于 一
1.中国民航管理干部学院
2.浙江省通用航空运行技术重点实验室
无人机作为当前航空业中最具活力的领域,与未来的诸多新技术和新模式有密切的联系。各地方政府也非常看好无人机产业的发展,全国多地也都在建立无人机产园区,探寻无人机产业的发展。
无人机是当前航空业中最具活力的产业,是民航业中与5G、新基建结合最为紧密的领域,也是智慧城市和未来交通的重要组成部分。学术界围绕无人机路径规划、关键技术、监管与立法等也开展了大量研究,但对无人机产业落地发展的路径和模式关注较少。
地方政府非常看好无人机产业。截止2020年末,各地已建成无人机园区40余家,加上兼有无人机产业功能的航空航天、智能智慧类园区则超过百家。然而在产业考察学习中,深圳等领先城市的无人机产业并没有专业园区等地理上的集聚,却实现了上下游之间紧密的互动和产学研用一体化,这种“大道无形”让其他园区摸不着头脑,背后反映的是无人机与传统航空的产业代际差异。
因此,本文围绕无人机产业如何落地发展这一问题,分析无人机产业链结构,提炼产业发展特点,提出“三螺旋双循环”的无人机产业发展模型,并给出地方政府发展无人机的建议。
图1 我国民用无人机产值情况。
在制造领域,根据《中国民用航空工业年鉴》,经历了2015年起的高速增长后,我国民用无人机产品产值自2017年超过同期通用航空产品年产值,目前稳定在约180亿元人民币。2019年,我国无人机制造企业达到1200家,产能约为2000万架,其中绝大部分产值由珠三角地区的民营企业完成。产品结构上,消费类无人机与工业级无人机的比例,已经从2015年的8:2逐渐过渡到如今的6:4。
在运营领域,根据民航局近3年的数据显示,我国民用无人机在供给侧的机队规模、运营企业指标保持了30%-50%的增速,需求侧的飞行小时指标也实现近30%增速,远超过同期通用航空相关指标,与移动互联网、人工智能等新兴科技产业增速相近。特别的,2020年受新冠疫情影响,民航运输和通用航空主要运营指标都出现了萎缩,但无人机运营依然保持了高速增长,显示了坚实的社会需求。
表1 我国民用无人机运营主要指标。
在企业分布上,根据国家市场监管总局的企业信息数据,截止到2021年1月,全国共有约5.4万家无人机相关企业(关键字中含“无人机”),以中小企业为主。2018-2020年间,每年新增注册的无人机企业均超过1万家。从地区分布上,广东省拥有超过1.2万家无人机企业,占全国的23%,其次是山东、安徽等省份。
如图2所示,民用无人机产业链包括上游基础、核心市场和下游衍生3大部分。
图2 民用无人机产业链示意图。
其中,上游基础产业包括基础研发和核心部件两类。基础研发主要是无人机设计、软件系统的开发以及新材料、通信导航监视技术等基础学科的研发,核心部件包括飞控、动力系统、桨叶、任务载荷、地面控制以及无人机反制系统。
核心市场是由无人机制造、运行、应用、基础设施和监管共同构成的运行生态圈,对应的市场主体包括整机制造企业、专业作业企业、个人消费者以及由局方和服务商构成的监管服务主体。具体而言,整机制造包括总体设计、机体智造、总装和集成测试;飞行运行包括运营企业、平台企业和个人爱好者;应用包括两类,一类是对传统通用航空作业的替代,如:农业植保、电力巡线、航拍航摄以及警用消防等;另一类是新兴业态,主要集中在以城市空运(UAM)为代表的物流运输、载人运行和出行服务等方面。服务保障则包括两部分,一是监管,主要包括适航管理、运行标准和空管,以及对象的数据、系统服务商;二是基础设施,包括起降场、运行系统等生态体系。
下游衍生市场主要包括两方面:一是飞手培训、科研测试和维修服务;二是由金融、保险等组成的产业服务体系。
一是创新协同化。无人机关键技术与核心部件包括两类,一类是通用部件,主要是芯片、电池、电机、陀螺仪、GPS、动力系统等,产品种类多、专业性强、应用领域广,各个细分领域中已经形成了领军企业,因此大型主机厂与龙头供应商之间通过建立紧密的协同创新关系,形成部件供应商按照主机厂需求进行创新的模式。另一类是专用部件,包括飞控、云台、摄像机等,往往被龙头无人机整机企业所掌握,更好的匹配自有产品,并作为核心竞争壁垒。
二是制造分布化。正是因为有了上述的协同创新关系,主机厂负责系统研发、设计与专用部件生产,供应商负责核心部件生产、制造厂负责总装。这使得无人机,特别是轻小型无人机实现了现代制造的价值分布,研发、部件和集成在地理上可以分离,生产制造可以外包代工,从而区别于传统制造产业集聚。
三是运行数字化。传统航空器的运行格局形成于20世纪70年代,本质上可以视为管制员、自动化系统与飞行员的交互协作过程。此后各类技术如广播式自动相关监视(ADS-B)、交通告警与防撞(TCAS)、基于性能导航(PBN)的应用,主要目的是减少不确定性和提升信息化程度,但没有改变依靠人做出所有决策和行动的基本特点。无人机是诞生于数字化时代的产品,其运行具有全数字化的特点,即计算机代替了人的决策和操作职能,这与传统运行有着本质的区别,因此需要构建全数字的运行生态支撑。
四是经营互联网化。与传统民用航空主要面向客货市场、开展价格和服务竞争、通过直接提供产品或服务获取收益的做法不同,无人机企业的市场与营销策略更加互联网化,包括但不限于以下方面:市场推广上不再采用传统的广告等渠道,以网络口碑、故事、事件等实现病毒式传播;产品营销上借鉴“羊毛理论”,按照创造性思维对资源进行组合,获取结构化利润;竞争优势上通过体系化的产品生态增加用户粘性。
五是产业外向化。与智能手机类似,无人机也是工具和载体,具备产业链条长、服务领域广、带动作用强的特点。无人机服务于各行各业,与国民经济广泛关联、乘数效应明显,无人机产业的上下游所带来的经济社会效益远大于产业自身产值。
六是市场单边化。当前的无人机产业还处在快速的技术进步和迭代过程中。与成熟市场的需求决定特点不同,无人机面对的市场需求庞大,但由于产品本身性能及产业生态尚不健全,有效市场规模在很大程度上取决于供给侧,这类似于二战后的民用航空运输市场。以当前火热的UAM为例,载货、载人运行的潜在市场非常广阔,但真实需求主要取决于UAM航空器的性能、成本、安全及地面基础设施和数字化的运行管控系统等供给因素。
无人机与传统民航业具有代际差异。发展无人机产业,要充分认识和尊重其特点,按照以下基本原则谋划:
一是以创新为引领。创新是无人机产业区别于传统航空制造业的基本特征:传统航空业是以制造为核心,招商和布局要按照产业链思维,通过地理上的供应商集聚降低生产成本,依靠传统产业园区模式建立竞争优势;无人机产业以知识为核心,制造成本位列其次,因此招商和布局要按照创新链思维,通过创新体系将相关的创新资源连接起来,以实现知识的经济化过程与创新系统优化目标。
图3 双循环三螺旋无人机创新综合体模型示意图。
二是以人才为中心。人才是高新技术产业的关键,决定了地方无人机产业发展的成败。在来源上,既要通过招引解决初期发展需求,也要注重通过本地企业和科研机构等培养人才确保长期发展。在保障上,既包括科研创新、创业孵化、风险投资、产权交易等工作条件,也包括便捷交通、居住、就医、子女入学等生活条件。
三是以互动为引擎。全方位深入广泛的互动是价值创造的引擎,包括:小企业为大企业开展定向研发、大企业并购小企业扩大业务范围的横向互动,供应商、运营商与核心企业之间的纵向互动,以及企业与政府、企业与大学、大学与政府之间的多交互动。正是由于多层次、多维度的互动,逐步使产业根植于地方,实现地方独特的核心优势。
四是以配套为基础。配套既包括生产方面,也包括生活方面。由于无人机企业多偏重总体研发,在部件技术和生产制造环节需要大量的成熟配套企业。同时考虑大量无人机企业还处于初创阶段,依托当地已有的智能智慧产业(如机器人、智能手机、新能源汽车等)是一种更为现实的做法。与传统工业制造生产和生活相分离“有业无城”的做法不同,无人机产业污染程度较弱,更强调产城融合,实现工作生活一体化。
基于以上原则,结合美国硅谷、中国中关村等科技产业集群的发展经验,以及深圳、杭州等地无人机产业发展实践,我们提出“双循环三螺旋”无人机产业创新综合体模型。该模型有三个层次,第一层是企业、政府和科研机构的产学研三螺旋,第二层次是头部企业、中小企业、初创企业和供应商之间的竞合三螺旋,以上两个层次各构成一个循环。第三层次是服务保障体系,包括6+1个板块。
在第一层次的循环中,政府、企业和科研机构之间的互动打通了产学研的链条。其中,大学、院所等科研教育机构输送产业工人、工程师和原始技术,并从政府和企业获得科研经费;企业吸收院校输出的资源并转化为产品推向市场,同时为政府提供利税和服务。与硅谷等国外案例中的弱政府不同,我国的政府在创新体系中作用显著,在出台无人机等新兴产业扶持政策、资金,向上级政府申请各类试点示范政策,协调空域等资源方面发挥着不可替代的作用。
在第二层次的循环中,大中小企业之间形成竞争合作共存的创新网络。在无人机发展实践中,规模较大的头部企业处于网络的核心位置,具有较大的研发投入、掌握飞控等核心技术、并主导某一市场的定价权,但客观上也不断向外溢出新技术和创新人才,甚至衍生出小微企业。中小企业一般难以与头部企业直接竞争,但多在细分领域拥有独特技术,往往成为头部企业的供应商。而初创企业多由具备某种独特技能的专业人士创办,在出卖产品、技术、寻找上市等过程中可以得到头部企业和中小企业的支持,此外初创企业的快速学习特点也能培养大量人才。
同时,无人机的分布制造特点使其严重依赖供应商网络。无人机的核心部件如电机、桨叶、电池、定位模块等具有较强的通用性,广泛应用在通用飞机智能设备等相关产品中,因此如有相关智能智慧产业配套,则能更好的吸引整机制造企业落户。
第三层次是支撑要素,包括创新、创业和生活3类。具体来说:一是展览展示平台,用于企业对外展览展示,包括各类常态化会展、论坛和路演等;二是投融资平台,以社会风险投资和政府创业孵化资金为主,包括知识产权保护和交易等;三是公共科研平台,通过实验室、测试场等提供大型科学仪器设备、检验检测设备、自然测试环境等公共性资源;四是交通配套,发达的交通网络一方面便利零部件运入和产品运出,另一方面也便利人才流动;五是商业居住,包括酒店、公寓、住宅和商业中心等;六是公共服务,包括医院、学校、公园和良好的空气和适宜的气候。在信息化和交通高度发达的今天,第五和第六部分对留住人才至关重要。最后,宽容失败、包容试错的创新文化也能够激励企业持续推陈出新。
首先是循序渐进布局长远。创新综合体的打造是一个长期的过程,其发展要经历“布局-互动-根植”3个阶段。即首先通过招商引资形成“三螺旋”的主体和支撑体系,其次通过市场、行政和非正式渠道推动各主体间互动并形成“双循环”,最终实现三个层次之间的深度融合,形成根植性。每个阶段所需的时间很大程度上又取决于当地的创新文化氛围,因此要循序渐进。
其次是因地制宜顺势而为。本文提出的无人机产业发展创新综合体,以头部企业牵引的企业群、一流的科研机构、奋发有为的政府和全面丰富的配套体系为特点。但对于那些产业基础或资源禀赋方面偏弱的城市,该如何切入无人机产业呢?笔者建议,立足本地条件寻找与无人机产业的结合点,例如在西北的榆林和西南的自贡,尽管在地域、产业和人才上都不占优,但利用良好的机场和空域条件发展出了无人机运行测试和技术服务中心,并以此延伸出创新体系。
最后是培育本地根植龙头企业。诞生和成长出世界级的无人机企业是创新综合体的终极目标。头部企业的形成要以大量中小企业的存在为前提,因此要给大量中小企业足够的发展空间,通过多轮市场竞争、优胜劣汰,最终培育出一批具备潜力的骨干企业,再通过集中扶持打造出领先的龙头企业。