时间、载 荷大小、可靠性、视觉感知、定点投放以及作业半径上。 京东、顺丰、小米等电商加大了对研发物流无人机、构 建无人机物流运输体系的投入。引入电源技术、人工智 能技术、计算机视觉技术、材料技术、通信技术、信息 安全技术等最新成果创新物流无人机的设计。应以飞控 技术为核心，使芯片、传感器、导航等技术进步、成本 下降。开发高度集成化芯片降低制造成本。未来的物流 无人机要完全符合安全和监管设计、具有更好的人机协 作能力、智能驾驶模式、自动起飞/着陆以及执行任务。 无人机物流体系应具有平台与有效载荷互换性。

3.2 政策监管

物流无人机、无人机物流的发展离不开监管政策的支持。2016年，《“互联网”人工智能三年实施方案》 指出推动人工智能在无人机系统领域融合应用；2017年， 国务院印发《新一代人工智能发展规划》发展消费类无 人机，建立试验鉴定、测试、竞技等专业化服务体系， 完善空域、水域管理措施。为推动物流无人机、无人机 物流安全、有序的发展，未来政府应从物流无人机系统、 物流无人机驾驶员管理、物流无人机运行空域三方面出 台更加明确的管理条例。国际物流无人机及无人机物流 运输体系研发、应用整体还处于初级阶段，需要大量的 资本、人力、物力投入，基于实际场景进行技术研发和 商业模式孵化是整个行业实现跨越的必由之路。未来物 流无人机技术标准应从差异走向统一，每一环节的运营 场景需要用清晰的标准统一推动物流无人机的发展。

3.3 人才培养

物流无人机和无人机物流运输体系发展离不开各级 人才。各高等学校、职业院校、培训机构应设立相关专 业提高物流机人才的培养质量和数量。2017 年 12 月， 工信部发布《关于促进和规范民用无人机制造发展的指 导意见》，提出支持有条件的普通高校和职业院校设立 无人机相关专业。北京航空航天大学飞行器专业成立无 人机所，培养无人机人才。西安航空职业技术学院等高 等职业技术学院、吉林机械工业学校等中等职业技术学 校已经设立无人机应用技术专业。2017 年，培训机构北京商鲲教育控股集团无人机飞行学院“雏鹰计划”集 训目的是提高无人机专业综合素质、专业技能。一系列 计划与措施适应无人机行业，面向无人机操控、维护和 开发等发展方向，培养无人机设备编程、维护、生产组 织和管理的高级技术技能人才。

4 结语

以京东、顺丰为代表的电商、快递企业正在推进我 国无人机物流运输技术突破、标准体系构建，政府正在 加速推进无人机监管，职业院校正在加速人才培养。我 国无人机物流正朝着先进、健康、有序、规范的方向发展。

参考文献

[1] 丁力，张玉，尹世琛.我国物流仓储行业发展与趋势探讨[J]. 起重运输机械，2018（4）：69-71. [2] 吕厚谊 . 无人机发展与无人机技术 [J]. 世界科技研究与发 展，1998（6）：113-116. [3] Jeremiah U.Unmanned aerial system[R].US Congression Research Service,USA,2012.

市场监管总局关于特种设备行政许可有关事项的公告 〔2019年 第3号〕

为深入贯彻落实《中共中央 国务院关于推进安全生产领域改革发展的意见》及国务院在全国推行“证照分离”改革的要求，推进《特种设备安全监管改革顶层设计方案》实施，有效降低企业制度性交易成本，加强特种设备监管，经广泛征求意见，市场监管总局对现行特种设备生产许可项目、特种设备作业人员和检验检测人员资格认定项目进行了精简整合，制定了《特种设备生产单位许可目录》（附件 1）、《特种设备作业人员资格认定分类与项目》（附件 2）、《特种设备检验检测人员资格认定项目》（附件 3），现予公告。以上目录和项目自 2019 年 6 月 1 日起实施。

以上消息来自“国家市场监督管理总局”