中美無人機(jī)物流配送運(yùn)行審定發(fā)展路徑分析

劉菲

1.中國民航管理干部學(xué)院

2.浙江省通用航空運(yùn)行技術(shù)研究重點(diǎn)實驗室

無人機(jī)物流配送是未來空中交通與運(yùn)輸?shù)闹匾M成部分，采用中小型無人機(jī)以超視距、自動化方式運(yùn)行，運(yùn)行區(qū)域人口密度較高。作為一種新的運(yùn)行場景，中美民航主管部門將其作為重點(diǎn)探索方向，積極推進(jìn)運(yùn)行風(fēng)險評估及監(jiān)管模式的探索。本文對現(xiàn)有中美無人機(jī)物流配送企業(yè)運(yùn)行審定情況進(jìn)行總結(jié)，深入分析中美民航運(yùn)行審定發(fā)展路徑的相似性與差異性，對中國無人機(jī)物流配送運(yùn)行審定提出建議，為我國無人機(jī)運(yùn)行監(jiān)管提供參考。

新冠疫情給全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來了前所未有的沖擊，但極大增強(qiáng)了無人配送的社會認(rèn)可度。使用小型、中型無人機(jī)進(jìn)行短程包裹遞送，能避開日益擁堵的地面交通，為用戶提供便捷、快速、無接觸的服務(wù)，部分用戶也愿意為此支付溢價。目前看來，無人機(jī)物流配送市場具有發(fā)展?jié)摿η夷軌蜉^快實現(xiàn)大規(guī)模商用。以美團(tuán)為例，2020年全國外賣訂單總量171.2億，若其中5%轉(zhuǎn)為無人機(jī)配送，每單運(yùn)費(fèi)10元計算，年度市場規(guī)?？蛇_(dá)百億元。

無人機(jī)物流配送發(fā)展需要各參與方共同克服技術(shù)、法律法規(guī)和運(yùn)行的挑戰(zhàn)，中國民用航空局（CAAC）、美國聯(lián)邦航空管理局（FAA）作為中美民用航空的主管部門，正在積極開展引領(lǐng)、探索和創(chuàng)新工作，已將無人機(jī)物流配送運(yùn)行場景作為重點(diǎn)試點(diǎn)項目，探索可接受的安全目標(biāo)、監(jiān)管模式及新的規(guī)章標(biāo)準(zhǔn)。

表1 中美無人機(jī)物流配送運(yùn)營商概況。

圖1 杭州送吧無人機(jī)物流配送示意圖。

中美無人機(jī)物流配送運(yùn)營商概況

為實現(xiàn)安全、高效、有序的物流配送，無人機(jī)通常采用超視距（BVLOS）、自動化、固定航線運(yùn)行模式。相較農(nóng)林植保、能源勘察等應(yīng)用場景，物流配送運(yùn)行程序更加復(fù)雜，運(yùn)行風(fēng)險較高。中國民用航空局通過特定類試運(yùn)行試點(diǎn)項目，2019年10月向杭州送吧物流科技有限公司（下稱杭州送吧）版發(fā)了《特定類無人機(jī)試運(yùn)行批準(zhǔn)函》。美國聯(lián)邦航空管理局通過融合試點(diǎn)項目（Integration Pilot Program，IPP），分別于2019年4月、10月向翼航空（Wing Aviation LCC）、UFF（UPS Flight Forward INC，UFF）兩家公司頒發(fā)了135部標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行合格證，2020年8月底亞馬遜服務(wù)公司（Amazon.com Services LLC）也獲得了135部標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行合格證。

杭州送吧

杭州送吧使用小型無人機(jī)在杭州市濱江區(qū)、余杭區(qū)開展醫(yī)療急救用品運(yùn)輸及同城即時配送服務(wù)，已完成2萬多架次飛行測試。通過運(yùn)行風(fēng)險評估和運(yùn)行驗證，中國民用航空局認(rèn)為，在復(fù)雜城市環(huán)境下杭州送吧無人機(jī)物流配送的安全運(yùn)行水平滿足局方要求，2019年10月中國民用航空局向杭州送吧版發(fā)了《特定類無人機(jī)試運(yùn)行批準(zhǔn)函》，有效期一年。經(jīng)過一年試運(yùn)行后，2020年10月杭州送吧累計安全飛行約5000架次，中國民用航空局批準(zhǔn)了杭州送吧提交的延長試運(yùn)行期限及增加航線的申請。

翼航空公司

阿爾法貝（Alphabet）子公司翼航空（Wing Aviation）成立于2012年，該公司無人機(jī)已經(jīng)在美國、澳大利亞、芬蘭安全飛行超過10萬架次。2016年翼航空與弗吉尼亞理工大學(xué)的中大西洋航空合作組織（Mid-Atlantic Aviation Partnership,MAAP）測試基地合作，開始在校園為師生提供送餐服務(wù)，MAAP測試基地是美國聯(lián)邦航空管理局指定的無人機(jī)測試基地之一。2019年10月翼航空獲得135部標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行合格證，可在白天采用超視距運(yùn)行方式為弗吉尼亞克里斯琴斯堡（Christiansburg）社區(qū)運(yùn)送食品和非處方藥品，但要求一名遠(yuǎn)程駕駛員一次最多操縱5架無人機(jī)，通過與沃爾格林（Walgreens）、聯(lián)邦快遞（FedEx Express）和當(dāng)?shù)匾患姨枪旰献?，翼航空已?jīng)為居民提供了200多次配送服務(wù)。

在運(yùn)行風(fēng)險評估過程中，翼航空認(rèn)為無人機(jī)平臺是安全運(yùn)行的關(guān)鍵因素，從降低地面風(fēng)險角度考慮，“蜂鳥”（Hummingbird）V2-7000無人機(jī)機(jī)身采用了輕質(zhì)柔性結(jié)構(gòu)，電池、電機(jī)、導(dǎo)航系統(tǒng)等關(guān)鍵部件采用冗余設(shè)計，并對地面第三方碰撞進(jìn)行充分仿真與試驗測試。

UFF公司

UPS子公司UFF使用瑪特納（Matternet）公司M2-V9無人機(jī)，一直在為北卡羅來納州羅利市韋克莫德（WakeMed）醫(yī)院運(yùn)送醫(yī)療用品，如血液與檢測樣本。UFF充分借鑒UPS貨運(yùn)航空運(yùn)行經(jīng)驗，并建立較為完善的運(yùn)行管理體系，取得了135部標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行合格證，允許UFF在已批準(zhǔn)的航線開展超視距運(yùn)行，在人群上空及夜間運(yùn)行，且可運(yùn)輸重量超過25kg的貨物，但要求每次飛行只能由一名遠(yuǎn)程駕駛員操縱無人機(jī)。截至2020年10月，UFF已經(jīng)為4500多名患者提供了1000多次醫(yī)療用品配送服務(wù)。

表2 “蜂鳥” V2-7000 技術(shù)參數(shù)。

圖2 翼航空與聯(lián)邦快遞合作，使用“蜂鳥”V2-7000 無人機(jī)配送貨物。

亞馬遜服務(wù)公司

亞馬遜服務(wù)公司從2013年開始研發(fā)與測試物流無人機(jī)，組建了一支實力雄厚的研發(fā)團(tuán)隊，投入使用的“亞馬遜”MK27無人機(jī)可垂直起降，攜帶2.27kg貨物能飛行28km，并已進(jìn)入型號審定階段，相應(yīng)適航標(biāo)準(zhǔn)已于2020年底完成征求。

亞馬遜服務(wù)公司無人機(jī)物流配送概念如圖3所示，能實現(xiàn)客戶下單30min后交付包裹，主要在低人口密度地區(qū)運(yùn)行，擴(kuò)展運(yùn)行區(qū)域需要向美國聯(lián)邦航空管理局提交運(yùn)行計劃，以及必要的風(fēng)險緩解措施，經(jīng)美國聯(lián)邦航空管理局評估通過后才能夠獲得許可。

圖3 無人機(jī)為韋克莫德醫(yī)院運(yùn)送醫(yī)療用品。

申請審批流程分析

中小型無人機(jī)物流配送主要在真高120m以下空域運(yùn)行，機(jī)上不載人，運(yùn)行危害主要來源于與地面第三方及其他空域中的用戶發(fā)生碰撞，與傳統(tǒng)航空運(yùn)輸有著不同的風(fēng)險點(diǎn)與緩控措施，這決定了現(xiàn)有監(jiān)管體系并不完全適用于無人機(jī)。因此，如何對這類運(yùn)行申請進(jìn)行審定，中國民用航空局與美國聯(lián)邦航空管理局結(jié)合本國國情，選擇了不同發(fā)展路徑，雖然具體實施方式不同，但都是從三個方面開展相應(yīng)工作，即合作開展試點(diǎn)項目，突破現(xiàn)有規(guī)章要求，開展運(yùn)行風(fēng)險評估。

中國試點(diǎn)項目

圖4 亞馬遜服務(wù)公司無人機(jī)物流配送概念圖。

中國民用航空局在2017年首先開展了無人機(jī)物流配送經(jīng)營許可試點(diǎn)項目，嘗試建立符合無人機(jī)特點(diǎn)的差異化運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)和監(jiān)管模式。試點(diǎn)項目批準(zhǔn)順豐科技有限公司（下稱順豐科技）、西安京東天鴻科技有限公司（下稱京東天鴻）分別在江西贛南、陜西開展無人機(jī)物流配送，在贛南試點(diǎn)，根據(jù)無人機(jī)運(yùn)行特點(diǎn)，中國民用航空華東地區(qū)管理局指導(dǎo)順豐科技完成了適航標(biāo)準(zhǔn)、運(yùn)行、人員資質(zhì)等標(biāo)準(zhǔn)起草工作，向順豐科技頒發(fā)了經(jīng)營許可與運(yùn)行許可雙證合一的“運(yùn)營許可證”；在陜西試點(diǎn)，中國民用航空西北地區(qū)管理局向京東天鴻頒發(fā)“民用無人駕駛航空器經(jīng)營許可證”，批準(zhǔn)該公司在陜西全域使用無人機(jī)開展物流配送經(jīng)營性活動。

在前期試點(diǎn)經(jīng)驗基礎(chǔ)上，2019年中國民用航空局發(fā)布了《特定類無人機(jī)試運(yùn)行管理規(guī)程（暫行）》（AC-92-2019-1），將中國國情與《特定類運(yùn)行風(fēng)險評估方法》（Specific Operation Risk Assessmen,SORA）進(jìn)行結(jié)合，提出特定類運(yùn)行合格審定的申請審批流程與要求，這是中國民用航空局深入開展民用無人機(jī)運(yùn)行監(jiān)管的重要一步，確定了“面向運(yùn)行場景，基于運(yùn)行風(fēng)險，分級分類”的監(jiān)管理念。杭州送吧首先被選為城市無人機(jī)物流配送試點(diǎn)單位，中國民用航空局組建了試運(yùn)行審定專家組，依據(jù)咨詢通告完成審定工作。

美國試點(diǎn)項目

2017年10月至2020年10月，美國聯(lián)邦航空管理局通過融合試點(diǎn)項目與九個州政府、地方政府和其他政府建立合作，主要參與者隨后與無人機(jī)制造商、運(yùn)營商、服務(wù)企業(yè)合作，開展多種高級運(yùn)行測試和評估，協(xié)助美國運(yùn)輸部（USDOT）和美國聯(lián)邦航空管理局制定新的規(guī)則，以支持更復(fù)雜的無人機(jī)運(yùn)行。翼航空、UPS分別在弗吉尼亞州、北卡羅來納州參與了美國聯(lián)邦航空管理局融合試點(diǎn)項目，成為第一批驗證本公司運(yùn)行概念的運(yùn)營商。

2020年10月融合試點(diǎn)項目結(jié)束，美國聯(lián)邦航空管理局啟動了“超越”（BEYOND）項目，繼續(xù)與融合試點(diǎn)項目的九家參與者中的八家開展合作?！俺健表椖總?cè)重于在既定運(yùn)行規(guī)則下開展試點(diǎn)，收集數(shù)據(jù)以制定基于安全績效的標(biāo)準(zhǔn)，深入了解社區(qū)和社區(qū)利益，收集和處理公眾反饋，簡化無人機(jī)融入國家空域運(yùn)行的審批流程。

運(yùn)行合格審定依據(jù)

運(yùn)行合格審定是對取酬飛行活動的授權(quán)，必須按照相應(yīng)法規(guī)執(zhí)行，中美形成了不同的無人機(jī)法規(guī)發(fā)展路線。

中國民用航空局提出建立獨(dú)立、適用的無人機(jī)管理法規(guī)體系，制定《民用無人機(jī)安全管理規(guī)則》（CCAR 92），對無人機(jī)適航、運(yùn)行、飛行標(biāo)準(zhǔn)、空中交通管理等進(jìn)行頂層統(tǒng)籌，詳細(xì)要求以規(guī)范性文件形式嵌入監(jiān)管法規(guī)框架并先于規(guī)章發(fā)布，便于及時更新要求，保持監(jiān)管與技術(shù)發(fā)展同步。

美國聯(lián)邦航空管理局采用嚴(yán)格的規(guī)章制度來保證國家空域安全，由低風(fēng)險到高風(fēng)險逐步授權(quán)無人機(jī)融入國家空域運(yùn)行，同步修訂、完善現(xiàn)有規(guī)章體系，而不具備標(biāo)準(zhǔn)適航證、不滿足14 CFR 107部要求的商業(yè)運(yùn)行，應(yīng)向美國聯(lián)邦航空管理局申請許可，美國聯(lián)邦航空管理局依據(jù)美國法典49 USC 44807條款進(jìn)行運(yùn)行風(fēng)險評估與授權(quán)。

由此可知，中美中小型無人機(jī)物流配送運(yùn)行合格審定所依據(jù)的法律法規(guī)層次不同，批準(zhǔn)許可形式不同，但都對現(xiàn)有法規(guī)進(jìn)行了突破。

中國民用航空局依據(jù)的AC-92-2019-1是CCAR 92部的咨詢通告，局方向通過審定的運(yùn)營商頒發(fā)批準(zhǔn)函及運(yùn)行規(guī)范。

在美國，按照14 CFR 119部和135部進(jìn)行運(yùn)行合格審定，是無人機(jī)開展超視距物流配送商業(yè)運(yùn)營的唯一途徑，美國聯(lián)邦航空管理局依據(jù)法典49 USC 44807，對14 CFR 91部和135部中物流配送運(yùn)行不適用、不滿足的條款進(jìn)行豁免，基于運(yùn)行風(fēng)險明確運(yùn)行限制，向通過審定的運(yùn)營商頒發(fā)運(yùn)行合格證及運(yùn)行規(guī)范。

運(yùn)行風(fēng)險管理

中美民航部門均要求中小型物流無人機(jī)運(yùn)營商在申請運(yùn)行許可時提供運(yùn)行風(fēng)險評估報告和相應(yīng)的證明材料，以便監(jiān)管方能夠判斷最終運(yùn)行風(fēng)險等級是否可以接受。企業(yè)在這一過程中，可以充分了解運(yùn)行風(fēng)險及其危險程度和可能性，制定緩解措施，判斷剩余風(fēng)險，進(jìn)一步改進(jìn)無人機(jī)研發(fā)制造，改進(jìn)運(yùn)行程序。

中美民航部門推薦了不同的風(fēng)險評估方法，針對中小型無人機(jī)物流配送，中國民用航空局選用了特定類風(fēng)險評估方法，美國聯(lián)邦航空管理局在原有安全風(fēng)險管理(Safety Risk Management，SRM)基礎(chǔ)上補(bǔ)充了無人機(jī)內(nèi)容。相比傳統(tǒng)的運(yùn)行風(fēng)險評估方法，對于沒有安全管理經(jīng)驗的無人機(jī)運(yùn)營人更容易接受《特定類運(yùn)行風(fēng)險評估方法》，中國民用航空局將本土化評估流程放到了AC-92-2019-1附件中。美國聯(lián)邦航空管理局對無人機(jī)安全風(fēng)險管理進(jìn)行了總結(jié)，并于2019年10月發(fā)布了《無人機(jī)安全風(fēng)險管理指令》（ORDER 8040.6）（《Unmanned Aircraft Systems Safety Risk Management Policy》），針對所有無人機(jī)運(yùn)行許可申請，該文件規(guī)定了美國聯(lián)邦航空管理局各相關(guān)部門職責(zé)、協(xié)調(diào)機(jī)制和流程，并在附件D中給出風(fēng)險分析表格與樣例。

相關(guān)建議

將無人機(jī)物流配送這一類新業(yè)態(tài)納入監(jiān)管框架，對中美來說都是挑戰(zhàn)。監(jiān)管方與申請人都希望運(yùn)行許可申請審批能夠擺脫試點(diǎn)的模式，有明確的運(yùn)行安全目標(biāo)要求，有更長期、更透明的規(guī)章來規(guī)范和指導(dǎo)運(yùn)行。目前中國民用航空局、美國聯(lián)邦航空管理局在這一領(lǐng)域仍在積極推進(jìn)探索，進(jìn)度相當(dāng)，申請審批路徑相似，相比而言，中國民用航空局既有優(yōu)勢也有略勢，如表3所示?？傮w而言，中國民用航空局法規(guī)制定進(jìn)度已滯后于美國聯(lián)邦航空管理局，除可借鑒美國聯(lián)邦航空管理局相關(guān)具體規(guī)則外，也應(yīng)借鑒其各方資源的統(tǒng)籌協(xié)調(diào)、有序推進(jìn)試點(diǎn)成果輸出、持續(xù)安全監(jiān)管經(jīng)驗。

表3 中美中小型無人機(jī)物流配送試點(diǎn)進(jìn)展對比。

不斷積累運(yùn)行數(shù)據(jù)，充分發(fā)揮各參與方作用

中國民用航空局將為空域新用戶創(chuàng)造運(yùn)行條件和監(jiān)管環(huán)境，促進(jìn)無人機(jī)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，保障無人機(jī)運(yùn)行安全，通過試點(diǎn)項目將地方政府、運(yùn)營商、制造商等各參與方聯(lián)系在一起，共同探索運(yùn)營模式、開展安全運(yùn)行測試與評估。無人機(jī)完成一次配送，除運(yùn)營人的運(yùn)行控制，還需要起降場地、通信基站、精確導(dǎo)航等基礎(chǔ)設(shè)施支持，通常需要地方政府對其進(jìn)行規(guī)劃、建設(shè)與管理，營造安全可靠的運(yùn)行環(huán)境。同樣，如果公眾對無人機(jī)在周圍環(huán)境的運(yùn)行感到不安全，擔(dān)憂噪聲及對日常生活隱私的影響，將直接限制無人機(jī)物流配送的商用發(fā)展，需要地方政府及社區(qū)進(jìn)行相應(yīng)宣傳引導(dǎo)，制定管理辦法與標(biāo)準(zhǔn)。

美團(tuán)、京東、順豐、中國郵政、蘇寧、中通等國內(nèi)電商、物流企業(yè)都在開展中小型物流無人機(jī)飛行測試，需要中國民用航空局為參與方提供信息共享、交流合作平臺，提高社會影響力與關(guān)注度。隨著企業(yè)不斷發(fā)展和面臨競爭，為充分使用有限的空域、基礎(chǔ)設(shè)施資源，行業(yè)通用規(guī)則、標(biāo)準(zhǔn)制定日漸重要，關(guān)鍵參與者為建立市場準(zhǔn)入門檻，都在積極參與、推動國際國內(nèi)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)制定。此外，地方政府在促進(jìn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用，可以提供多種政策扶持與資金保障，扶植具有廣闊市場前景與社會價值的產(chǎn)業(yè)穩(wěn)步發(fā)展。

調(diào)整傳統(tǒng)監(jiān)管思路，統(tǒng)籌推進(jìn)規(guī)則、標(biāo)準(zhǔn)制定

在獲得運(yùn)行合格證前，民航部門要求企業(yè)必須確保有人機(jī)已經(jīng)成熟定型，但無人機(jī)通常在投入使用后不斷進(jìn)行軟件和部件更新，如果套用有人機(jī)運(yùn)行合格審定思路，將導(dǎo)致監(jiān)管嚴(yán)重滯后于無人機(jī)技術(shù)的發(fā)展。美國聯(lián)邦航空管理局已意識到這個問題，改進(jìn)其內(nèi)部流程，以便在現(xiàn)行規(guī)則下讓越來越多的無人機(jī)能運(yùn)行，同時與制造商合作，共同應(yīng)對技術(shù)挑戰(zhàn)，如開發(fā)遠(yuǎn)程身份識別和可靠的機(jī)載感知與規(guī)避系統(tǒng)，以便在啟用更復(fù)雜的運(yùn)行之前解決關(guān)鍵問題，保障運(yùn)行安全。

中國民用航空局已經(jīng)在空中交通管理、適航管理、駕駛員管理、運(yùn)行管理等方面頒布了一系列規(guī)范性文件，但適用于無人機(jī)物流配送的文件卻較少，雖然企業(yè)主持、參與制定了多個行業(yè)或團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)，但針對運(yùn)行合格審定符合性驗證的可用標(biāo)準(zhǔn)卻較少。

美國聯(lián)邦航空管理局已經(jīng)更新到第三版無人機(jī)融入國家空域發(fā)展路線圖，分階段有序推進(jìn)法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)制定，無人機(jī)物流配送實行分階段分等級按135部許可，無人機(jī)運(yùn)行合格證類型分為四個等級，規(guī)則、標(biāo)準(zhǔn)在框架內(nèi)按需制定。

加強(qiáng)持續(xù)安全監(jiān)管，保障運(yùn)行安全

杭州送吧試運(yùn)行仍在進(jìn)行中，2020年已申請延長運(yùn)行期限和擴(kuò)展多條航線，隨著運(yùn)行量的增加，需要中國民用航空局規(guī)范、完善安全監(jiān)管制度。2019年4月，美國聯(lián)邦航空管理局完成了第一批135部審定后，11月發(fā)布《135部無人機(jī)運(yùn)營人航空器、設(shè)施與程序的檢查與監(jiān)督》（N 8900.527）（《Monitor and Inspect a Part 135 UAS Operator’s Aircraft,Facilities,and Procedures》）通告，為安全監(jiān)察員提供135部運(yùn)營人監(jiān)察補(bǔ)充說明和指南，規(guī)定了不同于有人機(jī)的檢查項目，并要求主任維修監(jiān)察員和主任航電監(jiān)察員提交檢查結(jié)果。借鑒美國聯(lián)邦航空管理局的安全監(jiān)管經(jīng)驗，建議中國民用航空局結(jié)合實際情況，進(jìn)一步落實《特定類無人機(jī)試運(yùn)行管理規(guī)程（暫行）》（AC-92-2019-1）中的“6.5檢查和監(jiān)察的實施”條款，即落實監(jiān)察人員、檢查項目、檢查頻次要求，明確檢查報告機(jī)制。