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.
