“末端+支線”無人機(jī)運(yùn)營場景成本分析
時(shí)間: 2021-06-16 13:41:02
2020年4月，為進(jìn)一步推進(jìn)快遞進(jìn)村工程，國家郵政局印發(fā)《快遞進(jìn)村三年行動(dòng)方案（2020-2022年）》，明確建立縣、鄉(xiāng)、村快遞物流體系，2022年底實(shí)現(xiàn)行政村全覆蓋。與此同時(shí)，隨著國家雙碳戰(zhàn)略的提出，綠色環(huán)保的發(fā)展理念逐步滲透進(jìn)入各行各業(yè)社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)中。就快遞物流行業(yè)而言，構(gòu)建綠色低碳且高效低成本的物流運(yùn)輸配送體系，是落實(shí)快遞進(jìn)村工程，促進(jìn)行業(yè)長效發(fā)展的不懈動(dòng)力。 隨著小型無人機(jī)和大型無人航空器技術(shù)水平的提升以及航空運(yùn)營能力的增強(qiáng)，一方面，無人航空運(yùn)輸摒棄了傳統(tǒng)陸運(yùn)路由線路迂回冗長、高耗低效的方式，優(yōu)化運(yùn)輸線路，節(jié)能減排，充分滿足了綠色發(fā)展的理念；另一方面，末端無人機(jī)配送則破解了由鄉(xiāng)到村配送不暢的困境，真正實(shí)現(xiàn)快遞進(jìn)村。末端+支線無人航空物流體系是快遞物流行業(yè)發(fā)展動(dòng)力源泉中更加強(qiáng)勁的一支。 與傳統(tǒng)陸路、航空貨運(yùn)及物流配送模式相比，支線無人航空貨運(yùn)與末端無人機(jī)物流配送相結(jié)合的模式具備較強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)性和適應(yīng)性優(yōu)勢。在這種模式下，專用航空物流網(wǎng)絡(luò)中的貨物由干線貨機(jī)中轉(zhuǎn)后經(jīng)支線無人運(yùn)輸機(jī)200-500公里的短途運(yùn)輸?shù)竭_(dá)智能物流中轉(zhuǎn)站點(diǎn)，再無縫銜接末端配送無人機(jī)設(shè)備至最終貨主，貨物自干線貨機(jī)開始由整套無人航空物流系統(tǒng)獨(dú)立地完成支線運(yùn)輸和投遞工作。 一方面這種模式能夠解決有人支線航空貨運(yùn)資源短缺和人工成本高昂的問題，另一方面則可以解決現(xiàn)有物流配送中，貨物投遞的人員因素導(dǎo)致的及時(shí)性不足問題，同時(shí)大幅降低現(xiàn)有物流模式中企業(yè)的倉儲(chǔ)成本。在該模式下物流企業(yè)只需要定期對無人機(jī)設(shè)備進(jìn)行檢查維護(hù)，確保其能夠正常運(yùn)行即可。在為物流企業(yè)降低人力物力投入的同時(shí)，也為其極大地節(jié)約了成本，更有效保障了物流配送工作的時(shí)效性。每年雙十一購物節(jié)電商促銷期間，物流配送規(guī)模巨大，憑借人工投遞很難滿足客戶需求，而使用無人機(jī)進(jìn)行投遞，對貨物進(jìn)行有效的末級路徑網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和分流配送，則極大地降低物流企業(yè)的配送負(fù)擔(dān)和工時(shí)冗余。 末端無人機(jī)配送應(yīng)用分析及運(yùn)營成本測算 當(dāng)前，我國的山區(qū)、農(nóng)村等地區(qū)交通欠發(fā)達(dá)問題仍然存在，特別是行政村到自然村的末端通行，自然災(zāi)害和惡劣天氣導(dǎo)致的交通阻斷情況時(shí)有發(fā)生。小型無人機(jī)不受陸地交通的影響，通過低空支線運(yùn)輸，在此類末端物流配送領(lǐng)域能夠及時(shí)響應(yīng)，快捷便利，發(fā)揮奇效。此外，由于當(dāng)前尤其是農(nóng)村地區(qū)線上消費(fèi)水平不高，部分地區(qū)快件量有限，前期利用傳統(tǒng)的交通工具（汽車、摩托車等）實(shí)施配送，經(jīng)濟(jì)性不佳。末端配送無人機(jī)帶來的高效低成本運(yùn)力，能夠?yàn)榇祟惖貐^(qū)提供過渡的經(jīng)濟(jì)性較高的配送解決方案。等到此類地區(qū)快件量達(dá)到一定規(guī)模，再切換成其他傳統(tǒng)配送方式。 末端無人機(jī)的運(yùn)營成本主要由3個(gè)方面構(gòu)成，包括無人機(jī)設(shè)備成本、供能設(shè)備成本以及能源使用成本。 無人機(jī)設(shè)備成本是指一架無人機(jī)設(shè)備從生產(chǎn)制造到投入使用再到退役報(bào)廢過程中產(chǎn)生的所有投入，它包含設(shè)備的生產(chǎn)制造成本以及定期保養(yǎng)與不定期維修成本。 如下表（以六旋翼無人機(jī)為例）所示，一款物流無人機(jī)主要由機(jī)體、動(dòng)力分系統(tǒng)、飛控與航電分系統(tǒng)、載荷分系統(tǒng)以及其他輔助模塊構(gòu)成。其中機(jī)體即為構(gòu)成一架無人機(jī)的基本骨架，可以是一體成型的造型，也可以是中心體、機(jī)臂與腳架相對獨(dú)立的結(jié)構(gòu)；動(dòng)力分系統(tǒng)主要包含多套電機(jī)、電調(diào)和螺旋槳總成；飛控與航電分系統(tǒng)是無人機(jī)的大腦，包括飛控模塊、機(jī)載計(jì)算模塊以及傳感器模組，還包括地面端的輔助控制模塊；對于物流無人機(jī)而言，其載荷分系統(tǒng)就是裝載貨箱以及貨箱外部的涂裝貼紙等；其他輔助模塊則包括供電線路和信號(hào)線路使用的線材、接插件，以及結(jié)構(gòu)連接的螺栓等。無人機(jī)的生產(chǎn)制造成本包括所有零配件的采購成本以及前期研發(fā)的成本分?jǐn)偂！ 」┠茉O(shè)備成本是指無人機(jī)存儲(chǔ)及釋放能量的設(shè)備的使用成本。在純電動(dòng)無人機(jī)設(shè)備中，供能設(shè)備指儲(chǔ)能動(dòng)力電池；在油動(dòng)無人機(jī)設(shè)備中，指燃油的儲(chǔ)存設(shè)備；在油電混合無人機(jī)設(shè)備中，指燃油存儲(chǔ)設(shè)備和儲(chǔ)能動(dòng)力電池。一架無人機(jī)生產(chǎn)周期內(nèi)，供能設(shè)備需要依據(jù)壽命定時(shí)更換，出現(xiàn)損壞時(shí)為了設(shè)備整體性能與可靠性也需要及時(shí)更換。因此供能設(shè)備的使用成本是指：無人機(jī)生命周期內(nèi)，更換的所有供能設(shè)備的總采購成本。 能源使用成本是指一架無人機(jī)生命周期內(nèi)消耗的所有燃油和電能產(chǎn)生的成本總和。對于純電動(dòng)無人機(jī)，燃油消耗量為0，電能的消耗成本即為能源使用成本；對于油動(dòng)無人機(jī)，電能的消耗量為0，燃油的消耗成本即為能源使用成本；對于油電混合無人機(jī)，其儲(chǔ)能動(dòng)力電池內(nèi)的電能絕大部分由燃油轉(zhuǎn)化，約占95%，同時(shí)轉(zhuǎn)化率一般低于100% ；另外5%的電能由電能直充而得，充電損耗幾乎為0。 中通海燕電動(dòng)六旋翼無人機(jī)是目前正投入末端快遞配送應(yīng)用的一款物流無人機(jī)系統(tǒng)，其最大載重達(dá)15公斤，設(shè)備成本為5.6萬元，每架次航程為20公里，生命周期內(nèi)可運(yùn)行總里程數(shù)為5萬公里，一共可飛行2500架次，達(dá)到總運(yùn)行里程后即強(qiáng)制退役，且退役后便不再使用。這款無人機(jī)使用的動(dòng)力電池的單價(jià)為每組5200元，考慮定期及不定期更換，可用充放電循環(huán)次數(shù)平均為500次，即每組電池平均可供飛行500架次，一架無人機(jī)生命周期內(nèi)共需5組動(dòng)力電池。一組動(dòng)力電池充滿電需要1.5度電量，上海地區(qū)電價(jià)平均為1元/度左右。使用過程中，無人機(jī)運(yùn)輸?shù)陌鼏渭骄亓繛?.5公斤，一個(gè)架次無人機(jī)最多可運(yùn)輸30個(gè)包裹。 初步測算，一架無人機(jī)生命周期內(nèi)運(yùn)營的總成本為8.575萬元，其中無人機(jī)設(shè)備及供能設(shè)備成本占比超過95%。總共可運(yùn)輸?shù)陌鼣?shù)量為7.5萬個(gè)，則單個(gè)包裹的運(yùn)輸成本約為1.15元。 影響無人機(jī)運(yùn)營成本的因素主要有6類，包括載重、無人機(jī)總飛行架次、設(shè)備成本、電池的充放電循環(huán)次數(shù)、動(dòng)力電池的單價(jià)及用電成本。其中，電池的充放電循環(huán)次數(shù)及儲(chǔ)能容量與動(dòng)力電池行業(yè)整體技術(shù)水平緊密相關(guān)；而用電成本則又與電機(jī)、電調(diào)、螺旋槳的動(dòng)力系統(tǒng)行業(yè)整體技術(shù)水平以及地理區(qū)域緊密相關(guān)。 當(dāng)純電動(dòng)無人機(jī)的載重提升至25公斤，單架使用成本控制為5萬元，電池單價(jià)控制為5000元，單架次用電量為2.5度，其他條件不變時(shí)，測算可得單架無人機(jī)運(yùn)營總成本為8.125萬元。 載重25公斤時(shí)，單架次運(yùn)輸包裹最多為50個(gè)，共可運(yùn)輸12.5萬個(gè)，則不考慮人工成本時(shí)，單個(gè)包裹的運(yùn)輸成本可下降至0.65元。 顯然，在電池?fù)p耗及無人機(jī)設(shè)備損耗接近的條件下，提升無人機(jī)的載重量，也能夠明顯改善運(yùn)營成本。 通過以上分析可見，現(xiàn)階段通過研發(fā)更大載重的無人機(jī)，并通過大規(guī)模量產(chǎn)控制無人機(jī)及電池設(shè)備的成本，是降低無人機(jī)運(yùn)營成本的一種有效途徑。盡管上面的測算未考慮人員成本，但一方面隨著動(dòng)力電池技術(shù)的發(fā)展，其儲(chǔ)電容量預(yù)計(jì)每年將有10%的提升空間；另一方面，電價(jià)的成本下降也可預(yù)見，相較東部、西部地區(qū)的電價(jià)仍然有較大的下浮空間。此外，相較純電動(dòng)無人機(jī)，油電混動(dòng)無人機(jī)的單架次航程普遍更高。因此隨著大載重油電混動(dòng)無人機(jī)的成功研發(fā)并投入使用，其航程將成倍提升，配送距離和效率也將大幅改善，隨之而來的則是成本的進(jìn)一步下降。末端無人機(jī)物流配送值得期待。 當(dāng)前支線物流運(yùn)輸狀態(tài)分析 為了更直觀展示，我們選取了中通快遞的2條路由線路進(jìn)行綜合對比。 傳統(tǒng)路由線路中，從牡丹江市到延邊市，快遞包裹需要先由牡丹江陸路轉(zhuǎn)運(yùn)至哈爾濱，再運(yùn)輸至長春中轉(zhuǎn)站，最后運(yùn)送至延邊，全程陸運(yùn)距離可達(dá)986公里左右。而經(jīng)由陸運(yùn)直達(dá)，運(yùn)輸距離縮短至271公里左右。但如果采用支線航空直飛，一方面總航程可進(jìn)一步縮短至183公里左右，另一方面由于飛行速度比陸運(yùn)更快，時(shí)間也將極大縮短。 另一條線路中，若需要將快遞從衢州運(yùn)送至景德鎮(zhèn)，現(xiàn)有路由中轉(zhuǎn)線路是：從衢州出發(fā)，先向反方向運(yùn)輸至金華，后再沿原路線返程直到南昌中轉(zhuǎn)站，最后再沿返程方向運(yùn)輸至景德鎮(zhèn)，全程757公里。這中間路程多處往返重合，造成了極大的時(shí)間與成本浪費(fèi)。若除去中轉(zhuǎn)線路，陸路直運(yùn)總路程只有204公里。而選擇支線空運(yùn)直飛，全程僅有165公里，只有路由中轉(zhuǎn)路程的四分之一不到。 支線無人航空貨運(yùn)運(yùn)營成本測算 支線航空貨運(yùn)的運(yùn)輸效率優(yōu)勢明顯，如果其運(yùn)營成本合理，必將能夠展現(xiàn)出傳統(tǒng)運(yùn)輸模式無法企及的優(yōu)越性。 一般而言，飛機(jī)總運(yùn)營成本可劃分為兩部分：直接運(yùn)營成本和間接運(yùn)營成本。直接運(yùn)營成本指航空公司的飛機(jī)在航班/航線上生產(chǎn)過程中發(fā)生的各種費(fèi)用，包括固定成本和變動(dòng)成本，其中固定成本主要是所有權(quán)成本（既購機(jī)成本）、機(jī)組成本等，變動(dòng)成本主要是燃油成本，維護(hù)成本，空勤成本，機(jī)場/總局收費(fèi)等。 變動(dòng)成本中燃油成本是航路耗油量花費(fèi)的費(fèi)用。機(jī)場總局收費(fèi)包括：民航基礎(chǔ)設(shè)計(jì)建設(shè)基金、航路費(fèi)、進(jìn)近指揮費(fèi)、簽派費(fèi)等。維修成本包括：計(jì)劃性維修活動(dòng)的人工和材料成本、修理活動(dòng)的人工和材料成本、GSE設(shè)備的維修成本、時(shí)壽件成本、人員定時(shí)復(fù)訓(xùn)成本、訓(xùn)練設(shè)施/維修設(shè)施/支援保障設(shè)施的使用/維護(hù)成本、技術(shù)出版物更新/修訂/發(fā)布成本、工程服務(wù)成本、工程支援保障成本、技術(shù)支持服務(wù)成本等。無人機(jī)的燃油成本和機(jī)場總局收費(fèi)較有人機(jī)計(jì)算方法一致。考慮到國家對通用航空和無人機(jī)發(fā)展的大力支持，相繼出臺(tái)政策提倡發(fā)展，機(jī)場總局收費(fèi)這塊有可能會(huì)做相應(yīng)的減免。 固定成本中的機(jī)組成本包括飛機(jī)駕駛員、運(yùn)維人員和運(yùn)控人員的工資，與有人機(jī)相比，有人機(jī)的機(jī)組成本除了固定成本中的機(jī)組工資外，還有一部分變動(dòng)成本是機(jī)組人員的執(zhí)飛小時(shí)補(bǔ)貼，同時(shí)有人機(jī)比一般情況下一架飛機(jī)會(huì)配3-5組機(jī)組，故無人機(jī)的機(jī)組成本較有人機(jī)成本優(yōu)勢明顯。購機(jī)成本為飛機(jī)采購成本。為了充分開發(fā)、發(fā)揮通用航空的潛力，國務(wù)院和地方政府在政策上做出了大力支持，例如減免增值稅和關(guān)稅等，故本次測算的購機(jī)成本以飛機(jī)采購價(jià)測算，未包含增值稅等其他費(fèi)用。其他運(yùn)營成本包括機(jī)庫租賃費(fèi)和通訊費(fèi)。 以某飛機(jī)設(shè)計(jì)公司研發(fā)的一款大型航空貨運(yùn)無人飛機(jī)為例，其最大起飛重量達(dá)1400公斤，最大商載500公斤，最大航程1500公里，巡航速度可達(dá)240公里每小時(shí)，使用升限3500米。 該型飛機(jī)設(shè)計(jì)使用壽命為12年，12年后殘值假設(shè)為0。假設(shè)航運(yùn)過程中典型航段距離為200km，航班頻次為每天航飛6班，一周飛行6天。油價(jià)考慮到目前價(jià)格較低，受疫情影響所致，為非正常情況價(jià)格，故以以往的正常情況下航空煤油價(jià)格作為假設(shè)條件，假設(shè)為4000元人民幣/噸。考慮到現(xiàn)階段無人機(jī)運(yùn)輸還屬于初級運(yùn)營模式探索階段，在機(jī)組設(shè)置方面較為保守，一個(gè)機(jī)組由一名駕駛員、一名運(yùn)維人員和一名運(yùn)控人員組成，且可同時(shí)負(fù)責(zé)三架無人飛機(jī)的運(yùn)行。機(jī)組成本依據(jù)某無人機(jī)企業(yè)的機(jī)組薪酬水平做的測算。維修成本是依據(jù)通航企業(yè)的維修經(jīng)驗(yàn)值做的綜合測算。 通過初步模擬測算，在200km的典型航段中，預(yù)計(jì)該型飛機(jī)的單航段運(yùn)行成本合計(jì)人民幣1161元，其中變動(dòng)成本占直接運(yùn)營成本的51.8%，固定成本占直接運(yùn)營成本的48.2%。變動(dòng)成本中機(jī)場/總局收費(fèi)后期將有相應(yīng)的減免政策，且量產(chǎn)后該飛機(jī)的售價(jià)保守估計(jì)將下降30%，運(yùn)營成本將下降5%到10%。 2016年國務(wù)院發(fā)布38號(hào)文件，將通用航空定位為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)體系，將發(fā)展通用航空上升為國家政策。民航局2018年發(fā)布《關(guān)于同意航空分類管理的指導(dǎo)意見》，加大放管服力度，致使省級政府成為通航發(fā)展的引導(dǎo)力量。無人航空產(chǎn)業(yè)已成為各地經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型的重要抓手。作為一種綜合學(xué)科產(chǎn)業(yè)，當(dāng)?shù)責(zé)o人航空運(yùn)輸產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，一方面能夠完善當(dāng)?shù)禺a(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，有效帶動(dòng)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)，另一方面可以緩解地方就業(yè)壓力，培養(yǎng)一批新興行業(yè)人才。地方政府極大可能為此配套相應(yīng)的的補(bǔ)貼政策，能夠進(jìn)一步攤薄運(yùn)營成本，實(shí)現(xiàn)更大的盈利空間。 經(jīng)過綜合測算，采用末端+支線無人航空物流的模式，可為物流企業(yè)降低經(jīng)營成本達(dá)30%以上，提升運(yùn)送效率達(dá)50%以上，其效率與成本優(yōu)越性顯而易見，真正實(shí)現(xiàn)降本增效的目標(biāo)。企業(yè)簡介吉林龍航無人機(jī)科技服務(wù)有限公司，成立于2016年2月，公司是一家以無人機(jī)研發(fā)生產(chǎn)、民用無人機(jī)駕駛員培訓(xùn)、無人機(jī)行業(yè)應(yīng)用服務(wù)、青少年航空科普教育為主營業(yè)務(wù)的《國家級高新技術(shù)企業(yè)》，現(xiàn)在長春和沈陽擁有超過100萬平米專用無人機(jī)飛行空域、2000平米無人機(jī)實(shí)訓(xùn)教室、獨(dú)立的無人機(jī)運(yùn)營中心和無人機(jī)技術(shù)服務(wù)中心，超過100架的各類型無人機(jī)，可滿足各行業(yè)的無人機(jī)培訓(xùn)及應(yīng)用需求。公司始終秉持“專注務(wù)實(shí)、拼搏進(jìn)取、誠信共贏”的經(jīng)營理念，一直致力于為各行業(yè)培養(yǎng)優(yōu)秀的無人機(jī)技術(shù)人才及提供優(yōu)質(zhì)的無人機(jī)解決方案，現(xiàn)累計(jì)培訓(xùn)人數(shù)超過2000人，服務(wù)行業(yè)涉及公安、應(yīng)急、消防、交通、電力、水利、氣象、環(huán)保等領(lǐng)域，現(xiàn)合作單位包括：吉林省公安廳、吉林省消防救援總隊(duì)、吉林省交通廳、吉林省水利科學(xué)研究院、國網(wǎng)吉林省電力有限公司等100余家，合作院校包括：吉林科技職業(yè)技術(shù)學(xué)院、吉林省東北亞教育集團(tuán)有限責(zé)任公司、吉林水利電力職業(yè)學(xué)院、吉林省勞動(dòng)技術(shù)學(xué)校、遼源職業(yè)技術(shù)學(xué)院等20余所。 未來我們將繼續(xù)努力，不斷研發(fā)滿足各行業(yè)需求的無人機(jī)產(chǎn)品、創(chuàng)新無人機(jī)服務(wù)、培養(yǎng)更多的無人機(jī)專業(yè)技術(shù)人才，堅(jiān)持新發(fā)展理念，為加快推進(jìn)新時(shí)代吉林全面振興、全方位振興貢獻(xiàn)我們的專業(yè)力量。吉林省無人機(jī)實(shí)訓(xùn)基地：長春市卡倫經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)老街3555號(hào)吉林省無人機(jī)運(yùn)營中心：長春市凈月區(qū)阿里云創(chuàng)新中心1401室 吉林省無人機(jī)技術(shù)服務(wù)中心：長春市北湖經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)盛北大街3222號(hào)遼寧省無人機(jī)培訓(xùn)基地：遼寧省沈陽市法庫通用航空產(chǎn)業(yè)基地。編輯：周佳慧審核：周 爽掃碼關(guān)注我們