中国无人机要想滚雪球,脚下踏着的就是一片一眼望不到边的巨型雪场。
一场俄乌冲突,让大疆上了两次热搜。
一次是4月26日大疆以“重新评估各司法管辖区的合规要求”为由,宣布暂停在俄罗斯和乌克兰的商业活动;次日大疆新闻发言人声明:“我们停止在相关国家的销售,以确保没有人在战争中使用我们的无人机。”
另一次是3月12日,美国公司Figma突然冻结大疆的账号。
Figma蹭完微软等企业制裁俄罗斯的热度,却宣布选择这样的时间点与俄乌冲突无关,只是单纯因为大疆在美国的制裁清单上。
国内随即再次响起了“尖端技术被卡脖子”的声浪。
不过大疆的反应却较为松弛,几乎未作任何回应。据接近大疆内部人士向立方知造局透露:Figma封禁事件对大疆影响不大,讨论的声音更多来自国产软件厂商。
Figma的产品主要是UI工具,与CAD、EDA这些更加基础关键的工业设计软件不可同日而语。对于大疆的设计师来说,相当于把手里的高端画笔换个不那么趁手的替代品而已。
如果非要说“卡脖子”,Figma卡住的顶多算是脚脖子。
比Figma更厉害的角色已经对中国无人机“动手”很多年。
早在2016年,也就是民用无人机市场泡沫最盛的时候,美国议员即开始以网络数据安全为由提案限制大疆。接着是一连串的制裁事件。
2018年5月,美国国防部陆军部要求下属部队停止采购和使用大疆无人机。
2019年,美国国防部明令禁止联邦资金购买中国制造的无人机,商务部宣布将大疆被列入贸易管制黑名单,对其产品变相增加关税。
2020年12月,美国商务部将大疆列入“实体清单”。
这两年登上美国“实体清单”的中国企业,比进入世界500强的中国企业还要多。
作为风口浪尖的中国民营科技公司,中国无人机没有像华为手机业务那样被美国重创,除了制裁力度以外,另一个原因在于:无人机所遵循的产品逻辑,与手机、电脑等电子产品并不相同。
如果说芯片目前仍是中国众多科技产品受国外制约的“死穴”,那么中国民用无人机自有其独特的两道“生门”:
1. 产品上:以成本和飞控技术优势拿下全球领先地位,芯片不惧卡脖子;
2. 应用上:随着中国制造产业升级,无人机行业应用的巨大蓝海已现——随着企业角色定位从产品制造转向解决方案/服务提供者,中国无人机正在重新定义分蛋糕的方式。
本文中,立方知造局将通过解析这两道“生门”,和您一起探寻中国无人机行业正在发生怎样的关键转向。
01 拆解无人机
以硬件而论,民用无人机全身上下都带着与手机产业的亲缘关系。
按照日本调查公司Fomalhaut Technology Solutions对大疆Mavic Air 2的拆解,一架航拍无人机,80%的零部件与手机、电脑这些电子设备重合。
零部件重合背后是产业链红利——手机产业链的规模效应降低了零部件价格,无人机可以借此大大压缩成本。用一家日本无人机制造商的话说:“制造一种具有相同功能的产品,我们(日本)仅是材料方面所需的成本就是中国无人机价格的两倍。”
另一方面,日本人发现,大疆Mavic Air 2的不少核心零部件,来自国外顶级供应商:
例如存储装置和摄像头核心零部件来自三星;
控制电池的IC芯片由美国的德州仪器制造;
放大无线电芯片、消除噪音的IC芯片来自美国的Qorvo等。
其它企业也不例外。
纵横股份在上市招股书里表示,其芯片、惯性导航等主要向国外厂商采购。
不过,在无人机产品中,“使用”并不等同于“依赖”。
这包含了两方面的因素:
一、手机芯片与无人机所使用的芯片,存在极大的代际鸿沟。
以最直观的芯片制程来对比,手机芯片已达到5nm制程,而华为设计的“麒麟9010”更是达到了3nm水准。
半导体领域专家张国斌告诉立方知造局:相比之下,无人机的MCU主控芯片,制程多为110nm甚至130nm。这已经不是一代两代的工艺差距了。另一方面,MCU的产品逻辑也与手机芯片不同,追求的是“够用就好”,而非极致工艺,因此在技术上国内完全可以实现替代,不存在“卡脖子”风险。
另一方面,手机受体积影响,处理器(或者说手机SOC,System On Chip)必须尽可能地轻薄小巧,因此被认为是世界上最复杂的芯片,集成了CPU、GPU、DSP、ISP、4G/5G基带、NP蓝牙,GPS北斗,显示系统等——指甲盖大小,却有上百亿晶体管。
相比之下,无人机并没有一个类似的“无人机芯片”,而是将各类通用芯片以分立模式搭建在一起,因此难度远小于手机芯片。
二、美国对华为和大疆的“制裁”逻辑不同。
华为遭受美国制裁,很大一部分原因正是其芯片设计能力——例如海思团队设计的3nm“麒麟9010”,已经完全不输高通、联发科、苹果等企业,正在赶超美国。
美国连带把哈工大也送上“实体清单”,禁止其使用“工科神器” MATLAB软件,同时阻止荷兰阿斯麦公司(ASML)向中国出售光刻机。
制裁华为的背后,是为了系统性打压中国在上游半导体领域起势。
相比之下,包括大疆在内的中国无人机厂商,几乎不可能染指到这场半导体“巅峰对决”中。
在美国,感受到大疆威胁的是同行竞对,至于上游半导体供应商,断供芯片只会把一个大客户拱手让给自己的对手。所以美国对大疆的制裁,目前还只限于提高关税、禁止部队采购等销售端手段,而不是在供应端做手脚。
美国的诸多举动未对大疆份额产生太大影响 信息来源:无人机网 制图:立方知造局
既然无人机零部件可以实现国产替代,为什么仍在大量使用国外芯片?
制造业比拼的,除了技术优势,还有规模优势、工艺积累等。
以电池管理芯片为例:
德州仪器历史悠久,其电源IC量大可靠,对上游供应商有足够的议价权,这使得其批发价只需要几分钱。
换言之,很多零部件的选择,其实是一道商业计算题。
那么,目前无人机的核心技术在哪?这就要说到无人机的灵魂——飞控系统了。
02 无人机里的飞行员
飞控系统就是无人机的大脑,或者说,是无人机里的“飞行员”。
一架无人机要完成俯仰、横滚、偏摆,以及各种更加复杂的动作,全都依赖一套成熟精密的飞控系统。
手机追求在独立封闭的系统中将性能推向最优,而无人机的设计思路则指向了外部的物理空间,要思考如何克服重力、空气阻力,如何避开障碍物,如何根据外部环境与作业灵活调整飞行姿态。
换言之,需要更多“软”的积累。
中国民用无人机从航模发展而来,那时候飞控系统还很初级,甚至没有飞控,早期的航模发烧友依靠丰富的电子与机械知识和强悍的动手能力,通过自己购买和组装无人机,苦练飞行技术来获得乐趣。
但民用无人机要真正市场化,做大用户数量,无论是满足更多航拍需求,还是进入农业、电力巡检等行业应用场景,就需要让更多零基础的人能迅速上手——也就是把各种复杂的任务都交给飞控这个“飞行员”。使用者则只需要学会如何下达指令即可。
十多年前,零度杨建军、大疆汪滔等人,都是以飞控起家,之后才进入无人机整机制造。
具体来说,飞控系统的硬件部分可以粗略分为主控MCU和惯性测量模块IMU,它们相当于飞行员的大脑和眼睛,而无人机的算法系统,则相当于针对飞行员的飞行技术。
硬件方面,各家无人机企业通常都保持着IMU自主性;而主控MCU,则选择余地很大,用ARM架构可以,用FPGA一样也可以处理飞控数据,甚至用单片机也可以驱动一些简单的飞行器。
中国无人机企业涌现于2006年左右,与全球民用无人机市场同时起步。从单旋翼直升机到多旋翼无人机飞控,中国的大疆、零度智控等企业,几乎都走在了相关研发的最前沿。
对民用无人机来说:硬件决定下限,算法决定上限。这是中国无人机产品取胜的关键所在。
03 找到超级蛋糕的方式,是重新定义竞争边界
世界瞬息万变。中国无人机如果继续抱着过去单一产品取胜的思路做下去,前面已经没有多少可以吃下的增量了。
航拍无人机在近几年市场增量已几乎见顶。
人口红利见顶、产业转型升级——近两年几乎各个行业都在经历这两组关键词。
在互联网“脱虚向实”,从消费互联网转向产业互联网的当下,制造型企业也在向服务型转变。
——过去不温不火的无人机行业应用,正在加速发展,成为新战场。
2015年,工业级无人机在中国民用无人机市场中仅占不到20%份额,而到2020年,这个数字已经增长到了45.61%。
无人机行业应用包括植保、测绘、巡检、安防、消防救灾、快递物流等,这是民用无人机的新蓝海。根据F&S的预测,2026年,中国工业无人机市场规模将达到2658亿元。
行业应用的大量的荒地,正在等待开发。
时代移易,要吃下这块大蛋糕,无人机企业就需要面临两项新的挑战:
1. 角色定位转换:从原来产品制造商转变为服务方案提供商;
2. 竞争边界重新定义:要进入新的行业应用场景,无人机势必要挑战该场景下的传统技术,换言之,竞争对手不再是同行了。
立方知造局以农业无人机为例:
中国有约20亿亩耕地,每年农药喷洒需求巨大。但是多旋翼民用无人机首先要回答的一个问题是:自己与传统固定翼植保大飞机相比,有什么优势?凭什么可以取代对方?
很多人认为体型较小的多旋翼无人机更适合小块耕地,而在东北、新疆等大片农田中,固定翼大飞机单次载重更大,效率更高。
为了打败传统技术,无人机给出的答案是:精准和高效。
相比于大型飞机的粗放作业,无人机的喷洒更加精准,避免了药水的过度使用。
而针对多旋翼无人机续航时间短、载重量有限的的问题,通过“药电配合”的方式,无人机厂商尽力将效率提升到极致:
例如40升载重的无人机,确保打完以后,电池只剩下10%,返航后直接换电换药。为此农业无人机一块电池的设计只需要满足飞满12分钟,不会更长。
做好药电配合后,再搭配无人机测绘好的地图自动飞,飞手就可以在这个过程中在地面做配药,并给电池充电,从而保持连续作业的状态。
而大型植保机尽管单次载重量更大,但如果计算地面准备时间、整箱药配置时间等,其实并不比如此作业的无人机更快。
这就不难看出,无人机企业已经不再是在单个产品上与同行展开比拼,而是在巨大的蓝海市场中,与传统技术、设备、机械、工作流展开竞争。
而致胜方式,是率先探索出为客户降本增效的可靠服务和系统性解决方案。
例如,在油田巡检中,无人机在与传统的人工作业PK中胜出并不难。传统巡检需要几十上百人亲自到人迹罕至的地方进行纸笔记录。而无人机替代高难度人工作业,可以大幅度降低人工成本。
但如何与同样可以取代人工作业的固定摄像头检查方案竞争?
固定摄像头为了经济效益考量,通常部署在关键区域、关键组件、关键设施、关键物品和关键岗位。用最少的摄像头、最经济的摄像头实现关键覆盖。
无人机的固有优势则是灵活性和覆盖面,自由安排巡检范围,探寻死角区域。
再进一步,就需要无人机厂商去思考创造降本优势、满足更细致的场景需求了。
以大疆的解决方案为例——
通过云端作业平台和飞行作业软件,实现空地协同;
再加上可见光和红外云端建图功能,灵活规划巡检路线和实时查看。
开发无人值守系统,研发无人机机场,再加上夜视级相机,让一架无人机+一个占地不足一平米的无人机机场,就可以针对7公里半径区域实现24小时自动连续作业。
立方知造局发现,无人机企业在行业应用端向服务型角色转换,还有以下几个重要表现:
从单一产品到组合产品:无人机、地面机场(充电站)、地面无人车等;
从硬件产品到数字化平台:包括云平台操作系统、建图软件等;
从人工操作到无人化:人工部分缩向前期规划和结果查看,中间的固定飞行任务自动化。
整个行业的竞争态势都发生了微妙的变化。与当下从消费互联网到产业互联网的转向颇为同调——
消费互联网强调短平快与垄断,就像那些年航拍无人机的性价比之战与疯狂迭代;而产业互联网则更强调对具体行业的深度认知与降本增效,如今无人机在行业应用的拓展中,能否对场景深度把握是最大挑战。
04 结语
中国民用无人机的前方,没有先行者。全世界的企业都一起走在探索的路上。
这意味着不存在国外领先企业反手加以钳制,也意味着每一步的技术创新和应用拓展都需要我们自己探索。
过去,中国无人机吃了国内电子产业链的红利,占了飞控技术的先机,得以领先全球。而现在,行业应用正成为中国无人机的新战场。
无人机就像飞机和汽车,经验的累积同样是壁垒的重要组成部分。举个例子,国产大飞机的研发制造在这些年突飞猛进,不过还有一项短板:适航标准。
一套适航标准,是近百年航空史的经验与血泪教训的积淀。由于航空经验相对较少,要完善出自己的一套标准,仍需付出时间与努力。
对于民用无人机来说,中国有全世界最大的工业制造环境、最大的农业植保需求、最蓬勃的新能源发展机遇,等待开垦的用武之地很多。
换言之,中国无人机要想滚雪球,脚下踏着的就是一片一眼望不到边的巨型雪场。
参考资料:
1. 消费级无人机的昨天、今天和明天 广发证券
2.DJI 大疆创新无人机用哪些芯片?可能是最全资料!大疆社区 冬戈
3. 大疆无人机拆解大揭秘,部分器件仍将被美国卡脖子 综合报道
4. 美国政府将大疆定列入实体名单 新浪VR
5.报告:全球商用无人机厂商40强中有11家是中国公司 和讯科技
6. 无人机江湖和汪滔的前半生 左林右狸
7.美国“断供”了,华为会怎样?新京报
8.被美国制裁了六年,大疆为什么还活得好好的?制造界
9. 大疆用这招搞垮无人机巨头,垄断美国七成市场 中国航拍网
10. 赛微微电:国产替代趋势渐成 国内电池管理芯片细分领域龙头上市在即 东方资讯
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