Доставить покупку в пригород за 30 минут и за $1 — вызов, который не примет ни один перевозчик. Зато примет робот, который движется по монорельсу. От идеи к первым прототипам: экономика, конкуренты, ошибки и их осмысление. На аперитив — ответ на экзистенциальный вопрос “Зачем?”
Существующая проблема
Жить не в центре городской агломерации — неизбежно мириться с неудобствами: время проведенное в дороге до работы, отсутствие полноценной инфраструктуры. А еще на качество жизни в пригороде влияет уровень повседневных продуктов, горячей еды, которые можно найти в пешей доступности, как правило это массовый сегмент соответствующего качества. Выбор интернет-магазинов ограничен теми, кто возит в указанную область, тарифы при этом от 250 рублей и везут дольше 12 часов.
Единственное решение которое находят жители пригородов вроде меня — это садиться в авто и ехать в ближайший цивилизованный центр за необходимым, заезжать туда после работы, стоять в традиционных пробках. Одним словом — сжигать и без того ограниченное время.
Если умножить эту проблему на количество вовлеченных в нее людей, в одном только ближнем заМКАДье окажется 8 000 000 человек. Из них, согласно статистике, 70% пользователи интернета, и если верить исследованиям GfK, треть — активные покупатели интернет-магазинов. Итог: 1 866 400 человек только в одной Москве и Подмосковье нуждаются в быстрой и недорогой доставке.
На карте указаны новостройки, от нулевого этапа до вводимых в данный момент.
Как быть? Аналоги и конкуренты.
Какое решение ищем: доставку быстрее 2х часов и дешевле 150 рублей — в логистике эта задача именуется последней милей. Но, строго говоря, с быстрым, дешевым и массовым решением мир пока не столкнулся.
Рассмотрим альтернативы и начнем с экзотических (далее красным подчеркнуты пункты технически непреодолимые):
Дрон
Пять инженерных проблем дронов:
- Все еще работают на пределе своей мощности (это небезопасно для тех кто внизу).
- Пока не умеют работать в режиме авторотации (и снова, проблема для людей внизу).
- Малый ресурс массовых аккумуляторов, что сказывается на радиусе действия (ждем новое поколение).
- Экономика дрона, как транспорта, заставляет волосы на голове логистов шевелиться: стоимость перевозки 1 тонны груза на одну милю пока составляет $2000. Это самый дорогой транспорт из доступных, и все из-за отсутствия легких, дешевых и не энергоемких мозгов.
- И наконец, габариты дрона, который перемещает груз в 20 кг.
Starship
Повозки на колесах не требуют сложной инфраструктуры, выносливы и показывают эффективность в малоэтажной Америке, но тоже имеют недостатки:
- Вовлечение человека, даже если часть функций на себя берет робот. Например, в случаях, когда повозка не знает как себя вести на перекрестке.
- Стоимость оснащения мозгами такого устройства пока еще высока, но достигнет приемлемых значений в ближайшие 3 года.
- Скорость, это, пожалуй, ключевой недостаток — двигаться по тротуару быстрее 15 км час не получится из соображений безопасности пешеходов.
- И малый радиус действия, который по заявлению производителей, пока не превышает 2 мили, что серьезно ограничивает область применения.
Теперь к существующим решениям:
Постаматы + курьер
Это решение позитивнее с точки зрения экономики и посылку можно будет забрать на следующий день, так-как развозка груза производится ночью в отсутствии трафика на дорогах. Однако, если учитывать, что мы говорим о 15-летнем горизонте событий, то устроит ли людей будущего доставка через 12 часов?
Беспилотные автомобили
В будущем повышенный риск представляют беспилотные автомобили, которые двигаются по дорогам на которых налажено движение без пробок.
Плюсы:
- самая капиталоемкая часть инфраструктуры уже готова — дорога;
- транспорт относительно дешев;
- грузоподъемность от 300 кг;
- доступ ограничен наличием дороги.
Возникает единственное препятствие от которого зависит все: а смогут ли дороги разгрузиться через 15 лет с приходом автопилотируемого транспорта, с учетом роста населения, модернизацией дорожной инфраструктуры?
Не думаю, что есть человек, который смог бы ответить на этот вопрос достоверно.
Монорельс
Мы же предлагаем иное решение задачи — прокладка инфраструктуры над уже существующими дорогами в виде компактного монорельса и подвижного состава (шаттлы), способный перемещать груз по весу и габаритам покрывающий 90% ежедневной потребности в доставке.
Разумеется, в инфраструктуру входит квартальные постаматы и специализированные депо на стороне складов, которые принимают груз к отправке. И такая система не предполагает участие человека — от момента клика на сайте магазина до момента забора посылки.
Сравним аналоги:
Несмотря на то, что «The last mile report 2017» от Barclays относится к британской аудитории, опрос жителей Москвы и Подмосковья указывает на схожие результаты. Люди не готовы весь день ждать посылки, не понимая, во сколько она прибудет и в редких случаях готовы переплачивать за скорость доставки.
Можно предположить, что в ближайшие 10 лет ситуация изменится и людям будет нужна мгновенная доставка для импульсивных повседневных покупок, как, например, это уже стало популярно в некоторых городах США, где осуществляется доставка за час, благодаря слаженной работе складского персонала, роботов и курьера Amazon. Дистанция до клиента при этом составляет не более пары километров.
Преимущества монорельса
- в отличии от наземных беспилотных решений, монорельс не зависает в пробках, не останавливается на перекрестках дорог — что отражается на скорости доставки;
- грузоподъемность такого решения ограничена только прочностными характеристиками шаттла и пути;
- прогнозировать время прибытия груза куда проще, по отношению к существующими аналогам — важно знать, что посылка будет вовремя и не придется ждать;
- автопилот для одномерной задачи уже создан, а значит проект не относится к играм в R&D;
- решение будет бесшумным — хорошая новость для тех, кто устал от шума за окном;
- всепогодность — неоспоримое преимущество перед тем, что летает или перемещается по земле (во всяком случае, если речь о климате, который свойственен северным широтам).
Недостатки монорельса
- стоимость инфраструктуры — текущая задача, получить технологию производства, сборки и монтажа пути, стоимость которой стремиться к минимуму;
- затраты на обслуживание пути и подвижного состава — минимизируем благодаря роботизации производства;
- согласование прокладки инфраструктуры в городе или пригороде — предсказуемое препятствие на уровне города и муниципалитетов. Механизм не так прозрачен как хотелось бы, но мы верим, что это будет не сложнее чем согласовать, скажем, троллейбусную линию и речь пока не идет о центре города.
Экосистема монорельса
Постамат
Постамат по-соседству — круглосуточно принимает и хранит груз до востребования. Если нет желания идти до него пешком — местный курьер сделает эту часть работы за вас. Благодаря коротким дистанциям, он как почтальон, обслужит до 30 адресов в день, а значит разовая услуга будет в пять раз дешевле, чем курьер из города.
Складское депо
Складское депо — автоматический терминал отправки грузов на стороне склада интегрируется во внутреннюю логистику, а собственный парк шаттлов гарантирует отсутствия задержек в отправлении груза.
Подвижной состав
- подвижной состав — компактные автоматические шаттлы совмещают в себе надежность железнодорожного транспорта с мобильностью дрона;
- скорость движения 45-60 км/ч — доставка на дистанцию в 12 км, вместе с процессом обработки и сборки груза займет 30 минут;
- высота прокладки монорельса — 4-6 метров.
Путевая структура
На первом этапе развития сети она опоясывает город по линии МКАД и соединяет все находящиеся в километровой зоне склады между собой. Пригородные ветки строятся над существующей дорожной инфраструктурой, над разделительной полосой шоссе или вдоль железнодорожных путей.
Постаматы размещаются вблизи сосредоточения трафика жителей с максимальным охватом аудитории.
Экономика монорельса
Это тема отдельной статьи с подробными выкладками (если будет интерес аудитории — опубликую), поэтому назову ключевые цифры: капитальные затраты на сооружение 1 км трассы — $420 000.
Таким образом, оснастить монорельсовой сетью агломерацию Москвы и Московской области за МКАД обойдется в $129 756 000.
Исходя из того, что каждый пользователь приносит $12, а активная аудитория будет составлять 1 866 400, то возврат инвестиций будет на 5-й год.
Будем считать такую оценку оптимистичной.
Что может пойти не так или риски
- расходы на согласования строительства инфраструктуры могут оказаться выше — зависит от уровня поддержки проекта на уровне правительства Москвы;
- оценка аудитории и ее вовлеченность может быть завышена;
- оценка капитальных затрат в инфраструктуру может быть занижена.
Про путь
После того, как мы перебрали возможные варианты композиции подвижного состава, задача распалась на два возможных решения: активный шаттл — пассивный путь, активный путь — пассивный шаттл (речь идет о смене направления движения на перекрестках).
Так на железных дорогах, традиционном монорельсе и в цеховой логистике эту задачу решают стрелки, которые переводят подвижной состав с одного направления на другое. У такого решения есть ряд неоспоримых преимуществ: подвижной состав прост в изготовлении и у него высокая надежность. Все решения о направлении принимает система, а значит нет необходимости оснащать мозгами сам шаттл.
Недостатки
Стрелки надо обслуживать, в холодное время года прогревать, чтобы не смерзались подвижные части. А с ростом трафика они же будут являться ограничением пропускной способности системы, так как будут вынуждены постоянно переключаться на особо активной развилке. И это скажется на ресурсе стрелки.
Альтернатива
Путь с пассивным переходами, когда решение куда двигаться принимает шаттл и сам перемещается с трека на трек. Аналогов у такого решения уже меньше, распространены там, где речь идет о плотном трафике.
Плюсы
Простота обслуживания пути, плотность трафика и интервал движения ограничивается только способностью шаттла переместиться с трека на трек.
Минусы
Усложнение конструкции шаттла, повышение стоимости с одновременным падением надежности и шаттл необходимо делать умнее.
Не дав для себя однозначного ответа, мы решили провести эксперименты и начать с пассивного шаттла — активного пути.
Форма рельса
Всегда выбор между простотой конструкции и его функциональностью. От простых металлических жгутов-тросов и целой системы из двух и более рельс, которые удерживают подвижной состав в необходимом положении. Кроме этого, рельс должен содержать пару контактных проводов, если речь идет не об аккумуляторном решении.
Про шаттл
- себестоимость $800 (при массовом производстве), в противном случае начинаются проблемы с экономикой;
- грузоподъемность до 20 кг вместе с тарой-контейнером, при весе шаттла до 25 кг;
- скорость: 45-60 км/ч на прямой без уклонов с нагрузкой 20 кг.
Что должно входить в конструкцию шаттла:
- узел токосъема или аккумуляторная батарея;
- механизм снятия шаттла с монорельса ручным безопасным способом;
- решение автоматического крепления контейнера с грузом;
- решение всепогодности (защита узлов от воздействия атмосферы);
- система автоматического управления шаттлом;
- система точного позиционирования на дистанции;
- система защиты от столкновения с помехами на пути: на локальном уровне должен сам принимать решение, если речь идет о препятствии или соседе по ходу движения (причем дистанция чувствительности должна быть достаточной для принятия решения и полной остановки подвижного состава).
Еще можно расписать процесс организации движения, защиту от вандализма, процесс очистки пути от копоти, грязи, льда и помёта, но рискую утомить читателя. Впрочем, если необходимо, готов рассказать обо всем в деталях в одном из следующих постов.
И в заключении
Проблема последней мили требует решения, которое вписывается в реальность взвешенной экономикой и наличием соответствующего спроса на рынке, а его зрелость пока ответ открытый, логисты считают, что мгновенная доставка массовому потребителю потребуется не скоро, но это вопрос времени, достаточно посмотреть на опыт Сингапура, Гонконга и США.
Экономика решения выглядит состоятельной, но при условии всесторонней поддержки со стороны городов. При этом, самому городу это дает относительную разгрузку периферийных дорог и шоссе от транспорта локальной логистики, пропорциональное сокращение выброса CO2 и улучшения экологической ситуации.
Образовался паритет технологий вокруг двумерной и трехмерной задачи управления транспортом, задача же одномерная — монорельс, относится к разряду решенных, а, следовательно, техническую гипотезу проверять не нужно. Остается подтвердить состоятельность экономической модели на грузовом потоке и установить разумный срок окупаемости, путем сокращения капитальных затрат в инфраструктуру и подвижной состав. При равных условиях на рынке, преимущество будет у решения, которое начнет масштабироваться первым и легкий монорельс претендует на эту роль.
Следующие посты посвятим прототипу шаттла и постамата, устройству эстакады монорельса.
Автор: muteego
