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Drohnenlieferung Kommt ein Paket geflogen?

| Autor / Redakteur: Tore Grünert / Gary Huck

Die Logistik träumt von Drohnen, die georderte Waren direkt vor die Haustür des Kunden fliegen. Doch ist die Drohnenlogistik bereits ausgereift und wirtschaftlich praktikabel?

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Schwärme von Zustelldrohnen über der Stadt, noch ist das Zukunftsmusik.
Schwärme von Zustelldrohnen über der Stadt, noch ist das Zukunftsmusik.
(Bild: ©kiono - stock.adobe.com)

Drohnen haben unbestreitbare Vorteile: Sie sind leicht, effizient, umweltfreundlich und lassen sich nicht von natürlichen Barrieren wie Wasser oder Bergen aufhalten. In Lagerhallen kommen Transport- oder Inventurdrohnen ebenfalls erfolgreich bei der Bedienung von Depots oder der Erfassung von Lagerbeständen zum Einsatz.

Auch in der Versandlogistik sind zahlreiche Anwendungen denkbar. Unbemannte Luftfahrzeuge könnten zum Beispiel Pakete oder lebenswichtige Medizingüter auf eine Insel oder eine abgelegene Berg hütte transportieren. Für Ballungsgebiete würden Zustelldienste per Drohne eine komplette Neugestaltung der letzten Meile bedeuten.

Denn: Beflügelte Paketboten funktionieren autonom, stoßen keine Emissionen aus, stehen nicht im Stau und sind pünktlich – in Städten, wo Verkehr und Abgase ständig zunehmen und deshalb vermehrt Fahrverbote in Kraft treten, eine echte Entlastung. Um das immer weiter steigende Sendungsaufkommen zu managen, suchen Kurierdienste, Stadtplaner und Verkehrsforscher mit Hochdruck nach Alternativen für den innerstädtischen Warentransport und die Tourenoptimierung. In den vergangenen Jahren hat es daher zahlreiche Pilotprojekte gegeben, in denen Paket- und Lieferdrohnen getestet wurden.

Der Versandriese Amazon zum Beispiel will über seinen Lieferdienst Prime Air intelligente Paketdrohnen ausschwärmen lassen, die Päckchen automatisch innerhalb von 30 Minuten zum Kunden bringen. Dafür probte der US-Konzern bereits im Jahr 2016 den Lufttransport in der englischen Stadt Cambridge und lieferte einen TV-Streaming-Stick und eine Tüte Popcorn. Damit sie die Anwesenheit von Menschen wahrnehmen können, werden die Drohnen mit Sensoren und Kameras ausgestattet. So sollen sie automatisch ihre Routen anpassen und feste Gegenstände sowie bewegliche Objekte erkennen.

Transporter als mobile Start- und Landeplätze

DHL ist auch in der Luft aktiv. Den eigens entwickelten „Paketkopter“ möchte das Unternehmen einsetzen, wenn ein Transport über etablierte Infrastrukturen schlecht möglich ist oder deutlich mehr Zeit in Anspruch nehmen würde. Bei Testflügen wurden Arzneimittel bereits in Bonn über den Rhein, auf die Nordseeinsel Juist und zur Winklmoosalm in den Chiemgauer Alpen transportiert. Für das Projekt „Deliver Future“ hat DHL für sechs Monate die Lieferung von Medikamenten per Drohne auf eine Insel im Viktoriasee erprobt. Der „Paketkopter 4.0“ schaffte dabei die 60 km Flugstrecke in durchschnittlich 40 Minuten.

Sporadische Zustellungen zu festen Landeplätzen sind schon heute möglich, massentauglich ist die Drohnenlieferung aber noch nicht.
Sporadische Zustellungen zu festen Landeplätzen sind schon heute möglich, massentauglich ist die Drohnenlieferung aber noch nicht.
(Bild: Peter Heimpel - PH-Foto.de)

In der Automobilindustrie testet Daimler den Einsatz von Transportern als mobile Start- und Landeplätze für Drohnen. Die dazugehörigen Projekte heißen „Vans & Drones“ und „Vision Van“. Bei letzterem soll die Paketzustellung mittels E-Lieferwagen samt Landeplatz erfolgen. Neben dem wesentlich vereinfachten Kommissionieren und Verladen von Paketen sollen über Algorithmen optimierte Zulieferwege berechnet werden. Parallel zur manuellen Zustellung durch den Postboten stellen zwei Drohnen mit einer Nutzlast von je 2 kg Lieferungen in einem Radius von 10 km zu.

Realistisch gesehen kann eine Drohne nur ein oder wenige Pakete auf einmal aufnehmen. Das macht die Planung ihrer Touren anspruchsvoll. In den meisten Fällen könnte eine Kombination aus einem Zustellfahrzeug und mehreren Drohnen zum Einsatz kommen.

Der mögliche Ablauf: Das Fahrzeug bewegt sich durch das Zustellgebiet. Währenddessen schwärmen die Drohnen aus, stellen ein Paket zu, kehren zurück und nehmen das nächste Paket auf. Während Abflug und Ankunft der Drohnen bleibt das Zustellfahrzeug mobil, wodurch ein dynamischer Konsolidierungspunkt entsteht.

Aus dem Heftarchiv

MM Logistik Ausgabe 2/2020

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Obwohl es in der Wissenschaft erste Arbeiten zu Tourenoptimierungen dieser Art gibt, ist es aktuell unwahrscheinlich, dass sich solche dynamischen Planungen durchsetzen. Denn sie rufen einen enormen Koordinationsaufwand hervor. Wollte man diese Art der Planung in Echtzeit umsetzen, so müssten die Flugbewegungen beispielsweise bei Staus an den Fortschritt des Fahrzeugs angepasst werden.

Transportwege werden sich unweigerlich kreuzen

Dynamische Zustellungspunkte und fließender Verkehr sind die Faktoren, die entscheiden werden, ob die Zustellung per Drohne eine Zukunft hat oder nicht. Bei den bereits genannten Pilotprojekten handelte es sich immer um sogenannte Point-to-Point-Lieferungen. Das heißt, der Transport erfolgt über einen festen Flugkorridor von Punkt A nach Punkt B.

Bei der klassischen Paketzustellung an Privathaushalte gibt es jedoch keine fest definierten Start- und Zielpunkte. Die Transportwege der verschiedenen Flugobjekte werden sich unweigerlich kreuzen. Kommen noch unterschiedliche Logistikdienstleister mit ihren jeweiligen Drohnenflotten dazu, die individuelle Punkte ansteuern, wird die letzte Meile zum logistischen Balanceakt – vor allem in Städten, in denen tagtäglich enorme Paketmengen zu bewältigen sind.

Über die logistische Abstimmung hinaus ist derzeit eine passende Infrastruktur in Form von Landeplätzen für das Be- und Entladen von Drohnen kaum gegeben. Entsprechende Vorrichtungen sind gerade in einer engen Bebauung schwierig umzusetzen und mit einem hohen Kostenaufwand verbunden. Realistischer ist da der Einsatz von Drohnen in ländlichen Regionen, abgelegenen Dörfern oder auf Bohrinseln mit ausreichendem Platz für Landestationen.

Wenn die Drohnenzustellung massentauglich werden soll, müssen auch die Luftfahrtbehörden Verordnungen reformieren.
Wenn die Drohnenzustellung massentauglich werden soll, müssen auch die Luftfahrtbehörden Verordnungen reformieren.
(Bild: ©Vatchara - stock.adobe.com)

Hinzu kommt, dass die rechtlichen Vorgaben in Deutschland den Einsatz von Drohnen bislang erschweren. Im Gegensatz zum innerbetrieblichen Transport auf Firmengeländen unterliegen gewerblich genutzte Drohnen der Luftverkehrsordnung. Im März 2018 hat das Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVI) eine neue Verordnung erlassen, die gewerblichen Nutzern mehr Möglichkeiten gibt.

So ist für den Betrieb von unbemannten Luftfahrtsystemen unterhalb von 5 kg keine Erlaubnis mehr nötig. Für schwerere Luftfahrzeuge ist jedoch eine Genehmigung durch die Landesluftfahrtbehörde erforderlich. Zudem ist der Betrieb einer Drohne von mehr als 250 g in und über sensiblen Bereichen wie Menschenansammlungen und Hauptverkehrswegen untersagt.

Fazit

Drohnen haben den Sprung in den menschlichen Alltag geschafft. Wegen technischer Einschränkungen und gesetzlicher Vorgaben sind sie für die Logistik zum jetzigen Zeitpunkt noch nicht massentauglich. Bislang reichen die Kapazitäten von Drohnen zudem nicht aus, um schwere Lasten zu tragen und lange Strecken zurückzulegen.

Aufgrund der relativ geringen Reichweite der Drohnenakkus und der niedrigen Zuladung können sie den „klassischen“ Lieferdienst vorerst nicht ersetzen. Für mich ist die (Nicht-)Verfügbarkeit von Landeplätzen entscheidend. Andere Probleme wie Reichweite und Zuladung sind in Zukunft sicher lösbar, auch die Koordination mit Lieferfahrzeugen. Aber wo soll bitte ein Paket für den Mieter im dritten Obergeschoss abgestellt werden.

Diesen Beitrag können Sie auch in einem E-Paper aus unserem Heftarchiv nachlesen: MM Logistik Ausgabe 002 2020

Ergänzendes zum Thema
Drei Lieferdrohnenkonzepte

Lufttransport über das Firmengelände

Das Start-up Doksinnovation hat in seinem Drohnenportfolio auch das Liefersystem Delivairy. Diese Transportdrohne bleibt bis zu 25 Min. in der Luft und kann dabei Lasten bis 4,5 kg tragen. Das UAV schafft maximal 15 m/s. Entwickelt wurde das System, um den Werksverkehr an Produktionsstandorten zu entlasten und leichte Güter schnell von A nach B zu transportieren. Eingesetzt wird diese Drohne zum Beispiel bei Thyssenkrupp Steel Europe in Duisburg. Dort transportiert sie Materialproben vom Werkshafen in das Zentrallabor.

Redundantes Liefersystem

Emqopter bietet einen Oktocopter mit Achtfachantrieb an. Bis zu vier Motoren können ausfallen, bevor die Drohne manövrierunfähig wird. Das UAV schafft 15 Min. Flugzeit und eine Maximalgeschwindigkeit von 70 km/h. Die Zuladung liegt bei 2 kg. Auch andere Komponenten wie das GPS, die Fernsteuerung und die Telemetrieeinheit sind doppelt verbaut. Durch die redundante Steuerung darf das Liefersystem auch außerhalb des Sichtbereichs des Piloten fliegen. Zur Landeplatzerkennung nutzt der Oktokopter Lasersensoren.

Schwerlastdrohnen-Prototyp

Volocopter entwickelt eine Hochleistungsdrohne für relativ schwere Lasten. Die meisten Lieferdrohnen haben Tragkapazitäten zwischen 2 und 5 kg. Die Volodrone soll bis zu 200 kg schaffen. Die Reichweite der Transportdrohne soll bei 40 km liegen. Sie basiert auf den Passagier-UAV des Unternehmens. Durch die hohe Kapazität könnte das System auch für größere und schwerere Lieferungen auf der letzten Meile eingesetzt werden. Noch ist sie aber nicht in der Serienproduktion. Im Oktober 2019 wurde ein erster Demonstrator vorgestellt. Volocopter plant die Serienfertigung innerhalb der nächsten fünf Jahre.

* Dr. Tore Grünert ist Geschäftsführender Gesellschafter der GTS Systems and Consulting GmbH in 52072 Aachen, Tel. (+49) 241 609 595 00, info@gts-systems.de

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