《啟迪觀察》| 美國：商業(yè)無人機—無人機的未來打印
發(fā)布時間：2018-07-18來源：《啟迪觀察》
如果政府官員、監(jiān)管機構(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)新的無人機系統(tǒng)應用成為現(xiàn)實并驅(qū)動需求，那么未來十年，可能會出現(xiàn)極具顛覆性的新科技，正如當年汽車的出現(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未來前景分析。
大多數(shù)人眼中的無人機，也就是無人機系統(tǒng)（UAS），是一種先進的軍事技術(shù)，或是業(yè)余愛好者捕捉植物、體育賽事和城市風光圖像的工具。而現(xiàn)在，各個行業(yè)已經(jīng)開始意識到無人機可以有多種商業(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，無人機已被用于日常工作。例如，保險公司使用無人機來檢查受損的資產(chǎn)，農(nóng)民用無人機來監(jiān)控農(nóng)作物，收集土壤數(shù)據(jù)。隨著創(chuàng)新者的探索，更多激動人心的變化將會發(fā)生，包括零售商店無人機派送服務和服務上班族的空中巴士。
美國一直是無人機商業(yè)化增長的強大源泉，無人機活動的價值從2012年的4000萬美元上升到2017年的10億美元。到2026年，我們估計企業(yè)和消費者使用的商業(yè)無人機將會給美國國家年度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、安全和智能應用市場已經(jīng)非常成熟。）
正如任何新行業(yè)一樣，無人機市場也可能會發(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)管部門的批準和配套的基礎(chǔ)設(shè)施是否就位。政府官員不會未經(jīng)審查就批準無人駕駛飛機的提議，城市也不會自發(fā)為無人機起飛、著陸和存儲投資基礎(chǔ)設(shè)施?？罩邪褪窟@個例子可能比較極端，但任何無人機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)新性的無人機應用需要數(shù)年的時間來開發(fā)，項目相關(guān)方——政府官員、投資者、監(jiān)管機構(gòu)、無人機行業(yè)的成員和企業(yè)采用者如果想要拓展當前的應用并獲取額外的價值，就必須理解無人機的演進形式，并且從現(xiàn)在就開始改進他們的無人機策略。本文分為三個主題，可能有助于理清當前存在的不確定因素：
UAS的價值。這個市場的真正潛力是什么？價值鏈的哪些環(huán)節(jié)正吸引投資？是否有尚待開發(fā)的機會？
影響UAS市場的因素。決定UAS市場演進的力量是什么？哪些技術(shù)會有發(fā)展機會？UAS公司應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)造價值？從現(xiàn)在起需要關(guān)注哪些問題？
了解UAS市場
無人機最初被視為軍事工具，而在過去五年，它已進入企業(yè)界。一些大型科技公司正在研究無人機配送服務，而另一些公司正在探索特制的無人機是否可以為偏遠地區(qū)提供網(wǎng)絡連接。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使用無人機和3D成像創(chuàng)建了施工項目的“數(shù)字化映射”，精確到毫米，從而可以通過3D模型對工作進行驗證。
雖然科技巨頭在無人機領(lǐng)域的舉措往往搶占頭條，但實際上創(chuàng)業(yè)公司推動了大部分的無人機活動。自2000年以來，已有300多家公司進入該領(lǐng)域。這些公司通常專注于硬件、支持服務或操作。后者是一個寬泛的類別，包括導航相關(guān)的軟件和服務、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——例如，無人機垂直起飛和降落所需的垂直升降機場。
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），其它大項投資進入專門從事導航、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)域進行競爭的企業(yè)也有強勁表現(xiàn)，它們已獲得3.56億美元的資金。
隨著市場的成熟，更多價值轉(zhuǎn)向軟件，尤其是整體解決方案?？梢酝ㄟ^增強探測和避讓系統(tǒng)、實現(xiàn)自主分析和在無法依賴GPS信號的地區(qū)協(xié)助導航來提升UAS操作。UAS公司還將進一步重視軟件整體解決方案，可以集成無人機或飛機的空中交通管制系統(tǒng)，并支持自主飛行。
流行的UAS應用
最成熟的應用當屬短程監(jiān)測和相關(guān)攝像或攝影，這是在企業(yè)或消費者部門中無人機被最廣泛使用的行業(yè)。未來幾年，能夠進行遠程（視線范圍之外）監(jiān)視的無人機可能會進入市場。
一些用來協(xié)助作業(yè)的無人機已出現(xiàn)在市場，并且該類無人機仍在增長。這些無人機通常被用來完成沉悶、骯臟或危險的工作，如擦玻璃。無人機也出現(xiàn)在娛樂行業(yè)和廣告業(yè)，被用來拉橫幅或進行燈光表演。
更讓人感興趣的是那些仍在開發(fā)或在早期階段的應用，包括使用無人機發(fā)出無線電或視頻信號或以其他形式進行通訊連接。這些對于擴展偏遠地區(qū)的通訊最為有用，并且在需求激增時用來擴展聯(lián)接。此外，能夠幫助物體移動的無人機正在小范圍內(nèi)應用，UAS配送服務有望在未來五到十年實現(xiàn)。其他更為激進的交通方式，比如無人機航班可能需要一個更為漫長的發(fā)展歷程和審批時間表。
影響UAS市場的因素
到2026年，美國商業(yè)無人機制造及相關(guān)服務的市值可增加到80億至200億美元。該行業(yè)的未來在很多方面都仍待討論，有五個因素將決定它的價值和影響力（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，人們對無人機持保守態(tài)度。2016年的一項調(diào)查顯示，僅有44%的美國受訪者支持無人機配送服務。隨著無人機越來越普遍，人們的態(tài)度可能會緩和。但在人們接受成千上萬的無人機在上空飛翔或使用UAS空中巴士服務之前，該行業(yè)需要樹立足夠的信心。
與任何行業(yè)一樣，經(jīng)濟驅(qū)動因素也會塑造需求。美國公司可能會在簡化操作和促進自動化方面發(fā)掘無人機的最大價值，而非那些奪人眼球的應用，如無人機配送和交通。這是自動化和數(shù)字化操作更廣泛行動中的一部分。那些最好的公司在開發(fā)UAS戰(zhàn)略的同時將會保持這類經(jīng)濟驅(qū)動因素，走在行業(yè)前沿。雖然這些應用可能不如交通和配送那樣博人眼球，但它們更切合實際，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)的實際因素，這些會很大程度上決定哪些無人機應用是可行的。以下將詳細分析這些因素，以幫助公司了解在發(fā)掘無人機最大價值之前，還需要做哪些努力。
1技術(shù)能力
無人機依賴于成熟的技術(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)進步，否則大部分創(chuàng)新性UAS應用仍停留在概念或試驗階段，包括與無人機配送和交通相關(guān)的那些應用。
自主飛行。雖然一些無人機已經(jīng)可以在無用戶操控路徑的情況下飛行，但這仍是一項新興的技術(shù)。在接下來的五年，系統(tǒng)故障響應、動態(tài)路徑選擇和人機交互控制應是研究重點。如果自主控制技術(shù)有更大進步，公司就可以將現(xiàn)在很多尚不成熟的場景應用變?yōu)楝F(xiàn)實，例如對管道、礦山和建筑項目進行重復和無人駕駛監(jiān)測。
電池性能。電池技術(shù)的快速發(fā)展也將解鎖無人機的新價值。鋰離子電池的能量密度每年提高5%到8%，預計到2025年，電池壽命有望翻一番。這些進步將能夠使無人機在不充電的情況下飛一個小時以上，從而拓展出更多新應用。
探測和避開技術(shù)。這些可以幫助無人機避免碰撞。避開障礙的系統(tǒng)仍在開發(fā)中，預計到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)。由于可能會發(fā)生碰撞，所以目前無人機均在商用飛機的飛行高度以下飛行?？梢宰粉櫉o人機、并與傳統(tǒng)飛機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現(xiàn)。在這之前，高空飛行不可能實現(xiàn)。
定位技術(shù)。即使在GPS信號受限或較弱的地區(qū)如建筑密集的城市和偏遠地區(qū)，無人機也必須能夠識別他們的位置?？罩薪煌ü芾砑蓱谩鳛镚PS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相關(guān)的監(jiān)管問題，因為任何對公共安全產(chǎn)生影響的創(chuàng)新都會出現(xiàn)此類問題。例如，美國目前有一個無人機咨詢委員會，其中包括監(jiān)管機構(gòu)和行業(yè)相關(guān)方，主要負責將無人機應用推廣到國家空域。監(jiān)管機構(gòu)負責在新UAS進入市場前，徹底評估它們的影響，包括潛在的安全問題。這意味著監(jiān)管流程和時間線將最終決定很多UAS應用的實行時間。
在美國，監(jiān)管機構(gòu)可能會開發(fā)一套綜合法規(guī)，其中涵蓋三個方面：UAS車輛、操作和操作者。例如，監(jiān)管機構(gòu)可以考慮無人機是否可以在視線范圍之外進行操作，通過積極的決定來推動更多應用，如將藥品遞送到偏遠地區(qū)的患者手中?；诎踩治?，監(jiān)管機構(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業(yè)務發(fā)展的其他障礙。
3基礎(chǔ)設(shè)施
當前很多UAS應用對基礎(chǔ)設(shè)施的要求較低。繪制建筑工地的無人機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行充電。但隨著UAS復雜性的增加，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當意識到，無人機的未來發(fā)展會非常不同。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)，因為先行者往往能得到黃金地段。
而每個應用的要求也不一樣，要有強大的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)可以與商用飛機航空管制系統(tǒng)進行通訊，否則需要高空飛行的應用將無法實現(xiàn)）所有的UAS應用還需要反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、政府或航隊可能需要修建一些設(shè)施，來支持無人機運輸和配送：
為運送乘客和貨物的無人機提供各種起飛和降落的垂直升降機場（對于較小的站，也許有一個可供垂直升降的停機坪就足夠了）。
空中巴士和其它運輸車輛可以停車、檢查和維修的服務站。
無人機可以裝卸貨物的配送中心。
UAS電池充電站。
接收站（例如儲物柜、箱子或平臺）來接受UAS配送的物品。
當相關(guān)方對此類基礎(chǔ)設(shè)施的成本進行研究時（事實上這些研究已在進行中），他們可能會發(fā)現(xiàn)一些雄心勃勃的計劃事實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)導必須對公共和私人資本正確組合匹配——鑒于應用的不同，答案可能各異。例如，一些機場可能從事更為細分的利基業(yè)務，因此提供最低限度的公共服務。在這種情況下，就很難要求政府在開發(fā)、操作和維護中發(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)的機場，或用于緊急救援的機場，政府應當發(fā)揮主導作用。
今天所做的融資決策將會對整個產(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)可以建立一個封閉的機場專用系統(tǒng)或投資其它專有資產(chǎn)。他們可以拒絕其它公司進入或者讓其它公司支付費用，從而形成壟斷。這種潛在的設(shè)想會推動政府創(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，就應平衡樂觀主義和現(xiàn)實主義、行動和耐性、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應用可能更具吸引力，但制造商和軟件供應商等行業(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)自動化的無人機。OEM和配件供應商也應考慮價值鏈的哪些領(lǐng)域的競爭已經(jīng)開始升溫。OEM應該確定好，無人機行業(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
當考慮到無人機時，企業(yè)可能會有很多選擇，并且可能會追求多種應用。但無人機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用，去解決重要問題或發(fā)揮最大的效用。成功的公司還應考慮如何在設(shè)計初步策略時使用無人機數(shù)據(jù)。例如，UAS圖片可以顯示遠程實物資產(chǎn)惡化的情況，公司可以更好地進行預見性維護計劃。
3投資者
與典型的投資相比，從無人機獲得收益的周期可能要更長，因此投資者在制定策略時需要考慮長久戰(zhàn)。他們可能通過投資UAS價值鏈來獲取受益，如基礎(chǔ)設(shè)施或無人機相關(guān)服務——盡管在這方面的投資目前不是很多。
4監(jiān)管機構(gòu)
隨著監(jiān)管機構(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)導者、無人機專家以及私營企業(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
在各個層面，官員都應考慮政府在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)的計劃和預算應考慮無人機在未來5年、10年和15年的互聯(lián)移動模式中所發(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)計和投資機場建設(shè)等重要項目，并從中受益。
雖然無人機配送、空中巴士和其它UAS創(chuàng)新在近幾年內(nèi)不會成為現(xiàn)實，但是一旦實現(xiàn)，就將快速改變社會。這驅(qū)動著所有行業(yè)相關(guān)方從現(xiàn)在開始認清障礙并現(xiàn)實地考慮潛在應用。在美國，UAS對GDP的影響預計到2026年會達到310億到460億美元，規(guī)模不容小覷。
一些最好的機會可能會在一些領(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應用成為現(xiàn)實，并驅(qū)動需求？如果答案是肯定的，那么未來十年，可能會出現(xiàn)極具顛覆性的新科技，正如當年汽車的出現(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。
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