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無人機要進入商用市場還差了哪一腳?
供應鏈成熟 應用漸廣
[作者 丘燕]   2021年05月28日 星期五 瀏覽人次: [2686]

無人機體積小,再加上可搭載配備模組相當多元,其應用特色在於能取代人執行3D (dirty, dull and dangerous)任務,除提升執行效率外,更重要的可降低操作人員風險,因此具備拓展各種應用市場優勢。


隨著無人機技術越趨成熟,其可應用面也越來越廣,從最熟悉的個人娛樂或商業拍攝,到近年來興起的智慧農業,透過導入無人機運用在農業植保,不僅解決農業人力不足問題,也可同時蒐集農田大數據,讓施肥與農藥噴灑更精準,提高農業產能。


具備拓展多元市場優勢

此外,無人機具備的高機動性及易操作性等優點,已逐漸應用到工程檢測及搜索救援任務領域,希冀未來能取代傳統需仰賴人員檢測及前進災區救難,以降低人員風險。此外利用無人機進行車流量管理也是一項熱門應用領域,警政署於今年春節期間,派遣無人機即時監控交通熱點的路況。


過去在路段壅塞區域會使用路側設備車輛偵測器及即時影像拍攝資料,判別壅塞狀況,若使用無人機空拍車流可突破拍攝視角限制,也就是從空中視角進行監控,涵蓋範圍可以更廣,對於感興趣的物體可進行跟蹤。


除此之外,利用AI對蒐集的影像,對車輛軌跡、車速等進行深度分析,來分析特定情況下的駕駛人行為及物體行為,避免交通事故及緩解壅塞路段。不僅如此,區間物流服務可望在不久的將來可望實現。


無人機涵蓋龐大產業價值鏈


圖一 : 無人機的系統與關鍵零組件
圖一 : 無人機的系統與關鍵零組件

無人機涵蓋的產業價值鏈相當廣,換句話說,生產一台無人機所涵蓋的產業價值鏈範圍,幾乎等同於生產一台智慧手機。以系統及關鍵零組件需求而言,簡單硬、軟體的上游研發及製造可分為以下幾部分:


首先是機體結構,也就是無人機的機架機身,包括材料及加工;其次是動力系統,可分為燃油驅動或電力驅動,若是使用電力驅動,目前多採鋰電池,燃料電池的技術尚未成熟,但市場應用對無人機的續航力要求高,因此電力系統的電源技術,將是未來重點發展方向。


另外飛控系統,為整個無人機控制的核心系統,用來操控以保證正常飛行或懸停,包括晶片、GPS、陀螺儀等;其他關鍵技術包括導航系統、圖傳系統、通信系統(如天線)、遙控系統,及依任務不同所需的各種輔助設備系統,如雲台、輕型高畫素相機等。


無人機產業價值鏈除上游研發及製造外,還包括無人機操控培訓、營運服務業務、一體化應用服務等銷售及服務價值。從全球無人機市場趨勢顯示,尚不論無人機軍用市場(最大銷售市場),消費型無人機市場(用於個人休閒娛樂),受惠於技術成熟成本降低,銷售價格得以下降,銷售數量持續攀升。


不容忽視的是商用無人機的發展潛力,根據Tractica在2020年初預測,數量較少但價格較高的商用型無人機,將會快速成長,預計在2021-2022年可以超越消費型無人機,現在看來商用無人機的銷售量可望比原先預期的高,因從去年中旬爆發的COVID-19,引起許多行業對無人機的興趣,許多無人機公司開始與當地政府合作,在封鎖期間進行衛生、醫療資源補給及管控,將加速商用無人機推廣應用到更多領域。


商業無人機的瓶頸:安全性仍存疑


圖二 : Amazon的「Prime Air」無人機送貨服務(source: Amazon)
圖二 : Amazon的「Prime Air」無人機送貨服務(source: Amazon)

實務上,商業無人機要能順利推廣運用,目前仍有許多需克服的困難,包括監管、技術及資本。在物流應用部分,由於無人機物流服務的安全性一直受到存疑,「門前投遞」的無人機快遞無法如預期般快速普及化。


最早取得美國聯邦航空總署(Federal Aviation Administration,FAA)核准的Alphabet 的無人機子公司 Wing,順利在2019年送出第一趟貨物,但載送貨品重量不可超過 1.3 公斤,只獲准在少數維吉尼亞州的城市進行小包裹送貨,此外該台無人機抵達目的地後不會降落,而是盤旋在目的地半空,由繩索垂降包裹。


雖然無法做到門前投遞,對老牌物流商如UPS來說,已經具備成熟的陸運配送網路,仍可利用無人機在其物流中心和分揀中心傳遞包裹,再由卡車送到客戶手裡。但從整條物流鏈來說,效率最低且成本最高的部分就在最後一英里送貨到府,從這一個角度而言,反倒給了非傳統物流服務商的一個大商機,這也是網路零售商Amazon積極投資自動化物流技術的主因,目前已擁有許多無人機技術專利。


Amazon的陸運配送網路密集度遠不如傳統物流服務商,渴望透過自動化物流技術的突破,領先在最後一哩路配送服務上。「Prime Air」無人機送貨服務,早在2016年就首度測試完成無人機宅配任務,亦於2019年獲得FAA核准,但Prime Air僅能飛行 24 公里,承載 5 磅(約 2.26 公斤)重貨物。


安全監管限制 影響服務商的獲利能力

但要實現無人機物流服務的商業模式,最終須回到成本效益分析問題。安全監管牽涉到載重及飛行高度限制,直接影響服務商的獲利能力。當前在臺灣民航局訂立遙控無人機專章及相關法規命令中,對於要使用無人機進行物流活動相關監管包括只有農噴活動及緊急事故得申請無人機投擲動作,且逾 25 公斤的無人機則要通過實機檢驗和註冊發照,再加上規定高度限制及指定範圍內飛行等。


以台灣來說,若要使用無人機運送山區包裹及郵件,據估計承載重量至少要達到30公斤以上才符合效益,此外無人機運送郵件,是考量可用降低山區道路因天然災害造成土石崩塌時,須仰賴人力涉險挺進災區的風險。


中華郵政曾在2018年成功驗證偏鄉平坦地形地無人機物流測試,載運五公斤以下內裝茶葉與咖啡的包裹,從台南市左鎮晨曦山莊飛往左鎮郵局,成功驗證在較為已能順利開展服務,又在2019年測試無人機克服山區地形高低海拔落差問題,成功完成阿里山運送血清郵件的測試。



圖三 : 中華郵政曾在2018年成功驗證偏鄉平坦地形地無人機物流測試,載運五公斤以下內裝茶葉與咖啡的包裹。(source:交通部郵電司)
圖三 : 中華郵政曾在2018年成功驗證偏鄉平坦地形地無人機物流測試,載運五公斤以下內裝茶葉與咖啡的包裹。(source:交通部郵電司)

但不是每個測試都能如此順利,今年4月交通部測試無人機跨海離島包裹運送任務,共有5架無人機參加測試,從東港載運郵件(機體重量加包裹重量不超過25公斤限制)直飛小琉球,測試結果只有兩架可順利完成運送任務,且其一雖完成任務,但過程中一度失去控制,所幸最後順利返航完成任務。


無人機運送牽涉相當多技術,航行過程中需閃避飛行物體、升空及降落的路徑清空、降落地點標示,以及天氣及地形變化等,目前案例都仍處於測試階段,顯然在無人機快地被廣泛運用前,仍有許多瓶頸尚待克服。即使日前工研院與屏東枋寮農會合作測試無人機運送芒果案例,已能承載40公斤,但要能說服監管單位放寬標準,恐怕還需一段時間。


應付不同服務模式,仍有許多技術瓶頸待克服

無人機的多元類型,搭配不同配備技術模組,得以拓展其應用領域,但隨服務或使用情境的變化,對無人機關鍵技術及操作能力之要求亦不相同,因而需研發不同商業服務模式下的解決方案,例如如何提高電力續航力,讓物流運送更便利、在嚴峻天氣環境中,如何提高其抗風能力,或者如何在無風環境下提高懸停時間。


在影像方面,如何提高即時影像傳輸距離、品質及速度,其他還包括自動飛行路線規劃及遠端導航遙控技術。與安全息息相關的避障系統,已是無人機的必要配備,於各類案場執行無人機,有不同的避障需求,如何精確測距範圍及有效的避障速度等。可想見為應付不同服務模式,當前仍有許多技術瓶頸待克服,各種無人機技術應用都需軟硬體整合和安全措施,但不可否認地,無人機未來的應用市場,已經讓人充滿想像。


**刊頭圖(source:Alexandr Podvalny from Pexels)


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