大規(guī)模無人機配送與陸點交付規(guī)劃研究

張曉 李紀魯

【摘要】本文針對無人機的各種弊端，對無人機配送到陸點交付做了詳細的解決方案，本方案運作起來可以減少無人機配送貨物的資源浪費，更好地整合資源，提高貨物周轉(zhuǎn)效率。同時考慮到無人機配送過程中的安全問題，運用先進的現(xiàn)代物流信息技術(shù)，實時對無人機的運行狀態(tài)進行整合，同時實時對無人機的路徑進行規(guī)劃，實現(xiàn)了規(guī)模經(jīng)濟的同時提高了物流運作的效率。

【關(guān)鍵詞】無人機 分揀池 配送規(guī)劃

一、無人機研究背景

我國電商平臺發(fā)展迅速，雙十一當天，日活數(shù)增加47%，轉(zhuǎn)化率達到32%。全網(wǎng)銷售額再創(chuàng)新高，客單價回升明顯。根據(jù)統(tǒng)計，今年雙十一全網(wǎng)銷售額達2539.7億元，同比增長43.5%，總包裹數(shù)達到13.8億個，同比增長29%，按銷售額除以總包裹數(shù)計算客單價為184元，相比于2016年的165元提升11.2%，這也是近三年來客單價首次上漲，再次說明線上消費已由早期的價格驅(qū)動轉(zhuǎn)向品質(zhì)、品牌驅(qū)動，伴隨著收入水平提升和消費持續(xù)升級，雙十一已不再是廉價的代名詞，消費者對于品質(zhì)的追求日益凸顯。

根據(jù)今年的銷售量可知，我國物流量巨大，物流市場發(fā)展的空間很大，物流運作的高效率離不開新技術(shù)的支持，近幾年，物流行業(yè)的快速發(fā)展，新技術(shù)已將投入大量應用，無人機也展露新角，成為物流行業(yè)發(fā)展的新趨勢、香餑餑。能夠抓住機遇，投入建設(shè)無人機配送不僅可以減少陸路交通的壓力，同時可以解決一些陸路運輸解決不了的問題，提高物流運作的效率。早在2015年，就有消息稱沃爾瑪計劃展開無人機快遞技術(shù)的測試，并且向美國聯(lián)邦航空管理局提交了相關(guān)申請，被外界認為是意圖與谷歌和亞馬遜展開競爭。沃爾瑪?shù)臒o人機將被用于檢查庫存。沃爾瑪?shù)呐渌椭行木薮?，無人機應用于庫存盤點一天之內(nèi)就可以完成人工盤點一個月的工作量。亞馬遜希望未來無人機能夠?qū)⒂脩舻娜魏斡唵卧?0分鐘之內(nèi)送到。為了推動立法，確保無人機能夠在天空飛行，為用戶送貨，亞馬遜一直努力推動一項法案，該法案將允許自主無人機送貨。亞馬遜在空中建無人機配送倉庫，空中配送中心將存儲許多貨品，根據(jù)用戶需求預測它會自動轉(zhuǎn)移并懸停在預定的點上方，方便無人機補給和大規(guī)模派送。

二、無人機主要應用以及涉及到的新技術(shù)

（1）無人機主要應用。利用無人機進行最后一公里的貨物配送，要有較為完善的配套體系輔助相應工序的完成，搭載和構(gòu)建無人機配送的系統(tǒng)。從客戶下單、貨物打包出倉、無人機配送、客戶確認簽收直至無人機返回的整個過程中，通過構(gòu)建的系統(tǒng)模型確保每一步的準確實施與順利進行。目前，由于無人機續(xù)航能力不強，無人機尚未應用到農(nóng)村電商物流市場上，但是無人機在農(nóng)村電商物流市場的發(fā)展具有光明的前景。亞馬遜把無人機應用于庫存盤點，可以比人工盤點效率高很多。Zipline自主研發(fā)的無人機，將用于將血液和醫(yī)藥運輸?shù)狡h地區(qū)的醫(yī)療中心，為偏遠地區(qū)提供專門的醫(yī)療救助。

（2）應用到的技術(shù)。涉及到的新技術(shù)：考慮到無人機能夠在飛行中途自動避障，無人機應該配備避障系統(tǒng)及識別系統(tǒng)。同時，無人機要實時接收調(diào)度信息和路徑分配。最后，本文設(shè)計無人機運送貨物時配備安全鎖，所以無人機安全鎖上可以使用RFID進行設(shè)計，當?shù)竭_地點之后，讀寫器掃描到RFID進行解鎖，貨物安全投放到制定地點。

三、大規(guī)模運用無人機配送存在的問題

（1）精確用戶配送定位不準。在中國，無人機配送貨件精確到到每一位客戶手中時不現(xiàn)實的，首先考慮到在中國的物流費用不如國外高，如果投入大量的成本到無人機配送貨物中，快遞公司遲早會堅持不下去，同時，現(xiàn)在地理地圖還沒有精確到每一座樓的每一層用戶，即使地理地圖已經(jīng)精確到每一位客戶的家中也不可避免無人機向客戶送貨時，用戶不在家的情況，總體來說，現(xiàn)在技術(shù)還沒有達到可以同時整合每一位客戶和無人機送貨的時間，所以操作起來會有很多問題出現(xiàn)。

（2）算法支持。配送貨物較多時需要強大的調(diào)度系統(tǒng)以及路徑算法的支持：當無人機向客戶送貨時，為了更好地協(xié)調(diào)每一架無人機的運作，必須有強大的調(diào)度系統(tǒng)，可以同一時間向多個地點運送很多貨物，并且運用的無人機較少。調(diào)度系統(tǒng)可以很好的整合資源，盡可能的減少無人機配送的成本。從另一方面，無人機同時運作時，要對無人機的路徑進行實時規(guī)劃，同時也要對無人機的防碰撞系統(tǒng)進行設(shè)置，對無人機的實時監(jiān)控規(guī)劃要求較高。

（3）資源浪費。如果一棟樓上只有一個客戶的貨物時，精確到客戶手中會浪費無人機的資源，很難實現(xiàn)規(guī)模經(jīng)濟，無人機的使用效率不高，也會增大無人機的損耗。

（4）安全問題。一直以來，無人機的配送安全都備受人們關(guān)注，如果無人機的安全不能得到解決，就相當于在人們頭頂設(shè)置了一個個的不定時炸彈一樣，不知道哪時就會對人們造成危險。因此，無人機配送貨物一定要先從安全方面著手，解決好基礎(chǔ)問題才能得到更好的發(fā)展。

（5）政策法規(guī)不明確。物流無人機作為民用無人機的一個發(fā)展方向，沒有相關(guān)的法律法規(guī)體系來支持它的發(fā)展?，F(xiàn)有的法律法規(guī)沒有對物流無人機做出具體的規(guī)定，有關(guān)物流無人機適用的法律法規(guī)條文只能在現(xiàn)有的法律法規(guī)中尋找大致對應的法律法規(guī)條文。

四、無人機配送問題的具體規(guī)劃方案

（1）方案設(shè)計一。在小區(qū)內(nèi)具有大片面積可以用來作為建設(shè)分揀池的情況下，可以在具體配送區(qū)域建分揀池。貨物從二級分揀中心分揀之后，由無人機將貨物運送里顧客最近的分揀池，無人機配送貨物時，無人機與貨物之間通過安全鎖將貨物鎖定到無人機上，當無人機到達分揀池時，天線掃描到無人機時安全鎖自動解鎖，貨物安全投放到分揀池。分揀池對貨物進行掃描，對貨物自動編碼發(fā)短信以及存放，貨位存放信息與客戶基礎(chǔ)信息自動綁定，在客戶取件之后信息綁定自動解除，客戶取件可以通過面部識別或者利用發(fā)送的短信取件。無人機負責貨物從二級分揀中心運送到分揀池，可以避免陸路交通的壓力，提高貨物配送效率。無人機上安裝了安全鎖可以有效保證無人機配送的安全，同時無人機配送可以大大降低貨物存放的時間成本，大大提高貨物的周轉(zhuǎn)效率。

（2）方案設(shè)計二。在具體地點不能建設(shè)分揀池，可以充分利用每棟樓的樓頂空間，這樣無人機不僅可以不用精確到每一個客戶的居住房，而且減少來分揀池的建設(shè)成本。具體操作如下：無人機配送貨物到樓頂，整棟樓整合倉庫的思想，把每棟樓虛擬成一個立體化倉庫，每家陽臺設(shè)置滑道，貨物大小符合滑道標準時，通過滑道直接到陽臺儲物箱里，貨物大小超過標準時，用戶要到樓頂自助取件，可以在取件部分設(shè)置人臉識別裝置。

五、結(jié)論與展望

面對電商平臺的大需求，無人機配送是未來的大趨勢，無人機作為一種重要的物流工具必然會給物流運作帶來更高的經(jīng)濟效益以及更好的客戶體驗，實現(xiàn)供應鏈中各個節(jié)點的雙贏。