無人機物流關鍵基礎設施建設的思考

林曉宇，劉鵬，孟祥飛，李蕾蕾

1.國家空域管理中心

2.中國航空運輸協(xié)會

3.空軍指揮學院

4.中郵科技股份有限公司

無人機物流是近年迅速發(fā)展的新業(yè)態(tài)、新模式。本文闡述物流無人機的概念、優(yōu)勢和應用場景，分析物流無人機配送服務模式、無人機物流基礎設施建設方案，最后提出有關思考，希望為無人機物流基礎設施建設提供參考。

隨著人工智能、大數據、自主飛行控制等技術的不斷成熟，無人機拓展了物流、農作物保護、電力巡線、地理測繪、應急救援等領域的廣泛運用。我國物流市場規(guī)模正在不斷增大，互聯(lián)網電商、智慧物流行業(yè)正在高速發(fā)展。與此同時，收貨人對物流行業(yè)的服務水平與服務質量提出了更高的要求。作為一種貨物運輸配送的新載體，物流無人機的常態(tài)化、規(guī)模化運營漸行漸近。

無人機物流逐漸成為無人機應用的新藍海。對于醫(yī)療物資運送、生鮮品運送、山區(qū)海島地區(qū)貨物運送等特殊應用場景，物流無人機比傳統(tǒng)運輸工具擁有更大的優(yōu)勢，是快遞業(yè)務擴展和升級的重要手段。

物流無人機的概念

物流無人機是物流體系以及智慧物流系統(tǒng)的重要組成部分。作為一種高效的運輸工具，物流無人機依托航線網絡，借助現(xiàn)代信息技術，將貨物從始發(fā)站運至目的站?！稛o人駕駛航空器飛行管理暫行條例》根據無人機空機重量和最大起飛重量，將無人機分為微型、輕型、小型、中型、大型五類。

物流無人機的優(yōu)勢

物流無人機集成了自主飛行控制、通信、人工智能、信息等技術，具有如下優(yōu)勢。

1.運營效率高、節(jié)約資源

相比于陸運工具，物流無人機具有空中運輸距離短、節(jié)約資源、運營效率高等優(yōu)勢，能合理利用閑置的低空資源，減輕地面交通道路的負擔，減少地面交通基礎設施投入。物流無人機是傳統(tǒng)陸運工具的有益補充，尤其適用于交通癱瘓、擁堵場景，交通不便的偏遠地區(qū)，基礎設施條件差、地廣人稀的地區(qū)。

2.運營成本更低、調度更靈活

物流無人機機上無飛行員和機組人員，降低了運營成本，更易于實現(xiàn)物流大數據采集和智能調度管理，將成為未來無人貨運市場的主流裝備。相較于傳統(tǒng)有人運輸機，物流無人機具有運營成本更低、調度靈活、節(jié)省人力和時間成本等優(yōu)勢，能有效彌補現(xiàn)有航空運力的不足。

表1 物流無人機的類型及優(yōu)缺點

圖1 末端配送通常采用多旋翼無人機。

圖2 自轉旋翼支線物流無人機。

表2 物流無人機與傳統(tǒng)陸運工具的對比

物流無人機在某縣試點運營的數據顯示，相比于傳統(tǒng)物流工具，無人機配送時間縮短60%，成本降低60%。針對偏遠地區(qū)或運貨量較小的需求，物流無人機具有較強的運營成本優(yōu)勢。目前，無人機配送成本與普通快遞員持平或略高，未來物流無人機量產并實現(xiàn)規(guī)?；\營之后，配送成本將下降40%～50%。

《物流無人機發(fā)展情況及基礎設施布局建議》提及，很多四五線城市之間、縣城之間具有一定的貨物空運需求，但是由于城市間、縣城間距離較近，對于較小的貨運量，傳統(tǒng)航空運輸工具在起降條件、飛行距離等方面難以實現(xiàn)運力匹配。因此，支線物流無人機可發(fā)揮作用。除此之外，某些偏遠山區(qū)和河海險要地區(qū)，陸運、水運極為不便，但物流無人機空運貨物是比較適合的方式。

3.解決勞動力短缺的重要手段

隨著我國網購的興起，快遞業(yè)務飛速發(fā)展，快件數量大幅增長，配送人員的缺口會越來越大。我國面臨的人口老齡化問題導致了適齡勞動力人口不斷減少。物流是勞動力密集型行業(yè)，面臨著人工貴、用工荒等問題的考驗。由于物流倉儲、裝卸、運輸、配送等工作是高強度高工種，須要18歲至35歲之間的一線員工。專業(yè)人士預測，人口老齡化帶來的勞動力短缺將在未來十年左右更趨嚴重，成為制約物流業(yè)發(fā)展的主要因素。

隨著飛控、集群等技術的不斷成熟，物流無人機常態(tài)化運營將采用全流程化模式，這是一種智能化、無人化運送過程。在全流程化運送過程中，物流無人機按預先設定的程序自主起飛、飛行、降落，無須人員操控，僅在極特殊情況下才須要人員操控，減少了大量勞動力需求，成為解決勞動力短缺的重要手段。

圖3 固定翼支線物流無人機及其地面控制站。

探索無人機在物流領域中的應用，符合新時代的發(fā)展趨勢，也是解決物流業(yè)務快速發(fā)展與人力成本不斷上升之間矛盾的有益嘗試。目前，物流無人機已經成為全球物流業(yè)的發(fā)展方向之一。國外眾多物流公司對物流無人機開展了不同階段的測試和運行。

物流無人機的應用場景

1.城市場景

物流無人機在城市環(huán)境中運輸配送貨物，任務點多，時效性強，可充分發(fā)揮機動性高、運送速度快的優(yōu)勢，降低運營成本。城市人口密度高、飛行環(huán)境復雜，空中交通管理與調度系統(tǒng)成為物流無人機在城市場景中應用的關鍵要素。

2.偏遠農村、交通不便的地區(qū)

由于偏遠農村用戶對貨物運輸的需求量不確定，以及配送人員單次配送貨物的成本過高，物流無人機極適合為該地區(qū)的用戶運送貨物。相比于城市，農村地區(qū)用戶的包裹總量雖然少，但工業(yè)品下鄉(xiāng)、農產品進城、黨報黨刊投遞、應急救援藥品進村，是智慧快遞工作的責任與擔當。末端配送無人機運送郵件，安全可靠，降本增效，送貨服務的時效性從傳統(tǒng)人員每周進村1 ～2次投遞，提高到無人機每天1次配送，從而保障了工業(yè)品下鄉(xiāng)、農產品進城的時效。

3.牧區(qū)場景

物流無人機可發(fā)揮最大優(yōu)勢，滿足廣闊牧區(qū)用戶的非特定送貨需求。

4.應急救援

在一些特殊情況下，軍方、民航等部門緊密合作，采用無人機為災區(qū)運送物資，為救援任務提供保障。

5.海島場景

由于船舶運貨效率低、成本高，物流無人機在海島場景下運送貨物，時效性高，優(yōu)勢明顯。海島具有海域遼闊、島嶼眾多、人員居住分散、交通不便、人口數量少、醫(yī)療資源少而藥品需求量較高等特點。一旦人員發(fā)生傷亡或自然災害突發(fā)，傳統(tǒng)交通工具無法在短時間內及時響應應急救援需求。而物流無人機能在應急救援任務中替代傳統(tǒng)手段，發(fā)揮作用。例如，無人機搭載包裹，為有需要的地區(qū)運送物資。

6.邊防哨站

眾多邊防哨所的物資補給仍然依靠肩扛馬馱，效率低，風險大，物流無人機可高效運送物資。

7.人道主義救援

在特定場景中，無人機實施人道主義救援并運送物資，意義重大。

國內政策

2017年12月，《民航局關于在陜西省使用無人機開展物流配送經營活動試點的通知》發(fā)布，西安京東天鴻科技有限公司成為物流無人機配送經營活動的試點單位。

2018年5月，中國民用航空局出臺《關于促進航空物流業(yè)發(fā)展的指導意見》，明確支持物流企業(yè)利用通用航空器、無人機等裝備提供航空物流解決方案。

2019年2月，中國民用航空局發(fā)布《特定類無人機試運行管理規(guī)程（暫行）》，對運行風險較高的無人機進行安全管理，批準部分無人機試運行。同年10月，中國民用航空局向杭州送吧物流科技有限公司頒發(fā)《特定類無人機試運行批準函》和無人機物流配送經營許可證。

2019年3月，國家發(fā)展和改革委員會出臺《關于推動物流高質量發(fā)展促進形成強大國內市場的意見》，提出相關單位可在具備條件的地區(qū)探索無人機配送等創(chuàng)新模式。中國民用航空西北地區(qū)管理局發(fā)布《西北地區(qū)民用無人駕駛航空器物流配送經營活動管理辦法(試行)》，提出最大起飛重量不大于150kg的物流無人機可以在陜西省、甘肅省、寧夏回族自治區(qū)、青海省運營。

圖4 物流無人機在上海市金山區(qū)、嘉定區(qū)、寶山區(qū)等區(qū)搭建空中應急運輸網絡，運送蔬菜、生鮮、抗原試劑、應急藥品等物資。

2019年7月，根據《關于同意擴大無人機物流配送應用試點范圍的通知》，物流無人機配送應用試點的地區(qū)范圍擴大到四川、云南等省份，助力扶貧攻堅工作。

2019年9月，中共中央、國務院印發(fā)的《交通強國建設綱要》提出，一是推進低空飛行旅游發(fā)展，二是積極發(fā)展物流無人機、物流無人車配送。

2021年2月，中國民用航空局《通用航空工作領導小組第六次全體會議》提出，要進一步擴大物流無人機配送試點的范圍，服務鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略。

2022年中國民航局正式在官網發(fā)布《城市場景物流電動多旋翼無人駕駛航空器（輕小型）系統(tǒng)技術要求》。作為國內第一個針對城市場景的無人機技術規(guī)范，該標準的發(fā)布意味著城市無人機應用在規(guī)范化發(fā)展的道路上邁上了一個重要臺階，為UAM產業(yè)的商業(yè)化、規(guī)?；蜷_了空間，具有重大的里程碑意義。

物流無人機配送服務模式

結合物流業(yè)務的全部流程，物流無人機配送服務分為點對點、點對多兩種模式。

1.點對點配送服務模式

點對點配送服務應用于物流全流程中的干線、支線運輸，干線和支線運輸具有貨運量較大、運輸距離較遠等特點。因此，貨物運輸須采用大中型物流無人機。物流無人機進行點對點配送服務的流程可參考交通運輸部于2022年9月發(fā)布的《無人機物流配送運行要求》。

2.點對多配送服務模式

點對多配送服務應用于物流全流程中的末端配送。根據訂單的配送信息，物流無人機向多位用戶配送貨物。物流無人機開展點對多配送服務的流程可參考國家郵政局于2020年10月發(fā)布的《無人機快遞投遞服務規(guī)范》。

合理選用無人機配送服務模式

如果貨物存儲于物流倉儲中心，物流企業(yè)采用點對多模式；如物流企業(yè)無物流倉儲中心，則采用點對點模式。在明確物流無人機配送服務模式的基礎上，物流企業(yè)應結合自身技術水平與傳統(tǒng)配送服務體系的條件，合理選擇點對點或點對多配送服務模式，最大限度開發(fā)、利用自動駕駛技術，提高配送效率，降低物流成本，同時應掌握基礎設施建設要點，有針對性地建設基礎設施，保障配送服務體系的有效建設與合理利用。

無人機物流體系建設的原則

1.以實際需求為導向

無人機物流體系建設應滿足應用方在經濟和政策兩方面的需求。一方面，合理且完善的物流體系能顯著降低貨物運輸配送的成本，減少城市交通擁堵和隱患等問題；另一方面，物流無人機適合為偏遠地區(qū)、交通不便地區(qū)的用戶運送貨物，在扶貧攻堅、鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略實施過程中將發(fā)揮重要作用，因此無人機物流體系建設應考慮偏遠、交通不便地區(qū)的需求。

2.納入綜合物流體系

物流無人機將改變現(xiàn)有貨物運輸配送的模式，無人機物流體系作為綜合物流體系的智能化補充，應以現(xiàn)有的綜合物流體系為大框架，統(tǒng)籌考慮空運、陸運、水運等方式，充分利用現(xiàn)有交通基礎設施資源和現(xiàn)有物流資源，提高多種資源的利用率。

3.破除行政區(qū)劃的障礙

從事電商業(yè)務的物流企業(yè)是推進無人機物流體系建設的主體。因此，無人機物流體系建設應立足應用方利益，本著科學、經濟、合理規(guī)劃的思路，考慮年運輸量、地形地貌等實際情況，以全國為對象統(tǒng)籌建設。

無人機物流基礎設施建設

無人機物流是近年迅速發(fā)展的新業(yè)態(tài)、新模式?？罩羞\輸基于航空運輸和通用航空而發(fā)展，正在構建包括大型干線運輸機、通航貨機、無人機（大型支線無人機+輕小型末端配送無人機）在內的三級運輸配送體系。因此，對于無人機物流體系建設，相關單位須要規(guī)劃和研究無人機機場布局，綜合考慮建設需求、選址、與地面交通系統(tǒng)銜接等問題，結合空域條件、氣象條件、土地利用和噪聲敏感區(qū)域等因素，研究并制定無人機機場通行能力、適航性、環(huán)境影響、經濟效益等指標的評價體系與方法，為無人機機場建設提供決策依據。

基于無人機配送服務模式的基礎設施建設

無人機物流基礎設施建設應結合企業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀、物流產業(yè)戰(zhàn)略部署及無人機配送服務模式，從物流無人機選型、無人機機場建設兩個維度展開思考。

1.點對點配套基礎設施建設

物流企業(yè)采取點對點配送服務模式，須要優(yōu)先開展支線物流無人機研制與應用。支線物流無人機研制先期可選擇適宜的有人機進行無人化改型。同時，物流企業(yè)適時根據配送需求，開發(fā)大中型物流無人機，這種大中型物流無人機的載貨重量在2 ～50t之間，航程約1000km。

物流企業(yè)建設無人機機場，應以企業(yè)戰(zhàn)略為指引，充分利用現(xiàn)有運輸機場和通用機場開展運輸網絡建設，如果確實須要建設機場，應綜合考慮運輸量、貨運類型、區(qū)位、交通條件、地形地貌、經濟活躍度等因素，開展B類通用機場規(guī)劃建設。

2.點對多配套基礎設施建設

如果物流企業(yè)以點對多配送服務模式重點開展無人機末端配送業(yè)務，應搭建從配送站至收貨方的物流體系，通常使用載貨重量為5 ～20kg、運輸距離10km以內、單程飛行時間15 ～20min的末端配送無人機。機場或起降場建設應根據小型無人機較強的環(huán)境適應能力，結合實際情況，充分依托現(xiàn)有資源。

中國郵政集團有限公司（下稱中國郵政）服務范圍廣泛，基本覆蓋了中國境內城市、海島、山區(qū)、農村、邊疆等區(qū)域的郵件投遞業(yè)務。末端配送無人機對起飛降落場地要求不高，起飛降落可部署在郵政網點，如果末端配送無人機在偏遠山區(qū)起飛降落，郵政末端網點的郵遞員可利用后臺監(jiān)控系統(tǒng)對物流無人機進行遠程操控，無需專人操控無人機，既保證了無人機的安全性，也能保證黨報黨刊投遞、應急物質運送等業(yè)務，進一步提升投遞服務質量與服務效率。

中國郵政無人機末端配送已實現(xiàn)常態(tài)化運營。2016年9月，浙江省安吉縣開通了中國郵政第一條常態(tài)化運行郵路。目前，安吉縣郵政分公司共開通四條無人機郵路，郵路覆蓋3個鄉(xiāng)鎮(zhèn)、8個行政村、11個起降點，物流無人機總飛行距離超過幾萬公里。

3.專用無人機機場建設

針對基于點對點配送模式的末端配送無人機和基于點對多配送模式的支線無人機，本文建議在城市周邊或貨物中轉量較大的城市周邊建設專用無人機機場，這種機場是一個集物流倉儲、測試試驗、維修保養(yǎng)、智能終端貨柜等功能于一體的無人機綜合保障基地，并作為完全對外開放的物流無人機配送中轉站。無人機綜合保障基地可對外提供多種型號物流無人機的租賃業(yè)務。

基礎設施建設存在的問題

投資主體和資金來源有待落實

小型物流無人機對起降場地要求不高，起降場地可以快速投入使用，且建設資金少。但是，大型物流無人機的起降機場建設至少應滿足通用機場的建設要求，建設規(guī)模大、投入資金多、建設周期長。目前，無人機物流體系尚未規(guī)模化發(fā)展，成本回收周期相對更長。因此，每個機場建設均須科學選址，項目規(guī)劃階段須落實投資主體和資金來源。投資主體應準確計算投資效益及投資回收周期。

統(tǒng)一協(xié)調與管理機制缺乏

從立項選址到竣工驗收后的財務決算，新的大型機場建設須要經過多個部門對多個事項進行審批，如發(fā)改部門審批立項，環(huán)保部門審批環(huán)評報告，國土部門審批用地，規(guī)劃部門審批用地規(guī)劃和工程規(guī)劃，住建部門審批施工許可等等。各項審批缺一不可，物流企業(yè)須要充分準備。同時，基礎設施建設還涉及地方政府、民航、公安、郵政、應急、衛(wèi)健、交通等諸多部門的協(xié)調，尤其是無人機物流體系基礎設施建設，國企、民企和政府力量條塊分割，有限的資源沒有被充分利用，難以優(yōu)化，須要國家層面統(tǒng)籌協(xié)調。

物流無人機運營要求機動靈活、協(xié)調一致、安全飛行、依法飛行、專業(yè)操控。無人機物流體系是一個復雜的系統(tǒng)工程，涉及空域和航線協(xié)調、基礎設施建設、航油加注、地面保障等一系列環(huán)節(jié)。目前，無人機物流基礎設施建設缺乏綜合性長遠規(guī)劃，國家投入不足。

有關思考

圖5 北京郵政門頭溝山區(qū)無人機試飛啟動儀式。

物流企業(yè)可綜合考慮目前全國各地區(qū)業(yè)務的需求和應用場景的條件，選擇幾個有代表性的地區(qū)開展無人機物流體系基礎設施試點建設。經過1 ～2年的實踐探索后，總結有益模式，逐步向全國推廣。

試點基地選擇

1.城市場景

根據民航部門出臺的無人機運行與管理政策，物流企業(yè)可探索城市場景下的基礎設施建設以及物流無人機運營模式。

2.偏遠農村，交通不便的地區(qū)

物流企業(yè)可選擇偏遠地區(qū)進行基礎設施建設，試點解決偏遠地區(qū)的無人機物流問題。

3.應急救援場景

物流企業(yè)可選擇地震多發(fā)地區(qū)如四川省北川羌族自治縣，作為應急救援場景下無人機物流試點基地。

4.海島場景

物流企業(yè)可選擇位于浙江省寧波市的舟山群島，作為海島場景下無人機物流試點基地。

上述不同場景下的無人機物流試點基地建設，可為物流企業(yè)在全國范圍內建設無人機物流基地提供參考。

無人機物流網絡建設

物流無人機運營離不開機場、通信網絡、維修站、油料庫、培訓中心等基礎設施和保障系統(tǒng)。物流企業(yè)應結合綜合立體交通規(guī)劃、通用航空資源、無人機發(fā)展規(guī)劃，合理布局和建設無人機物流體系的基礎設施，以小型通用機場以及臨時起降點為基礎，實現(xiàn)網絡化服務。

根據點對多模式，物流企業(yè)可利用現(xiàn)有的主要通用機場、中大型支線無人機開展運輸業(yè)務。支線無人機應具有優(yōu)異的短距起降能力，可在中小型機場的簡易跑道起降，接入現(xiàn)有通航體系，盤活現(xiàn)有通航機場資源，提高整體資源利用率。同時，物流企業(yè)應優(yōu)化基礎設施規(guī)劃和布局，劃定航空救援責任區(qū)域，配備導航通信保障設備，規(guī)劃航油補給線路，鋪設和完善飛行場站，建立信息管理系統(tǒng)，建立統(tǒng)一的無人機技術支持和維修站點，逐步形成“點多、線長、面廣”的網絡化無人機物流體系。

物流企業(yè)可充分利用已經建成的眾多郵政與快遞類專業(yè)物流園區(qū)，同時根據物流無人機的運行特點，對各省市已建成的郵政快遞物流基地和其他物流基地進行重新規(guī)劃或改擴建。物流企業(yè)應根據物流無人機的運行特點，提前規(guī)劃待建設的物流基地，通過“盤活余量，用好增量”，完善無人機物流基地布局。

針對以點對點模式開展末端配送業(yè)務的中小型多旋翼物流無人機，物流企業(yè)可在農村等偏遠地區(qū)的打谷場、小廣場或學校操場建設無人機起降場地，為物流無人機推廣應用提供硬件支持，推動農村客貨郵融合發(fā)展，創(chuàng)建“一點多能、一網多用、功能集約、便利高效”的農村物流服務發(fā)展新模式。對于城市運營，物流無人機起降可利用社區(qū)廣場、醫(yī)院停機坪、電商公司的配送站、樓頂臨時停機坪等場地。智能快件箱、快遞末端綜合服務站等設施須要納入城鄉(xiāng)公共服務設施建設規(guī)劃，以推動新建、在建、老舊小區(qū)，園區(qū)，樓宇相關配套設施建設。原則上，新建居住社區(qū)須要建設面積不少于15m2的郵政快遞末端綜合服務站，既有居住社區(qū)，又要因地制宜建設快遞末端綜合服務場所。