農村電商物流“ 最后一公里”無人機配送應用對策研究

武勝良 （鄭州西亞斯學院，河南 新鄭 451150）

0 引 言

《中國農村電商物流發(fā)展報告》顯示，截至2020 年12月，我國農村電子商務交易額達到31 533 億元，同比增長達37.7%。電子商務在農村地區(qū)的普及使得越來越多的村民能夠足不出戶購買日常生活用品。截至2021 年6 月，我國農村網民規(guī)模達2.97 億，占網民整體的29.4%。一邊是龐大的農村電商交易市場，另一邊則是“最后一公里”配送難的問題，“最后一公里”配送問題成為困擾物流企業(yè)和電子商務企業(yè)的一大難題，嚴重影響農村電子商務服務的質量和效率。農村電商“最后一公里”具有點多、線長、面廣的特點。十八大以來，國家給予了一定的扶持，借助新觀念新技術創(chuàng)新發(fā)展了一些物流服務模式，但制約農村電商的“最后一公里”問題仍未得到解決。

目前，農村電商的物流網點主要集中在縣級和鎮(zhèn)級，鎮(zhèn)以下的村幾乎沒有物流網點，村民們只能到鎮(zhèn)級物流網點寄取快遞，不能享受物流的“門到門”服務。甚至有的鎮(zhèn)級物流網點還會額外收取貨件保存費，這在很大程度上影響了農民的網購熱情。因此，解決農村物流“最后一公里”問題是電商及物流企業(yè)決勝農村市場的關鍵。

無人機配送是采用無線電遙控設備及自備程序控制裝置操縱無人機自動駕駛，并利用無人機運載包裹，進行快遞投送。包含三個組成元素：作為總指揮的無人調度站，作為大腦的程序控制系統(tǒng)，以及作為運輸載體的無人機。無人機向調度中心實時發(fā)送自身位置及飛行狀態(tài)，并從調度中心接收指揮信號，依靠自備程序控制裝置進行智能飛行，從而完成配送作業(yè)。

目前，物流無人機配送體系有兩種模式：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。在干線戰(zhàn)略層，可采取有人機與無人機混合編隊運輸模式；在支線戰(zhàn)役層和末端戰(zhàn)術層，可采取無人機與貨車相結合的運輸模式，也可以依靠站點模塊、集群模塊、指控模塊和體系支撐模塊的組成模塊，通過“接收指令—調撥對接—規(guī)劃路徑—編隊起飛—編隊飛行—目標確認—卸載物資—編隊返回”8 個環(huán)節(jié)的運轉流程實現(xiàn)無人機獨自配送模式。

無人機在配送體系、應用流程和選址設計等方面的研究已較為成熟，并總結出無人機在配送中涉及無人機數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)、無人機飛行控制導航系統(tǒng)、無人機自主控制技術三大關鍵技術。因此，末端物流無人機的使用能顯著解決農村物流“最后一公里”的配送問題，在保障企業(yè)物流覆蓋率的前提下，實現(xiàn)經濟效益與社會效益的雙贏。

1 無人機配送在農村電商物流中的應用前景

1.1 提升配送效率

農村地區(qū)路況一直是制約農村電商進一步發(fā)展的短板。一方面，相較于城市地區(qū)的柏油馬路，農村許多地區(qū)還在使用水泥路甚至土路，道路基礎設施建設相對較差，而這也極大地制約了貨車行駛的速度。另一方面，我國鄉(xiāng)村道路大多較為復雜，部分地區(qū)地勢崎嶇不平且道路彎折，增加了許多無效運輸里程。物流公司出于成本考慮，一般會采取增加訂單收集時間，集中配送的方式來增加盈利。但也直接導致了配送頻率的下降，極大的影響用戶體驗。物流無人機的出現(xiàn)則可以很好地解決這個問題。

首先，物流無人機配送速度更快。物流無人機采用空中配送的方式，最大程度地減少了道路基礎設施所帶來的影響。由于是空中配送，物流無人機不需要考慮障礙物的阻隔，能夠采用更加高效的直線飛行方式進行配送，大大地提高了配送速度。其次，物流無人機配送頻率更高。物流無人機的載荷遠低于傳統(tǒng)貨車，這使得較少的訂單就能夠滿足物流無人機配送要求的同時，也避免了物流資源的浪費。從以往的收集訂單集中配送到如今的少量訂單直接配送，配送頻率得到了極大的提高。更快的配送速度更高的配送頻率，共同構成了農村地區(qū)高效率配送的基礎。

1.2 降低物流成本

相較于城市，農村地區(qū)受到道路基礎建設較差，訂單分散等因素的影響，物流成本始終居高不下。而使用無人機進行農村地區(qū)的物流配送，則可以很好地解決這一問題。與中國郵政合作研發(fā)無人機的迅蟻科技，在這方面曾做過大量的調研。據(jù)迅蟻科技CEO 張磊稱：在農村地區(qū)每天每臺無人機在10 公里左右航線上以飽和狀態(tài)配送40～50 公斤貨物，物流無人機的成本在3～4 元/每公斤，而用傳統(tǒng)的人力配送則高達8 元/每公斤左右。美國聯(lián)合包裹運送服務公司也表示：完全理想情況下，5 000 到10 000 臺無人機投入運行，配送一個包裹的成本為1 美元。這些一線企業(yè)所統(tǒng)計出的數(shù)據(jù)都指向“無人機配送相較人工配送成本更低”這一趨勢。

現(xiàn)階段無人機配送相較于傳統(tǒng)人力配送競爭力并不強，但長遠來看卻具備兩點優(yōu)勢。其一，據(jù)物流行業(yè)人士分析，未來2～3 年內人力及交通成本，將上漲20%～50%，在人力資源成本逐年上升的背景下，使用無人機替代人工配送從而降低人力成本無疑是很好地解決方案。其二，無人機大規(guī)模應用所帶來的規(guī)模效應，會使制造及運行成本大幅下降。對此，京東集團副總裁肖軍曾表示目前無人機配送成本比普通快遞員持平或略高，未來實現(xiàn)定型和規(guī)?；螅渌统杀緦⑾陆?0%～50%。

1.3 促進物流信息化及智能化

農村快遞信息化程度普遍偏低。目前在城市地區(qū)基本實現(xiàn)全覆蓋的信息化物流系統(tǒng)，在農村地區(qū)的建設卻極為薄弱甚至是空白。無人機配送的應用，能夠使促使農村地區(qū)快遞智能化、信息化程度提高。其一，能夠使客戶在接收到快遞前，實時掌握快遞的配送狀態(tài)。村民能夠在手機上快捷的查看快遞配送進度及實時位置，而無人機的精準定位，也確保了信息的準確，極大地提高了用戶體驗。其二，能夠進一步降低農村地區(qū)物流成本。智能化、信息化物流系統(tǒng)的建設能夠使物流公司對農村地區(qū)訂單及物流狀態(tài)，進行更加詳細及準確的掌握，從而制定出更加合理的配送方案，進而減少物流資源的浪費，降低物流成本。

2 無人機配送在農村電商物流應用的發(fā)展對策

2.1 針對無人機生產企業(yè)的對策建議

2.1.1 提高無人機續(xù)航能力

續(xù)航能力是物流無人機最重要的指標之一。目前業(yè)界所使用的快遞無人機航程基本都在10 到25 公里左右，這顯然很難滿足物流無人機的需求。在鋰電池技術沒有太大突破的情況下，提高物流無人機續(xù)航主要有兩個方式，一是降低無人機自重，二是采用燃油作為能源。對于降低無人機自重，無人機行業(yè)領軍企業(yè)大疆早已廣泛將碳纖維材料應用于航拍無人機，在降低無人機自重的同時也極大地提升了無人機強度。對機身強度同樣有所要求的物流無人機企業(yè)可以進行參考。而無人機使用燃油作為能源也有先例，目前主流的植保無人機大多都采用能夠提供更強能量的燃油作為能源。物流無人機對載重同樣有些較高的要求，在確保安全性的前提下，可考慮使用燃油作為動能來源。

2.1.2 提升無人機安全系數(shù)

提升無人機安全系數(shù)主要包含硬件和軟件兩個層面。硬件層面體現(xiàn)在對智能避障技術的升級。目前主流無人機配備的避障模塊相對較為單一，雖然能夠應對大多數(shù)情況下的城市配送作業(yè)，但面對農村地區(qū)復雜的路況以及障礙物卻遠遠不夠，尤其是面對一些突如其來的物體如飛鳥等，還沒有太好的解決方案。對此，物流無人機可以參考無人汽車的智能避障技術以及民航客機的空中防撞系統(tǒng)。軟件層面體現(xiàn)在對信息指令傳輸通道的保護。物流無人機遭到黑客入侵已有先例，2018 年的DefCon 黑客大會上安全專家就曾演示利用無人機系統(tǒng)漏洞，操縱無人機墜毀，這也為無人機生產企業(yè)敲響了警鐘。由于民用無人機的普及相對較晚，目前信息指令傳輸通道的安全問題仍然是無人機的軟肋，各廠家對于數(shù)據(jù)鏈路的保護只是處于起步階段。但也只有保護好數(shù)據(jù)鏈路才能真正大范圍推廣無人機配送的應用。在這方面無人機生產企業(yè)可以與各大網絡安全企業(yè)進行合作，取長補短。

2.1.3 建立無人機維修保養(yǎng)體系

物流無人機作為商用無人機，在實際應用中使用頻率會遠高于航拍無人機。這也注定了物流無人機存在著較高的損耗率。而物流行業(yè)對配送時間極為敏感，如果因為無人機損耗而影響到物流配送的正常進行，則會極大影響物流公司的正常運營。因此，建立完善的無人機維修保養(yǎng)體系尤為重要。無人機生產企業(yè)可從以下幾方面建立維修保養(yǎng)體系。一是對無人機進行模塊化設計。模塊化設計使得無人機在局部損壞的情況下，可以不用更換整機而對零件進行局部替換。既降低了物流公司的使用成本，又提高了維修效率，最大限度的減小了對物流配送的影響。二是對無人機進行定期檢查。定期檢查能夠及時發(fā)現(xiàn)無人機零部件的損耗情況并予以更換。避免無人機在配送途中發(fā)生故障，從而引發(fā)更大的損失。三是建立高效地維修保障系統(tǒng)。無人機生產企業(yè)應當建立完善且高效的維修系統(tǒng)，在無人機零件發(fā)生損耗后，能夠第一時間調配零件并安排維修人員進行更換。同時，對于損壞程度較高，維修時間較長的無人機，公司應當為客戶提供備用機作為過渡使用。

2.2 針對物流企業(yè)的對策建議

2.2.1 推動物流無人機標準化

2013 年亞馬遜首次提出物流無人機的概念，自此各大電商平臺以及無人機生產廠家紛紛開始布局。但由于物流無人機誕生較晚，市場上并沒有統(tǒng)一的標準，各大廠商各自為戰(zhàn)。多樣化的標準使得物流無人機規(guī)?；t遲不能落地，無人機制造及應用成本一直以來相對較高，無人機與快遞柜之間不能互相兼容，而這也阻礙了物流無人機的進一步發(fā)展與普及。因此，推動物流無人機標準化也就成為了各大物流企業(yè)打破僵局的必由之路。物流無人機標準化可簡單劃分為三個方面，一是硬件部分標準化，主要指載重能力、續(xù)航能力、抗風能力、防水能力、機身強度等方面至少要達到的標準。二是功能方面標準化，主要包含避障能力、定位導航能力、快遞取放能力等方面至少要達到的標準。三是系統(tǒng)方面標準化，主要指不同品牌無人機與訂單系統(tǒng)、調度系統(tǒng)、快遞柜的兼容。

2.2.2 建立物流無人機風險管控體系

由于無人機配送采用無人作業(yè)的配送方式，考慮到技術水平的限制，存在著一定的安全風險，因此建立無人機風險管控體系也就尤為必要。首先，在無人機進行配送作業(yè)前應當做好風險預防工作。調度人員應當了解配送路線所在地區(qū)的基本情況，包括天氣狀況、是否存在障礙物、強磁場，密集人群等。如存在不利于飛行的因素，則應該盡可能的避開，確保貨物能夠安全送達。其次，完備的風險預防雖然能在一定程度上避免事故的發(fā)生，但在長距離的無人配送活動中仍可能出現(xiàn)意外，如天氣驟變、惡意損壞、黑客攻擊等。在無人機遇到意外情況時，應當能夠及時將所在地坐標以及現(xiàn)場圖片傳輸給調度員，以便調度員做出應對，盡可能避免損失或將損失降到最低。最后，當事故無法避免，且無法解決，調度人員應及時根據(jù)無人機坐標前往事故發(fā)生地，對無人機進行回收并分析事故原因，制定相應的應對措施以避免此類事故再次發(fā)生。同時，對于事故所造成的損失，物流公司應當依據(jù)法律對受害人進行賠償。

2.3 針對政府的對策建議

2.3.1 完善相關法律法規(guī)政策

完善的法律法規(guī)政策有利于促進物流無人機的健康發(fā)展。由于物流無人機出現(xiàn)相對較晚，相關法律法規(guī)仍然不夠健全，使得各大廠商在布局無人機時沒有清晰的法律法規(guī)作為指導，研發(fā)工作和實際應用始終束手束腳。因此，立法部門應在以下幾個方面做出明確規(guī)定。其一，物流無人機的監(jiān)管主體及其權利義務。在消費機無人機普及的初期，就曾出現(xiàn)過由于無人機監(jiān)管責任劃分不夠明確，導致的無人機“黑飛”亂象。立法部門應當明確物流無人機所涉及到的主體由哪些部門進行監(jiān)管，這些部門擁有哪些權利以及義務。從而避免各部門間“踢皮球”的現(xiàn)象出現(xiàn)，提升監(jiān)管效率。其二，物流無人機所有者的權力及義務，立法部門應當明確所有者能夠利用物流無人機從事的經營范圍、載貨標準等，以及所有者需承擔的義務，避免因法律不健全而造成的違規(guī)經營。其三，物流無人機適航標準。自1985 年中國第一部《運輸類飛機適航標準》發(fā)布以來，該標準經歷了數(shù)次修訂，不斷發(fā)展更新，促進了民族航空工業(yè)的發(fā)展。物流無人機作為一種貨運類飛行器也應當有其對應的適航標準，相關部門可在進行詳盡的市場調研后，對無人機核心部件如電機、發(fā)動機、機身強度等標準作出規(guī)定，以規(guī)范無人機生產技術及生產質量的最低要求。

2.3.2 財政支持助力物流無人機快速發(fā)展

物流無人機作為物流業(yè)新興的運輸工具可帶動農村電商發(fā)展，促進農村物流體系信息化建設，因此政府可給予適當?shù)呢斦?yōu)惠政策，助力物流無人機研發(fā)和快速普及應用。其一，給予物流無人機使用企業(yè)稅收優(yōu)惠。一方面，考慮到物流企業(yè)采購物流無人機成本較高，且大多數(shù)企業(yè)已有完善的傳統(tǒng)配送系統(tǒng)，政府可在企業(yè)采購物流無人機時，進行一定程度的財政補貼，緩解企業(yè)采購壓力，激發(fā)企業(yè)購買積極性。另一方面，對于農村地區(qū)物流無人機營收部分，政府可減免一部分的企業(yè)所得稅，鼓勵企業(yè)在農村地區(qū)采用無人機配送。其二，對無人機生產企業(yè)進行銷售補貼和科研補貼。即無人機生產商每賣出一架無人機，政府可給予一定金額的補貼。如果物流無人機生產企業(yè)研發(fā)出具有重大經濟效益的新型無人機或取得重要的科技突破，政府可考慮給予一定程度的科研補貼，鼓勵企業(yè)研發(fā)創(chuàng)新。