《启迪观察》| 美国：商业无人机—无人机的未来打印
发布时间：2018-07-18来源：《启迪观察》
如果政府官员、监管机构、创新者和其它利益相关者能够拿出方案，使最具创新的无人机系统应用成为现实并驱动需求，那么未来十年，可能会出现极具颠覆性的新科技，正如当年汽车的出现一样。
对无人驾驶航空系统的投资正在急剧增加，但挑战仍在继续。以下是行业相关人士迫切需要了解的无人机未来前景分析。
大多数人眼中的无人机，也就是无人机系统（UAS），是一种先进的军事技术，或是业余爱好者捕捉植物、体育赛事和城市风光图像的工具。而现在，各个行业已经开始意识到无人机可以有多种商业用途，不再仅仅是基本的监控、摄影或摄像。在一些行业中，无人机已被用于日常工作。例如，保险公司使用无人机来检查受损的资产，农民用无人机来监控农作物，收集土壤数据。随着创新者的探索，更多激动人心的变化将会发生，包括零售商店无人机派送服务和服务上班族的空中巴士。
美国一直是无人机商业化增长的强大源泉，无人机活动的价值从2012年的4000万美元上升到2017年的10亿美元。到2026年，我们估计企业和消费者使用的商业无人机将会给美国国家年度GDP增加310亿美元到460亿美元。从美国的发展可以看出未来商业无人机在其它国家市场的使用和投资轨迹。（本文主要关注不断增长的商业市场，而军事、安全和智能应用市场已经非常成熟。）
正如任何新行业一样，无人机市场也可能会发生一些意想不到的变化。虽然投资在急剧增长，但很多公司将资金投入了未经检验的领域，如空中巴士，以吸引媒体眼球。这些技术仍处在早期发展阶段，公众的接受度仍不确定。其它障碍还包括监管部门的批准和配套的基础设施是否就位。政府官员不会未经审查就批准无人驾驶飞机的提议，城市也不会自发为无人机起飞、着陆和存储投资基础设施。空中巴士这个例子可能比较极端，但任何无人机商用的案例中都可能出现类似的问题。
尽管一些最具创新性的无人机应用需要数年的时间来开发，项目相关方——政府官员、投资者、监管机构、无人机行业的成员和企业采用者如果想要拓展当前的应用并获取额外的价值，就必须理解无人机的演进形式，并且从现在就开始改进他们的无人机策略。本文分为三个主题，可能有助于理清当前存在的不确定因素：
UAS的价值。这个市场的真正潜力是什么？价值链的哪些环节正吸引投资？是否有尚待开发的机会？
影响UAS市场的因素。决定UAS市场演进的力量是什么？哪些技术会有发展机会？UAS公司应如何积极地将需求具体化？
初期战略思考。UAS相关方如何捕获或创造价值？从现在起需要关注哪些问题？
了解UAS市场
无人机最初被视为军事工具，而在过去五年，它已进入企业界。一些大型科技公司正在研究无人机配送服务，而另一些公司正在探索特制的无人机是否可以为偏远地区提供网络连接。一些参与者还在研究专注于特定行业的解决方案。例如，施工技术公司Veerum使用无人机和3D成像创建了施工项目的“数字化映射”，精确到毫米，从而可以通过3D模型对工作进行验证。
虽然科技巨头在无人机领域的举措往往抢占头条，但实际上创业公司推动了大部分的无人机活动。自2000年以来，已有300多家公司进入该领域。这些公司通常专注于硬件、支持服务或操作。后者是一个宽泛的类别，包括导航相关的软件和服务、无人驾驶交通管理（UTM）、和UAS相关基础设施的建设和维护——例如，无人机垂直起飞和降落所需的垂直升降机场。
创业公司已经吸引了超过30亿美元的资金来探索新的UAS应用、相关产业和地理地貌。原始设备制造商获得几乎一半的投资（约14亿美元），其它大项投资进入专门从事导航、UTM（3.71亿美元）或数据管理（3.28亿美元）的公司。在多领域进行竞争的企业也有强劲表现，它们已获得3.56亿美元的资金。
随着市场的成熟，更多价值转向软件，尤其是整体解决方案。可以通过增强探测和避让系统、实现自主分析和在无法依赖GPS信号的地区协助导航来提升UAS操作。UAS公司还将进一步重视软件整体解决方案，可以集成无人机或飞机的空中交通管制系统，并支持自主飞行。
流行的UAS应用
最成熟的应用当属短程监测和相关摄像或摄影，这是在企业或消费者部门中无人机被最广泛使用的行业。未来几年，能够进行远程（视线范围之外）监视的无人机可能会进入市场。
一些用来协助作业的无人机已出现在市场，并且该类无人机仍在增长。这些无人机通常被用来完成沉闷、肮脏或危险的工作，如擦玻璃。无人机也出现在娱乐行业和广告业，被用来拉横幅或进行灯光表演。
更让人感兴趣的是那些仍在开发或在早期阶段的应用，包括使用无人机发出无线电或视频信号或以其他形式进行通讯连接。这些对于扩展偏远地区的通讯最为有用，并且在需求激增时用来扩展联接。此外，能够帮助物体移动的无人机正在小范围内应用，UAS配送服务有望在未来五到十年实现。其他更为激进的交通方式，比如无人机航班可能需要一个更为漫长的发展历程和审批时间表。
影响UAS市场的因素
到2026年，美国商业无人机制造及相关服务的市值可增加到80亿至200亿美元。该行业的未来在很多方面都仍待讨论，有五个因素将决定它的价值和影响力（如图所示）。首先，也可能是最重要的，就是公众接受问题。一些调查表明，人们对无人机持保守态度。2016年的一项调查显示，仅有44%的美国受访者支持无人机配送服务。随着无人机越来越普遍，人们的态度可能会缓和。但在人们接受成千上万的无人机在上空飞翔或使用UAS空中巴士服务之前，该行业需要树立足够的信心。
与任何行业一样，经济驱动因素也会塑造需求。美国公司可能会在简化操作和促进自动化方面发掘无人机的最大价值，而非那些夺人眼球的应用，如无人机配送和交通。这是自动化和数字化操作更广泛行动中的一部分。那些最好的公司在开发UAS战略的同时将会保持这类经济驱动因素，走在行业前沿。虽然这些应用可能不如交通和配送那样博人眼球，但它们更切合实际，且至少在短期内更具收益潜力。
最后，有一些与技术、监管和基础设施相关的实际因素，这些会很大程度上决定哪些无人机应用是可行的。以下将详细分析这些因素，以帮助公司了解在发掘无人机最大价值之前，还需要做哪些努力。
1技术能力
无人机依赖于成熟的技术，但这些技术很多都仍在开发中。除非以下领域出现进步，否则大部分创新性UAS应用仍停留在概念或试验阶段，包括与无人机配送和交通相关的那些应用。
自主飞行。虽然一些无人机已经可以在无用户操控路径的情况下飞行，但这仍是一项新兴的技术。在接下来的五年，系统故障响应、动态路径选择和人机交互控制应是研究重点。如果自主控制技术有更大进步，公司就可以将现在很多尚不成熟的场景应用变为现实，例如对管道、矿山和建筑项目进行重复和无人驾驶监测。
电池性能。电池技术的快速发展也将解锁无人机的新价值。锂离子电池的能量密度每年提高5%到8%，预计到2025年，电池寿命有望翻一番。这些进步将能够使无人机在不充电的情况下飞一个小时以上，从而拓展出更多新应用。
探测和避开技术。这些可以帮助无人机避免碰撞。避开障碍的系统仍在开发中，预计到2025年将出现较有效的解决方案。（业余爱好者使用的无人机已经有一些探测和避开系统，但这些系统仍过于简单）
集成空中交通管理(ATM)系统。由于可能会发生碰撞，所以目前无人机均在商用飞机的飞行高度以下飞行。可以追踪无人机、并与传统飞机的空中交通管制系统联系的UTM解决方案至少要在十年以后才能实现。在这之前，高空飞行不可能实现。
定位技术。即使在GPS信号受限或较弱的地区如建筑密集的城市和偏远地区，无人机也必须能够识别他们的位置。空中交通管理集成应用——作为GPS替代方案，其广泛推广使用至少要十年以后。
2监管
大多数国家目前正面临无人机相关的监管问题，因为任何对公共安全产生影响的创新都会出现此类问题。例如，美国目前有一个无人机咨询委员会，其中包括监管机构和行业相关方，主要负责将无人机应用推广到国家空域。监管机构负责在新UAS进入市场前，彻底评估它们的影响，包括潜在的安全问题。这意味着监管流程和时间线将最终决定很多UAS应用的实行时间。
在美国，监管机构可能会开发一套综合法规，其中涵盖三个方面：UAS车辆、操作和操作者。例如，监管机构可以考虑无人机是否可以在视线范围之外进行操作，通过积极的决定来推动更多应用，如将药品递送到偏远地区的患者手中。基于安全分析，监管机构也可以发布自主飞行、重量和高度限制以及其它方面相关指南。此类规定也可能消弭无人机业务发展的其他障碍。
3基础设施
当前很多UAS应用对基础设施的要求较低。绘制建筑工地的无人机可能仅需要在空地上着陆，然后使用与其它设备相同的电源插座进行充电。但随着UAS复杂性的增加，对充电站、着陆设施和其它条件的基础设施要求要随之增加。考虑到当前的基础设施需求，这些问题看上去并没那么紧迫，但私人投资者和政府官员应当意识到，无人机的未来发展会非常不同。一些人已经开始建设配套基础设施或获取飞行授权，因为先行者往往能得到黄金地段。
而每个应用的要求也不一样，要有强大的UTM系统来保证国家空域内的安全低空操作。目前还没有适合此类系统的信号灯和其它基础设施。（如前文所说，除非UTM系统可以与商用飞机航空管制系统进行通讯，否则需要高空飞行的应用将无法实现）所有的UAS应用还需要反UAV解决方案，用来监测未经授权的飞行器，并将之安全迫降。
除了这些通用的需求，大多数未来应用还有其它重要的基础设施需求。相关公司、政府或航队可能需要修建一些设施，来支持无人机运输和配送：
为运送乘客和货物的无人机提供各种起飞和降落的垂直升降机场（对于较小的站，也许有一个可供垂直升降的停机坪就足够了）。
空中巴士和其它运输车辆可以停车、检查和维修的服务站。
无人机可以装卸货物的配送中心。
UAS电池充电站。
接收站（例如储物柜、箱子或平台）来接受UAS配送的物品。
当相关方对此类基础设施的成本进行研究时（事实上这些研究已在进行中），他们可能会发现一些雄心勃勃的计划事实上不可行或成本太高昂。
4公共和私人资金
随着UAS市场的增加，行业和政府领导必须对公共和私人资本正确组合匹配——鉴于应用的不同，答案可能各异。例如，一些机场可能从事更为细分的利基业务，因此提供最低限度的公共服务。在这种情况下，就很难要求政府在开发、操作和维护中发挥作用。但反过来说，对于任何公民都可以买票的交通系统的机场，或用于紧急救援的机场，政府应当发挥主导作用。
今天所做的融资决策将会对整个产业链产生重大影响。地方政府在UAS基础设施中没有股份的地区，企业可以建立一个封闭的机场专用系统或投资其它专有资产。他们可以拒绝其它公司进入或者让其它公司支付费用，从而形成垄断。这种潜在的设想会推动政府创立自己的基础设施或购买部分股份。或者，政府监管机构可以选择在私有UAS基础设施系统的所有权和使用权方面发挥更大的作用。
建立UAS策略的第一步
要在UAS领域获得成功，就应平衡乐观主义和现实主义、行动和耐性、信心和克制力。以下因素可以帮助相关方建立正确的UAS策略：
1UAS行业的成员
专注于登上头条的UAS应用可能更具吸引力，但制造商和软件供应商等行业参与者可通过低调的投资来获得更好的受益，如投资可以帮助企业将人工作业自动化的无人机。OEM和配件供应商也应考虑价值链的哪些领域的竞争已经开始升温。OEM应该确定好，无人机行业中哪些部分他们想自己制造，哪些想要外包。
2企业UAS采用者
当考虑到无人机时，企业可能会有很多选择，并且可能会追求多种应用。但无人机并不仅仅是好玩的玩具，它们通常需要很多投资，并且需要集成到生产过程中来产生重要的作用。这就是为什么成功之道往往是用有限的应用，去解决重要问题或发挥最大的效用。成功的公司还应考虑如何在设计初步策略时使用无人机数据。例如，UAS图片可以显示远程实物资产恶化的情况，公司可以更好地进行预见性维护计划。
3投资者
与典型的投资相比，从无人机获得收益的周期可能要更长，因此投资者在制定策略时需要考虑长久战。他们可能通过投资UAS价值链来获取受益，如基础设施或无人机相关服务——尽管在这方面的投资目前不是很多。
4监管机构
随着监管机构开始规划指南，他们可以通过与相关方合作来更好地理解UAS市场的演化，包括传统航空领导者、无人机专家以及私营企业的终端用户。这种外联可以使他们对UAS的潜在应用、产品开发、技术或基础设施限制有更好的了解。
5国家和地方政府官员
在各个层面，官员都应考虑政府在UAS行业中的作用，包括基础设施公共资金的使用。今天他们所开发的计划和预算应考虑无人机在未来5年、10年和15年的互联移动模式中所发挥的作用，以及相关基础设施需求。在早期，官员可通过考察与私营企业的创造性伙伴关系来设计和投资机场建设等重要项目，并从中受益。
虽然无人机配送、空中巴士和其它UAS创新在近几年内不会成为现实，但是一旦实现，就将快速改变社会。这驱动着所有行业相关方从现在开始认清障碍并现实地考虑潜在应用。在美国，UAS对GDP的影响预计到2026年会达到310亿到460亿美元，规模不容小觑。
一些最好的机会可能会在一些领域出现，从而解决如低生产率这样的商业难题，而不仅限于一些商业应用，如空中巴士，或那些刚刚引发热烈讨论的领域，如相关基础设施建设。政府官员、监管机构、创新者和其它利益相关者是否能够拿出方案，使最具创新的UAS应用成为现实，并驱动需求？如果答案是肯定的，那么未来十年，可能会出现极具颠覆性的新科技，正如当年汽车的出现一样。
作者：Pamela Cohn，Alastair Green，Meredith Langstaff，and Melanie Roller
来源：www.mckinsey.com 2017年12月
编译：《启迪观察》
作者介绍：Pamela Cohn是麦肯锡咨询公司哥伦比亚特区华盛顿分公司的一名顾问，在该公司，Alastair Green和Melanie Roller为合伙人，Meredith Langstaff为顾问。
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