一場俄(e)烏(wu)沖(chong)突,讓大疆上了(le)兩次熱搜(sou)。
一次是4月(yue)26日大疆(jiang)以“重新評估各司(si)法管轄(xia)區的(de)合規要求”為由,宣布暫(zan)停(ting)在俄羅斯和烏克蘭(lan)的(de)商(shang)業(ye)活動;次日大疆(jiang)新聞發言人(ren)聲明:“我們(men)停(ting)止(zhi)在相(xiang)關國(guo)家的(de)銷售,以確保(bao)沒有人(ren)在戰爭中使用我們(men)的(de)無人(ren)機。”
另一次(ci)是3月12日,美國公司Figma突然凍結大疆的(de)賬號。
Figma蹭完微軟等(deng)企業(ye)制裁俄(e)羅斯的(de)(de)熱度,卻(que)宣布選擇這樣的(de)(de)時間點與俄(e)烏沖突(tu)無(wu)關(guan),只是單(dan)純(chun)因(yin)為大(da)疆(jiang)在美國的(de)(de)制裁清單(dan)上。
國內隨即再次響起了“尖(jian)端(duan)技(ji)術被卡(ka)脖子”的(de)聲浪(lang)。
不過大(da)疆的反應(ying)卻(que)較為松弛,幾(ji)乎(hu)未作(zuo)任何回應(ying)。據接近大(da)疆內部人士透露:Figma封禁事件對大(da)疆影(ying)響不大(da),討論的聲音更多(duo)來自(zi)國產軟件廠商。
Figma的(de)產品主要是UI工(gong)具,與CAD、EDA這(zhe)些更加基礎(chu)關鍵的(de)工(gong)業(ye)設計軟(ruan)件不可同(tong)日(ri)而語。對(dui)于大疆的(de)設計師來(lai)說,相當于把手里的(de)高端畫筆換個不那么(me)趁手的(de)替代品而已。
如果非要說“卡脖(bo)子(zi)(zi)”,Figma卡住的(de)頂多算是(shi)腳脖(bo)子(zi)(zi)。
比Figma更厲(li)害的(de)角色已經對中國(guo)無人機(ji)“動手”很多年。
早在(zai)2016年,也(ye)就是(shi)民用無(wu)人機市(shi)場(chang)泡沫(mo)最(zui)盛的(de)時(shi)候(hou),美國議員即開(kai)始以網絡數據安全(quan)為(wei)由提案限制大疆。接著是(shi)一(yi)連串的(de)制裁事件。
2018年5月,美國國防部(bu)陸軍部(bu)要求下(xia)屬部(bu)隊(dui)停止采購(gou)和(he)使用(yong)大疆無(wu)人機。
2019年,美國(guo)國(guo)防部明(ming)令禁止聯邦資金購(gou)買中國(guo)制(zhi)造的無人機,商務部宣布(bu)將大疆被列入(ru)貿易管制(zhi)黑名(ming)單,對(dui)其產(chan)品變相增加關(guan)稅。
2020年12月,美國商務部將大疆(jiang)列(lie)入“實體(ti)清單”。
這兩年登上美國(guo)“實(shi)體(ti)清(qing)單(dan)”的中國(guo)企(qi)業,比進入世界500強的中國(guo)企(qi)業還(huan)要多。
作為風口浪(lang)尖的中國民營科技公司,中國無(wu)人(ren)機(ji)沒有像華為手機(ji)業務那樣被美國重創,除了制裁(cai)力(li)度以(yi)外,另一個原因在于:無(wu)人(ren)機(ji)所遵循的產品邏輯,與手機(ji)、電腦等電子(zi)產品并不相同。
如(ru)果說芯片目(mu)前(qian)仍是中國(guo)眾多(duo)科(ke)技產品受國(guo)外(wai)制約的(de)“死穴”,那么(me)中國(guo)民用無人機自(zi)有其獨特的(de)兩道“生門”:
1. 產(chan)品上:以(yi)成本和(he)飛控技術優勢拿下全(quan)球(qiu)領先地位,芯片不懼卡脖子;
2. 應用上:隨著中(zhong)國(guo)制造產業升級,無(wu)人機(ji)行業應用的(de)巨大藍(lan)海已現——隨著企業角色定位從(cong)產品(pin)制造轉向(xiang)解決方(fang)案/服(fu)務提供者,中(zhong)國(guo)無(wu)人機(ji)正在重新定義分(fen)蛋糕的(de)方(fang)式。
本文通(tong)過解析這兩道“生門”,和您(nin)一起探尋中國無(wu)人(ren)機行業正在發(fa)生怎樣(yang)的關(guan)鍵轉向。
01 拆解無人機
以硬件而論(lun),民(min)用(yong)無人機全身(shen)上下(xia)都帶(dai)著與手機產業(ye)的親緣關(guan)系。
按(an)照日(ri)本調(diao)查(cha)公司Fomalhaut Technology Solutions對大疆Mavic Air 2的(de)(de)拆解(jie),一架(jia)航拍無人(ren)機,80%的(de)(de)零部件(jian)與手機、電(dian)腦這些電(dian)子(zi)設(she)備重合。
零部件(jian)重合背(bei)后是(shi)產(chan)業(ye)鏈(lian)紅利(li)——手機(ji)產(chan)業(ye)鏈(lian)的規模效應降低(di)了零部件(jian)價(jia)格(ge),無人機(ji)可以借此大大壓縮成(cheng)本(ben)。用一家日本(ben)無人機(ji)制造(zao)商的話說:“制造(zao)一種具有相同功能的產(chan)品,我們(日本(ben))僅是(shi)材料方面所需的成(cheng)本(ben)就是(shi)中國無人機(ji)價(jia)格(ge)的兩倍(bei)。”
另一方(fang)面,日本人發現,大(da)疆Mavic Air 2的不少核心零部(bu)件,來自國(guo)外頂(ding)級供(gong)應商:
例如(ru)存(cun)儲裝置和(he)攝像頭(tou)核(he)心(xin)零部件來自三星;
控制電池的IC芯片(pian)由美國的德(de)州儀器制造;
放大無線電芯(xin)片、消(xiao)除噪音的IC芯(xin)片來自(zi)美(mei)國的Qorvo等。
其(qi)它企業也(ye)不例(li)外。
縱橫股份在上(shang)市招股書里表示,其(qi)芯片、慣性導航等主要向國外廠商采購。
不過,在無人機(ji)產(chan)品(pin)中,“使用”并不等(deng)同于“依賴”。
這包含了兩方面的因素(su):
一、手機(ji)芯(xin)片與無人機(ji)所使用的芯(xin)片,存在極大的代(dai)際鴻溝。
以最直觀(guan)的芯片制(zhi)程來(lai)對比,手機芯片已達(da)到5nm制(zhi)程,而華為設(she)計(ji)的“麒麟9010”更是達(da)到了3nm水準。
半導體領域專家(jia)張國(guo)斌告訴立方知造局:相比之下,無人機的(de)MCU主控芯(xin)片,制程多為110nm甚(shen)至(zhi)130nm。這(zhe)已(yi)經(jing)不(bu)是一代(dai)(dai)兩代(dai)(dai)的(de)工(gong)藝差距了(le)。另(ling)一方面,MCU的(de)產品邏輯(ji)也與手機芯(xin)片不(bu)同(tong),追求的(de)是“夠用就好”,而非極致工(gong)藝,因(yin)此在技術上國(guo)內完全(quan)可以實現(xian)替(ti)代(dai)(dai),不(bu)存在“卡(ka)脖子(zi)”風險。
另一方面(mian),手(shou)機受體(ti)積影(ying)響,處理器(qi)(或(huo)者說(shuo)手(shou)機SOC,System On Chip)必須盡可能(neng)地輕薄小(xiao)巧,因此被(bei)認為是(shi)世界(jie)上最復雜的芯片,集成了CPU、GPU、DSP、ISP、4G/5G基帶(dai)、NP藍牙(ya),GPS北斗,顯示系統(tong)等——指甲蓋大(da)小(xiao),卻有上百億晶體(ti)管。
相比之(zhi)下,無(wu)人機并沒(mei)有一個類(lei)(lei)似(si)的“無(wu)人機芯(xin)片”,而是將各類(lei)(lei)通用芯(xin)片以(yi)分立模式搭建(jian)在一起,因(yin)此難度遠(yuan)小于手機芯(xin)片。
二(er)、美國對華為和大疆的“制裁(cai)”邏輯不同(tong)。
華為遭(zao)受美國制裁,很大(da)一部分原因正是(shi)其芯(xin)片設(she)計能力——例如海思團(tuan)隊設(she)計的3nm“麒(qi)麟9010”,已經完全不輸(shu)高通、聯(lian)發科、蘋果等企業,正在趕超美國。
美國連(lian)帶(dai)把哈(ha)工大(da)也送上“實(shi)體清(qing)單”,禁止其使用(yong)“工科神器(qi)” MATLAB軟(ruan)件,同(tong)時阻(zu)止荷(he)蘭阿斯麥公(gong)司(ASML)向中(zhong)國出售光刻機。
制裁華為(wei)的(de)背后,是(shi)為(wei)了系(xi)統(tong)性(xing)打(da)壓(ya)中國(guo)在(zai)上游(you)半導體領域(yu)起(qi)勢。
相比之(zhi)下,包括大(da)疆在內的中國(guo)無人機廠商,幾乎不可(ke)能染(ran)指(zhi)到這場半導體“巔峰對(dui)決”中。
在美國(guo),感受(shou)到大(da)疆(jiang)威脅的是同行競對,至(zhi)于上游半導體供(gong)(gong)應商(shang),斷供(gong)(gong)芯片只(zhi)會把一(yi)個大(da)客(ke)戶拱(gong)手讓給自己的對手。所以美國(guo)對大(da)疆(jiang)的制裁,目前還只(zhi)限(xian)于提高關稅、禁止(zhi)部隊采(cai)購等(deng)銷售端手段,而不是在供(gong)(gong)應端做手腳。
既(ji)然無人機(ji)零部(bu)件可以實現國產替代,為什(shen)么仍(reng)在(zai)大量(liang)使用(yong)國外芯片?
制(zhi)造(zao)業比拼(pin)的,除了技術(shu)優勢,還(huan)有規模優勢、工藝積累等。
以電(dian)池(chi)管理芯片為例(li):
德州(zhou)儀(yi)器(qi)歷(li)史悠(you)久,其電源IC量(liang)大可靠,對上游供應商有足夠的議價權(quan),這(zhe)使得其批發價只需要幾分(fen)錢。
換言之,很多零部件的選(xuan)擇,其實是一道商業(ye)計算(suan)題。
那么,目前無人(ren)機的(de)核(he)心技術(shu)在哪?這(zhe)就要說(shuo)到無人(ren)機的(de)靈(ling)魂——飛(fei)控系統了。
02 無人機里的飛行員
飛控系統就是無人機(ji)的(de)大腦(nao),或者說,是無人機(ji)里的(de)“飛行員”。
一架(jia)無人(ren)機要完成俯仰、橫滾、偏擺,以(yi)及(ji)各(ge)種更(geng)加復雜的(de)動作(zuo),全都依賴一套成熟精密的(de)飛(fei)控(kong)系統(tong)。
手機追求(qiu)在獨(du)立封(feng)閉(bi)的系統中(zhong)將性能推(tui)向(xiang)最(zui)優,而(er)無(wu)人機的設計思路則指向(xiang)了外部的物(wu)理空間(jian),要思考如何(he)克服重力(li)、空氣(qi)阻力(li),如何(he)避開障(zhang)礙(ai)物(wu),如何(he)根據外部環境與作業靈活調整飛行姿態。
換言之,需要(yao)更多“軟”的(de)積累。
中國民用無人機(ji)從航模發展而(er)來,那時候飛控系(xi)統還(huan)很初級,甚(shen)至沒有飛控,早期的航模發燒友(you)依靠豐富的電子與機(ji)械知識和強悍(han)的動(dong)手能(neng)力,通過自己購買和組裝無人機(ji),苦練飛行技術(shu)來獲(huo)得(de)樂趣。
但民用無(wu)(wu)人機要真正市場(chang)(chang)化(hua),做大用戶數量,無(wu)(wu)論是滿足更(geng)多航拍需求(qiu),還(huan)是進入農業、電力巡檢(jian)等行(xing)業應用場(chang)(chang)景,就需要讓更(geng)多零(ling)基礎的(de)人能迅速上手(shou)——也就是把各種復雜的(de)任(ren)務都交給(gei)飛控這個“飛行(xing)員”。使用者則只需要學會如何下(xia)達指令即可。
十(shi)多年前,零度楊建(jian)軍、大(da)疆汪滔等人,都是以飛控起家,之后才進入(ru)無人機(ji)整機(ji)制造。
具體(ti)來說,飛(fei)控系統(tong)的(de)硬件部分(fen)(fen)可(ke)以粗略分(fen)(fen)為主控MCU和慣(guan)性測量模塊IMU,它們(men)相當(dang)于飛(fei)行(xing)員的(de)大腦和眼睛,而無人機的(de)算法系統(tong),則(ze)相當(dang)于針(zhen)對飛(fei)行(xing)員的(de)飛(fei)行(xing)技術(shu)。
硬件方面,各家無人機企業通常都保持著IMU自主性;而主控(kong)MCU,則選擇(ze)余地很大,用ARM架構可以,用FPGA一樣(yang)也可以處理飛控(kong)數據(ju),甚至用單片機也可以驅動一些簡單的飛行(xing)器。
中(zhong)國無人機企(qi)(qi)業(ye)涌(yong)現于2006年左(zuo)右(you),與全球民用無人機市場同時起(qi)步。從單旋翼直升機到多旋翼無人機飛(fei)控(kong),中(zhong)國的(de)(de)大(da)疆、零度智控(kong)等企(qi)(qi)業(ye),幾(ji)乎都走在了(le)相關研發的(de)(de)最前沿。
對民用(yong)無(wu)人(ren)機來(lai)說:硬件決定下限,算法決定上限。這是中國(guo)無(wu)人(ren)機產(chan)品(pin)取勝的關(guan)鍵所(suo)在。
03 找到超級蛋糕的方式,是重新定義競爭邊界
世界瞬息萬變。中國(guo)無人機如果繼續抱著過去(qu)單一產品取勝(sheng)的思路做下(xia)(xia)去(qu),前面已經沒有(you)多少可(ke)以吃下(xia)(xia)的增量了。
航拍無人機在近幾(ji)年(nian)市場增量(liang)已幾(ji)乎見頂(ding)。
人(ren)口紅利見頂、產業(ye)轉型(xing)升級——近兩(liang)年幾乎(hu)各個行業(ye)都在經歷這兩(liang)組關鍵(jian)詞(ci)。
在互(hu)(hu)聯(lian)網“脫(tuo)虛向實”,從消費互(hu)(hu)聯(lian)網轉(zhuan)向產業互(hu)(hu)聯(lian)網的當下(xia),制造型企(qi)業也在向服(fu)務(wu)型轉(zhuan)變。
——過去不溫不火的無人機行業(ye)應(ying)用(yong),正在加速發展,成為新戰(zhan)場。
2015年(nian)(nian),工業(ye)級(ji)無(wu)人(ren)機(ji)在中(zhong)國民用(yong)無(wu)人(ren)機(ji)市場中(zhong)僅占不到(dao)(dao)20%份額,而(er)到(dao)(dao)2020年(nian)(nian),這個數(shu)字已經增長(chang)到(dao)(dao)了45.61%。
無(wu)人機行業應(ying)用(yong)包括植保、測繪(hui)、巡檢(jian)、安防、消(xiao)防救災、快遞物流等,這是(shi)民用(yong)無(wu)人機的新藍海。根(gen)據(ju)F&S的預測,2026年,中國工(gong)業無(wu)人機市場規模將達(da)到2658億(yi)元。
行業應用(yong)的(de)大量(liang)的(de)荒地,正在等待開發。
時代移易,要吃下這(zhe)塊(kuai)大蛋糕(gao),無(wu)人機企業就(jiu)需要面臨兩項新的挑戰:
1. 角色定位轉(zhuan)換:從原來產品制造商(shang)轉(zhuan)變為(wei)服務方案提(ti)供商(shang);
2. 競爭邊界重新(xin)定(ding)義:要進入(ru)新(xin)的行業應用場(chang)景(jing)(jing),無人(ren)機勢必要挑戰(zhan)該(gai)場(chang)景(jing)(jing)下的傳統(tong)技(ji)術,換(huan)言之,競爭對(dui)手不再(zai)是同行了。
以農業無(wu)人機為例:
中國(guo)有(you)約20億(yi)畝耕地(di),每年農藥噴(pen)灑需求巨大(da)。但(dan)是多旋翼(yi)民用無人機(ji)首(shou)先要回答的一個(ge)問題(ti)是:自己(ji)與傳統(tong)固定翼(yi)植保(bao)大(da)飛(fei)機(ji)相比,有(you)什么優勢?憑(ping)什么可以取代(dai)對方?
很(hen)多人認(ren)為體型(xing)較小的多旋翼無(wu)人機更適合小塊耕地(di),而(er)在東北、新疆等大片(pian)農田中,固定翼大飛(fei)機單次載重更大,效(xiao)率(lv)更高。
為了打敗傳統技術(shu),無人機給出的答案是:精準和高效。
相比(bi)于(yu)大型(xing)飛機(ji)的(de)粗放(fang)作業,無人機(ji)的(de)噴灑更加精準,避(bi)免了藥水的(de)過(guo)度使用。
而針對多(duo)旋(xuan)翼無人機(ji)續航時間(jian)短、載重量有限(xian)的(de)的(de)問(wen)題,通過“藥電(dian)配合”的(de)方式,無人機(ji)廠(chang)商盡力將效(xiao)率提升(sheng)到極致:
例(li)如40升載重(zhong)的無人(ren)(ren)機,確保打完以后,電(dian)(dian)(dian)池只剩下10%,返(fan)航后直接換(huan)(huan)電(dian)(dian)(dian)換(huan)(huan)藥。為此農業無人(ren)(ren)機一塊(kuai)電(dian)(dian)(dian)池的設計(ji)只需要滿足飛滿12分(fen)鐘,不會更長。
做好藥電(dian)配合后,再搭(da)配無人(ren)機測繪好的(de)(de)地圖自動(dong)飛,飛手(shou)就可以在(zai)這個過程中在(zai)地面做配藥,并給電(dian)池充(chong)電(dian),從而保持連續作業的(de)(de)狀態。
而(er)大型植保機盡管單次載重量(liang)更大,但如果計算地面準備(bei)時間(jian)、整箱藥配(pei)置時間(jian)等,其實并不(bu)比如此作業的無人機更快。
這就不(bu)難看出,無人機企業已經不(bu)再(zai)是(shi)在(zai)(zai)單個產品上與(yu)同(tong)行展開(kai)比拼,而是(shi)在(zai)(zai)巨大的(de)藍(lan)海市場中,與(yu)傳統技術、設備(bei)、機械、工作(zuo)流(liu)展開(kai)競爭。
而(er)致勝方(fang)式,是率先探索出為(wei)客戶(hu)降本(ben)增效(xiao)的可靠服務和(he)系統性解決方(fang)案(an)。
例如,在(zai)油田(tian)巡檢(jian)中(zhong),無人(ren)(ren)機(ji)在(zai)與傳(chuan)統的人(ren)(ren)工作(zuo)業PK中(zhong)勝出并(bing)不難。傳(chuan)統巡檢(jian)需要幾(ji)十上百人(ren)(ren)親(qin)自(zi)到人(ren)(ren)跡罕至的地方進行紙筆記錄。而無人(ren)(ren)機(ji)替代高(gao)難度人(ren)(ren)工作(zuo)業,可(ke)以(yi)大幅度降低人(ren)(ren)工成本。
但(dan)如何(he)與同樣可以(yi)取代人工(gong)作業的固定攝像頭檢查方案競(jing)爭(zheng)?
固定(ding)攝像(xiang)頭為了經(jing)濟效益考量,通常部署在關(guan)(guan)(guan)鍵(jian)(jian)(jian)區域、關(guan)(guan)(guan)鍵(jian)(jian)(jian)組(zu)件、關(guan)(guan)(guan)鍵(jian)(jian)(jian)設施、關(guan)(guan)(guan)鍵(jian)(jian)(jian)物品和關(guan)(guan)(guan)鍵(jian)(jian)(jian)崗位。用最少的(de)攝像(xiang)頭、最經(jing)濟的(de)攝像(xiang)頭實現關(guan)(guan)(guan)鍵(jian)(jian)(jian)覆蓋。
無人機的固有(you)優勢則是靈(ling)活性和覆蓋面,自(zi)由安排巡檢范圍,探(tan)尋死角區域。
再進一(yi)步,就需要無人機廠商去思考創造降本優(you)勢(shi)、滿足更細致(zhi)的場景需求了。
以大疆的解決方案為例——
通過(guo)云端作(zuo)業平(ping)臺和飛(fei)行作(zuo)業軟件,實現(xian)空地協同(tong);
再加上可見(jian)光和紅(hong)外云(yun)端(duan)建圖功能,靈(ling)活規劃巡檢路線和實(shi)時查看(kan)。
開發(fa)無(wu)人(ren)值守(shou)系統,研發(fa)無(wu)人(ren)機(ji)(ji)(ji)機(ji)(ji)(ji)場,再(zai)加上(shang)夜視級相機(ji)(ji)(ji),讓一架無(wu)人(ren)機(ji)(ji)(ji)+一個占地不足(zu)一平(ping)米的(de)無(wu)人(ren)機(ji)(ji)(ji)機(ji)(ji)(ji)場,就可以針對7公里半徑區域實現24小時(shi)自動連(lian)續作業。
無人機企(qi)業在行業應用端向(xiang)服務型(xing)角色轉換,還(huan)有(you)以下幾個重要表(biao)現:
從單一產(chan)品到組合產(chan)品:無人(ren)機(ji)、地面(mian)(mian)機(ji)場(充電站)、地面(mian)(mian)無人(ren)車等;從硬件產(chan)品到數(shu)字(zi)化(hua)平(ping)臺(tai):包括(kuo)云平(ping)臺(tai)操(cao)作系統、建圖(tu)軟(ruan)件等;從人(ren)工操(cao)作到無人(ren)化(hua):人(ren)工部分縮向前期(qi)規劃和結果查(cha)看,中間的固定飛行任(ren)務(wu)自動化(hua)。
整個行業的(de)競爭態勢(shi)都(dou)發生了微(wei)妙的(de)變(bian)化。與當下(xia)從消費互(hu)聯網(wang)(wang)到產業互(hu)聯網(wang)(wang)的(de)轉向頗為同調(diao)——
消費互(hu)聯網(wang)強調(diao)短平快與(yu)壟斷,就(jiu)像(xiang)那些年航拍無人機的(de)(de)性價(jia)比之戰與(yu)瘋(feng)狂迭代(dai);而產業(ye)互(hu)聯網(wang)則更強調(diao)對(dui)具體(ti)行業(ye)的(de)(de)深(shen)度(du)認知(zhi)與(yu)降本(ben)增效(xiao),如今無人機在行業(ye)應用的(de)(de)拓展(zhan)中,能否對(dui)場景深(shen)度(du)把握(wo)是最(zui)大挑戰。
04 結語
中國民用無人(ren)機的前方,沒有先行者。全世(shi)界的企(qi)業都(dou)一起(qi)走在探索的路上。
這意味著不存(cun)在國外領先企業(ye)反(fan)手(shou)加以鉗制,也意味著每(mei)一步的技術創新和應用拓展都需要我們自(zi)己探索。
過去,中(zhong)國無人(ren)機(ji)吃了國內(nei)電子產業(ye)鏈的(de)紅利,占(zhan)了飛控技術(shu)的(de)先機(ji),得以領先全球(qiu)。而現在(zai),行業(ye)應用正成為中(zhong)國無人(ren)機(ji)的(de)新戰場。
無(wu)人機就像飛(fei)機和汽車,經(jing)驗的累(lei)積同樣是壁(bi)壘的重要組成部分。舉個例(li)子(zi),國產大(da)飛(fei)機的研發制造在這些年突飛(fei)猛進,不過還有一(yi)項短板:適航標(biao)準。
一套適(shi)航標準,是近百(bai)年(nian)航空(kong)史的經(jing)驗與(yu)血淚教(jiao)訓的積淀(dian)。由(you)于(yu)航空(kong)經(jing)驗相對較(jiao)少,要完善(shan)出自己的一套標準,仍(reng)需付出時(shi)間與(yu)努力。
對于(yu)民用(yong)無人機來說,中國(guo)有全世界最大的工業(ye)制造環境、最大的農(nong)業(ye)植(zhi)保需求、最蓬勃的新能(neng)源發展機遇(yu),等待開墾的用(yong)武之地很(hen)多。
換(huan)言之,中國無人機要想滾(gun)雪球,腳下踏著的就是(shi)一片一眼(yan)望不到邊(bian)的巨型雪場。
