Тема беспилотной авиации сейчас сильно на слуху. Безусловно, толчком для этого стало использование беспилотных технологий в современных военных конфликтах. Но как же гражданская сфера применения? Видео мониторинг, сельскохозяйственные работы, частные задачи – это понятно. Но можно ли беспилотники использовать в реальных транспортно- логистических задачах? В этой статье мы попытаемся разобраться в перспективах использования беспилотных систем в транспорте с чисто практической и экономической точки зрения.
И так, для начала определим тип БПЛА на котором будет осуществляться типовая логистическая операция, которую мы так же постараемся обобщить.
В качестве транспорта я предлагаю использовать аппарат вертикального взлета-посадки на подобие Mugin 2 или 3 Pro. Для снижения эксплуатационных издержек и повышения надежности примем, что вся силовая установка аппарата электрическая. Основная интересующая нас характеристика - это вес полезной нагрузки. При взлетном весе до 30 кг (дабы не сталкиваться с вопросами сертификации, что сильно повысит стоимость проекта в конечном итоге, и для повышения безопасности это оправдано - если упадет повреждения будут минимальны) при электрической силовой установке можно рассчитывать на полезную нагрузку порядка 10 кг.
На базе моего конструкторского опыта можно смело заявить следующие характеристики аппарата:
Взлетный вес – 30 кг.
Вес полезной нагрузки – 10 кг.
Емкость батарей – 3000 Вт*ч
Полная дальность полета (в среднем с учетом ветра) – 200 км.
Средняя скорость – 22 м/с (ок. 80 км/ч).
Достоверный ресурс – 1000 часов до замены силовой установки.
При этом стоимость данного комплекса БПЛА с учетом наземной составляющей будет не менее (а скорее более) 6 млн. руб. Из них воздушная часть комплекса будет стоить около 4,5 млн. руб. Оценка стоимости приведена из личного опыта с учетом мелкосерийности изделий.
Для обслуживания подобного комплекса понадобятся минимум 2 оператора БПЛА со средней зарплатой не менее 120тыс. руб. Так как груз может быть возвратным, то правильнее считать, что на каждой точке логистического плеча есть операторы, поэтому в системе должно быть минимум 4 оператора – 2 на одной точке и 2 на другой.
Теперь к самой логистической операции. За основу возьмем работу маркетплейсов по типу Ozon или Wildberries.
Предположим у нас есть сортировочный центр с радиусом обслуживания 50 км. Этот же центр является летной базой, где покупки формируются к отправке и грузятся на дрон. Т.е. мы рассматриваем применение летающего дрона на участке от сортировочного центра до пунктов выдачи. Возьмем не высокую нагрузку на пункт выдачи 100 чел/день. Большинство посылок имеют не большую массу, но значимый объем. Условимся, что дрон способен в среднем доставлять 3 посылки, а на каждого покупателя приходится 2 посылки. Таким образом, ежедневный объем к перевозке 200 посылок на один пункт выдачи. Следовательно, дрону необходимо совершить 67 полетов туда-обратно. Будем считать, что среднее расстояние доставки составляет 25км. Тогда дрону необходимо пролететь 1675 Км и совершить 134 взлета-посадки. Каждый взлет посадка с учетом работы по отправке посылки займет 3-4минуты. Временные затраты на обслуживание в этом случае составят почти 9 часов, а время в воздухе 21 час. Что же, в сутки мы не уложились. Пустим на линию 2 дрона с тем же количеством операторов. Наземное оборудование для центра выдачи обойдется нам еще минимум в 1,5 млн.
Экономика.
Начнем с ресурса. Большинство производителей дает на электрические двигатели гарантию 1000 часов. Для условий нашей эксплуатации маршевый двигатель придется менять каждые 100 дней. Грубо – 3 раза в год это еще порядка 300 000тыс. руб. Если удастся добиться надежности дронов хотя бы 10^-5 (одно летное происшествие на 100 000 вылетов). То можно рассчитывать на реальный срок службы дронов в таком режиме около 2-х лет.
Таким образом сам комплекс нам обойдется изначально в 6 000 тыс. руб. 2 года обслуживания не менее еще 1000 тыс. рублей с учетом других регламентных работ.
Теперь к батареям. С учетом выше описанной логистической операции будет необходимо иметь не менее 10 комплектов батарей. Цикл жизни батарей не более 500 зарядов/разрядов для БПЛА в реальности – 300. Таким образом батарей хватит на год, а через год придется купить новые. Стоимость батарей 12S (48V) можно оценить в 1000р. за А*ч. Нам необходимо примерно 65А*ч на борт с учетом комплекта 10шт. и того – 650А*ч или 650 тыс. руб.
Стоимость комплекса с учетом амортизации можно оценить в 7 650 тыс. рублей.
После двух лет, скорее всего воздушное судно либо будет потеряно в результате летного происшествия, либо списано. В итоге мы потеряем минимум 4500 тыс. от начальной стоимости. Работу наземного оборудования возможно можно растянуть на 4 года. Поэтому общую стоимость будем вести на 4 года полной амортизации комплекса.
Про электричество.
3000Вт*ч хватает на полет дальностью 200км. Так как Система вертикального взлета посадки, то нужно оценивать расход в этих режимах. Для БПЛА такого класса это составит порядка 200Вт*ч. Расход на дистанции 25км составит порядка 250Вт*ч. Таким образом, на одной батарее можно выполнить порядка 6 полетов. Тогда общий расход составит порядка 30 000Вт*ч в день. С учетом КПД зарядных станций это порядка 40кВт*ч в день. Все остальное оборудование будет тратить не более 400Вт*ч/ч с учетом круглосуточной работы 9,6кВт*ч в день. Или в общей сложности 18100кВт*ч в год или (с учетом 6 р./кВт*ч) 108 тыс. руб.
Вся стоимость работы подобного комплекса в год с учетом амортизации составит порядка:
(7 650*2 +4500*2+650*4+108*4+120*4*4*1,75*12)/4=16913 тыс. руб., где
7650*2 - стоимость 2-х комплексов
4500*2 - стоимость 2-х новых дронов на еще 2 года работы
650*4 - замена батарей на 3-й и 4-й год работы у 2-х дронов
108*4 - стоимость энергозатрат за 4-е года
120*4*4*1,75*12 - зарплата операторов с учетом налогов (примерно)
С учетом перевозки 73 000 посылок в год, прибавочная стоимость доставки чисто с технической составляющей (не берем в расчет накладные расходы) составит 231 рубль на посылку. Так же показательно, что 60% стоимости это ЗП операторов. Очевидно их работу необходимо минимизировать за счет применения интеллектуальных систем.
Безусловно, эту цифру можно смело умножать минимум на 1,5 учетом налогов, страховок, происшествий и прочего.
Давайте теперь проведем ориентировочный расчет стоимости доставки посылок традиционным образом для понимания - к чему стремится.
Стоимость грузовичка на котором можно доставить 200 посылок в день можно оценить в 3000 тыс. руб. с учетом что он новый. Нам понадобятся минимум 2 водителя и 2 грузчика с зарплатой в районе 80 тыс. рублей. Плече доставки увеличится с учетом городской застройки с 25 км минимум до 35 км. В год машина проедет 25550 км совершая каждый день без выходных путь туда-обратно. С учетом такого пробега примем полную амортизацию через 10 лет. На годовую амортизацию в среднем придется тратить не менее 200 тыс. в год. Средний расход для такой машины составит около 15 литров на 100км в городском цикле, следовательно годовое потребление примерно 2830 литров топлива при стоимости в 62 рубля это 237 тыс. руб. Для адекватной оценки зарплаты примем, что водитель осуществляет в день 10 доставок в указанном радиусе. Итого получается стоимость этого решения:
3000/10+200+237+80*1,75*12*4/10 = 1407 тыс. руб.
Т.е. традиционная доставка в 12 раз дешевле.
Что можно урезать?
При массовом выпуске стоимость оборудования и комплекса БПЛА можно будет сократить минимум вдвое, а если поручить контроль всех систем и отправлений роботизированным системам, то потребуется только один оператор, но для этого разовые вложения в подобную систему должны быть в районе нескольких десятков миллиардов рублей. Зато тогда стоимость подобных отправлений можно будет сократить вдвое, дальнейшее снижение все-равно упрется в стоимость зарубежных комплектующих и источников энергии.
Таким образом, применение логистического решения на базе БПЛА вполне реализуемо, но стоит оно очень дорого. Как видно из наших расчетов должно быть соблюдено ряд важных аспектов:
- Непрерывность работы системы для повышения рентабельности.
- Работа на повышение надежности самих БПЛА и продления их срока службы, снижение себестоимости.
- Введение автоматизированных систем для сокращения обслуживающего персонала и снижения его квалификации.
Что касается воздушной части, то конструктивно дроны должны обладать большим внутренним объемом при сохранении высоких показателей аэродинамики с целью сокращения времени в воздухе и увеличения перевозимого груза. С учетом применения формовки из композита и грамотного проектирования задача вполне решаемая.
Безусловно, такую задачу невозможно решить локально и действительно высокую эффективность оно покажет, как комплексное решение в рамках большого проекта.
Самое же важное это создание системы контроля и мониторинга систем БПЛА массово находящихся в воздухе. Вот это действительно сложный проект, требующий хороших вложений. Тут же потребуется введение альтернативных средств навигации и управления БПЛА.
В целом построение логистических систем на базе БПЛА вполне реализуемая и экономически оправданная идея с учетом снижения трафика на дорогах и их амортизации, сокращения времени доставки и еще массы плюшек от того, что это будет делать не грузовичек, а электрический летающий робот, но как всегда все упрется в политику и недальновидность отдельных сфер нашей жизни.
Комментарии (19)
APXEOLOG
20.04.2024 05:46+8Читая статью возникло ощущение, что либо автор все время пользовался какой-то исключительно специфичной доставкой, либо смешалось несколько сценариев. Цифры взяты из головы и кажутся нереалистичными.
Вес полезной нагрузки – 10 кг
Как вы думаете, какой средний вес посылки на Wildberries? Конечно, никто кроме самих Wildberries этой цифры не знает, но мы может хотя бы примерно предположить. И учитывая, что основной товар это одежда и мелкая бытовая техника, можно смело уменьшать вес полезной нагрузки в 2 раза.
Полная дальность полета (в среднем с учетом ветра) – 200 км.
Вы далее рассматриваете сортировочный центр с радиусом в 50км. Почему тогда здесь мы закладывапем 200? Предполагаем, что ветер всегда стабильно увеличивает путь в 2 раза? Звучит крайне странно. В целом, если центр с радиусом охвата в 30 км (что вполне реалистично), то дальность полета можно смело сократить до 100км.
При этом стоимость данного комплекса БПЛА с учетом наземной составляющей будет не менее (а скорее более) 6 млн. руб. Из них воздушная часть комплекса будет стоить около 4,5 млн. руб.
Вы упоминаете в качества референса Mugin 3 Pro, который на официальном сайте стоит ~730 т.р. Каким образом цена внезапно увеличивается в 7-10 раз?
Для обслуживания подобного комплекса понадобятся минимум 2 оператора БПЛА со средней зарплатой не менее 120тыс. руб.
Если честно я не совсем понял зачем нужно 2 оператора на 2 БПЛА. Или это для посменной работы? Вообще я думаю, что оператор не нужен на все время полета. 80% пути можно смело лететь на автопилоте, а оператор нужен (нужен ли?) на "последнюю милю", чтобы непосредственно сесть в нужном месте и "отдать" посылку. В таком случае один оператор может обслуживать 5 комплексов (да, я тоже цифр из головы покидаю).
Стоимость грузовичка на котором можно доставить 200 посылок в день можно оценить в 3000 тыс. руб. с учетом что он новый. Нам понадобятся минимум 2 водителя и 2 грузчика с зарплатой в районе 80 тыс. рублей
Во-первых, грузчики на обычные доставки не ездят. Они присутствуют только на специфичных заказах (коих я думаю крайне малое число). Во-вторых, здесь опять предполагается посменная работа? Мы что, собираемся доставлять посылку в 6 утра или 11 вечера?
В общем, практически все цифры в этой статье скорее всего не имеют никакой связи с реальностью.
Я думаю, что значительными проблемами являются вопросы прикладного характера, а не экономического:
Кто будет делать ПДД для дронов и каким оно должно быть?
Как предполагается доставить что-то человеку, живущему в человейнике 20-этажке?
Как получить всякие разрешения от госудатсва на это все?
CatAssa
20.04.2024 05:46+2...а ещё внедрение системы "Свой-чужой", для адекватной реакции ПВО и обычных граждан.
Ayasmarsa Автор
20.04.2024 05:46Хорошо, давайте подискутируем.
Про полезную нагрузку.
Если у вас трехтонный грузовик вы всегда возите 3 тонны? Полезная нагрузка это термин определяющий максимальный допустимый взлетный вес ЛА - вы можете возить хоть 200 грамм. И заметьте далее в статье речь идет не о весе, а о посылках и что ЛА в среднем возит 3шт. Если бы у меня было больше информации это можно было скорректировать, но в целом эти цифры кажутся корректными.
Полная дальность.
Опять же если бак авто позволяет проехать 600км, это не значит, что вы будете ездить только на 600км. В тех. данных были приведены реальные данные конкретного изделия, как вы будете их использовать, это другой вопрос. И опять же если вы посмотрите далее расчет то увидите, что на одной батарее борт делает порядка 8 вылетов (это если вы умеете считать).
Стоимость.
На сайте Mugin приводится стоимость только корки композита. А теперь поставьте на борт нормальную связь, датчики, полетный контроллер, силовую установку, а еще и заплатите тем, кто это спроектировал и производит и вы поймете, что 6 млн. это даже мало в мелкой серии.
Обслуживание.
Количество экипажа и нагрузка взята из сегодняшних реалий, где о полной автоматизации не идет речи. Т.е. кто-то эти посылки укладывает и готовит борт к вылету, меняет батареи и т.д. в сутки борт делает из одной точки 67 вылетов - честно говоря 2 оператора это даже мало. Считай каждые 20 минут у вас посадка и отправка обратно.
Грузчики.
А кто будет разгружать 200 посылок в пункте выдачи? Или водитель он же грузчик. Ну давайте так, тогда ЗП сократится вдвое, но это все равно будет ценник того же порядка.
Поэтому "практически все" ваши замечания кажутся несколько надуманными.
Как ни крути, а разница получится на порядок в этом и есть суть статьи дать оценку текущей реальной ситуации и определить вектор развития, что и как нужно.
xSVPx
20.04.2024 05:46У вас разница получилась на уровне стоимости выдачи из точки самовывоза.
Нет, если тупить и между терминалами вместо грузовиков дронами возить, или скажем возить дронами из китая вместо того, чтобы контейнеровоз загрузить, то проблемы с экономикой будут.
А если возить клиентам, то даже с вашими цифрами паритет не за горами.
Ayasmarsa Автор
20.04.2024 05:46Для реальной оптимизации нужны данные логистики от маркетплейсов, тогда можно подобрать идеальное решение, возможно с учётом оптимизации конструкции и самих логистических задач можно сравнять стоимости или хотя бы сделать разрыв в 3-5 раз.
DGN
20.04.2024 05:46Когда у вас бак на 600км, а ездите вы 50 -накладные расходы невелеки. А вот когда батарея на 200км, а летаете 25, то ваша полезная нагрузка - собственная батарея и чуток посылок. А так как батареи с их ресурсом составляют ощутимую часть бюджета, именно тут надо оптимизировать.
Ayasmarsa Автор
20.04.2024 05:46А тут как раз парадокс почтовых отправлений, по факту вы доставляете не вес, а объем. Как правильно выше писал APXEOLOG, посылки очень редко бывают большими по массе. Где-то натыкался, что масса посылки в среднем в районе 600г. При объеме 3 литра. Поэтому скорее оптимизация лежит в плоскости сочетания большого внутреннего объема с хорошей аэродинамикой, а батарей уже сколько влезет, столько влезет, лишь бы хватило на полет.
StjarnornasFred
20.04.2024 05:46+2Кто будет делать ПДД для дронов и каким оно должно быть?
ПДД для автомобилей делает Госавтоинспекция при МВД, ПДД для лодок - инспекция по маломерным судам при МЧС, ПДД для дронов и сверхмалой авиации, очевидно, должна делать такая же инспекция в сфере авиации при Минстрансе. Например, Росавиация.
Каким оно должно быть - в общем случае ближе к судоходным правилам, чем к ПДД, потому что
воздухоплавание же, а не воздухоездаони тоже рассчитаны на "дороги" без разметки, знаков, обочин и с повышенной опасностью. Часть правил можно взять из имеющихся правил для малой авиации. В общем же - расхождение левыми бортами, соблюдение дистанции, ограничения высоты-скорости-массы, бесполётные зоны, техосмотр, номера, трезвый оператор... Словом, всё как везде.Как предполагается доставить что-то человеку, живущему в человейнике 20-этажке?
На крышу. Как минимум часть домов уже сейчас оборудована вертолётными площадками, также местами можно будет устроить площадки для дронов на обычной крыше, если она плоская.
Как получить всякие разрешения от госудатсва на это все?
Наверное, в конечном счёте примерно как на обычные грузоперевозки. Дрон до 30 кг и "пилот" с правами - летай свободно. Хочешь "категорию Е" от мира авиации - получай особые разрешения и т. д.
Asterris
20.04.2024 05:46+1Росавиация делает ПДД для самолётов, которые летают над полями да морями. А если тебе надо летать над густонаселённым городом, если ты можешь упасть и на провода, и на ребенка и на объект культурного наследия - но нагадить одним движением сможешь всем, от префектуры до ФСБ. Поэтому принятие подобных ПДД в нашей стране, в обозримом будущем, не представляется возможным просто из-за отсутствия межведомственного взаимодействия на таком детальном уровне.
А доставлять что-то на крышу... Вы когда в последний раз были на крыше своего или соседнего дома? Туда выход-то есть? А туда может выйти прям любой человек и пройти по гудрону, грязи (снегу, воде, ветру) и по специально сделанным бортикам по пояс высотой? Я ставил себе антенну на крышу, я знаю, о чем говорю. Свою беременную жену я точно туда не отпущу - тем более, что пункты выдачи у нас в трёх соседних домах и до них идти ближе, чем до крыши. И в этом контексте тем более непонятно, зачем улучшать то, что и так хорошо работает (я имею в виду схему с пунктами выдачи - которые также и пункты примерки, возврата, принятия споров и т.п., что гораздо более важно для продавца)
ZombieHamster
20.04.2024 05:46Гхм, Росавиация орган исполнительной власти, так что все же Минтранс. Ну а то что они делегируют всем подряд это уже другой вопрос. А сами ‘пдд’ уедут в ОрВД.
tas
20.04.2024 05:46+2Эффективность дронов резко повысится, если предположить, что дрон доставляет посылки не индивидуально, а в постаматы, сразу кучкой. Тогда и грузоподъемность в 10 кг может быть использована полностью и сама логистика станет проще. Но тут появляется задача с размещением постаматов...
DIIV
20.04.2024 05:46+1Так или иначе доставка дронами займёт своё место в логистике. Хоть и на данный момент всё так же остаётся малооправданным с экономической точкой зрения, как и 10 лет назад, начинать надо сейчас, чтобы занять рынок. Вот кейсы на сегодняшний день: 1) Доставка в труднодоступные места (деревни, сёла); 2) Сверхсрочная доставка; 3) Сверхсрочная курьерская доставка (к примеру, между офисами СДЭК, но опять таки из центра города это невозможно, а вот с окраин, вероятно, да).
И я бы предложил летать между офисами ТК, а не непосредственно к клиенту для упрощения процедур посадки. В случае непосредственно к клиенту было бы здорово пролоббировать обустройство крыш домов (ограждение, обустройство площадки, доступ жильцам).
abcdsash
а мне понравился термин "типовая логистическая операция"