2019年10月18日，蘭德公司網(wǎng)站發(fā)布題為《Autonomous Unmanned Aerial Vehicles for Blood Delivery：A UAV Fleet Design Tool and Case Study》的報(bào)告，作者是克里斯托弗F.吉爾莫爾、邁克爾·查科斯基(技術(shù)分析師)和布倫特·托馬斯(運(yùn)籌學(xué)高級(jí)研究員)。報(bào)告要點(diǎn)如下：

研究的問(wèn)題

(1)用小型無(wú)人機(jī)(UAV)送血會(huì)降低血液質(zhì)量嗎？

(2)對(duì)送血無(wú)人機(jī)有哪些能力要求？提供這種能力的最佳無(wú)人機(jī)設(shè)計(jì)是什么？

(3)驅(qū)動(dòng)該設(shè)計(jì)的任務(wù)參數(shù)是什么？

(4)哪些因素在使無(wú)人機(jī)執(zhí)行此任務(wù)和減輕供血網(wǎng)絡(luò)中的后勤壓力方面特別有價(jià)值？

(5)在考慮壽命周期成本時(shí)，一個(gè)通用無(wú)人機(jī)隊(duì)(既執(zhí)行后勤任務(wù)又執(zhí)行緊急送血任務(wù))是否優(yōu)于特定任務(wù)的無(wú)人機(jī)隊(duì)？

自主無(wú)人機(jī)在商業(yè)和軍用市場(chǎng)上都在激增。血液是一個(gè)有趣的無(wú)人機(jī)運(yùn)送案例研究，因?yàn)檠寒a(chǎn)品(全血、紅細(xì)胞和血小板)具有有限的保質(zhì)期，并且在運(yùn)輸和存儲(chǔ)方式方面存在獨(dú)特的限制。醫(yī)學(xué)界的血液供應(yīng)鏈可以潛在地受益于將能夠按需提供的運(yùn)送平臺(tái)與較大的靈活性配對(duì)。

本報(bào)告評(píng)估了自主無(wú)人機(jī)(特別是小型固定翼無(wú)人機(jī))的效用，它用于聯(lián)合參謀部感興趣的兩個(gè)不同的軍事任務(wù)：血液?jiǎn)挝幌蜥t(yī)療機(jī)構(gòu)的后勤補(bǔ)給，以及在時(shí)間緊迫的醫(yī)療情況下向前線陣地受到創(chuàng)傷的人員緊急提供全血。作者根據(jù)距離、有效載荷和響應(yīng)時(shí)間定義了送血任務(wù)空間，然后詳細(xì)介紹了其開(kāi)發(fā)的用于優(yōu)化送血無(wú)人機(jī)設(shè)計(jì)的建模軟件工具的使用。他們的評(píng)估工具和特定的優(yōu)化公式(幾何規(guī)劃)，揭示了許多對(duì)聯(lián)合醫(yī)學(xué)界具有重要意義的供應(yīng)鏈問(wèn)題，并加深了對(duì)小型無(wú)人機(jī)運(yùn)輸系統(tǒng)需求、能力和成本驅(qū)動(dòng)因素的理解。

重要發(fā)現(xiàn)

• 對(duì)于民用血液運(yùn)送，成功地使用了電池動(dòng)力的無(wú)人機(jī)。盧旺達(dá)的醫(yī)院使用這些系統(tǒng)，以便血液存儲(chǔ)中心可以繞開(kāi)較慢且較不可靠的運(yùn)輸基礎(chǔ)設(shè)施，將血液快速分配到遠(yuǎn)程醫(yī)療機(jī)構(gòu)。

• 自主無(wú)人機(jī)在使軍隊(duì)的血液供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)更具靈活性方面具有類似的優(yōu)勢(shì)。無(wú)人機(jī)可將在較偏遠(yuǎn)的地方采集或存儲(chǔ)的血液直接送到醫(yī)療機(jī)構(gòu)，并在需求激增的情況下迅速在戰(zhàn)場(chǎng)上重新分配血液。

• 與四旋翼無(wú)人機(jī)相比，固定翼無(wú)人機(jī)具有更高的效率，通常能夠運(yùn)載更多的有效載荷并能飛得更遠(yuǎn)，這使其成為此種任務(wù)最合乎邏輯的設(shè)計(jì)選擇。

• 基準(zhǔn)電池供電的無(wú)人機(jī)與執(zhí)行相同任務(wù)的燃?xì)鈩?dòng)力飛行器之間的能效和成本比較表明，盡管電動(dòng)無(wú)人機(jī)的總體效率更高，但燃?xì)鈩?dòng)力平臺(tái)更輕，意味著單位成本更低。

• 對(duì)通用無(wú)人機(jī)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)是較好的選擇(即成本最低)，即使對(duì)應(yīng)急無(wú)人機(jī)來(lái)說(shuō)也可降低任務(wù)能源成本。

• 通用方案的壽命周期成本對(duì)后勤補(bǔ)給任務(wù)的最小運(yùn)送距離最為敏感。應(yīng)急送血平臺(tái)的壽命周期成本對(duì)傳熱參數(shù)最為敏感，它們會(huì)增加有效負(fù)載的重量。

建議

• 為了最大程度地發(fā)揮無(wú)人機(jī)在血液運(yùn)送任務(wù)中的作用，建議對(duì)極端溫度和更快的運(yùn)輸進(jìn)行額外的敏感性研究。應(yīng)該研究不同的有效載荷模型，并且應(yīng)該重新研究一些基礎(chǔ)的物理模型，特別是結(jié)構(gòu)模型和重量模型，以便在此分析中所使用的工具可以應(yīng)用于除小型UAV設(shè)計(jì)之外的問(wèn)題。

• 應(yīng)該對(duì)燃?xì)馀c電動(dòng)兩種小型無(wú)人機(jī)壽命周期成本的差異進(jìn)行更詳細(xì)的評(píng)估。

• 為了改進(jìn)進(jìn)行機(jī)隊(duì)設(shè)計(jì)優(yōu)化的模型，未來(lái)的開(kāi)發(fā)人員應(yīng)考慮任務(wù)分配問(wèn)題的替代公式或其他啟發(fā)式方法。

• 應(yīng)在潛在的無(wú)人機(jī)采購(gòu)計(jì)劃開(kāi)始時(shí)使用該工具，以了解與成本相關(guān)的高層次趨勢(shì)并快速了解這些趨勢(shì)。然后，可以通過(guò)蘭德當(dāng)前的飛機(jī)概念設(shè)計(jì)工具來(lái)完善這些初步優(yōu)化設(shè)計(jì)輸出。

• 利用該工具優(yōu)化的設(shè)計(jì)應(yīng)與現(xiàn)有的無(wú)人機(jī)平臺(tái)進(jìn)行比較，以確定是否甚至需要新的采辦項(xiàng)目。