Drony w logistyce

Piotr Kardasz*1,   Agnieszka Doskocz2,    Łukasz Osiński3

1 Międzynarodowa Wyższa Szkoła Logistyki i Transportu we Wrocławiu, ul. Sołtysowicka 19 B, 51-168 Wrocław,

2  Klaster B+R\&{}I, ul. Piłsudzkiego 74, 50-020 Wrocław,

3  Izba Gospodarcza Europy Środkowej, ul. Traugutta 84/1E, 50-418 Wrocław

Abstrakt

W artykule omówiono rynek usług pocztowych na przykładzie Polski. Następnie zaprezentowano zalety wynikające z wykorzystania dronów w  usługach kurierskich. Przedstawiono koncepcję zastosowania bezzałogowych statków powietrznych w zakresie usług kurierskich i procedury dostarczania przesyłek. Następnie dla wybranego modelu drona zostały przeprowadzone obliczenia rzeczywistych parametrów lotu i sił oddziałujących na niego podczas lotu. Na koniec obliczono dzienny koszt użycia drona w logistyce. Na podstawie wyników omówiono przydatność wykorzystania samolotów bezzałogowych w usługach kurierskich.

Słowa kluczowe: dron, przesyłki kurierskie, dostarczanie przesyłek,  parametry lotu, aspekt ekonomiczny}

 

Pełna treść Artykułu wraz z poprawnym formatowaniem dostępna jest w wersji PDF 4/2015 czasopisma - dostęp dla osób zalogowanych

 

Wstęp


Drony, czyli Bezzałogowe Systemy Latające (z ang. UAV - Unmanned Aerial Vehicle lub UAS - Unmanned Aerial Systems) to statki powietrzne, które są zdolne do wykonywania lotów bez pilota i pasażerów na pokładzie. Sterowanie dronem odbywa się  zdalnie za pomocą fal radiowych lub autonomicznie (z wcześniej ustaloną trasą). Drony nie mają określonej wielkości ani rodzaju napędu.
Największe i pierwsze ich zastosowanie dotyczy celów wojskowych. W ostatnim czasie coraz powszechniej drony wykorzystywane są do celów cywilnych. Ze względu na ogromną funkcjonalność znajdują one zastosowanie w służbach cywilnych (policja, straż pożarna, straż graniczna), w wielu gałęziach przemysłowych, w celach badawczych. Samoloty bezzałogowe z ogromnym powodzeniem stosowane są w rolnictwie, górnictwie a nawet podczas akcji ratownictwa medycznego. Ułatwiają one również wykonywanie pomiarów geodezyjnych oraz meteorologicznych.
Drony znajdują coraz większe zastosowanie w dostarczaniu przesyłek. Pierwszą firmą, która wykorzystała tę funkcjonalność samolotów bezzałogowych  jest  Amazon.

 


Rys. 1.  Dron dostarczający przesyłki




Drony  w logistyce

Wykorzystania dronów do dostaw przesyłek kurierskich i pocztowych ma następujące zalety:

  •  zmniejszenie kosztów prowadzenia działalności,
  • zwiększenie elastyczności czasu dostawy (możliwość dostawy po standardowym czasie pracy kurierów),
  • przyspieszenie czasu dostawy,
  • zmniejszenie negatywnego wpływu na środowisko.


Dostawy przesyłek kurierskich przy pomocy dronów mogą być w przyszłości
konkurencyjne dla tradycyjnego sposobu dostarczania, gdyż koszt dostawy 1 paczki może być nawet o 9% niższy niż dotychczas.

Wady wynikające z zastosowania dronów w dostawach kurierskich:

  • mała pojemność baterii, która pozwala na maksymalnie 15-minutowy lot, po upływie tego czasu konieczne jest naładowanie baterii,
  • możliwość uszkodzenia spowodowanego warunkami atmosferycznymi (niska temperatura powietrza, opady),
  • możliwość uderzenia w przeszkodę (drzewo, budynek, linia wysokiego napięcia),
  • możliwość przejęcia drona.



Ograniczone zastosowanie dronów w największym stopniu jest związane z krótkim czasem ich lotu, co jest wynikiem rozładowywania baterii go zasilających i koniecznością ich naładowania. Prowadzone są jednak prace nad nowymi źródłami zasilania – baterie litowe, anody z czystego litu czy ogniwa paliwowe.

Koncepcja wykorzystania dronów w logistyce

Założono liczbę 15 oddziałów, które będą wyposażone w drony dostarczające przesyłki. W początkowej fazie tylko jedna sortownia przesyłek może być wyposażona w bezzałogowce, gdyż  większa liczba maszyn pozwoli, dzięki efektowi skali ograniczyć koszty jednostkowe zakupu, utrzymania i serwisowania.
 Przyjęto następujące parametry pracy drona:

-prędkość przelotu -  60 km/h,
- zasięg - 40 km,
-udźwig - 10kg,
- maksymalne wymiary paczek : 640 x 640 x 640 mm,
- wysokość przelotową - max. 200m.

Ustalono następujący plan pracy drona:
- godziny dostaw: 6.00-22.00 (16 godzin),
-maksymalny czas jednej dostawy – 54 min,
-minimalna liczba kursów wykonanych przez 1 drona wynosi 17/dzień,
- maksymalna liczba paczek obsługiwana przez 1 drona waha się między 17 a 144 sztukami.


Procedura dostawy:
-Podjecie przesyłki przez drona.
- Start.
-Wysyłanie do adresata SMS-a z informacją o dokładnej godzinie dostawy.
-Lot.
- Wysyłanie kolejnego SMS-a „Za 1 min. wyjdź przed dom. Twój kod PIN to...”
-Lądowanie przed wejściem do domu.
-Wpisanie prze adresata kodu PIN.
- Otworzenie się luku ładunkowego drona.
-Pobranie paczki przez adresata.
-Start.
-Wysłanie SMS-a do nadawcy paczki nr2 „Za x min. wyjdź przed dom w celu nadania przesyłki. Twój kod PIN nadania to...”
- Lot.
- Wysłanie SMS-a „Za 1 minutę wyjdź przed dom. Twój kod PIN to...”
- Lądowanie.
- Wpisanie przez nadawcę kodu PIN.
- Umieszczenie przez nadawcę paczki w luku bagażowym.
- Start drona oraz przelot do sortowni.
- Lądowanie w strefie nadań sortowni.
- Pobranie paczek z drona.
-Wymiana baterii i ewentualny serwis drona.


Obliczenie realnych parametrów lotu oraz rozkładu sił wykonano dla modelu drona Tarot T18.. Dla założonej koncepcji wykonano analizę ekonomiczną.


Rys. 2.


Wyniki

Zaproponowane rozwiązanie dotyczące procedury dostaw  jest skomplikowane, z uwagi na przewidywane dostawy łączone dla wielu adresatów w jednym cyklu. Istnieją prostsze zastosowania dronów jako środków transportu, takie jak dostawa pizzy, zakupy spożywcze z supermarketu lub ze sklepów internetowych, gdzie jedno miejsce rozładunku upraszcza cały proces. Jednak z uwagi na masowy charakter dostaw realizowanych przez firmy kurierskie, koszty takiej działalności będą wyższe.
Obliczona siła ciągu spełnia przyjęte założenia, a maksymalna prędkość lotu znacznie je przekracza, co wpłynie na zwiększenie promienia dostaw wielowirnikowcem. Jedynym elementem, który nie pozwala na uruchomienie projektu dostarczania przesyłek za pomocą dronów jest bateria. Obliczenia wskazują, że przy zaproponowanych podzespołach pojemność baterii pozwala jedynie na 7-minutowy lot.
Koszt utrzymania drona w ruchu wyniósł 461,79 zł. Stąd wyliczony koszt dostawy pojedynczej paczki wyniósł 3,21 zł, czyli mniej niż dostawy za pomocą samochodów,  o około  9%.


Wnioski
Dostawy przesyłek kurierskich przy pomocy  dronów mogą być w przyszłości konkurencyjne dla tradycyjnego sposobu dostarczania. Należy wziąć pod uwagę, że ceny wykorzystane do oszacowania kosztu produkcji maszyny są cenami detalicznymi, a masowa produkcja dronów może przynieść oszczędności kosztów produkcji w granicach 15-20%.
Krytycznym elementem przy wykorzystaniu dronów jest bateria. Prowadzone są jednak prace nad nowymi źródłami zasilania – baterie litowe, anody z czystego litu czy ogniwa paliwowe.
W najbliższym czasie powinny zostać podjęte kroki związane z systemem komputerowym sterującym dostawami dronów i kontrolującym parametry ruchu każdego z nich. Potwierdzone muszą zostać parametry techniczne sprzętu i oprogramowania koniecznego do obsługi wielu maszyn jednocześnie, systemy antykolizyjne oraz ich elementy. Ponadto dron musi być bezwzględnie niepodatny na przejęcie.

Literatura

1.Hejduk M. Wykorzystanie bezzałogowych statków latających – dronów w dostawach kurierskich. Praca dyplomowa, Wrocław 2015.

2.Ross J.A. Computer vision and target localization algorithms for autonomous unmasnned aerial vehicles. Uniwersytet Stanowy Pensylwania, 2008.

3.Green J.K. Lethal unmanned air vehicle feasibility study. Praca dyplomowa, 1995.

4. Bardley T. H., Moffitt B. A., Fuller T. F., Mavris D., Parekh D. Design studies for hydrogen fuel cell powered unmanned aerial vehicles. American Institute of Aeronautics and Astronautics.

5. Rhoads G. D., Wagner N. A., Taylor B., Keen D. Design and flight test results for a 24 hour fuel cell unmanned aerial vehicle. 5thAnnual International Energy Conversion Engineering Conference, AIAA 2010-6690.

6. Record flight UAV using Protonex fuel cell system. Fuel Cells Bulletin, 4, 2009.

7. Jadoo fuel cells powers Mako unmanned aerial vehicle. Fuel Cells Bulletin, 4, 2009.

 

Pełna treść Artykułu wraz z poprawnym formatowaniem dostępna jest w wersji PDF czasopisma - dostęp dla osób zalogowanych

 

Komentarze   

0 #1 Palma 2016-06-26 13:07
W końcu jakieś konkretne ujęcie tematu. Bez rozpisywania się
i przysłowiowego lania wody. Zwięźle i na
temat. I tak powinno być!
Cytować

Dodaj komentarz