物流配送無(wú)人機(jī)及其配送系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究

劉星辰+張美

摘 要：本文基于物聯(lián)網(wǎng)迅猛發(fā)展的時(shí)代背景，通過(guò)多方面分析、探究無(wú)人機(jī)在物流配送中的巨大作用與意義，并在論證無(wú)人機(jī)在最后一公里配送中可行性的基礎(chǔ)上展開深入研究，創(chuàng)造性的提出針對(duì)物流配送的無(wú)人機(jī)的使用環(huán)境、客戶群體屬性及其在造型、功能、載重能力、續(xù)航時(shí)間、安全性等設(shè)計(jì)方面上的要求明細(xì)。最后，對(duì)最后一公里無(wú)人機(jī)配送系統(tǒng)的設(shè)計(jì)給出相關(guān)建議。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng) 無(wú)人機(jī)配送 最后一公里

中圖分類號(hào)：TP39 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）07（c）-0012-05

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，作為互聯(lián)網(wǎng)的延伸和擴(kuò)展，物聯(lián)網(wǎng)更強(qiáng)調(diào)通信和物與物之間的信息交換，逐漸成為新一代信息技術(shù)的核心，迎來(lái)了發(fā)展的浪潮。

可以說(shuō)物聯(lián)網(wǎng)是推動(dòng)世界市場(chǎng)發(fā)展的又一重大生產(chǎn)力，它的提出體現(xiàn)了大融合的理念，并強(qiáng)化了融合圈內(nèi)各要素之間的聯(lián)系，打破了傳統(tǒng)的將物理設(shè)施和信息設(shè)施分開的模式，極大程度上解決了交通、運(yùn)輸、醫(yī)療等行業(yè)的中的諸多現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。這其中，物聯(lián)網(wǎng)與快遞業(yè)務(wù)的結(jié)合被認(rèn)為是一次傳統(tǒng)快遞業(yè)向智能快遞業(yè)轉(zhuǎn)型的良好契機(jī)，研究物聯(lián)網(wǎng)下快遞服務(wù)的問(wèn)題和需求點(diǎn)，對(duì)于我國(guó)快遞業(yè)的發(fā)展具有極大的意義。

1 物聯(lián)網(wǎng)影響下的快遞業(yè)

1.1 物聯(lián)網(wǎng)概念

物聯(lián)網(wǎng)，指的是通過(guò)射頻識(shí)別、紅外感應(yīng)器、激光掃描器以及全球定位系統(tǒng)等信息傳感設(shè)備，按照約定的協(xié)議，將任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來(lái)，進(jìn)行信息交換和通訊，從而實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)[1]。

1.2 物聯(lián)網(wǎng)影響下快遞業(yè)的發(fā)展與需求現(xiàn)狀

物聯(lián)網(wǎng)的迅猛發(fā)展逐漸為快遞業(yè)的發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。可以說(shuō)，物聯(lián)網(wǎng)和快遞服務(wù)已經(jīng)融入大眾生活的方方面面，并逐漸成為現(xiàn)代生產(chǎn)流通的基礎(chǔ)要素，未來(lái)有著巨大的協(xié)同發(fā)展空間。因此，加大物聯(lián)網(wǎng)與快遞業(yè)的融合，促進(jìn)智能物流發(fā)展，對(duì)于我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展、產(chǎn)業(yè)升級(jí)轉(zhuǎn)型具有極大的推動(dòng)作用。

根據(jù)中國(guó)快遞協(xié)會(huì)年會(huì)發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，見(jiàn)圖1，我國(guó)在2015年完成快遞業(yè)務(wù)量206億件，實(shí)現(xiàn)快遞業(yè)務(wù)收入2760億元，全國(guó)通郵率達(dá)到驚人的94%。伴隨著快遞業(yè)的持續(xù)高速發(fā)展，中國(guó)快遞業(yè)務(wù)量近幾年年均增長(zhǎng)率超40%，預(yù)計(jì)未來(lái)幾年這種發(fā)展勢(shì)頭仍會(huì)持續(xù)[2]。

我國(guó)快遞業(yè)發(fā)展正處于從傳統(tǒng)快遞向現(xiàn)代智能快遞的過(guò)渡，急需現(xiàn)代發(fā)展理念的引導(dǎo)、前沿科技指導(dǎo)改造、現(xiàn)代經(jīng)營(yíng)模式推進(jìn)以及新型科技產(chǎn)品的裝備，相信隨著物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，不僅會(huì)為我國(guó)快遞業(yè)的發(fā)展提供國(guó)際領(lǐng)先的新平臺(tái)，也將極大推動(dòng)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的升級(jí)再造。

2 無(wú)人機(jī)在最后一公里配送中的可行性

隨著信息技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和普及應(yīng)用，電商之間的競(jìng)爭(zhēng)實(shí)際上已經(jīng)從產(chǎn)品質(zhì)量、價(jià)格的競(jìng)爭(zhēng)轉(zhuǎn)為物流服務(wù)的競(jìng)爭(zhēng)。因此，作為物流配送的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，最后一公里配送的質(zhì)量極大程度上決定電商企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)成敗。

2.1 最后一公里物流概念及發(fā)展現(xiàn)狀

作為快遞配送的最后一個(gè)環(huán)節(jié)，最后一公里物流可以實(shí)現(xiàn)按時(shí)按需的配送到家。解決最后一公里配送的問(wèn)題，既方便用戶，提高用戶滿意度，又可以擴(kuò)大客戶群。目前現(xiàn)有的最后一公里配送方式有快遞員配送上門、用戶到店取件、自助取件以及無(wú)人機(jī)配送等。

當(dāng)前我國(guó)在最后一公里物流配送上仍存在諸多現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。自動(dòng)化程度低、依靠人力進(jìn)行派送、監(jiān)管不到位等。由于交通狀況的日益復(fù)雜惡化，導(dǎo)致物流配送效率低下，尤其在大訂單量時(shí)，貨物往往不能及時(shí)送達(dá)客戶指定地點(diǎn)。此外，投遞過(guò)程的不規(guī)范，貨物被置于地上進(jìn)行分派，客戶自行取件，加大了貨物丟失、損毀的可能性?？梢哉f(shuō)，這些問(wèn)題嚴(yán)重制約了最后一公里物流配送的進(jìn)一步發(fā)展。

2.2 無(wú)人機(jī)配送的作用與現(xiàn)實(shí)意義

在日益注重時(shí)間價(jià)值觀念的今天，為了滿足消費(fèi)者即時(shí)使用的心理需求，快遞企業(yè)更注重服務(wù)速度的提升。諸如京東、阿里巴巴等電商平臺(tái)也都相繼推出“當(dāng)日達(dá)、極速達(dá)”等服務(wù)。

另一方面，自從無(wú)人機(jī)派送貨物的想法提出后，各方不斷加大科研投入，以期盡早實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)配送進(jìn)而在整個(gè)快遞服務(wù)市場(chǎng)占得先機(jī)。無(wú)人機(jī)配送突破了傳統(tǒng)的地域空間限制，使得快遞配送由地面進(jìn)入低空領(lǐng)域，有效的解決因交通擁堵造成的限制，大大減少了遞送過(guò)程的時(shí)間遲滯。

2.3 無(wú)人機(jī)配送的環(huán)境與人群分析

偏遠(yuǎn)地區(qū)由于位置偏僻，缺乏完整的道路交通系統(tǒng)，且人員居住密度小，快遞派送的成本一直居高不下。而且偏遠(yuǎn)地區(qū)快遞派送量有逐年增加的趨勢(shì)，高額的成本代價(jià)一直是物流企業(yè)的心結(jié)。

針對(duì)快遞派送設(shè)計(jì)的無(wú)人機(jī)，需配備有最新的導(dǎo)航系統(tǒng)，操控人員只需預(yù)先設(shè)置目的地，無(wú)人機(jī)便會(huì)自動(dòng)匹配最優(yōu)飛行路線，快速將包裹送達(dá)指定地點(diǎn)。根據(jù)企業(yè)反饋，對(duì)偏遠(yuǎn)地區(qū)的快遞派送工作，由無(wú)人機(jī)派送造成的單個(gè)包裹的投遞成本遠(yuǎn)低于目前物流企業(yè)所付出的交通和人力成本。

目前，快遞配送針對(duì)的人群可以劃分為兩種：其一，年輕人是網(wǎng)絡(luò)購(gòu)物的主力軍，需求空間大，且其在接受新鮮事物能力上較強(qiáng)。其二，中老年人在快遞需求方面中可謂異軍突起，中老年人是備受社會(huì)關(guān)注的群體，有些時(shí)髦的老年人也會(huì)網(wǎng)上購(gòu)物；此外，年輕人現(xiàn)在更懂得體貼孝順父母，雖不在身邊但會(huì)網(wǎng)上購(gòu)物寄給他們，尤其以在外務(wù)工人員居多，他們的父母也大都居住在偏遠(yuǎn)地帶。

2.4 無(wú)人機(jī)配送的影響因素分析

2.4.1 技術(shù)因素

目前，在無(wú)人機(jī)領(lǐng)域已經(jīng)具備成熟的能夠精準(zhǔn)避開障礙物的技術(shù)，借助GPS定位系統(tǒng)，即便是在高密度的建筑聚集區(qū)，無(wú)人機(jī)也能準(zhǔn)確無(wú)誤的實(shí)現(xiàn)快速的投遞，見(jiàn)圖2。

2.4.2 經(jīng)濟(jì)因素

從經(jīng)濟(jì)因素來(lái)考慮，物流配送無(wú)人機(jī)要投入使用必須先要構(gòu)筑成熟的系統(tǒng)和運(yùn)營(yíng)管理體系。這其中，無(wú)人機(jī)的購(gòu)置、派送系統(tǒng)的搭建、無(wú)人機(jī)的使用與維護(hù)以及專業(yè)操控人員的培訓(xùn)等費(fèi)用不菲，與其能夠配送的快遞總量相比，單位物品的投遞成本還是比較高的。endprint

縱觀國(guó)內(nèi)物流企業(yè)的發(fā)展，大多尚處于向自動(dòng)化轉(zhuǎn)型的階段，雖然無(wú)人機(jī)配送快遞能夠降低成本，但這需要大量的前期投入。相較而言，傳統(tǒng)的配送模式不僅不需要過(guò)多資金投入，且在配送單位物品上的平均成本更低。為使無(wú)人機(jī)配送快遞能夠盡快實(shí)現(xiàn)推廣，無(wú)人機(jī)配送系統(tǒng)的構(gòu)建成本、專業(yè)操控維護(hù)團(tuán)隊(duì)的運(yùn)作成本必須要大幅下降，而這依賴于無(wú)人機(jī)及其相關(guān)配套服務(wù)的產(chǎn)業(yè)化。

2.4.3 社會(huì)因素

無(wú)人機(jī)在配送快遞的過(guò)程中，安全因素是其運(yùn)營(yíng)中的主要影響因素。包括以下幾個(gè)方面：一是無(wú)人機(jī)在配送途中受到諸如飛禽之類的無(wú)意碰撞或是人為的有意用彈弓攻擊；二是天氣狀況、機(jī)械故障等不可抗力因素引發(fā)的安全問(wèn)題；三是在配送途中出現(xiàn)的物品墜落對(duì)路面行人的意外傷害。

因此，我們要保證社會(huì)廣大群體對(duì)于無(wú)人機(jī)配送的接受度，并制定完善的體系機(jī)制來(lái)保障無(wú)人機(jī)配送過(guò)程中的安全性。這其中，既有無(wú)人機(jī)本身的飛行安全，也有無(wú)人機(jī)飛行路徑下人群的安全。當(dāng)然，用戶隱私的安全也要得到保證。

2.4.4 國(guó)家政策

目前，我國(guó)在無(wú)人機(jī)配送快遞這一領(lǐng)域尚沒(méi)有相關(guān)明確的實(shí)施細(xì)則，這也是影響其推廣使用的最大因素。用無(wú)人機(jī)配送快遞的發(fā)展前景有很大的不確定性，因此有關(guān)監(jiān)管部門秉持著謹(jǐn)慎的態(tài)度也合乎情理。無(wú)人機(jī)進(jìn)入商業(yè)應(yīng)用勢(shì)必會(huì)對(duì)現(xiàn)行的相關(guān)民法規(guī)范有所沖擊，但這并不代表要被禁止，無(wú)人機(jī)的使用及配套設(shè)施的建立實(shí)施都需要單獨(dú)適用的法律法規(guī)予以規(guī)范[3]。

2.5 無(wú)人機(jī)配送針對(duì)的環(huán)境、人群及其可行性分析總結(jié)

隨著工業(yè)4.0的深化發(fā)展，“智能工廠、智能生產(chǎn)”和“智能物流”的應(yīng)用發(fā)展得到不斷推進(jìn)。各行業(yè)開始加大對(duì)科技的投入，以期用智能化逐步代替人力來(lái)減少成本，獲取最大效益。在智能化的大時(shí)代背景下，企業(yè)若始終停留在現(xiàn)有模式固步自封，那么其盈利將是有限的。只有緊跟科技發(fā)展的潮流，加快實(shí)現(xiàn)智能化才能實(shí)現(xiàn)真正的發(fā)展，自身的競(jìng)爭(zhēng)力才能得到質(zhì)的飛躍。

無(wú)論是從技術(shù)角度、經(jīng)濟(jì)因素還是安全方面看，最后一公里采用無(wú)人機(jī)配送貨物都是可行的。雖然國(guó)家對(duì)于這方面目前還沒(méi)有出臺(tái)具體的實(shí)施細(xì)則，但并不代表會(huì)禁止。相信日后伴隨著相關(guān)法律法規(guī)的出臺(tái)和完善，國(guó)家肯定會(huì)予以支持。當(dāng)然，無(wú)人機(jī)的在商業(yè)領(lǐng)域的使用也要有所約束，要在尊重他人生命和人身安全的前提下謀求合法的發(fā)展空間。

由此可見(jiàn)，無(wú)人機(jī)未來(lái)應(yīng)用于物流行業(yè)是大勢(shì)所趨。相信隨著無(wú)人機(jī)在快遞配送中的應(yīng)用，智能物流將會(huì)得到不斷發(fā)展，人們的生活也將走向更好程度的智能化。

3 物流配送無(wú)人機(jī)設(shè)計(jì)明細(xì)

在論證了物流配送無(wú)人機(jī)可行性的基礎(chǔ)上，開展針對(duì)此類快遞配送無(wú)人機(jī)的相關(guān)設(shè)計(jì)明細(xì)，為實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)配送貨物提供理論基礎(chǔ)和形式借鑒。

3.1 造型設(shè)計(jì)要求明細(xì)

物流配送無(wú)人機(jī)的整體造型要求動(dòng)感流暢，結(jié)構(gòu)緊湊、明確。合理的把各個(gè)部件的功能與形式結(jié)合起來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，并最終能夠融于一體。

針對(duì)不同尺寸、重量的貨物，在設(shè)計(jì)時(shí)要設(shè)有預(yù)留的空間，使無(wú)人機(jī)能夠靈活運(yùn)作，適用于攜帶、配送不同大小的貨物。另外，要將快遞企業(yè)的形象完美融合進(jìn)來(lái)，使收件人清晰明了的知道提供快遞服務(wù)的對(duì)象，從而提升快遞企業(yè)的形象，增加其知名度，見(jiàn)圖3。

3.2 功能設(shè)計(jì)明細(xì)

該無(wú)人機(jī)主要針對(duì)最后一公里中貨物配送問(wèn)題進(jìn)行設(shè)計(jì)，主要功能便是實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)載物飛行，并繞過(guò)障礙物將貨物送達(dá)客戶手中。在現(xiàn)有無(wú)人機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)上，要考慮到載重后無(wú)人機(jī)飛行的安全性。因此，該物流配送無(wú)人機(jī)要具備載物、智能遙感控制、智能躲避障礙物、平穩(wěn)飛行等功能。

3.3 載重能力設(shè)計(jì)明細(xì)

物流配送無(wú)人機(jī)的設(shè)計(jì)要考慮到載重，針對(duì)不同重量、尺寸的貨物，設(shè)計(jì)有相對(duì)較大的載重能力。當(dāng)然，并不是所有貨物都要用無(wú)人機(jī)來(lái)配送，一些大型的貨物還是需要人工配送，無(wú)人機(jī)只針對(duì)中小型快件進(jìn)行配送。因此，在快遞寄件市場(chǎng)充分調(diào)研的基礎(chǔ)上設(shè)定物流配送無(wú)人機(jī)的載重范圍為0～10kg。

3.4 續(xù)航能力設(shè)計(jì)明細(xì)

京東自曝所設(shè)計(jì)的無(wú)人機(jī)目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)載重30kg飛行30km，不管是噱頭還是怎樣，從某種角度也反映了對(duì)于物流配送無(wú)人機(jī)續(xù)航能力的高要求。同樣，在2016年上半年，科比特航空發(fā)布的HYDrone-1800化氫燃料多旋翼無(wú)人機(jī)，見(jiàn)圖4，續(xù)航時(shí)間長(zhǎng)達(dá)273mm，在消費(fèi)無(wú)人機(jī)領(lǐng)域中已屬佼佼者。

雖然本文涉及的是最后一公里物流配送，但由于配送環(huán)境的不同，尤其是考慮到村鎮(zhèn)以及偏遠(yuǎn)山區(qū)等地帶，在無(wú)人機(jī)已經(jīng)載有重物的基礎(chǔ)上，還是要盡力提升它的續(xù)航能力，做到適應(yīng)中遠(yuǎn)距離的配送要求。

3.5 安全性設(shè)計(jì)明細(xì)

無(wú)人機(jī)配送快遞的過(guò)程中，要保證無(wú)人機(jī)本身的安全性，確保其可以安全抵達(dá)目的地，天氣變化、動(dòng)物撞擊、人為破壞等自然和人為因素都要考慮周全。通過(guò)技術(shù)設(shè)計(jì)解決自然因素帶來(lái)的影響，同時(shí)建立健全相關(guān)法律機(jī)制來(lái)約束對(duì)于配送無(wú)人機(jī)的人為破壞行為，構(gòu)建完善的機(jī)制體系保障無(wú)人機(jī)在快遞配送中涉及到的各種要素的安全性。當(dāng)然，也要做好用戶隱私安全的保護(hù)工作。

3.6 物流配送無(wú)人機(jī)設(shè)計(jì)

在上述論述的基礎(chǔ)上，對(duì)物流配送無(wú)人機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)細(xì)化，效果圖如圖5所示。

設(shè)計(jì)的這款無(wú)人機(jī)造型輕巧靈動(dòng)，動(dòng)感十足，設(shè)計(jì)有360°全方位監(jiān)控系統(tǒng)，環(huán)形旋翼保護(hù)殼罩以及智能夾持支架。此外，在立足實(shí)現(xiàn)快遞配送的基礎(chǔ)上，該款無(wú)人機(jī)也設(shè)計(jì)有智能、人性化的信息系統(tǒng)支撐，以保證此系統(tǒng)與整體物流信息系統(tǒng)的實(shí)時(shí)交互。

4 最后一公里無(wú)人機(jī)配送系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)明細(xì)

4.1 無(wú)人機(jī)配送系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究

利用無(wú)人機(jī)進(jìn)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(yīng)工序的完成，這就需要搭載和構(gòu)建無(wú)人機(jī)配送的系統(tǒng)。從客戶下單、貨物打包出倉(cāng)、無(wú)人機(jī)配送、客戶確認(rèn)簽收直至無(wú)人機(jī)返回的整個(gè)流程中，通過(guò)構(gòu)建的系統(tǒng)模型確保每一步的準(zhǔn)確實(shí)施與順利進(jìn)行。endprint

4.2 無(wú)人機(jī)配送系統(tǒng)設(shè)計(jì)明細(xì)

針對(duì)無(wú)人機(jī)配送過(guò)程以及前期各項(xiàng)流程進(jìn)行研究總結(jié)，以各項(xiàng)工序安全無(wú)誤的展開為基礎(chǔ)，對(duì)無(wú)人機(jī)配送系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)明確，構(gòu)建流程，見(jiàn)圖6。

無(wú)人機(jī)配送系統(tǒng)構(gòu)建后，對(duì)各環(huán)節(jié)具體實(shí)施中可能出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行預(yù)測(cè)并有針對(duì)性的提出相關(guān)建議和解決方案：

（1）客戶下單后要確認(rèn)配送時(shí)間以便無(wú)人機(jī)將貨物準(zhǔn)確送達(dá)。

（2）主調(diào)度控制室要做好系統(tǒng)安排，實(shí)現(xiàn)各環(huán)節(jié)、流程高效有序的開展。

（3）貨物在倉(cāng)庫(kù)中的挑揀和分配也要實(shí)現(xiàn)智能化，完全由機(jī)器實(shí)現(xiàn)操作控制，加快整個(gè)配送系統(tǒng)進(jìn)行時(shí)的效率。

（4）無(wú)人機(jī)在配送過(guò)程中要進(jìn)行全程監(jiān)控，確保無(wú)人機(jī)的使用安全以及不影響社會(huì)大眾的人身安全，并確保配送貨物的安全以保障顧客隱私。

（5）無(wú)人機(jī)將貨物配送至指定地點(diǎn)后，客戶確認(rèn)貨物無(wú)誤后要即刻通過(guò)手機(jī)客戶端確認(rèn)貨物送達(dá)，以便調(diào)度室后續(xù)工作的安排布置。

5 結(jié)語(yǔ)

在立足實(shí)現(xiàn)貨物配送的基礎(chǔ)上，無(wú)人機(jī)也需要更加智能、人性化的信息系統(tǒng)支撐，還需保證此系統(tǒng)與整體物流信息系統(tǒng)的實(shí)時(shí)交互。在這其中，操作員必須掌握較先進(jìn)的技術(shù)，后臺(tái)還需具備充分的數(shù)據(jù)分析能力，系統(tǒng)規(guī)劃和實(shí)施也需要豐富的經(jīng)驗(yàn)。否則，難以使飛行系統(tǒng)與整個(gè)物流系統(tǒng)結(jié)合。

另外，在本文提出物流配送無(wú)人機(jī)設(shè)計(jì)的相關(guān)設(shè)計(jì)明細(xì)，雖然各類技術(shù)已經(jīng)存在且有所應(yīng)用，但大多應(yīng)用于軍事領(lǐng)域戰(zhàn)爭(zhēng)環(huán)境，在民用物流系統(tǒng)中能否精準(zhǔn)完成所述流程仍存在不確定性?，F(xiàn)實(shí)中還沒(méi)有此類的商業(yè)化產(chǎn)品，無(wú)人機(jī)配送快遞也仍停留在測(cè)試階段，尚未形成成熟完善的應(yīng)用商業(yè)化系統(tǒng)。因而本文所提的物流配送無(wú)人機(jī)設(shè)計(jì)的具體實(shí)施仍待進(jìn)一步研究論證。

相信隨著人們對(duì)物流認(rèn)識(shí)的深入，物流需求逐漸趨于理性，當(dāng)不以簡(jiǎn)單的時(shí)速論效率時(shí)，最后一公里配送問(wèn)題或可成為提升物流服務(wù)水平的機(jī)遇。相信智能化嘗試將會(huì)更多，驚喜也將接連不斷。

參考文獻(xiàn)

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