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(運籌學(xué)高級研究員)。報告要點如下：
研究的問題
(1)用小型無人機(UAV)送血會降低血液質(zhì)量嗎？
(2)對送血無人機有哪些能力要求？提供這種能力的最佳無人機設(shè)計是什么？
(3)驅(qū)動該設(shè)計的任務(wù)參數(shù)是什么？
(4)哪些因素在使無人機執(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值？
(5)在考慮壽命周期成本時，一個通用無人機隊(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)的無人機隊？
自主無人機在商業(yè)和軍用市場上都在激增。血液是一個有趣的無人機運送案例研究，因為血液產(chǎn)品(全血、紅細(xì)胞和血小板)具有有限的保質(zhì)期，并且在運輸和存儲方式方面存在獨特的限制。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送平臺與較大的靈活性配對。
本報告評估了自主無人機(特別是小型固定翼無人機)的效用，它用于聯(lián)合參謀部感興趣的兩個不同的軍事任務(wù)：血液單位向醫(yī)療機構(gòu)的后勤補給，以及在時間緊迫的醫(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)時間定義了送血任務(wù)空間，然后詳細(xì)介紹了其開發(fā)的用于優(yōu)化送血無人機設(shè)計的建模軟件工具的使用。他們的評估工具和特定的優(yōu)化公式(幾何規(guī)劃)，揭示了許多對聯(lián)合醫(yī)學(xué)界具有重要意義的供應(yīng)鏈問題，并加深了對小型無人機運輸系統(tǒng)需求、能力和成本驅(qū)動因素的理解。
重要發(fā)現(xiàn)
• 對于民用血液運送，成功地使用了電池動力的無人機。盧旺達(dá)的醫(yī)院使用這些系統(tǒng)，以便血液存儲中心可以繞開較慢且較不可靠的運輸基礎(chǔ)設(shè)施，將血液快速分配到遠(yuǎn)程醫(yī)療機構(gòu)。
• 自主無人機在使軍隊的血液供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)更具靈活性方面具有類似的優(yōu)勢。無人機可將在較偏遠(yuǎn)的地方采集或存儲的血液直接送到醫(yī)療機構(gòu)，并在需求激增的情況下迅速在戰(zhàn)場上重新分配血液。
• 與四旋翼無人機相比，固定翼無人機具有更高的效率，通常能夠運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)計選擇。
• 基準(zhǔn)電池供電的無人機與執(zhí)行相同任務(wù)的燃?xì)鈩恿︼w行器之間的能效和成本比較表明，盡管電動無人機的總體效率更高，但燃?xì)鈩恿ζ脚_更輕，意味著單位成本更低。
• 對通用無人機進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計是較好的選擇(即成本最低)，即使對應(yīng)急無人機來說也可降低任務(wù)能源成本。
• 通用方案的壽命周期成本對后勤補給任務(wù)的最小運送距離最為敏感。應(yīng)急送血平臺的壽命周期成本對傳熱參數(shù)最為敏感，它們會增加有效負(fù)載的重量。
建議
• 為了最大程度地發(fā)揮無人機在血液運送任務(wù)中的作用，建議對極端溫度和更快的運輸進(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)計之外的問題。
• 應(yīng)該對燃?xì)馀c電動兩種小型無人機壽命周期成本的差異進(jìn)行更詳細(xì)的評估。
• 為了改進(jìn)進(jìn)行機隊設(shè)計優(yōu)化的模型，未來的開發(fā)人員應(yīng)考慮任務(wù)分配問題的替代公式或其他啟發(fā)式方法。
• 應(yīng)在潛在的無人機采購計劃開始時使用該工具，以了解與成本相關(guān)的高層次趨勢并快速了解這些趨勢。然后，可以通過蘭德當(dāng)前的飛機概念設(shè)計工具來完善這些初步優(yōu)化設(shè)計輸出。
• 利用該工具優(yōu)化的設(shè)計應(yīng)與現(xiàn)有的無人機平臺進(jìn)行比較，以確定是否甚至需要新的采辦項目。
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