Drohnen-Liefersystem

Beschreibung

Lieferwagen für Pakete sind ein spürbarer Teil des städtischen Verkehrs, der durch die Einführung eines Drohnen-Liefersystems reduziert werden kann. Da der Markt für Lieferungen deutlich und stetig wächst, insbesondere aufgrund der zunehmenden Möglichkeiten des Online-Shoppings, wird dies noch relevanter. Ebenso wandelt sich der Liefermarkt langsam von einem hauptsächlich B2B-Markt zu einem B2C-Markt. Diese Entwicklungen führen zu einer zunehmenden Bedeutung der so genannten 'letzten Meile' - der Lieferung vom nächstgelegenen Verkehrsknotenpunkt bis zum endgültigen Bestimmungsort. Eine Möglichkeit, die Zustellung auf der letzten Meile zu verbessern, sind Drohnen. Autonome Drohnen können die Lieferzeiten erheblich beschleunigen und die mit der Lieferung verbundenen Personalkosten reduzieren.

Betriebsmodelle

Betriebsarten:

• Zentrale Verteilzentren: Alle Drohnen starten von einem zentralen Verteilungszentrum und liefern jeweils ein Paket aus. Für Empfänger, die außerhalb der Reichweite der Drohnen liegen oder zu schwer für sie sind, werden herkömmliche Zustellungsmethoden verwendet (b). Die teilweise Nutzung der traditionellen Zustellung kann optimiert werden, da Empfänger, die auf dem Weg des traditionellen Lieferwagens liegen, möglicherweise effizienter mit dem LKW als mit Drohnen bedient werden können (c). Um die verschiedenen Zustellungsarten zu vergleichen, zeigt (a) ein traditionelles Zustellungssystem per LKW. (Murray, Chase C.; Chu, Amanda G., 2015)

• Lieferwagen als Drohnenbasis: Vor allem in Fällen, in denen das Distributionszentrum weit von den Kunden entfernt ist, besteht eine Alternative darin, das Drohnen-Liefersystem mit einem herkömmlichen Lieferwagen zu kombinieren (b). Der Lieferwagen transportiert alle Pakete und die Drohnen vom Verteilzentrum näher zu den Empfängern. Je nach optimaler Route des Lastwagens wird ein Teil der Pakete über Drohnen ausgeliefert. Die Drohnen starten und landen auf dem Lastwagen. Der Lkw kann seine Position ändern, während die Drohne das Paket ausliefert. Der Fahrer muss die Pakete einladen, die Batterien austauschen und die Drohnen einholen, um sie während des Transports an Bord des LKWs zu sichern. (Murray, Chase C.; Chu, Amanda G., 2015)

Kostenvorteil:

Laut Business Insider werden Drohnenlieferungen zu sofortigen Kosteneinsparungen führen, von denen ein Teil an die Verbraucher weitergegeben werden wird. Vor allem in den Industrieländern kostet der Betrieb einer Flotte unbemannter Luftfahrzeuge weit weniger als der einer Flotte von Bodenfahrzeugen. Nach einer Berechnung von Raffaello D'Andrea, dem Mitbegründer von Kiva Systems (den von Amazon eingesetzten Lagerrobotern), kostet es 10 Cent, ein 2 g schweres Paket mit einer Drohne über eine Entfernung von fast 10 km zuzustellen. Das ist weitaus billiger als die 2 bis 8 Dollar pro Paket, die Amazon heute für die Auslieferung über diese "letzte Meile" mit Bodentransportmitteln bezahlt.

Die Weitergabe der erzielten Kosteneinsparungen bei der Zustellung an die Kunden kann den Marktanteil eines E-Commerce-Unternehmens erheblich steigern, denn "höhere als die erwarteten Versandkosten" sind der Hauptgrund, warum Verbraucher einen Online-Einkaufswagen abbrechen. (Smith, 2015)

Die folgende Grafik zeigt die Lieferkosten pro Sendung per Drohne. Die Berechnung basiert auf einer Untersuchung des Ivey Business Review über Amazons Liefersystem. Die berechneten Kosten variieren je nach Marktanteil der Drohnenlieferung / Jahr und den Investitionskosten pro Drohne. (Menon, Prashon, 2013 - Wie viele Drohnen braucht amazon?)

Bei einem so großen E-Commerce-Unternehmen wie Amazon und Investitionskosten von weniger als 500 $ pro Drohne liegen alle berechneten Kosten weit unter den herkömmlichen Versandkosten, die im Durchschnitt 2,1 $ betragen.

Pilotprojekte: Derzeit führt Amazon einen lokalen Versuch mit Amazon Prime Air in Cambridge, England, durch und DHL experimentiert mit Drohnenzustellsystemen in Deutschland. DHL setzt je nach lokaler Umgebung unterschiedliche Drohnen ein. Das folgende Bild zeigt die technischen Details der drei Drohnen, die derzeit im Einsatz sind.

VIDEO: www.edge-cdn.net/video_1046346

Marktpotenzial

Marktübersicht:

Der Drohnenversand kann Teil des Paketzustellungsmarktes sein. Die Gesamtkosten der Paketzustellung, ohne Abholung, Transport und Sortierung, belaufen sich weltweit auf etwa 70 Milliarden Euro. Dabei entfallen mehr als 40 Prozent des Marktes auf China, Deutschland und die Vereinigten Staaten. Der Markt ist jedoch nicht nur groß, sondern auch sehr dynamisch. Die Wachstumsraten sind von Land zu Land unterschiedlich. Die derzeitigen großen Märkte, bei denen es sich hauptsächlich um entwickelte Länder wie Deutschland oder die USA handelt, haben Wachstumsraten zwischen 7 und 10 Prozent. Aufstrebende Märkte wie Indien erreichen ansonsten Wachstumsraten von fast 300 Prozent. (McKinsey, 2016)

Selbst wenn Drohnen nur Teile oder Nischen des Paketzustellungsmarktes übernehmen können, wie weiter unten erläutert, ist das globale Marktpotenzial immer noch beträchtlich. Der Markt hat in der Start-up-Szene viel Aufmerksamkeit erhalten. Die folgende Grafik zeigt 308 dieser Start-ups, geclustert nach der Art der Zustellung, auf die sie sich konzentrieren.

Die Grafik zeigt, dass die meisten Start-ups an Lösungen für die Lieferung von Lebensmitteln arbeiten. Auch viele Investoren interessieren sich für Drohnen-Liefersysteme - von 2011 bis 2016 haben junge Unternehmen in diesem Markt beispielsweise knapp 10 Milliarden USD an Finanzmitteln angezogen. (McKinsey, 2016)

Mögliche Zielgruppen:

• Premium-Schnelllieferung: Laut einer groß angelegten Umfrage, die McKinsey in China, Deutschland und den USA mit insgesamt 4.700 Befragten (über 1.500 in jedem der drei Länder) durchgeführt hat, würden 25 Prozent der Kunden einen Aufpreis von bis zu 3 € zahlen, wenn ihr Paket noch am selben Tag zugestellt wird. Immerhin 70 Prozent der Teilnehmer an der Studie würden die billigste Option wählen. (McKinsey, 2016)
• Lebensmittellieferung: Der Lebensmittelsektor ist der einzige Bereich innerhalb der oben genannten Umfrage, in dem mehr als 25 Prozent der Kunden bereit sind, zusätzliche Gebühren für eine schnellere Lieferung zu zahlen. Andererseits sagten einige auch, dass sie vor allem bei E-Großeinkäufen immer noch wollen, dass die Kisten bis in ihre Wohnung getragen und die Rücksendungen direkt abgewickelt werden. (McKinsey, 2016)
• Medizinische Produkte: Wie Lebensmittel ist auch Medizin ein Produkt, bei dem die Lieferzeit von großer Bedeutung sein kann. Ein Beispiel für ein bereits eingeführtes medizinisches Liefersystem per Drohnen ist Zipline in Rawanda, wo Blut an ländliche Krankenhäuser geliefert wird.
• Kleine und private Gebäude: Da in Hochhäusern oder Geschäftsgebäuden mehrere Pakete auf einmal zugestellt werden können, sinkt der Kostenvorteil des Paketzustellsystems. Nach Berechnungen auf der Grundlage von McKinsey-Forschungen wird derBreak-even-Punkt zwischen traditioneller und Drohnenzustellung bei einem durchschnittlichen Abwurffaktor von 10 bis 15 Paketen pro Standort erreicht. Für diese Berechnung wurden die Personalkosten auf 20 Euro pro Stunde geschätzt. (McKinsey, 2016)
• Gebiete mit hohen Arbeitskosten: Nach den Berechnungen von McKinsey bieten Drohnen einen Kostenvorteil vor allem durch die Vermeidung von Personalkosten. Daher können sie in Ländern mit Arbeitskosten von über 10 bis 12 Euro pro Stunde einen Kostenvorteil gegenüber dem traditionellen Zustellungssystem schaffen. Das ist in mehr oder weniger der gesamten entwickelten Welt der Fall. (McKinsey, 2016)

Anforderungen:

• Gewicht des Pakets: Derzeit können Drohnen nur Pakete bis zu 5 kg ausliefern. (McKinsey, 2016) Amazon gibt an, dass 86 % seiner Lieferungen weniger als diese Beschränkung wiegen.
• Länge der Lieferstrecke: Der Sofortdienst kann nur dann wirtschaftlich rentabel sein, wenn das richtige Produkt in der Nähe des Empfängers verfügbar ist, was viele ländliche Gebiete von diesem Service ausschließt. Für kommerzielle Produkte werden die zusätzlichen Kosten nur bei Entfernungen unter 5 bis 10 km akzeptiert. (McKinsey, 2016) Die Prime Air Drohne zum Beispiel hat eine Reichweite von 10 Meilen(Gross, 2013). Das Verteilzentrum muss sich also in der Nähe der Empfänger befinden.

Technische Probleme:

• Derzeit verlassen sich die meisten Drohnen auf GPS, das ohne Korrekturtechniken eine begrenzte Genauigkeit von etwa 10 m hat(Arnold und Zandbergen, 2011).
• Aufgrund der begrenzten Länge der Lieferstrecken ist der Einsatz in städtischen Gebieten ein effizientes Gebiet für das Drohnenliefersystem. Ein Hauptproblem, das bei GPS-Signalen in städtischen Gebieten auftritt, ist das Risiko, das Signal in den so genannten Stadtschluchten zu verlieren. Daher gibt es ein gesteigertes Interesse an Lokalisierungs- und Navigationsansätzen, die es Drohnen ermöglichen, in Umgebungen ohne GPS-Signal zu funktionieren(Clark und Bevly, 2008; Marais et al., 2014).
• Ein weiteres Risiko bei der Navigation von Drohnen ist das Risiko einer Entführung (Humphreys, 2012; Faughnan et al., 2013)
• Die Batterien der Drohnen schränken die Länge der Lieferstrecken derzeit massiv ein (Gross, 2013)

Ökologische und soziale Fragen:

• Starker Regen belastbar und widerstandsfähig gegen Schäden durch Unwetter und Tiere (Murray, Chase C.; Chu, Amanda G., 2015)
• Lärmbelästigung (Murray, Chase C.; Chu, Amanda G., 2015)
• Abschießen von Drohnen (Gross, 2013)

Unterstützende Faktoren

• IT-Infrastruktur: um die Drohnen durch den täglichen Verkehr zu leiten
• GPS-Genauigkeit

Rechtliche Anforderungen

EU:

• Noch keine rechtsverbindliche Verordnung. Seit dem 29/11/17 arbeitet die Europäische Agentur für Flugsicherheit (EASA) an einer Verordnung.
• Derzeit müssen Drohnenbetreiber registriert werden, wenn sie Drohnen betreiben, die beim Aufprall auf eine Person mehr als 80 Joule kinetische Energie übertragen können.
• Erster Entwurf hier: data.consilium.europa.eu/doc/document/ST-5218-2018-INIT/en/pdf
• Absicht: Gewährleistung von Sicherheit, Schutz der Privatsphäre und des Schutzes persönlicher Daten

USA:

• Staaten, Länder und Städte haben meist zusätzliche eigene Vorschriften.
• FAA's Part 333 Ausnahmeregelung für den kommerziellen Drohnenbetrieb:
  • Betrieb außerhalb der Sichtlinie möglich, aber nicht mit fremdem Eigentum.
  • Dies wird nur zertifizierten Piloten gewährt oder wenn Sie 500 Fuß Abstand zu unbeteiligten Personen halten.
• FAA's Part 107 Drohnenverordnung:
  • Drohnen, die Post transportieren, dürfen keine Staats- oder Landesgrenzen überschreiten.
  • Die Drohnen müssen sich in Sichtweite des Piloten befinden.
  • Ein ferngesteuerter Pilot ist erforderlich.
  • Ein ferngesteuerter Pilot kann immer nur eine Drohne gleichzeitig bedienen.
  • Die Drohnen können nicht von einem fahrenden Fahrzeug aus bedient werden.
  • Kein Betrieb in der Nähe von Flughäfen (die meisten Stadtteile ausgenommen!).