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《啟迪觀察》| 美國：商業(yè)無人機(jī)—無人機(jī)的未來打印

發(fā)布時(shí)間：2018-07-18來源：《啟迪觀察》

如果政府官員、監(jiān)管機(jī)構(gòu)、創(chuàng)新者和其它利益相關(guān)者能夠拿出方案，使最具創(chuàng)新的無人機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用成為現(xiàn)實(shí)并驅(qū)動(dòng)需求，那么未來十年，可能會(huì)出現(xiàn)極具顛覆性的新科技，正如當(dāng)年汽車的出現(xiàn)一樣。

對無人駕駛航空系統(tǒng)的投資正在急劇增加，但挑戰(zhàn)仍在繼續(xù)。以下是行業(yè)相關(guān)人士迫切需要了解的無人機(jī)未來前景分析。

大多數(shù)人眼中的無人機(jī)，也就是無人機(jī)系統(tǒng)（UAS），是一種先進(jìn)的軍事技術(shù)，或是業(yè)余愛好者捕捉植物、體育賽事和城市風(fēng)光圖像的工具。而現(xiàn)在，各個(gè)行業(yè)已經(jīng)開始意識(shí)到無人機(jī)可以有多種商業(yè)用途，不再僅僅是基本的監(jiān)控、攝影或攝像。在一些行業(yè)中，無人機(jī)已被用于日常工作。例如，保險(xiǎn)公司使用無人機(jī)來檢查受損的資產(chǎn)，農(nóng)民用無人機(jī)來監(jiān)控農(nóng)作物，收集土壤數(shù)據(jù)。隨著創(chuàng)新者的探索，更多激動(dòng)人心的變化將會(huì)發(fā)生，包括零售商店無人機(jī)派送服務(wù)和服務(wù)上班族的空中巴士。

美國一直是無人機(jī)商業(yè)化增長的強(qiáng)大源泉，無人機(jī)活動(dòng)的價(jià)值從2012年的4000萬美元上升到2017年的10億美元。到2026年，我們估計(jì)企業(yè)和消費(fèi)者使用的商業(yè)無人機(jī)將會(huì)給美國國家年度GDP增加310億美元到460億美元。從美國的發(fā)展可以看出未來商業(yè)無人機(jī)在其它國家市場的使用和投資軌跡。（本文主要關(guān)注不斷增長的商業(yè)市場，而軍事、安全和智能應(yīng)用市場已經(jīng)非常成熟。）

正如任何新行業(yè)一樣，無人機(jī)市場也可能會(huì)發(fā)生一些意想不到的變化。雖然投資在急劇增長，但很多公司將資金投入了未經(jīng)檢驗(yàn)的領(lǐng)域，如空中巴士，以吸引媒體眼球。這些技術(shù)仍處在早期發(fā)展階段，公眾的接受度仍不確定。其它障礙還包括監(jiān)管部門的批準(zhǔn)和配套的基礎(chǔ)設(shè)施是否就位。政府官員不會(huì)未經(jīng)審查就批準(zhǔn)無人駕駛飛機(jī)的提議，城市也不會(huì)自發(fā)為無人機(jī)起飛、著陸和存儲(chǔ)投資基礎(chǔ)設(shè)施?？罩邪褪窟@個(gè)例子可能比較極端，但任何無人機(jī)商用的案例中都可能出現(xiàn)類似的問題。

盡管一些最具創(chuàng)新性的無人機(jī)應(yīng)用需要數(shù)年的時(shí)間來開發(fā)，項(xiàng)目相關(guān)方——政府官員、投資者、監(jiān)管機(jī)構(gòu)、無人機(jī)行業(yè)的成員和企業(yè)采用者如果想要拓展當(dāng)前的應(yīng)用并獲取額外的價(jià)值，就必須理解無人機(jī)的演進(jìn)形式，并且從現(xiàn)在就開始改進(jìn)他們的無人機(jī)策略。本文分為三個(gè)主題，可能有助于理清當(dāng)前存在的不確定因素：

UAS的價(jià)值。這個(gè)市場的真正潛力是什么？價(jià)值鏈的哪些環(huán)節(jié)正吸引投資？是否有尚待開發(fā)的機(jī)會(huì)？

影響UAS市場的因素。決定UAS市場演進(jìn)的力量是什么？哪些技術(shù)會(huì)有發(fā)展機(jī)會(huì)？UAS公司應(yīng)如何積極地將需求具體化？

初期戰(zhàn)略思考。UAS相關(guān)方如何捕獲或創(chuàng)造價(jià)值？從現(xiàn)在起需要關(guān)注哪些問題？ 

了解UAS市場

無人機(jī)最初被視為軍事工具，而在過去五年，它已進(jìn)入企業(yè)界。一些大型科技公司正在研究無人機(jī)配送服務(wù)，而另一些公司正在探索特制的無人機(jī)是否可以為偏遠(yuǎn)地區(qū)提供網(wǎng)絡(luò)連接。一些參與者還在研究專注于特定行業(yè)的解決方案。例如，施工技術(shù)公司Veerum使用無人機(jī)和3D成像創(chuàng)建了施工項(xiàng)目的“數(shù)字化映射”，精確到毫米，從而可以通過3D模型對工作進(jìn)行驗(yàn)證。

雖然科技巨頭在無人機(jī)領(lǐng)域的舉措往往搶占頭條，但實(shí)際上創(chuàng)業(yè)公司推動(dòng)了大部分的無人機(jī)活動(dòng)。自2000年以來，已有300多家公司進(jìn)入該領(lǐng)域。這些公司通常專注于硬件、支持服務(wù)或操作。后者是一個(gè)寬泛的類別，包括導(dǎo)航相關(guān)的軟件和服務(wù)、無人駕駛交通管理（UTM）、和UAS相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)和維護(hù)——例如，無人機(jī)垂直起飛和降落所需的垂直升降機(jī)場。

創(chuàng)業(yè)公司已經(jīng)吸引了超過30億美元的資金來探索新的UAS應(yīng)用、相關(guān)產(chǎn)業(yè)和地理地貌。原始設(shè)備制造商獲得幾乎一半的投資（約14億美元），其它大項(xiàng)投資進(jìn)入專門從事導(dǎo)航、UTM（3.71億美元）或數(shù)據(jù)管理（3.28億美元）的公司。在多領(lǐng)域進(jìn)行競爭的企業(yè)也有強(qiáng)勁表現(xiàn)，它們已獲得3.56億美元的資金。

隨著市場的成熟，更多價(jià)值轉(zhuǎn)向軟件，尤其是整體解決方案?？梢酝ㄟ^增強(qiáng)探測和避讓系統(tǒng)、實(shí)現(xiàn)自主分析和在無法依賴GPS信號(hào)的地區(qū)協(xié)助導(dǎo)航來提升UAS操作。UAS公司還將進(jìn)一步重視軟件整體解決方案，可以集成無人機(jī)或飛機(jī)的空中交通管制系統(tǒng)，并支持自主飛行。
流行的UAS應(yīng)用

最成熟的應(yīng)用當(dāng)屬短程監(jiān)測和相關(guān)攝像或攝影，這是在企業(yè)或消費(fèi)者部門中無人機(jī)被最廣泛使用的行業(yè)。未來幾年，能夠進(jìn)行遠(yuǎn)程（視線范圍之外）監(jiān)視的無人機(jī)可能會(huì)進(jìn)入市場。

一些用來協(xié)助作業(yè)的無人機(jī)已出現(xiàn)在市場，并且該類無人機(jī)仍在增長。這些無人機(jī)通常被用來完成沉悶、骯臟或危險(xiǎn)的工作，如擦玻璃。無人機(jī)也出現(xiàn)在娛樂行業(yè)和廣告業(yè)，被用來拉橫幅或進(jìn)行燈光表演。

更讓人感興趣的是那些仍在開發(fā)或在早期階段的應(yīng)用，包括使用無人機(jī)發(fā)出無線電或視頻信號(hào)或以其他形式進(jìn)行通訊連接。這些對于擴(kuò)展偏遠(yuǎn)地區(qū)的通訊最為有用，并且在需求激增時(shí)用來擴(kuò)展聯(lián)接。此外，能夠幫助物體移動(dòng)的無人機(jī)正在小范圍內(nèi)應(yīng)用，UAS配送服務(wù)有望在未來五到十年實(shí)現(xiàn)。其他更為激進(jìn)的交通方式，比如無人機(jī)航班可能需要一個(gè)更為漫長的發(fā)展歷程和審批時(shí)間表。

影響UAS市場的因素

到2026年，美國商業(yè)無人機(jī)制造及相關(guān)服務(wù)的市值可增加到80億至200億美元。該行業(yè)的未來在很多方面都仍待討論，有五個(gè)因素將決定它的價(jià)值和影響力（如圖所示）。首先，也可能是最重要的，就是公眾接受問題。一些調(diào)查表明，人們對無人機(jī)持保守態(tài)度。2016年的一項(xiàng)調(diào)查顯示，僅有44%的美國受訪者支持無人機(jī)配送服務(wù)。隨著無人機(jī)越來越普遍，人們的態(tài)度可能會(huì)緩和。但在人們接受成千上萬的無人機(jī)在上空飛翔或使用UAS空中巴士服務(wù)之前，該行業(yè)需要樹立足夠的信心。

與任何行業(yè)一樣，經(jīng)濟(jì)驅(qū)動(dòng)因素也會(huì)塑造需求。美國公司可能會(huì)在簡化操作和促進(jìn)自動(dòng)化方面發(fā)掘無人機(jī)的最大價(jià)值，而非那些奪人眼球的應(yīng)用，如無人機(jī)配送和交通。這是自動(dòng)化和數(shù)字化操作更廣泛行動(dòng)中的一部分。那些最好的公司在開發(fā)UAS戰(zhàn)略的同時(shí)將會(huì)保持這類經(jīng)濟(jì)驅(qū)動(dòng)因素，走在行業(yè)前沿。雖然這些應(yīng)用可能不如交通和配送那樣博人眼球，但它們更切合實(shí)際，且至少在短期內(nèi)更具收益潛力。

最后，有一些與技術(shù)、監(jiān)管和基礎(chǔ)設(shè)施相關(guān)的實(shí)際因素，這些會(huì)很大程度上決定哪些無人機(jī)應(yīng)用是可行的。以下將詳細(xì)分析這些因素，以幫助公司了解在發(fā)掘無人機(jī)最大價(jià)值之前，還需要做哪些努力。

1技術(shù)能力

無人機(jī)依賴于成熟的技術(shù)，但這些技術(shù)很多都仍在開發(fā)中。除非以下領(lǐng)域出現(xiàn)進(jìn)步，否則大部分創(chuàng)新性UAS應(yīng)用仍停留在概念或試驗(yàn)階段，包括與無人機(jī)配送和交通相關(guān)的那些應(yīng)用。

自主飛行。雖然一些無人機(jī)已經(jīng)可以在無用戶操控路徑的情況下飛行，但這仍是一項(xiàng)新興的技術(shù)。在接下來的五年，系統(tǒng)故障響應(yīng)、動(dòng)態(tài)路徑選擇和人機(jī)交互控制應(yīng)是研究重點(diǎn)。如果自主控制技術(shù)有更大進(jìn)步，公司就可以將現(xiàn)在很多尚不成熟的場景應(yīng)用變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，例如對管道、礦山和建筑項(xiàng)目進(jìn)行重復(fù)和無人駕駛監(jiān)測。

電池性能。電池技術(shù)的快速發(fā)展也將解鎖無人機(jī)的新價(jià)值。鋰離子電池的能量密度每年提高5%到8%，預(yù)計(jì)到2025年，電池壽命有望翻一番。這些進(jìn)步將能夠使無人機(jī)在不充電的情況下飛一個(gè)小時(shí)以上，從而拓展出更多新應(yīng)用。

探測和避開技術(shù)。這些可以幫助無人機(jī)避免碰撞。避開障礙的系統(tǒng)仍在開發(fā)中，預(yù)計(jì)到2025年將出現(xiàn)較有效的解決方案。（業(yè)余愛好者使用的無人機(jī)已經(jīng)有一些探測和避開系統(tǒng)，但這些系統(tǒng)仍過于簡單）

集成空中交通管理(ATM)系統(tǒng)。由于可能會(huì)發(fā)生碰撞，所以目前無人機(jī)均在商用飛機(jī)的飛行高度以下飛行。可以追蹤無人機(jī)、并與傳統(tǒng)飛機(jī)的空中交通管制系統(tǒng)聯(lián)系的UTM解決方案至少要在十年以后才能實(shí)現(xiàn)。在這之前，高空飛行不可能實(shí)現(xiàn)。

定位技術(shù)。即使在GPS信號(hào)受限或較弱的地區(qū)如建筑密集的城市和偏遠(yuǎn)地區(qū)，無人機(jī)也必須能夠識(shí)別他們的位置?？罩薪煌ü芾砑蓱?yīng)用——作為GPS替代方案，其廣泛推廣使用至少要十年以后。

2監(jiān)管

大多數(shù)國家目前正面臨無人機(jī)相關(guān)的監(jiān)管問題，因?yàn)槿魏螌舶踩a(chǎn)生影響的創(chuàng)新都會(huì)出現(xiàn)此類問題。例如，美國目前有一個(gè)無人機(jī)咨詢委員會(huì)，其中包括監(jiān)管機(jī)構(gòu)和行業(yè)相關(guān)方，主要負(fù)責(zé)將無人機(jī)應(yīng)用推廣到國家空域。監(jiān)管機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)在新UAS進(jìn)入市場前，徹底評(píng)估它們的影響，包括潛在的安全問題。這意味著監(jiān)管流程和時(shí)間線將最終決定很多UAS應(yīng)用的實(shí)行時(shí)間。

在美國，監(jiān)管機(jī)構(gòu)可能會(huì)開發(fā)一套綜合法規(guī)，其中涵蓋三個(gè)方面：UAS車輛、操作和操作者。例如，監(jiān)管機(jī)構(gòu)可以考慮無人機(jī)是否可以在視線范圍之外進(jìn)行操作，通過積極的決定來推動(dòng)更多應(yīng)用，如將藥品遞送到偏遠(yuǎn)地區(qū)的患者手中?；诎踩治觯O(jiān)管機(jī)構(gòu)也可以發(fā)布自主飛行、重量和高度限制以及其它方面相關(guān)指南。此類規(guī)定也可能消弭無人機(jī)業(yè)務(wù)發(fā)展的其他障礙。

3基礎(chǔ)設(shè)施

當(dāng)前很多UAS應(yīng)用對基礎(chǔ)設(shè)施的要求較低。繪制建筑工地的無人機(jī)可能僅需要在空地上著陸，然后使用與其它設(shè)備相同的電源插座進(jìn)行充電。但隨著UAS復(fù)雜性的增加，對充電站、著陸設(shè)施和其它條件的基礎(chǔ)設(shè)施要求要隨之增加?？紤]到當(dāng)前的基礎(chǔ)設(shè)施需求，這些問題看上去并沒那么緊迫，但私人投資者和政府官員應(yīng)當(dāng)意識(shí)到，無人機(jī)的未來發(fā)展會(huì)非常不同。一些人已經(jīng)開始建設(shè)配套基礎(chǔ)設(shè)施或獲取飛行授權(quán)，因?yàn)橄刃姓咄艿玫近S金地段。

而每個(gè)應(yīng)用的要求也不一樣，要有強(qiáng)大的UTM系統(tǒng)來保證國家空域內(nèi)的安全低空操作。目前還沒有適合此類系統(tǒng)的信號(hào)燈和其它基礎(chǔ)設(shè)施。（如前文所說，除非UTM系統(tǒng)可以與商用飛機(jī)航空管制系統(tǒng)進(jìn)行通訊，否則需要高空飛行的應(yīng)用將無法實(shí)現(xiàn)）所有的UAS應(yīng)用還需要反UAV解決方案，用來監(jiān)測未經(jīng)授權(quán)的飛行器，并將之安全迫降。

除了這些通用的需求，大多數(shù)未來應(yīng)用還有其它重要的基礎(chǔ)設(shè)施需求。相關(guān)公司、政府或航隊(duì)可能需要修建一些設(shè)施，來支持無人機(jī)運(yùn)輸和配送：

為運(yùn)送乘客和貨物的無人機(jī)提供各種起飛和降落的垂直升降機(jī)場（對于較小的站，也許有一個(gè)可供垂直升降的停機(jī)坪就足夠了）。

空中巴士和其它運(yùn)輸車輛可以停車、檢查和維修的服務(wù)站。

無人機(jī)可以裝卸貨物的配送中心。

UAS電池充電站。

接收站（例如儲(chǔ)物柜、箱子或平臺(tái)）來接受UAS配送的物品。

當(dāng)相關(guān)方對此類基礎(chǔ)設(shè)施的成本進(jìn)行研究時(shí)（事實(shí)上這些研究已在進(jìn)行中），他們可能會(huì)發(fā)現(xiàn)一些雄心勃勃的計(jì)劃事實(shí)上不可行或成本太高昂。

4公共和私人資金

隨著UAS市場的增加，行業(yè)和政府領(lǐng)導(dǎo)必須對公共和私人資本正確組合匹配——鑒于應(yīng)用的不同，答案可能各異。例如，一些機(jī)場可能從事更為細(xì)分的利基業(yè)務(wù)，因此提供最低限度的公共服務(wù)。在這種情況下，就很難要求政府在開發(fā)、操作和維護(hù)中發(fā)揮作用。但反過來說，對于任何公民都可以買票的交通系統(tǒng)的機(jī)場，或用于緊急救援的機(jī)場，政府應(yīng)當(dāng)發(fā)揮主導(dǎo)作用。

今天所做的融資決策將會(huì)對整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈產(chǎn)生重大影響。地方政府在UAS基礎(chǔ)設(shè)施中沒有股份的地區(qū)，企業(yè)可以建立一個(gè)封閉的機(jī)場專用系統(tǒng)或投資其它專有資產(chǎn)。他們可以拒絕其它公司進(jìn)入或者讓其它公司支付費(fèi)用，從而形成壟斷。這種潛在的設(shè)想會(huì)推動(dòng)政府創(chuàng)立自己的基礎(chǔ)設(shè)施或購買部分股份?；蛘?，政府監(jiān)管機(jī)構(gòu)可以選擇在私有UAS基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)的所有權(quán)和使用權(quán)方面發(fā)揮更大的作用。

建立UAS策略的第一步

要在UAS領(lǐng)域獲得成功，就應(yīng)平衡樂觀主義和現(xiàn)實(shí)主義、行動(dòng)和耐性、信心和克制力。以下因素可以幫助相關(guān)方建立正確的UAS策略：

1UAS行業(yè)的成員

專注于登上頭條的UAS應(yīng)用可能更具吸引力，但制造商和軟件供應(yīng)商等行業(yè)參與者可通過低調(diào)的投資來獲得更好的受益，如投資可以幫助企業(yè)將人工作業(yè)自動(dòng)化的無人機(jī)。OEM和配件供應(yīng)商也應(yīng)考慮價(jià)值鏈的哪些領(lǐng)域的競爭已經(jīng)開始升溫。OEM應(yīng)該確定好，無人機(jī)行業(yè)中哪些部分他們想自己制造，哪些想要外包。

2企業(yè)UAS采用者

當(dāng)考慮到無人機(jī)時(shí)，企業(yè)可能會(huì)有很多選擇，并且可能會(huì)追求多種應(yīng)用。但無人機(jī)并不僅僅是好玩的玩具，它們通常需要很多投資，并且需要集成到生產(chǎn)過程中來產(chǎn)生重要的作用。這就是為什么成功之道往往是用有限的應(yīng)用，去解決重要問題或發(fā)揮最大的效用。成功的公司還應(yīng)考慮如何在設(shè)計(jì)初步策略時(shí)使用無人機(jī)數(shù)據(jù)。例如，UAS圖片可以顯示遠(yuǎn)程實(shí)物資產(chǎn)惡化的情況，公司可以更好地進(jìn)行預(yù)見性維護(hù)計(jì)劃。

3投資者

與典型的投資相比，從無人機(jī)獲得收益的周期可能要更長，因此投資者在制定策略時(shí)需要考慮長久戰(zhàn)。他們可能通過投資UAS價(jià)值鏈來獲取受益，如基礎(chǔ)設(shè)施或無人機(jī)相關(guān)服務(wù)——盡管在這方面的投資目前不是很多。

4監(jiān)管機(jī)構(gòu)

隨著監(jiān)管機(jī)構(gòu)開始規(guī)劃指南，他們可以通過與相關(guān)方合作來更好地理解UAS市場的演化，包括傳統(tǒng)航空領(lǐng)導(dǎo)者、無人機(jī)專家以及私營企業(yè)的終端用戶。這種外聯(lián)可以使他們對UAS的潛在應(yīng)用、產(chǎn)品開發(fā)、技術(shù)或基礎(chǔ)設(shè)施限制有更好的了解。

5國家和地方政府官員

在各個(gè)層面，官員都應(yīng)考慮政府在UAS行業(yè)中的作用，包括基礎(chǔ)設(shè)施公共資金的使用。今天他們所開發(fā)的計(jì)劃和預(yù)算應(yīng)考慮無人機(jī)在未來5年、10年和15年的互聯(lián)移動(dòng)模式中所發(fā)揮的作用，以及相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施需求。在早期，官員可通過考察與私營企業(yè)的創(chuàng)造性伙伴關(guān)系來設(shè)計(jì)和投資機(jī)場建設(shè)等重要項(xiàng)目，并從中受益。

雖然無人機(jī)配送、空中巴士和其它UAS創(chuàng)新在近幾年內(nèi)不會(huì)成為現(xiàn)實(shí)，但是一旦實(shí)現(xiàn)，就將快速改變社會(huì)。這驅(qū)動(dòng)著所有行業(yè)相關(guān)方從現(xiàn)在開始認(rèn)清障礙并現(xiàn)實(shí)地考慮潛在應(yīng)用。在美國，UAS對GDP的影響預(yù)計(jì)到2026年會(huì)達(dá)到310億到460億美元，規(guī)模不容小覷。

一些最好的機(jī)會(huì)可能會(huì)在一些領(lǐng)域出現(xiàn)，從而解決如低生產(chǎn)率這樣的商業(yè)難題，而不僅限于一些商業(yè)應(yīng)用，如空中巴士，或那些剛剛引發(fā)熱烈討論的領(lǐng)域，如相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。政府官員、監(jiān)管機(jī)構(gòu)、創(chuàng)新者和其它利益相關(guān)者是否能夠拿出方案，使最具創(chuàng)新的UAS應(yīng)用成為現(xiàn)實(shí)，并驅(qū)動(dòng)需求？如果答案是肯定的，那么未來十年，可能會(huì)出現(xiàn)極具顛覆性的新科技，正如當(dāng)年汽車的出現(xiàn)一樣。

作者：Pamela Cohn，Alastair Green，Meredith Langstaff，and Melanie Roller
來源：www.mckinsey.com  2017年12月
編譯：《啟迪觀察》
作者介紹：Pamela Cohn是麥肯錫咨詢公司哥倫比亞特區(qū)華盛頓分公司的一名顧問，在該公司，Alastair Green和Melanie Roller為合伙人，Meredith Langstaff為顧問。