Беспилотные летающие аппараты и логистика

Багинова Вера Владимировна – доктор технических наук, профессор, заведующая кафедрой логистики и управления транспортными системами Российского университета транспорта (МИИТ), Москва, Россия.

Калмурзаева Дина Кусаинкызы – аспирант кафедры логистики и управления транспортными системами Российского университета транспорта (МИИТ), Москва, Россия.

Анализируются возможности беспилотных летающих аппаратов (дронов) в микрологистике будущего. Рассмотрен зарубежный опыт использования квадрокоптеров в доставке маловесных грузов. Определены векторы развития аналогичной технологии в России. По мнению авторов, интеграция такого вида транспортировки товаров, несомненно, позволит сократить расходы и увеличить скорость перевозки грузов, что отвечает основополагающим признакам логистики. Как и любая революционная технология, эта тоже связана с рядом законодательных, информационных, финансовых барьеров, преодолевать которые предстоит уже совсем скоро.

Ключевые слова: логистика, маловесные грузы, дроны, квадрокоптеры, беспилотные летающие аппараты.

Логистика естественным образом сочетает в себе научные и приклад­ные аспекты хозяйственно-эконо­мической деятельности, системной орга­низации товародвижения.Связанные с предметом её изучения задачи отвечают пяти основным принципам: доставить груз в нужное время, в нужное место, в необхо­димом количестве, качестве и с наимень­шими затратами.

В данном случае эти принципы локали­зуются на уровне частном – в так называ­емой «быстрой логистике», то есть в таком сегменте логистического рынка, где пере­возится легковесный груз (до 20 кг) в пре­делах одного города.И в первую очередь речь пойдёт об использовании квадрокоп­теров.

Квадрокоптер или «дрон» представляет собой конструкцию, состоящую из рамы, на которой устанавливаются управляющие блоки с электроникой, пропеллеры, наруж­ные стойки аппарата (неподвижные или складные), видеооборудование.Все квадро­коптеры нового поколения, а точнее их рамы, изготавливаются из лёгкого и одновременно очень прочного материала, кото­рый обеспечивает жёсткость конструкции.

Рис. 1. Пример строения квадрокоптера.

Рис. 2. Доставка грузов дронами.
 

Чем легче рама, тем выше манёвренность летательного аппарата.В качестве исходных используют пластик, армированный стекло­волокном, карбон, текстолит или алюми­ний.Что касается корпуса дрона, то его изготавливают также из высокопрочных и устойчивых к ударам полимеров (рис.1).

Отдельного внимания заслуживают винты пропеллеров дрона, которые в тан­деме с электрическими двигателями обес­печивают тяговое усилие, которое необхо­димо для полёта и различных манёвров.Они тоже требуют надёжных материалов, поскольку очень велика вероятность их деформации и поломки во время столкно­вений при полётах.Чаще всего производи­тели комплектуют аппараты дополнитель­ным набором пропеллеров на случай их выхода из строя [2].

Немаловажную роль выполняют наруж­ные стойки, основным назначением кото­рых является придание устойчивости лета­тельному аппарату на горизонтальной плоскости при посадке или неподвижном «стоянии».К тому же стойки во многих конструкциях квадрокоптеров призваны защищать видеокамеру от возможных ме­ханических повреждений как во время полетов, так и на земле.

Летающие автономные аппараты, спо­собные поднять и переместить груз, долж­ны иметь подвижный центр тяжести, чтобы уравновесить нагрузку, и очень точную лёгкую механическую руку для захвата груза.

На сегодняшний день возможности летающих дронов могут быть реализованы как минимум в пятнадцати разных сферах деятельности: транспорт, логистика, агро­промышленность, техническое обслужи­ вание, строительство, видеоконтроль, ох­рана, информационные технологии и проч.

Немецкая компания DHL в 2016 году провела экспериментальные перевозки грузов дронами в рамках программы Parcelcopter SkyPort, доставляя пакеты из немецкой общины Рейт-им-Винкль, рас­положенной в баварских Альпах на высоте около 1200 метров над уровнем моря.Система доставки была проверена в реальных условиях, люди приносили свои посылки на автоматизированную почтовую станцию DHL «Parcelcopter SkyPort».Этот объект с небольшой вертолётной площадкой на­верху выполняет роль маленького почто­вого отделения.После установки пакета его захватывает Parcelcopter.Затем крыша SkyPort открывается и беспилотник отправ­ляется с грузом к месту назначения.Вся система работает в автоматическом режи­ме, без вмешательства человека.

В ходе конструирования дрона необхо­димо было учесть быстро меняющиеся в этих местах погодные условия, чтобы Parcelcopter мог противостоять им [1].Бес­пилотный аппарат DHL имеет возмож­ность подниматься вертикально, как вер­толёт, а затем лететь, как самолёт.Он спо­собен поддерживать скорость 70 км/ч с посылкой весом до 2,2 кг, покрывая рас­стояние чуть более 8 км.Это почти вдвое быстрее предыдущего варианта Parcelcopter, который достигал скорости 43 км/ч (рис.2).

В ходе проведённых исследований уста­новлено, что доставка грузов от базовой станции до горного плато занимает всего восемь минут.Поездка автомобиля по гор­ной дороге требует 30 минут.В процессе испытаний было выполнено 130 доставок пакетов.

Рис. 3. Схема разделения воздушного пространства.
 

Россия, надо заметить, не отстаёт в пла­не инноваций в сфере БПЛА.По прогнозу экспертной группы Агентства стратегиче­ских инициатив, глобальный рынок бес­пилотников с участием нашей страны со­ставит к 2035 году более $300 млрд [4].

Ряд отечественных компаний в сфере информационных технологий активно распространяет идею использования дро­нов в доставке мелких посылок.В июне 2015 года одна из лидирующих компаний в сфере сотовой связи доставила симкарты примерно тысяче пользователей в Москве.В июне 2014 года в Сыктывкаре была реа­лизована идея доставки пиццы дронами.Сегодня эта компания работает в восьми городах России, выручка сети составляет 180 млн рублей в год.

Очередным шагом на пути внедрения новой технологии доставки грузов дронами может стать создание для них выделенной зоны в воздушном пространстве, где бес­пилотники необходимо развести по скоро­сти и возможностям.

В сегодняшнем загруженном воздуш­ном пространстве над аэропортами и дру­гими сложными зонами следует полностью исключить появление дронов.При этом предлагается в специально выделенном пространстве на высоте от 60 до 120 метров использовать маршруты под скоростное движение для более быстрых беспилотни­ков дальнего радиуса действия, а зону ниже 60 метров оставить для относительно мед­ленных аппаратов местного радиуса дейст­вия (рис.3).Зону от 120 до 150 метров сделать буферной, где не должно быть во­обще никаких летательных аппаратов [3].

Безусловно, повсеместное внедрение подобной технологии достаточно трудоём­кий процесс.Однако развитие БПЛА от­крывает почти безграничные возможности для микрологистики: легко представить, как изменится дорожная ситуация в стра­не, если заботу о мелких курьерских от­правках (документация, доставка пищи, маловесных товаров) возьмут на себя ав­тономные летающие аппараты.Как сов­сем недавно мобильные телефоны смогли с помощью новых электронных техноло­гий соединить не имевшие традиционной инфраструктуры связи удалённые районы, так и беспилотники готовы привести к по­добным глобальным положительным последствиям.

Интеграция такого вида доставки това­ров, несомненно, позволит сократить расходы и увеличить скорость доставки грузов, что отвечает основным концепту­альным посылам логистики.Как и любая революционная технология, система бес­пилотников-курьеров потребует преодоле­ния многих законодательных, информаци­онных, финансовых барьеров.Однако передовыми компаниями и научным сооб­ществом они наверняка будут преодолены, чтобы обогатить транспортную отрасль новым и по-настоящему перспективным инструментом логистики.

ЛИТЕРАТУРА

1.Попов Н. И., Емельянова О. В., Яцун С. Ф., Савин А. И. Исследование движения квадрокоптера при внешнем периодическом воздействии // Справочник.Инженерный журнал. – 2014. – Апрель. – С. 17–21.

2.Калмурзаева Д. К., Багинова В. В. Беспилотные летающие аппараты как инструмент логистики ново­го поколения // https://internationalconference.ru/ images/PDF/2017/24/bespilotnye-letayushchie-apparaty.pdf.Доступ 17.07.2017.

3.Попов Н. И. Исследование колебаний квадро­коптера при внешних периодических воздействиях // Фундаментальные исследования. – 2014. – № 1. – С. 28–32.

4.Теплица социальных технологий.Как исполь­зовать дроны, чтобы не нарушить закон, и 18 полезных сайтов для поклонников беспилотников.[Электрон­ный ресурс]: https://te-st.ru/2015/08/24/drones-law-websites/.Доступ 17.07.2017.