無人機技術在物流配送環節的優化研究

文/閆妍 劉雅迪

近年來，電子商務的飛速發展推動物流業不斷進步和擴張，物流配送范圍隨之越來越廣，傳統的物流配送模式已不能滿足人們的實際需要及企業的發展需要。而無人機能幫助物流企業提高配送效率、降低配送成本，突破物流企業面臨的困境。因此，本文以無人機配送為主要研究對象，分析無人機配送的發展現狀，研究發現無人機配送現階段存在續航能力差、安全性低等方面的問題，并據此給出了相應的解決對策，以期最大程度上幫助物流企業實現無人機配送的全面推廣和應用，進而更好地滿足客戶需求，提高客戶滿意度。

1.引言

我國電商行業的高速發展，使得快遞業務量持續增長，快遞量大增給傳統物流配送帶來了巨大壓力。同時，一些偏遠地區因為村鎮特點、地理制約、業務規模等因素，導致其物流網點普及度較低、時效性難以得到滿足、門到門運輸服務更是難以實現。而傳統的物流配送模式以人工配送為主，需要大量的勞動力，但我國人口紅利持續消退，用工成本不斷上漲。因此，物流行業急需使用新興科技解放勞動力，改變物流企業在末端配送服務的質量與效率。物流無人機具有智能化、信息化、無人化的特點，及距離短、成本低、效率高的優勢，且無人機“自主定位導航”系統和“智能避障”技術不斷進步，有效擴大了物流覆蓋范圍，具備非常大的發展空間。事實上，國內外物流企業已經開始將無人機技術應用于物流配送中，來解決因地勢問題無法完成配送、業務量過小無法實現規模運輸等方面的問題。2013年電商巨頭亞馬遜公司首次宣布實施無人機配送計劃，并于2017年實現無人機配送包裹。2014年谷歌公司開始開發無人機配送項目，之后成功啟用商用無人機快遞服務。2017年京東集團和順豐速運有限公司相繼獲得批準，啟動無人機物流配送試點，打造低空無人機通用航空物流網絡。國內快遞龍頭企業都在不斷探索和完善無人機配送解決方案，電商物流企業也紛紛在無人機市場布局。盡管眾多商業巨頭利用無人機技術提升了物流運轉效率，但目前無人機技術在物流配送中的應用仍存在一些問題，本文結合無人機配送發展的現狀分析其存在的問題，并提出針對性的對策建議。

2.無人機配送的相關研究及現狀

“無人駕駛飛機”是無人機的全稱，英文縮寫為'UAV'，是一種由無線電遙控設備和自備的程序控制裝置操縱的無人駕駛飛機，也可完全地或間歇地由車載計算機自主操作。將無人機應用于物流配送環節一般指無人機快遞。無人機快遞，即通過利用無線電遙控設備和自備的程序控制裝置操縱的無人駕駛飛行器，低空飛行并運載包裹，根據操控或程序設定自動送達目的地。解決偏遠地區的物流配送問題，提高配送效率，減少人力成本是無人機配送的主要優勢。國內外學者對無人機配送模式進行了研究，成果較為顯著。在無人機配送體系方面，國內學者提出兩種模式。曹珺雯(2018)指出，一種是以京東為代表的“點對多”無人機物流配送模式，擬打造“干線—支線—末端”三級智慧物流航空體系；另一種是以順豐為代表的“點對點”無人機物流配送模式，著重開展支線無人機的研制與應用。李文(2017)提出，在干線戰略層，可采取有人機與無人機混合編隊運輸模式；劉佳明(2019)提出，在支線戰役層和末端戰術層，可采取無人機與貨車相結合的運輸模式或無人機獨自配送模式。在無人機任務分配方面，劉長清(2015)考慮了多目標問題，提出應用線性權重法將其轉化為單目標無人機任務規劃問題，再通過與煙花算法相結合的混合算法求解多目標無人機任務分配問題。劉星辰(2017)綜合考慮“貨車+無人機”配送模式、多批次揀選、多配送批次、帶時間窗等因素的任務分配模型，通過PVRPTW-D遺傳算法進行求解。嚴飛(2019)基于協同粒子群算法和協同函數、協同變量相結合的算法，來探討任務分配與航跡規劃問題。

通過研究發現，國內的無人機配送主要應用于農村及偏遠地區的“最后一公里”末端配送以及特殊環境下的配送，應用場景仍有巨大的拓展空間。將無人機技術引入物流配送最大限度地開發了低空的經濟價值，改變了傳統物流配送模式，對于推動先進物流配送技術的改革創新具有重要意義，但仍存在一些問題使其難以投入實際應用。

3.無人機配送現存問題與分析

無人機配送與傳統物流配送方式相較雖然優點諸多，但同時也存在許多問題有待解決。

3.1 物流無人機續航能力不強，配送種類受限。目前市場上的無人機大多以鋰電池作為能量來源，動力較弱，同時受電池儲量限制，無人機續航時長有限。再加上返程限制，其實際配送范圍變得更小，難以滿足對于偏遠地區的配送里程距離。同時無人機的負重載荷也不能實現大家電的配送或體積較大的商品的配送。因此，如何提高無人機的續航能力和載重能力是我國無人機配送在當前發展中急需解決的難題。

3.2 無人機配送過程中存在安全風險。眾所周知，無人機配送屬于無人駕駛的一種，其運行主要依靠智能技術、GPS技術等相關信息技術實現。就目前已知的無人機智能避障技術（超聲波探測障礙物法、TOF探測障礙物法、結構光測距方法等）的優缺點來看，任意一種單一方法都不能完全滿足無人機配送的所有場景。其次，無人機配送屬于空中運行，若其在飛行過程中出現故障或因電力不足等原因發生墜落，極有可能會砸傷路人。同時，無人機會受到黑客技術帶來的潛在威脅。有些不法分子會通過篡改無人機程序劫持貨物或改變配送路線，造成不必要的損失和麻煩。

3.3 無人機配送研發成本高。我國無人機配送目前整體上處于試驗階段，現有的無人機技術如智能識障技術尚不能滿足物流配送的需求。然而物流無人機本身造價就不低，加之技術研發成本和其運行需要搭配的調度系統的開發成本，很可能會違背無人機配送提升效率、降低成本的初衷。因此，如何降低無人機配送過程中的研發成本仍是目前物流企業需要面對的問題。

3.4 相關法律法規不健全。雖然我國目前對無人機的發展持開放態度，先后頒布了《輕小型無人機運行試行規定》、《民用無人駕駛航空器實名制登記管理規定》等相關管理條例，但目前并沒有關于無人機落地實施細則、無人機配送等相關法律法規的出臺，也并沒有明確的政策支持無人機配送的發展。而無人機配送屬于民用無人機的一個延伸，目前既存的民用法則關于無人機商用方面也處于模糊階段，因此在一些行業法規面前，無人機配送的應用也受到了質疑，如我國快遞法規要求快遞配送要求本人簽收，但使用無人機配送時如何實現這一要求仍有待商榷。

綜上所述，我國物流無人機配送在大規模實施應用階段仍存在許多問題，如何突破這些難題，使無人機技術真正為物流業錦上添花仍是我國物流企業需要考慮的問題。

4.優化無人機配送的對策建議

4.1 對無人機企業的建議

4.1.1 提升無人機的續航能力。無人機續航能力直接影響到配送能力，因此無人機企業要重點突破選擇何種燃料作為動力來源的問題。在燃油、電池或者混合動力中選取既續航又安全的方式。

4.1.2 保障無人機配送安全。普通無人機不攜帶物品尚且會經常出現出事故甚至傷人事件，攜帶配送物品的無人機更需要采取措施保障安全，這就需要無人機企業加大這方面的研發投入。例如提升改進智能避障系統和糾錯能力。可以參考無人駕駛汽車和普通民航客機的相關技術。保證無人機在飛行過程中，某些系統發生錯誤時可以及時改正并且安全執行配送任務。或者增加備用系統和備用電池以防萬一。要盡可能多地做好防范措施保證其安全飛行。

4.2 對物流企業的建議

4.2.1 為無人機配送設計配送信息系統。根據無人機的配送特點和容易出現的問題，設計更合適的配送調度系統，

4.2.2 成立無人機配送協會。物流企業可以與發展同業務的同行企業進行合作、成立無人機協會，建立行業共同標準，同時反饋給無人機生產設計企業，有針對性的改造設計無人機，優化無人機工作效率、節約生產成本。

4.2.3 制定風險管控措施。由于技術有限，無人機在作業過程中還是會面臨各種各樣突發情況，例如墜機。制定分析管控措施可以規避突發情況是非常有必要的。在事前，企業要密切關注航線情況，綜合天氣等多種因素來判斷是否可以起飛；在事中，時刻監管飛行情況，這樣當天氣突變或者遭遇劫機時，物流企業能及時知曉并做出反應。在事后，針對發生問題的無人機進行分析，根據黑匣子判斷出事原因，并積極改善解決類似問題。

4.3 對有關部門的建議。為了加快無人機配送應用進程，避免出現問題爭端、保障無人機服務配送過程順利、廣泛進行，中國民航局、郵政局等相關部門應建立適當法規，對無人機的生產、使用和監管等各個方面都要做出規定。

4.3.1 盡快建立完善無人機配送相關的指導文件和標準體系。例如完善適航標準和適航管理體系、專業技術標準、無人機配送規范、質量監管體系等。

4.3.2 加大對物流企業和無人機企業的支持。為了激勵企業進行無人機研發和配送，政府可以對無人機生產企業提供研發補貼、為物流企業建立配送系統提供專項的稅收優惠。

4.3.3 與高等學校、無人機企業、物流企業進行合作，培養無人機物流專業人才。政府要發揮橋梁作用，以無人機配送市場為導向，為高校教師和學生構建與企業深入交流學習的機會，培養對口專業人才，解決人力資源不足、業界人才儲備缺乏的問題。

5.結論：

無人機配送在物流領域的實際應用中主要存在續航能力不強、配送中存在安全風險、成本較高等問題，本文從無人機企業、物流企業、相關部門三個角度分別探討解決措施，并提出相關對策建議，對于推動無人機配送在物流領域的應用，對無人機技術的發展及物流行業都具有重大的理論意義和現實意義。C