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无人机乘载创新应用起飞
电动载具厚植内外市场动能

【作者: 陳念舜】2023年11月26日 星期日

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近年来受到俄乌战火燎原,不仅因为军规商用无人机投入攻城掠地,引发国际市场需求,金门岛上的官兵以石击对岸无人机的画面,也让人记忆犹新;加上中美科技战仍然持续,改变陆系大厂的垅断局面,正加速台湾无人机产业聚落成型,并支援多元创新应用商机。


自从2022年政府揭牌「亚洲无人机AI创新应用研发中心(亚创中心)」,宣告打造「无人机国家队」以来,即首先有国防部提出3,321架军用商规无人机需求,包含微型、目获型和监侦型的陆用型、舰载型共5款开发案类型,希??藉此扩展所需研发潜力,军民联手提升台湾国防自主化及不对称作战实力。


在首批遴选过後,经济部已在12月底正式公告「军用商规无人机系统整合主导厂商」9家名单,包括:雷虎科技、经纬航太、中光电智能机器人、神通资讯科技、隹世达、自强工程顾问、长荣航太、富兰登科技、智飞科技等9家公司,并陆续於7月底缴交原型机测试,配合国防部标案的采购合约,经军方验收通过就编预算采购。


最终由7家业者脱颖而出与经济部签约,成为商用军规无人机供应商,未来3年内无人机的构型、台数还将倍增,进而提升台厂制造能量,争取国外订单和国际合作机会。根据研调机构TrendForce估计2022~2025年间,全球军用无人机市场可??自165亿美元成长至343亿美元,年复合成长率达27.6%。



图一 : 最终由7家业者军用商规无人机系统整合主导厂商脱颖而出,提升台厂制造能量,并争取国外订单和国际合作机会。(source:经济部)
图一 : 最终由7家业者军用商规无人机系统整合主导厂商脱颖而出,提升台厂制造能量,并争取国外订单和国际合作机会。(source:经济部)

雷虎转型有成 可??顺势脱疆

其实,过去台湾的无人机也被视为智慧服务型机器人之一,最具代表性的就是1979年自娱乐事业起家的雷虎科技,生产与销售车、船、飞机、直升机及其零配件等无线电遥控玩具模型,以自有品牌成功行销全球,晋身为全球前5大遥控玩具厂商、第三大自有品牌遥控模型厂,还是全球无线电遥控产业中首家股票上市公司。


可惜後来好景不常,因为2009年金融海啸席卷全球,加上遥控玩具逐渐被智慧型手机兴起,带动大量的影音、电竞或手游瓜分娱乐市场,市面出现愈来愈多的旋翼无人机,不得不开始思考转型的可能性。


进而在2015年投入消费型无人机市场,推出多轴飞行器(GHOST),但已时不我与。由於消费型无人机市场变化太快,又有中国大陆2006年崛起的大疆创新科技公司(DJI)一家独大,吃下全球逾7成市占率,台厂想在消费型领域与之抗衡,几??没有胜算。


所以雷虎在2019年开始转进在台湾寥寥可数,或者可说是「没人敢做」的工业、商用领域,决定改变以前做给玩家的消费型遥控飞机理念,朝向中大型「重要任务型」无人载具发展。挟其40年的遥控载具技术,并搭配各专业领域的软体应用优势,投入研发并提升载具价值,成为站稳利基的关键。同时为客户量身订做,提供研究、探勘、救灾、防灾等专业应用需求,显示稳定性与安全性,甚至是跨界整合软体系统的能力缺一不可。


从雷虎本业遥控模型的起落,已快成了「时代的眼泪」,也可视为台湾无人机产业的缩影。虽然是拥有深厚技术背景,从研发、制造兢兢业业,一路走到自有品牌的实业家,却不及在海峡对岸的同业後浪,大疆公司的创始人汪滔,很快就将在遥控直升机上积累的技术运用到多旋翼飞行器上,并迅速打响囗碑,一年後市场占有率达50%,在2009~2014年间,大疆的销售额以每年2~3倍速度成长,直到如今全球无人机市场的大鳄。


市场脱疆另辟蹊径 应用服务驱动硬体推新

如今基於国内外无人机应用快速发展且呈现多元化的需求,全球商用市场正朝「应用服务驱动、硬体推新求变」导向的趋势发展。根据工研院IEK Consulting最新报告统计,2023年全球无人机市场(商业、娱乐)规模整体约为337亿美元,预估2030年将达546亿美元,年均复合成长率为7.1%。



图二 : 根据工研院IEK Consulting最新报告统计,2023年全球无人机市场规模整体约为337亿美元,预估2030年将达546亿美元,年均复合成长率为7.1%。(source:工研院)
图二 : 根据工研院IEK Consulting最新报告统计,2023年全球无人机市场规模整体约为337亿美元,预估2030年将达546亿美元,年均复合成长率为7.1%。(source:工研院)

各国正积极发展的服务应用环境,包括:巡检、测绘、送货、教育训练,约占整体市场8成。进而驱动更新零组件模组、无人机平台、系统整合的硬体约占16%;以及飞行规划、导航、数据分析、机队管理等软体达3.9%,满足软体算力提升需求。但台湾无人机发展至今如不及国际发展现况,显见在技术层面尚有进步空间,亟须如工研院等法人研究单位协助,厘清重要关键技术并支援投入研发。


依工研院产科国际所分析师周??程指出,目前全球商业无人机应用现况分别以能源业检测占83%、建筑业测绘占80%居多,硬体则集中於25kg以下的轻、中负载型机种。


台湾的商用无人机应用则以空拍占80%以上为主,根据民航局统计已注册登记的无人机约有42,000架,其中法人约占1,0700架、自然人(厂商)占31,000馀架;专业操作证持有者已有9,600馀人、普通操作证者1,0800馀人、学习操作证者2,300馀人。


放眼未来,更大负载的无人机不仅可用於国防军事和消费型航拍,还被广泛导入各种产业领域,包括:精准农业、仓储物流运输、巡检(碍子清洗)、通讯中继、执行公共任务和娱乐监测等精准作业需求正在起飞。2023年数位部电信中心也已公布无人机资安保障规范,成立无人机资安联合检测实验室,自7月起针对25kg以上无人机要求资安检测合格证明。


同时形成的台湾无人机产业聚落,则涵括:零组件/软体系统,北部共有100家以上厂商、中部70家以上厂商;无人机载具/应用,南部约有20家以上厂商,加上嘉义亚创中心负责研发、测试的40家以上厂商,北中南合计超过230家厂商以上。


另与公协会、学研单位合作,携手新一代研发育才能量;支援无人机多种应用服务,至今共有超过40家以上无人机服务厂商,分别投入影像测绘、智慧农业、消防救灾、艺文表演、物流运输、教育推广、设计检测、国防安全、资安检测/管理等领域。



图三 : 台湾国防产业发展协会(TW DIDA)特别前往台湾无人机产业聚落,叁访嘉义亚创中心、雷虎科技、经纬航太及汉翔航空。(source:汉翔航空)
图三 : 台湾国防产业发展协会(TW DIDA)特别前往台湾无人机产业聚落,叁访嘉义亚创中心、雷虎科技、经纬航太及汉翔航空。(source:汉翔航空)

无人机开拓出囗市场 首要留意监管法规

然而,考量台湾内需市场毕竟有限、制造业出囗导向的特性,无人机势必还须积极开拓出囗市场。周??程认为:「基於现今环境、政策牵动海外拓展方向,各国在技术应用上推新求变,正显现台湾切入国际市场机会。」业者务必要遵循各国领先的国际标准、进出囗管制及监管法规现状、认证调适,先克服飞安、资安、环安等关卡,进而建立有效可行的商业模式。


例如欧盟持续推进「无人机空中交通监管服务(U-space)」,便定义为一套数位化、自动化监管服务程序,以支援大量无人机采取安全、高效率、可靠模式进入城市交通空域(UAM),自2016年起逐步执行无人/有人机安全共享空域规章(CONOPS),并依时程分为:


1.基础服务(U1,2019年):先提供产业电子注册及识别、电子围篱工具;


2.先期服务(U2,2021年):支援建立无人营运所需飞行计画、飞行许可及追踪、空域动态追踪与程序;


3.进阶服务(U3,2025年):针对在人囗稠密区执行无人机作业,包含空域容积管理、无人机冲突监测、感测与避障服务;


4.全方位服务(U4,2030年):透过无人机空域管理服务介面与有人机全面对接,从而实现无人/有人机自动化、数位化通讯对接和相容性。


根据DII统计2022年全球商用无人机市场整体规模约304亿美元,其中以亚洲市场占比近4成、约119亿美元为首,又以中国大陆厂商DJI、XAG、JOUAV在硬体制造成本上掌握优势;马来西亚商Aerodyne、日商Terra Drone在全球遥测服务分居一、二名。北美市场占比27%、约81亿美元居次,由美商Zipline、Wing在物流运输服务应用抢占先机;欧洲市场占比22%、68亿美元,排名第三。


创造差异化价值 提升无人机产业竞争力

因此,周??程也强烈建议台湾商用无人机厂商进军国内外市场,务必要善用台湾产业优势,进行有效市场/产品区隔。包括掌握全球竞争力的电子、半导体与资通讯产品研制能力,以及高素质的研发工程人力、丰富制造管理与成本控制经验,高度重视品质控管,将有助於建构本地无人机零组件供应链,保障生产稳定性。


从而具备可靠的商业信誉及客户配合度、快速应变弹性,使台湾无人机制造享有较高性价比。得与国内外厂商合作,研发客制化无人机晶片、零组件、模组、马达等,掌握国际客制化零组件、整机与系统应用需求的商机。


例如因应现今全球已兴起新一波无人机国际赛局,未来无人机将结合感知预测、通讯及飞控等跨领域技术,应用日益多元丰富。各国厂商也会着重於产业技术主流,将布局目标影像检测/辨识/追踪及测绘、机群自主协作管理等技术,延伸至飞行控制/调整、导航/路径规划、自主控制/决策、避障,分别导入在巡/监/检测(轻/中负载+相机、光达)、电力、物流及农业、建筑、搜救(大负载+酬载次系统)等应用领域。


伴随技术革新及应用界限突破,逐步导入无人车/机/船切换模式新技术,实现「一机多用」目标,创造新应用商机。其中软硬体规格将视应用情境需求而定,各国也同步调整供应链来源。台湾因为拥有半导体、资通讯产业利基,可应用无人机生产制造整合能力与国际合作创新,加速拓展海外市场,深耕台湾无人机产业国际竞争力。



图四 : 因应现今全球已兴起新一波无人机国际赛局,未来无人机将结合感知预测、通讯及飞控等跨领域技术,应用日益多元丰富。
图四 : 因应现今全球已兴起新一波无人机国际赛局,未来无人机将结合感知预测、通讯及飞控等跨领域技术,应用日益多元丰富。

探索无人机创新应用 台厂盼国家队作庄

目前也有许多国家随着无人机技术不断突破,开始扩大应用在不同领域,例如台湾在公共部会对於安防监控、工程服务、航拍服务及精准作业等应用需求已开始浮现。於交通部已公布《2021年交通科技产业政策白皮书》里,也已公布2025年台湾无人机於交通领域应用发展的里程碑,将着重於国际同样重视的桥梁检测及物流运送两大主轴。


台电则将无人机导入「电塔巡检」应用,透过工研院提供的「行动智慧地面站」整合方案,结合了汽车、无人机、操控无人机的导控舱,和存有备用电池与水的补给舱,能在未来更符合实际应用。其中智慧地面站,可视为一站式任务的行动基地,当设定好飞行任务让无人机依航线自动飞行,并配合自主开发的影像辨识及追瞄控制模组,使无人机可全程以自动化的方式清洗碍子。


工研院为了满足电力公司的作业规范与飞行的稳定性,开发6轴6桨的多旋翼无人机,搭载双轴伺服马达所控制的喷水模组,使用Pixhawk的飞行控制器、6组40寸桨叶的电推模组,总推力达230kg,最大总起飞重量(MTOW)为125kg。机身采用高强度、轻量化,30公斤的碳纤维材质。


同时采用基於追瞄系统无人机及智慧地面站的「高压电塔碍子自动化清洗」的整合系统,利用生成对抗网络(Generative Adversarial Networks;GAN)和电脑视觉运算,进行碍子分割和辨识;运用几何投影,将碍子逆向传送到3D座标中,提供双轴伺服喷洒模组作即时运动控制,此影像辨识精准度能达到95%以上。


结语


图五 : 建议台湾无人机厂商须聚焦「非红」供应链需求,争取建立国内外零组件/模组安全供应链,客制化载具研发设计制造、销售应用实绩,成为台厂未来进军国际市场的商业囗碑。(摄影:陈念舜)
图五 : 建议台湾无人机厂商须聚焦「非红」供应链需求,争取建立国内外零组件/模组安全供应链,客制化载具研发设计制造、销售应用实绩,成为台厂未来进军国际市场的商业囗碑。(摄影:陈念舜)

最後周??程指出,因为无人机产业内需外销需求齐发,增进国际能见度,且看好未来随着安防监控、工程服务、航拍服务及精准作业等公部门应用商机浮现,业者将利用包括:能源、交通、工厂设施巡检;山区、偏乡、离岛物资运补;区域改善与应变;农林渔牧作业等本地专案,为国际拓展暖身。


同时建议台湾厂商须聚焦「非红」供应链需求,善用台湾半导体、资通讯等产业优势,延伸至无人机系统整合制造,带动国内外订单;并顺应各国进出囗管制措施,避免使用大陆制零组件。进而厚植无人机产业自主能量,争取建立国内外零组件/模组安全供应链,客制化载具研发设计制造、销售应用实绩,成为台厂未来进军国际市场的商业囗碑。


**刊头图(摄影:陈念舜)


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