无人机在末端物流配送中的应用

尚帅

中国直升机设计研究所

近年来，电商经济的发展促生了巨大的市场潜力，终端客户对配送速度要求也不断提高。无人机物流运输具有小批量、高频次的特点，在满足市场需求过程中具有得天独厚的效率和成本优势，是物流行业解决末端环节痛点的有效方案。

据国家邮政局公布的《2020年中国快递发展指数报告》数据显示，2020年我国快递业务量达833.6亿件，同比增长31.2%，较2019年快递业务增量近200亿件。我国快递业务收入达8795.4亿元，预计2021年快递产业将持续增长，业务收入将超万亿。根据中国快递发展指数可知，我国物流业务需求呈逐年快速上升的特点。虽然我国快递物流业发展迅速，但作为物流配送重要一环的末端配送，仍存在诸多问题，如配送网点质量良莠不齐、配送成本逐年增长，以及传统配送服务速度和质量较低等。

末端物流配送是指包裹由末端配送网点送达终端消费者的阶段，是与消费者接触最直接的物流环节，主要包含快递配送、物品运输、外卖送餐等服务场景。

为降低物流运营成本、提高客户满意度、增强竞争力，相关物流企业致力于挖掘自身潜力，引入新的运营理念，寻求更快、更具成本效益的“最后一公里”交付方式。随着无人机技术的发展，单机成本不断降低，其在物流末端配送领域的应用也逐渐增多，如亚马逊、谷歌、DHL、顺丰和京东等公司已经在探索用无人机将包裹运送至消费者手中。

商用现状

据《2017－2018世界物流无人机产业发展年度报告》显示，世界物流无人机产业呈现美国全面领跑、欧洲积极跟随、中国几近同步、其他国家积极布局的格局。

中国快递发展指数。

配送无人机的概念随着亚马逊Prime Air快递无人机投入使用进入主流视野。亚马逊创始人杰夫·贝佐斯于2013年12月宣布，亚马逊计划使用无人机快速配送轻型商业产品。2019年6月，亚马逊展示了Prime Air无人机在30min内送达包裹的场景。谷歌无人机2014年在澳大利亚完成首次配送，2016年测试投递系统和空中管理平台。2019年4月，Alphabet子公司、谷歌兄弟公司Wing Aviation成为首家获得美国批准运营消费品配送无人机的公司。

欧洲方面，德国邮政DHL在2013年完成首次飞行测试，通过小型无人机Parcelcopter的原型交付了1kg的药品。2016年，DHL提出“无人机＋快递柜”配送概念。2019年，DHL联合无人机制造商Wingcopter成功完成一个试验项目，在无人机辅助下为物流系统难以到达的地方运送医疗保健物品。法国邮政在2014年底完成无人机配送首次测试，2016年底实现自主飞行运送。瑞士邮政在2016年初进入无人机飞行送货第二阶段验证。英国皇家邮政在2015年底宣布引入无人机技术。

顺丰在2012年提出无人机物流概念，2015年成为国内第一家获得正式审批的物流无人机示范空域企业，在取得无人机航空运营许可证后，即在江西赣州开展了无人机配送业务试点。京东在2016年5月成立专项事业部，规划建设了“干线一支线一末端”三级无人机通航物流体系，在西安、宿迁、重庆的城乡开启了无人机常态化配送运营。《2020年中国快递发展指数报告》指出，无人机逐步实现多场景常态化运营，轻型、重型无人机机型体系进一步健全，L4级别无人驾驶技术逐步应用于物流场景，实现配送无人化。

亚马逊运输无人机PrimeAir

京东的配送无人机

典型应用场景

医疗物资配送

无人机可用来运输医药产品，如血液制品、疫苗、药品和医疗样本。与地面运输方式相比，无人机能够将医疗物资配送到偏远或其他地面运输方式无法进入的地区。在COVID-19大流行期间，美国Zipline无人机在美国、以色列和加纳进行了个人防护装备以及COVID-19疫苗的医疗配送测试。据统计，Zipline无人机在2020年和2021年期间在加纳运送了数千计COVID-19疫苗。

送餐服务

如何提高送餐速度，一直是外卖行业的关注热点，利用无人机配送外卖食品被认为是快速交付外卖食品的有效解决方案。2018年5月29日，饿了么平台宣布，中国第一批无人机即时配送航线获准开辟，送餐无人机正式投入商业运营，用户从下单开始，平均仅需20min即可收到外卖。

邮政投递

来自澳大利亚、瑞士、德国、新加坡、英国和乌克兰的不同邮政公司已经进行了各种无人机试验，以测试无人送货服务的可行性和盈利能力。美国邮政署USPS一直在探索“车+无人机”运载系统，从而寻找提高“最后一公里”配送能力的技术方案。

船舶补给

通过无人机对海上船舶进行补给配送目前已取得了一定成果。马士基航运公司在鹿特丹港已经尝试使用无人机为近海船只提供补给。新加坡初创企业F-drones也开始使用无人机向船舶运输补给品，并成为首个获得新加坡超视距无人机交付许可证的公司，为未来无人机船舶补给配送业务发展打下了良好基础。F-drones表 示，使用无人机向船舶运送补给可节约80%的成本，此外更加绿色环保。

存在的优势

Zipline无人机配送医疗物资

饿了吗送餐无人机

美国邮政署USPS“车+无人机”运载系统

F-drones公司的船舶补给运输无人机

首先， 有助于提升物流行业的时效水平。无人机配送不受道路、地形、交通情况等地面因素制约，与传统配送车辆相比，配速路线可接近直线，大大提高了有效配送路径比例。无人机运送频次较高，可进一步提高末端运输的时效性。

其次，不受地面路况限制，可达性较高。无人机物流具有传统物流难以匹配的灵活性，可有效提高陆地交通欠发达地区的物流配送范围，同时增强极端状态下的物流可达性，如在应急救援、灾害抢险等场景下，无人机可不受道路阻断、交通设施停滞的影响，保障应急救援物资的可达性。

最后，采用清洁能源低碳环保。与传统燃油汽车配送相比，无人机多采用清洁的电能驱动。据统计，在美国燃油汽车配送包裹平均会导致约1kg的温室气体排放，而无人机运送一个小包裹只会产生平均约0.42kg的温室气体排放，温室气体排放量降低超50%。

面临的挑战

受天气因素影响较大

相比于传统汽车运输，无人机更易受天气因素影响，例如在雨（雷电）、雪、大雾和大风天气条件下，无人机可能无法进行运输。此外，在高温天气下，空气密度下降，这将削弱无人机的最大运载能力。另一方面，当气温较低时，无人机电池性能将受到影响，导致无人机续航能力降低，甚至无法使用。

飞行安全存在隐患

由于无人机运输过程多通过网络远程操控或依靠程序自主飞行，较地面运输有更多的安全隐患。比如无人机运输过程中出现突发故障坠落、无人机操控系统遭受网络黑客攻击、飞行安全不受控制等情况，均会给地面人员及财产安全带来威胁。

政策及监管问题

无人机运输作为一个新兴产业，其相应国家法规政策仍在制定中，尚未正式出台针对该行业的适用规范、准入条件和运营环境要求。目前仅有顺丰、京东等少数企业获得无人机物流商用试点许可。现阶段无人机运输的大规模商业化应用仍受到法规限制。

总的来说，通过无人机进行末端物流配送，较传统车辆配送有诸多独特的优势，如配送效率高、低碳环保等，一些企业已开始进行无人机物流配送的商业试点。但从技术层面来看，相关科技企业应从故障容错性、避障能力、恶劣天气适应性和抗黑客入侵能力等方面提高无人机技术水平，从而使其更好的应用于末端物流配送业务。从法律制度层面来看，建立完善的无人机末端物流运输法律体系，是保障无人机末端物流运输行业健康发展的重要基础。 ■