物流是指物品從供應地向接受地的實體流動過程，其間包括運輸、儲存、裝卸、搬運、包裝、流通加工、配送、信息處理等有機結合的完整鏈條，最終為用戶提供多功能、一體化的綜合性服務。從運輸方式看，物流體系包括公路、鐵路、航空、水運、管道等。其中汽車運輸為我國貨運的主要方式(占78%)，其次是水路貨運(占14.1%)和鐵路貨運占(占7.8%)，而航空運輸(通過全貨貨機或客機腹艙運輸)比重極低，不到貨運總量的0.1%。

　　公路貨運分為整車和零擔運輸兩大類。整車物流指一張貨運單托運的貨物即可裝滿一整車進行運輸，重量一般超過3噸;零擔運輸則需要多張運輸單共同承載裝滿一整車，到達目的地后分發(fā)給各個客戶，根據重量可細分為大票零擔物流(500kg-3t)、小票零擔物流(30kg-500kg)和快遞(30kg以下)，大票零擔物流和小票零擔物流統(tǒng)稱為零擔物流。本文物流無人機的分類將參照此標準。

　　物流業(yè)規(guī)模

　　根據Al Masah Capital的報告，2015年全球物流市場規(guī)模為8.1萬億美元，預計2024年將增長為15.5萬億美元，2015年至2024年的復合年增長率為7.5%。

　　根據國家發(fā)改委的數(shù)據，2017年我國完成社會貨運量472.4億噸，位列全球第一;2017年全國社會物流總額252.8萬億元，較2016年度的229.7萬億元，同比增長10.06%，其中工業(yè)品物流總額234.5萬億元，仍占主導地位，達到92.76%。2017年全國物流業(yè)總收入為8.8萬億元，比上年增長11.5%，增速提高6.9個百分點，高于Al Masah Capital預測的全球平均增長率。2017年社會物流總費用與GDP的比率為14.6%，同比下降0.3個百分點，社會物流總費用占GDP的比率持續(xù)回落。

　　其中，零擔物流和快遞為物流業(yè)中增速最高的兩個細分行業(yè)。

　　零擔物流業(yè)規(guī)模

　　2017年我國公路零擔物流市場規(guī)模為1.37萬億元，同比增長20%。受益于電商行業(yè)的發(fā)展和物流基礎設施的完善，消費者的消費需求得到進一步釋放。消費者不僅在線上完成小額小件商品的購買，也逐漸培養(yǎng)出購買大件商品的行為，例如3C家電、家具、食品等30kg以上的商品。

　　公路零擔市場未來幾年將保持10%～20%的增速，預計到2020年，零擔物流市場規(guī)模將達到2萬億左右。

　　快遞業(yè)規(guī)模

　　我國的快遞業(yè)務量規(guī)模已經連續(xù)4年位居世界第一。根據國家郵政局的數(shù)據， 2017年全國快遞業(yè)務收入累計完成4957.1億元，同比增長24.7%，增速略高于零擔物流。快遞業(yè)務市場未來幾年將保持10%～20%的增速，預計到2020年，快遞市場規(guī)模將超過8000億。

　　2017年全國快遞業(yè)務量累計完成400.6億件，同比增長28%，是2007年的33.4倍，預計2018年全國快遞業(yè)務量將完成490億件。2017年同城業(yè)務量累計完成92.7億件，同比增長25%;異地業(yè)務量累計完成299.6億件，同比增長28.9%;國際/港澳臺業(yè)務量累計完成8.3億件，同比增長33.8%。從地域分布看，東、中、西部地區(qū)快遞業(yè)務量比重分別為81.1%、11.6%和7.3%，業(yè)務收入比重分別為80.9%、10.8%和8.3%。

　　由此可見，我國快遞業(yè)務以中長途的異地業(yè)務為主，占75%;國內快遞業(yè)務主要集中在經濟發(fā)達的東部地區(qū)，而中西部占比較低，約為19%。

　　物流業(yè)現(xiàn)存的問題

　　物流運輸成本高

　　我國社會物流總費用與GDP的比率常年保持在18%左右的較高水平，比全球平均水平高6.5個百分點，而發(fā)達國家該指標約為10%。自2014年開始，我國物流費用有所降低，2017年社會物流總費用與GDP的比率為14.6%，同比下降0.3個百分點，占比依然很高。從產品成本結構看，我國物流成本占產品成本的比例高達30%-40%，遠高于世界平均水平，如表1所示。

　　表1：我國物流成本占產品成本比例對照表

　　資料來源：公開資料

　　物流運輸效率低

　　過去相當長的時間內，物流行業(yè)提升效率的主要方式是不斷優(yōu)化車輛、倉儲等設施。這種方式一方面投入巨大，另一方面效果有限。現(xiàn)階段，我國各種物流運輸設施及裝備的技術水平和管理水平較低，物流作業(yè)效率不高。

　　以公路運輸為例，根據2017年貝恩公司與G7聯(lián)合發(fā)布的《中國公路貨運市場研究報告》，我國最繁忙的10條公路的汽車平均時速約50-65km/h，相比發(fā)達國家75-80km/h的平均水平仍有差距，車輛性能、車況差距、公路擁堵程度、公路路況、收費流程等是導致我國汽車運輸平均速度低于發(fā)達國家的關鍵因素。

　　航空運輸方面，航空運輸有速度優(yōu)勢，但面臨空域資源緊張、機場服務和運行效率較低、航空物流企業(yè)競爭力弱以及外部環(huán)境制約等問題，其效率仍有待提高。國內貨機需要與客運飛機共用民航機場和航線，加之近年來空域管制頻繁，導致貨機空域資源極度匱乏，高度依賴機場設施和服務效率。

　　物流運輸結構不合理

　　近年來，隨著電子商務的蓬勃發(fā)展，“輕、薄、短、小”型的貨品數(shù)量和比重逐年上升，單位重量產品的價值呈現(xiàn)上升趨勢，貨運客戶對運價承受能力越來越強，對時效性的要求也越來越高。因而，市場對于航空貨運的需求越來越大，以生鮮食品、電子通訊、精密機電、商業(yè)文件、高價值商品和醫(yī)藥用品等為代表的產品，越來越多地選擇以航空運輸作為承運方式。從全球看，由航空運輸?shù)馁Q易量占世界貿易總價值的35%。

　　然而我國目前物流體系過度依賴于公路，航空運輸處于起步階段。根據交通部發(fā)布的《2017年交通運輸行業(yè)發(fā)展統(tǒng)計公報》，2017年我國僅有143架貨機，絕大多數(shù)航空貨運仍以客運飛機搭載，2017年國內民航機場完成貨郵吞吐量1617.7萬噸，增長7.1%，低于物流業(yè)的平均增速，更是遠低于快遞業(yè)增速。貨機數(shù)量不足(僅143架)，航空貨運占總貨運量比重(不到0.1%)低于全球1%的平均水平，不利于構建高效的現(xiàn)代物流體系。

　　針對物流業(yè)現(xiàn)存的問題，國務院和中央各部委，發(fā)布了《關于進一步推進物流降本增效，促進實體經濟發(fā)展的意見》、《關于積極推進供應鏈創(chuàng)新與應用的指導意見》、《關于推動物流服務質量提升工作的指導意見》等政策，力求擴大高質量物流服務供給，降低物流費用，提升物流效率。因此，發(fā)展速度快、成本低、安全可靠、智能化程度高的新型物流承運平臺成為構建現(xiàn)代物流業(yè)的重要方向。

　　物流無人機概念及分類

　　物流無人機是具有全自主起降和巡航能力，能按照預定航線，通過內置貨倉或吊艙安全可靠地進行貨物運輸?shù)臒o人駕駛飛行器。物流無人機具備高度智能化的特點，能自主起降巡航，能妥善應對和處置飛行任務中的各種復雜突發(fā)情況，是對現(xiàn)有物流體系的補充，也是對某些平臺的潛在替代。物流無人機可按照運輸半徑、載重分為“干線-支線-末端”三級。

　　干線級

　　干線級物流無人機一般為固定翼，用于跨省區(qū)、跨國的機場之間的物資運輸，根據京東《2017-2018世界物流無人機產業(yè)發(fā)展年度報告》的定義，干線級物流無人機載重50-60t，運輸半徑1500km。本文參照快運分類標準，將干線級物流無人機定義為載重大于3t(整車物流重量標準)，滿載情況下運輸半徑大于1500km的無人機。

　　干線級物流無人機在通航機場、專用機場、民航機場之間進行遠距離、大批量、點對點的物資運輸，承擔貨運飛機、列車、汽車的長途運輸職責，補充現(xiàn)有物流體系的運輸能力。干線級物流無人機對跑道長度要求較高，對照我國民航局航空民航標準-MH 5001-2013《民用機場飛行區(qū)技術標準》，干線級物流無人機一般2B等級以上的機場工作。

　　支線級

　　支線級物流無人機一般為固定翼、旋翼或傾轉翼飛機，用于省內城市運輸或者跨省區(qū)機場或運輸，根據京東《2017-2018世界物流無人機產業(yè)發(fā)展年度報告》的定義，支線級物流無人機載重200kg-2t，運輸半徑不超過800km。本文參照了快運分類標準，將支線級物流無人機定義為載重500kg-3t(大票零擔重量標準)，滿載狀況下運輸半徑100km-1500km的無人機。

　　支線級物流無人機在通航機場、專用機場或非機場場地(垂直起降無人機)之間進行中距、中等批量、點對點的物資運輸，承擔汽車、列車的運輸職責，補充現(xiàn)有物流體系在偏遠地區(qū)(山區(qū)、草原、海島、冰雪覆蓋區(qū)域等)的運輸能力并提升運送效率。支線級物流無人機能在2B以下等級的機場工作，某些垂直起降無人機可在簡易機場使用。

　　末端級

　　末端級無人機一般為旋翼飛機或多旋翼飛機，用于解決“最后一公里”，降低遞送成本，根據京東《2017-2018世界物流無人機產業(yè)發(fā)展年度報告》的定義，末端物流無人機載重5kg-50kg，運輸半徑10-50km。本文參照了快運分類標準，將末端級物流無人機定義為載重500kg以下(快遞和小票零擔重量標準)，滿載狀況下運輸半徑100km以下的運輸用途無人機。

　　末端級物流無人機在配送站、終端客戶(或配送柜)之間進行物品配送，降低現(xiàn)行末端配送體系的成本，減少末端配送人員工作量。

　　物流無人機應用場景

　　民用

　　物流

　　物流無人機最主要的用途是物資運輸，即補充或部分替代貨運飛機、列車、汽車、快遞人員的職能，從而補充運力缺口，突破地形限制，縮短投放周期，縮減投送成本，促進現(xiàn)代物流業(yè)升級。其中，支線級物流無人機特別適用于島嶼，人煙稀少、公路基礎設施薄弱的山區(qū)、草原、戈壁沙漠等地區(qū)，亦適用于經濟發(fā)達的地區(qū)。

　　彌補公路運輸不便的地區(qū)

　　我國西北、西南、北部等三四線城市，由于受海拔、山川河流、地表廣袤等因素的影響，公路覆蓋不足，公路運輸效率低下。物流無人機對現(xiàn)有運輸體系具有補充作用。在公路運輸不便的地區(qū)，高價值貨物和時效要求嚴格的貨物是物流無人機最重要的運輸對象，包括生鮮冷鏈產品、醫(yī)療用品和電子產品等。

　　水路運輸不便的地區(qū)

　　我國東南沿海以及東南亞等地區(qū)海島數(shù)量多，分布較為分散，目前物資運送的主要方式為水路運輸。水路運輸速度慢，效率低，物流無人機則可實現(xiàn)島嶼之間物資的點對點運輸，極大地提高物流效率。

　　經濟發(fā)達的地區(qū)

　　我國中部、東部、南部等地區(qū)高速公路、鐵路網密集，通航機場數(shù)量較多，但這些區(qū)域的高價值貨物對時效性和運輸環(huán)境要求較高，現(xiàn)有的貨運飛機數(shù)量嚴重不足，需要物流無人機補充運力缺口。物流無人機可在這些區(qū)域依托通航機場和機場附近的倉儲設施，構建密集的物流網絡。

　　可拓展的場景

　　物流無人機是一種飛行平臺，可以應用于除物流以外的多種場景，例如災難救援、應急通信、巡檢、測繪、大面積農林植保等。

　　軍用

　　偏遠地區(qū)補給

　　利用垂直起降物流無人機，實現(xiàn)西南、西北、東北等偏遠哨所的物資和裝備補給，這些哨所受限于目前的物資保障技術和方式，補給較為困難。此外，物流無人機可替代船舶運輸，為島礁駐軍提供物資補給。

　　物資運輸

　　在和平時期或者低烈度、不對稱的軍事沖突中，干線級、支線級物流無人機可以與目前的投送體系(運20、伊爾76、運8等)形成互補，提升軍隊的裝備彈藥和補給的運輸能力。

　　打擊

　　干線級、支線級物流無人機平臺具備載重量大的特點，在低烈度、不對稱的軍事沖突中，可攜帶精確制導炸彈、航空布撒器等多型武器對敵方目標實施封鎖或精確打擊。

　　預警、偵察與通信中繼

　　利用干線級、支線級物流無人機平臺滯空時間長、升限較高的特點，掛載相應的任務設備，執(zhí)行預警、偵查或通信中繼任務。

　　物流無人機優(yōu)勢

　　相對于由貨運飛機、列車、輪船、汽車、末端配送組成的傳統(tǒng)物流體系，物流無人機具備環(huán)境適應性強、投放速度快、運營成本低、智能化程度和安全性高等優(yōu)勢：

　　突破地形限制

　　我國貨物運輸方式以公路運輸為主，2017年公路貨運量占比為78%。我國快件運輸方式也以汽車運輸為主，2016年航空快件運輸量約300萬噸，快件通過航空方式運輸?shù)谋壤齼H為8%。

　　公路運輸適用于人口密集、經濟發(fā)達、交通基礎設施完善的地區(qū)，但在人煙稀少、基礎設施欠發(fā)達的西部地區(qū)，公路運輸明顯不能滿足快遞業(yè)發(fā)展的需求。物流無人機可在中小型機場或者簡易機場起降作業(yè)，能有效突破地理因素對傳統(tǒng)物流、快遞的限制，極大地提升了山區(qū)、沙漠、草原等復雜地形的覆蓋率。

　　投放速度快

　　相對于傳統(tǒng)的公路運輸以及末端配送方式，物流無人機具有明顯的效率優(yōu)勢。首先，無人機投放速度優(yōu)于汽車。其次，與傳統(tǒng)的貨機運輸相比，也具備很強的優(yōu)勢。目前國內如順豐、圓通等擁有航空運輸能力的物流企業(yè)均使用現(xiàn)有的民航體系(民用機場、民用航線等)進行運輸。由于民航客機優(yōu)先原則，貨運飛機只能在夜間起降，而其余物流企業(yè)的航空郵件只能通過民航航班運送，近年來航空管制頻繁，時效性難以保障。

　　而物流無人機可在通航機場起降，使用中低空域(真高6000m以下的空域)，無需占用繁忙的民航機場和客機航線，更具有靈活性優(yōu)勢和速度優(yōu)勢。

　　運營成本低

　　在交通運輸基礎設施落后的情況下，末端級物流無人機具有明顯優(yōu)勢。有資料顯示，農村地區(qū)物流 “最后一公里”的成本，占整個物流成本的30%，而在貧困偏遠山區(qū)，物流成本甚至會翻倍。末端級物流無人機的大規(guī)模運用，將節(jié)省更多的時間成本、倉儲資源和人力成本，從而降低物流快遞企業(yè)的運營成本。根據京東的測算，目前無人機配送與快遞員配送成本相當，未來實現(xiàn)定型和規(guī)模化以后，成本將下降40%-50%。

　　支線級、干線級物流無人機與貨運飛機相比，同樣具備成本優(yōu)勢。一方面貨機飛行員數(shù)量不足、成本較高。平均一架貨運飛機需配備2-3名機組人員，年均人員成本200萬元左右。此外我國飛行員數(shù)量缺口較大，據測算平均每年的飛行員缺口高達5000名，而我國持有商照的飛行員大都傾向于執(zhí)飛民航客機，導致執(zhí)飛貨機的飛行員數(shù)量嚴重不足。另外，民航局為了保證飛行安全，禁止疲勞飛行，規(guī)定飛行員年飛行時數(shù)不得超過1000小時,月飛行時數(shù)不得超過100小時，這加劇了貨機飛行員的短缺。若采用無人機，1名操作人員(“飛手”)可通過控制器同時控制多架無人機，且操作人員培訓周期短，相對于飛行員成本更低，解決了貨機運輸?shù)娜藛T和成本問題。另一方面，現(xiàn)有的貨機一般需要在4C等級的機場起降，而物流無人機則可在2B等級(FM-15等機型適用于1B等級機場)機場起降，節(jié)省了基礎建設成本與機場使用費用，并且提高了通航機場的利用率。

　　智能化程度和安全性高

　　智能化方面，近年來，隨著經濟的發(fā)展和電商的興起,快遞物流業(yè)通過快遞網點數(shù)量、倉庫面積以及快遞人員的擴張而高速發(fā)展。但從整體看，快遞物流行業(yè)仍屬于勞動密集型行業(yè)，人力與運營成本居高不下。建立“干線級-支線級-末端級”三級無人物流體系，將提高物流快遞業(yè)的智能化水平，促進產業(yè)升級。以貨機運輸為例，傳統(tǒng)的貨機運輸量因飛機數(shù)量不足、飛行員數(shù)量短缺而受限，物流無人機的使用，將突破時間限制，減少對人員的依賴，從而提升智能化水平。

　　在安全性方面，根據公開資料，有人駕駛飛機起飛著陸階段的事故占航空事故的比例為60%-75%，在所有的航空事故中，人為因素占80.5%(其中機組人員因素占62%，操作程序占15%，維修不當占3.5%)。如今，大型無人機飛控技術已較為成熟，完全能夠實現(xiàn)自主起降，無人機剔除了飛行過程中的人員操作因素，安全性能一定程度上得到提升。另外，物流無人機不需要搭載人員，可采用新的消防技術，用機載設備產生惰性氣體(氮氣)填充機艙的貨物區(qū)域和空隙，能避免艙內火災事故的發(fā)生。

　　行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及主要企業(yè)的進展

　　物流無人機產業(yè)發(fā)展處于成長期，世界上主要的大型電商物流企業(yè)均在積極探索布局。

　　產業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

　　末端級物流無人機

　　末端級物流無人機技術壁壘較低，研發(fā)周期短，研發(fā)投入相對較低，便于小規(guī)模試驗，因此成為企業(yè)布局的主陣地，國內外主要的物流電商平臺均在積極探索，許多企業(yè)甚至已經開始小范圍運營。末端級物流無人機與消費級無人機技術壁壘相差不多，技術較為成熟，且產業(yè)配套完善，因此各環(huán)節(jié)的企業(yè)數(shù)量較多，如圖1。

　　物流電商企業(yè)作為產品的使用方，掌握著主導權。

　　圖1：末端級物流無人機產業(yè)鏈

　　(數(shù)據來源：京東研究院)

　　支線級物流無人機

　　支線級物流無人機技術門檻高，研發(fā)周期長，投入巨大，目前僅有順豐、京東、菜鳥等少數(shù)幾家企業(yè)與相關廠商合作進行研發(fā)試驗。2017年，順豐成功首飛全球首款噸位級AT200無人機，并聯(lián)合四川騰盾，利用四川騰盾研發(fā)的國內首款雙發(fā)雙尾蝎無人機進行空投演示;2018年5月，菜鳥聯(lián)合北航天宇長鷹無人機公司，發(fā)布短距起降最大載重1.2t的物流無人機(目前處于在研狀態(tài));2018年6月，京東第一架重型無人機下線，載重1-5t。

　　產業(yè)鏈方面，支線級、干線級物流無人機目前都還沒有形成完善的產業(yè)鏈。未來其產業(yè)鏈結構應如圖2所示。

　　圖2：支線級、干線級物流無人機產業(yè)鏈(未來)

　　干線級物流無人機

　　布局支線級物流無人機的企業(yè)本來就寥寥不多，而干線級物流無人機的復雜程度比支線級物流無人機更高。根據公開信息，目前僅有四川騰盾和京東公開宣布進軍干線級物流無人機。2017年12月，四川騰盾公開了其在研的全球最大商用TD無人機項目，最大起飛重量45t，最大載重20t，預計2020年生產制造并擇機首飛。2018年6月，京東宣布超重型無人機項目正式立項，載重40-60t，航程超過6000km，目前仍處于在研狀態(tài)。

　　主要企業(yè)的進展

　　世界上主要的進軍物流無人機的企業(yè)如表2所示。

　　基于企業(yè)的維度

　　總體上看，以順豐、京東、菜鳥為代表的國內企業(yè)在物流無人機研發(fā)和使用方面領先于國外企業(yè)。國外的電商、物流企業(yè)目前主要集中于末端級物流無人機的研發(fā)和試運營，而國內的順豐、京東等企業(yè)不僅在局地開展物流無人機配送業(yè)務，而且在支線級物流無人機領域取得較大進展，已經推出了數(shù)款無人機。

　　基于產品的維度

　　從產品類型上看，末端級物流無人機機型較多，技術相對成熟，呈現(xiàn)出百家爭鳴的態(tài)勢。

　　支線級物流無人機方面，國內支線級物流無人機開始嶄露頭角，未來數(shù)年將有望得到一定規(guī)模的應用。支線級物流無人機從技術來源看，主要分為兩類，一是從現(xiàn)有的機型改裝而來，例如順豐AT200改裝自P750XL，帆美航空的FM-15改裝自運-5運輸機。二是全新型號，例如四川騰盾的雙尾蝎無人機、北航天宇長鷹公司在研的無人機。二者橫向比較來看，改裝的無人機研發(fā)周期較短、研發(fā)成本更低，但由于無法對原有機型的總體設計進行大幅度改動，因此不太適合專用于物流運輸，例如機艙結構不適合裝卸貨物，單發(fā)動機可靠性不足等等，這些潛在的短板可能會不利于未來取得產品合格證(TC)和通過適航審定(AC)。而全新研發(fā)的型號則可在設計之初就可以通過模塊化動力吊艙、標準化機艙結構以及先進的氣動布局設計進行規(guī)避，使產品更適合物流運輸。

　　干線級物流無人機方面，目前總體處于在研狀態(tài)，僅有四川騰盾、京東公開發(fā)布過相關信息。預計干線級物流無人機將在未來幾年內陸續(xù)面世，但短期內難有大規(guī)模應用。

　　表2：各主要企業(yè)的研發(fā)/運營進展