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Drohnenlieferung - Wie lange dauert es bis das Paket per Post kommt?



Aus der Armee in die Logistik

Drohnenlieferdienste haben in den letzten Jahren an Popularität gewonnen, da sie im Vergleich zu herkömmlichen Lieferdiensten eine schnellere Lieferung versprechen. Drohnen werden für die Zustellung von Paketen, medizinischen Gütern und Lebensmitteln eingesetzt, da sie mobil sind und auch entlegene Gebiete erreichen können (Park et al., 2018). Früher wurden Drohnen nur zur militärischen Überwachung und für taktische Anwendungen eingesetzt (Park et al., 2016). Aber nun testen laut Frachtenberg (2019) derzeit auch große Unternehmen den effektiven Einsatz kommerzieller Drohnenlieferungen für verschiedene Zwecke wie Warenlieferungen, Kurierdienste, Lebensmittellieferungen, humanitäre Hilfe und Passagierlieferungen, um Infrastrukturkosten für Straßen und traditionelle Liefermethoden zu vermeiden.


Das Marktpotenzial der Paketzustellung per Drohne allein in den USA wird mit einem jährlichen Umsatz von 200 Milliarden Dollar (Frachtenberg, 2019) angegeben. In diesem Beitrag werden verschiedene Varianten von Drohnenzustellungssystemen erörtert und es wird dargelegt, warum es in der heutigen technologiegetriebenen Welt ein Gebot der Stunde ist, solche unbemannten Systeme einzusetzen.


Drohnenzustellung im Vergleich zur traditionellen Zustellung

Die Zustellung per Drohne ist, verglichen mit traditionellen Zustellmethoden vor allem in abgelegenen Gebieten sinnvoll, in denen es keine Straßeninfrastruktur gibt. Drohnen verändern die gesamte Lieferindustrie radikal. Für die herkömmliche Zustellung werden Tausende von Fahrern benötigt, während die Drohnenzustellung völlig autonom erfolgen kann oder teilweise von einem Menschen gesteuert wird. Im Vergleich zur traditionellen Zustellung könnte die Drohnenzustellung "zu einer geringeren Überlastung der bestehenden Straßeninfrastruktur, einer höheren Verkehrssicherheit und einer besseren Erreichbarkeit von Gebieten mit schlechter Straßeninfrastruktur führen" (Frachtenberg, 2019).


Die herkömmliche Zustellung erfordert viele Fahrzeuge, tonnenweise Kraftstoff, geschulte Fahrer und Straßeninfrastrukturen, um Pakete zuzustellen, während Drohnen batteriebetrieben und autonom sind. Die herkömmliche Zustellung ist aufgrund der manuellen Arbeit mit höheren Arbeitskosten verbunden, während die Zustellung per Drohne vollständig automatisiertbar ist. Am wichtigsten ist, dass die Verbraucher ihre Pakete schnell erhalten, im Gegensatz zu den herkömmlichen Zustelldiensten, die viel Zeit benötigen, um auch nur das kleinste Paket zuzustellen.


Wer arbeitet an der Zustellung per Drohne?

Derzeit arbeiten mehrere große Unternehmen an der Zustellung per Drohne, darunter Amazon, Google, Walmart, Uber, UPS, Domino's und DHL. Der Grund, warum die meisten Unternehmen an der Zustellung per Drohne arbeiten, ist "der Wert, den sie den Unternehmen bietet, indem sie ihnen hilft, strategisch zu planen und die Technologie mit den Geschäftszielen in Einklang zu bringen" (Singireddy & Daim, 2018). Aufgrund des zunehmenden Wettbewerbs auf dem Markt ist jedes Unternehmen bestrebt, seine Dienstleistungen zu verbessern und den Verbrauchern mehr Komfort zu bieten als der Rest. So hat Amazon beispielsweise seinen Amazon Prime Air Service eingeführt, um Zeit, Emissionen und Versandkosten zu reduzieren und schnellere Lieferungen mit Hilfe von Drohnen oder Luftfahrzeugen zu ermöglichen. Nach der Einführung des Amazon Prime Air-Programms durch Amazon im Jahr 2013 begannen auch viele andere Unternehmen wie Google, DHL und FedEx aufgrund ihrer Kosteneffizienz mit der Entwicklung von Drohnen für die Paketzustellung (Cokyasar, 2021). Park et al. (2016) stellen jedoch fest, dass der Erfolg der Drohnenzustellungsmodelle in der eCommerce-Branche von ihrer Rentabilität abhängt.


Schlüsselkomponenten von Drohnen

Drohnen sind nicht so einfach, wie sie erscheinen. Sie bestehen aus mehreren Komponenten, um richtig zu funktionieren. Einige der wichtigsten Komponenten von Drohnen sind (Lutkevich & Earls, 2021):

  • Leichtbaugerechte Rahmenstruktur (meist aus CFK oder Metall)

  • Elektronische Drehzahlregler, die die Geschwindigkeit und Richtung des Motors steuern; Flugregler;

  • GPS-Modul;

  • Batterie;

  • Antenne;

  • Empfänger;

  • Kameras;

  • Sensoren, einschließlich Ultraschallsensoren und Sensoren zur Kollisionsvermeidung, Beschleunigungs-, Geschwindigkeits- und Höhenmessung,

Darüber hinaus stellen Lutkevich und Earls (2021) fest, dass die Funktionen von Drohnen je nach Einsatzbereich variieren können.


Umweltverträglichkeit und Kosten von Drohnenlieferungen

Aufgrund der zunehmenden globalen Erwärmung strebt die Welt in allen Bereichen nachhaltige Entwicklungsziele an. Auch die Transportbranche setzt auf nachhaltige Lösungen, um die Umwelt zu schützen und den Planeten so weit wie möglich zu schonen. Hier kommt die Drohnenlieferung sowohl den Transportunternehmen als auch den Verbrauchern zugute. Die Drohnenzustellung ist aufgrund ihrer geringen Größe und ihres geringen Gewichts sowie des Gewichts und der Größe des Pakets umweltfreundlich. Neben einer schnelleren und pünktlichen Lieferung bietet ein Drohnen-Liefersystem "Flexibilität und Leichtigkeit bei der Lieferung von Waren an Kunden ... für ... langweilige, gefährliche oder schmutzige Aufgaben" (Chiang et al., 2019). Darüber hinaus verbrauchen Drohnen, die für die Paketzustellung oder den kommerziellen Transport von Waren eingesetzt werden, in der Regel wenig Energie und "reduzieren die Treibhausgasemissionen", so Chiang et al. (2019). Dies führt zu einem geringeren Kohlenstoff-Fußabdruck und einer größeren ökologischen Nachhaltigkeit. Die Forschungsergebnisse zeigen, dass die Zustellung per Drohne aufgrund mehrerer Faktoren kosteneffizient und umweltfreundlich ist.


Nachhaltigkeit und Kosten hängen auch von der Entfernung ab, die eine Drohne zurücklegt, von den im System verwendeten Batterien und vom Kraftstoff- oder Stromverbrauch pro Lieferung. Darüber hinaus spielen auch die Produktionskosten jeder Drohne und das verwendete Material eine Rolle bei der ökologischen Nachhaltigkeit der Drohnenzustellung. Ein weiterer Faktor für die Umweltfreundlichkeit und Kosteneffizienz der Drohnenzustellung ist die Wahl des Produktionsverfahrens des Strom für die Drohne und der Lagerhäusern zur Unterstützung der Drohnenzustellung.


Aktuelle Herausforderungen und Zukunftsaussichten

Den zahlreichen Vorteilen von Drohnen stehen auch große Herausforderungen gegenüber. Bei der Einführung eines Drohnenzustellungssystems im Vergleich zu herkömmlichen Systemen sind mehrere Herausforderungen zu erwarten. Laut Khan et al. (2018) könnten "technische Fehlfunktionen oder unzureichende Wartung der Ausrüstung, Kollisionen in der Luft oder Missbrauch durch den Betreiber" die Sicherheit der Zivilbevölkerung während der Lieferung beeinträchtigen, wenn sie auf öffentliches Eigentum fallen. Schlechtes Wetter könnte die Drohnenflüge beeinträchtigen und die Pakete und Drohnen zerstören. Ein weiteres Sicherheitsproblem bei der Zustellung per Drohne besteht darin, dass die Flugrouten von Drohnen, die sich mit kommerziellen Flügen kreuzen, ein erhebliches Risiko von Zusammenstößen in der Luft darstellen könnten.


Die zweite Herausforderung bei der Zustellung per Drohne besteht laut Khan et al. (2018) in den Sicherheitsbedenken hinsichtlich der zur Herstellung von Drohnen verwendeten Technologie. Mit dem technologischen Fortschritt kommen Hijacking- und Hacking-Angriffe, die den Dienst oder das gesamte Drohnenliefersystem eines Unternehmens stören könnten. Die dritte große Herausforderung der Drohnenlieferung ist der "Schutz der Privatsphäre und der persönlichen Daten" (Khan et al., 2018). Viertens argumentiert Frachtenberg (2019), dass Drohnen aufgrund ihrer kleinen Batterien möglicherweise nicht in der Lage sind, weit entfernte Gebiete zu erreichen, oder dass ihre Batterien während des Einsatzes ermüden könnten. Fünftens könnte die Koordinierung des Zeitplans und die Planung der Lieferungen eine Herausforderung darstellen, wenn es um Lieferzeiten, globale Auswirkungen, Kosten oder Ausfallzeiten der Drohnen geht, so Frachtenberg (2019). Diese Herausforderungen können jedoch mit zusätzlichen Maßnahmen zur Implementierung der richtigen Technologie und zum Einsatz von Drohnen, die nachhaltig, sicher und kostengünstig sind, wirksam gelöst werden.


Quo vadis Drohnenlieferung?

Die Zustellung per Drohne hat die Welt in den letzten Jahren revolutioniert. Viele Unternehmen arbeiten daran, ihre eigenen Drohnen-Liefersysteme auf den Markt zu bringen und die Welt technologieorientierter zu machen, indem sie die Kosten und den Zeitaufwand für jede Lieferung reduzieren. In der schnelllebigen Welt bringt die Technologie jedoch immer auch Nebenwirkungen für die Menschheit und die Lebewesen auf der Erde mit sich, so auch die Drohnen.


Unabhängig davon, für welchen Zweck die Drohnen eingesetzt werden, sind sie immer mit großen Herausforderungen verbunden. Um den Drohnenlieferdienst für alle sicherer zu machen, ist es wichtig, das gesamte System sorgfältig zu modellieren. Es liegt nahe, zur Bewältigung der Herausforderungen weitere Forschungsarbeiten durchzuführen, um die Fähigkeiten von Drohnen in Bezug auf Kosteneffizienz, Nachhaltigkeit, Geschwindigkeit, Zeiteffizienz, die verwendete Technologie, die zurückgelegte Entfernung und den Kraftstoff- oder Stromverbrauch zu untersuchen. Jeder Drohnendienst sollte mit bestimmten Zielen konzipiert werden, um zielgerichtete Dienste anzubieten. Vor der Einführung eines neuen Drohnendienstes müssen dessen Leistung und Einschränkungen sorgfältig überwacht und getestet werden, um Unfälle zu vermeiden. Außerdem müssen alternative Transport- und Liefermethoden erforscht werden, um die Lieferdienste in Zukunft zu verbessern. Zukünftige Forschung ist notwendig, um die Vor- und Nachteile der Drohnenzustellung zu untersuchen. Es gibt also genug Arbeit für Forscher, Entwickler und Unternehmer.


Quellen

  • Chiang, W. C., Li, Y., Shang, J., & Urban, T. L. (2019). Impact of drone delivery on sustainability and cost: Realizing the UAV potential through vehicle routing optimization. Applied Energy, 242, 1164–1175. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2019.03.117

  • Cokyasar, T. (2021). Optimization of battery swapping infrastructure for e-commerce drone delivery. Computer Communications, 168, 146–154. https://doi.org/10.1016/j.comcom.2020.12.015

  • Frachtenberg, E. (2019). Practical Drone Delivery. Computer, 52(12), 53–57. https://doi.org/10.1109/mc.2019.2942290

  • Khan, M. A., Alvi, B. A., Safi, A., & Khan, I. U. (2018, January). Drones for good in smart cities: a review. In International conference on electrical, electronics, computers, communication, mechanical and computing (EECCMC) (Vol. 28).

  • Lutkevich, B., & Earls, A. R. (2021, December 7). drone (UAV). IoT Agenda. https://www.techtarget.com/iotagenda/definition/drone

  • Park, J., Kim, S., & Suh, K. (2018). A Comparative Analysis of the Environmental Benefits of Drone-Based Delivery Services in Urban and Rural Areas. Sustainability, 10(3), 1–15. https://doi.org/10.3390/su10030888

  • Park, S., Zhang, L., & Chakraborty, S. (2016). Design space exploration of drone infrastructure for large-scale delivery services. Proceedings of the 35th International Conference on Computer-Aided Design, 1–7. https://doi.org/10.1145/2966986.2967022

  • Singireddy, S. R. R., & Daim, T. U. (2018). Technology Roadmap: Drone Delivery – Amazon Prime Air. Innovation, Technology, and Knowledge Management, 387–412. https://doi.org/10.1007/978-3-319-68987-6_13

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