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无人机行业深度报告:市场空间、竞争格局、商业模式分析

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2022/07/28 03:57发布
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获奖论文推荐——无人机行业深度报告:市场空间、竞争格局、商业模式分析

一、无人机:无人驾驶与依靠载荷执行任务的有机系统

(一)分类:军用存在杀伤性差异,民用进一步划分为消费级与工业级

无人驾驶飞机(UAV)是指以空气动力为升力来源、无人员搭载的空中飞行器,可 重复使用并可携带任务载荷。除无人机和任务载荷外,飞行任务的完成还需要控制、 通信、维护、发射、回收设备等。随着系统概念的发展,无人机与以上设备组成的完 整系统被称为无人机系统(UAS)。相比于有人驾驶,无人机系统因消除了驾驶员 生存、安全及舒适的限制,成为长时间停留、进入有害环境或高危作战任务的更优 选择,因减少人员训练成本与相应装置配备,具备降低全寿命周期成本的潜能。

根据用途划分,无人机可以分为军用与民用两类,民用无人机又可进一步划分为消 费级与工业级。无人侦察机/监视机、无人战斗机、通信中继无人机、电子干扰无人 机和靶机是军用无人机的代表类型,不同载荷塑造杀伤性差异。无人侦察/监视机能 够利用光学照相机等电子侦察设备对目标进行信息采集;无人战斗机配备兼具小体 积与强攻击能力属性的硬杀伤武器实施空中对抗或对地轰炸;通信中继无人机为军 机提供通信服务,扩展通信数据的传输范围;电子干扰无人机采用有源或无源干扰 方式,诱导敌方雷达等电子设备暴露并实施破坏;靶机通过模拟飞机、火炮及导弹 成为地面防空兵器效能鉴别及相关作战人员训练的辅助装备。除上述单一用途外, 多用途军用无人机同样为重要组成部分,如随轻型精确制导武器、自动目标识别等 技术的发展而日益丰富其谱系的察打一体无人机。依据面向用户群体的不同,民用 无人机可以分为消费级无人机和工业级无人机。消费级无人机关注拍摄效果与操作 简易性,以影视拍摄、日常拍摄等航拍娱乐类为主。工业级无人机致力于经济效益的创造和行业问题的解决,主要包括用于国土资源调查、气象探测等遥感探测类;用于搜捕营救、反恐除暴、边境巡检等的公共安全类;用于农业植保、林业防护的生 产作业类,以及用于短途快递投放、长途物资运输的物流运输类等。

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平台构型、大小、飞行性能等均为无人机的分类维度。按照飞行平台构型,无人机可以细分为固 定翼无人机、无人直升机、多旋翼无人机、无人飞艇等。按照质量及外形尺寸,无人 机可分为大型无人机(质量大于500~800kg)、中型无人机(质量为200~500kg)、 轻型无人机(质量为100~200kg)、小型无人机(质量为1~100kg)、微型无人机(质 量小于1kg)。速度、航程、实用升限既为性能的衡量指标,又为分类尺度。具体来 看,按照速度,无人机可分为低速无人机(Ma小于0.4)、亚声速无人机(Ma为 0.4~0.85)、跨声速无人机(Ma为0.85~1.3)、超声速无人机(Ma为1.3~5)、高超 声速无人机(Ma大于5)。按照航程,无人机可分为超短程无人机(活动半径为5- 15km)、近程无人机(活动半径为15-50km)、短程无人机(活动半径为50~200km)、 中程无人机(活动半径为200~800km)、远程无人机(活动半径大于800km)。按 照实用升限,无人机可分为超低空无人机(实用升限为0~100m)、低空无人机(实 用升限为100~1000m)、中空无人机(实用升限为1000~7000m)、高空无人机(实 用升限为7000~20000m)、超高空无人机(实用升限超20000m)。

(二)组成结构:由四大分系统共同构成,飞行平台为无人机的主体

无人机系统通常由飞行平台系统、任务载荷系统、地面系统与综合保障系统构成。飞行平台系统是无人机的主体,整合动力装置、飞控系统、导航系统等部件后携带 载荷实现空中飞行与任务执行。任务载荷系统是决定无人机不同用途的关键,所涉 及任务设备包含侦察搜索设备、测绘设备、军用专用设备、民用专用设备等多种类 型。除执行任务的直接载体之外,地面系统作为无人机系统的指挥中心,控制飞行 过程与航迹、飞行平台的起降以及通信链路的工作,综合保障系统对各分系统进行 维护保障、人员调配等,亦为无人机系统正常运转不可或缺的组成部分。

飞控系统是无人机飞行过程中的核心系统,可类比为有人机中的飞行员。飞控系统 主要具备飞行控制和飞行管理两大功能,前者保障飞机运行的平稳性,兼顾无人机 姿态和航迹的稳定及按指令或预设转变;后者指代数据设备管理和特定情景响应, 包括采集飞行状态参数、处理故障及应急场景、计算导航路径等。自主控制、半自主 控制、指令控制与人工控制是常见的无人机控制方式。其中,自主控制是飞控系统 利用传感器新获信息、预设航路信息及任务规划信息自动控制飞行,具体过程为飞 控系统中的敏感元件确定当前飞行路线,飞控计算机系统运行处理所获信息并发出指令,执行装置接收指令后带动舵面偏转,进而改变无人机航行路线。指令控制是 由飞控系统接收由地面控制站的操作员所发送的遥控、遥测指令。而半自主控制恰 好为自主控制与指令控制的融合,此时飞控系统同步响应传感器信息与地面指令, 使无人机达到应有姿态,完成航线规划。

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数据链路为无人机与地面系统双向数据传输的通道。无人机数据链路的功能主要为 实现地面控制站对无人机的遥控、遥测以及信息传输。数据链路分为机载部分和地 面部分,两部分均由射频接收机、发射机、调制解调器等数据终端及天线共同构成。依据空地间传输方向的差异,数据链路可以分为上行链路和下行链路。上行链路主 要负责地面站发送遥控指令、无人机对其进行接收的过程;下行链路主要负责无人 机发送遥测数据、红外或电视图像,地面站对其进行接收的过程。借助定位信息在 上下链路的传输,测距也得以实现。

(三)产业链:上游多为零部件与分系统,中游整机,下游覆盖各领域

民用无人机领域,上游多为零部件制造商和分系统制造商,无人机主机厂承担系统 集成及服务提供的职能。上游环节,一般可分为零部件、任务载荷件、分系统研制 商。零部件制造环节,一般包括芯片、电池、电机、发动机、结构件等;任务载荷件 环节,一般包含航摄相机、激光雷达、航摄仪、高光谱成像仪等专业任务载荷;分系 统研制商一般分为飞控导航、飞行器、任务载荷、地面指控等分系统。中游环节,一 般包含系统集成商和服务提供商,系统集成商多单指只包含无人机系统集成,不涉 及服务提供,但目前多数企业均已涉及;但存在部分企业以提供服务为主,包含无 人机航飞数据整合、飞行培训、技术支持、售后维修、租赁等。民用无人机下游应用 广泛,包含娱乐、测绘、巡检、安防、应急、农林牧渔等。

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军用无人机系统产业链构成与有人机类似,使用环境差异及对抗性特征下,产业链 复杂程度高于民用无人机。一般而言,与军用有人机相比,军用无人机系统在机体 平台缺乏飞行员控制,所以减少了包括制氧系统等与维持飞行员生命体征的相关设 备系统;同时,由于军用无人机系统实际上是人-无人系统装备构成的,且系统复杂 程度远高于民用无人机,所以一般含有地面站等,需要地面站人员对无人机进行控 制。由于军用无人机系统的使用环境、对抗性特征与民用存在较大差异,所以一般 而言军用的产业链复杂程度高于民用。例如,对于察打一体无人机,上游环节与有 人机没有较大差异,但由于信息化程度相对较高,因此对电子类产品占比或有一定 提升;中游环节多为机载成品,主机厂一般采购发动机、挂架、飞机管理计算机、光 电监视/瞄准装置、地面站、综合保障设备等。同时,据中航无人机《发行人及保荐 机构关于中航(成都)无人机系统股份有限公司首次公开发行股票并在科创板上市 申请文件的第一轮审核问询函的回复》,用户会结合自身任务区域、作战场景、是否 搭配卫通链路地面站使用等实际情况,去考虑是否采购地面站,即定制化特征更为 突出;下游环节为执行各类任务的无人机系统,客户一般为国内外的军队客户等。

(四)成本构成:系统成本以直接材料为主,平台与任务载荷占比高

1.军用无人机系统:直接材料占成本结构90%以上,机体、任务载荷成本占比高

直接材料为军用无人机业务的主要构成。以中航无人机为例,公司业务包括平台、 地面站、载荷等无人机系统及相关产品,以及总装试验试飞等无人机技术服务。无 人机系统产品端, 2018年公司主要为航空工业成都所提供技术服务,无人机生产所 需原材料由航空工业成都所提供,试飞等其他直接成本由航空工业成都所承担,因 此公司未发生直接材料成本以及其他直接成本。2019年起公司开始自行生产销售无 人机系统。除无人机平台外,其他产品均为不在公司内部加工制造的采购成品,故 成本由原材料构成。无人机平台的成本构成以直接材料为主,翼龙-1、翼龙-2无人机 平台直接材料占比约为80%。

无人机平台为构成军用无人机营业成本的主要分系统,机载武器贡献较高成本占比。依据中航无人机所披露的无人机系统的各组成部分关联交易采购额,计算出翼龙系 列无人机平台、地面站、任务载荷及综合保障系统所需采购金额占比。其中无人机 平台由机体、飞机管理、动力、机械电器和机载数据链各系统组成。由于2018年中 航无人机与航空工业成都关系的特殊性,当年分系统采购金额比例较之后差别明显。2019年~21年Q3四个报告期间,无人机平台始终为翼龙系列无人机采购金额占比最 高的部分,均超65%;地面站与载荷占比相近。依据中航无人机原材料采购类别的 划分,2020年机载成品(包括发动机、合成孔径雷达、挂架、飞机管理计算机、卫 通天线组合、光电监视/瞄准装置等)在原材料采购金额中占比达57.91%。

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美国军用无人机的成本主体依然为飞行平台和任务载荷。依据美国国防部披露的MQ 收割者成本明细,将“飞机采购”项指定为飞行平台与任务载荷,将“固定地面控制 站”、“移动地面控制站”、“双向地面控制站”、“地面数据终端”、“卫星链路” 统一划入地面系统。经计算,2016-2018年间地面系统在系统成本中占比分别为 19.59%、20.93%、26.96%,所占成本比重虽逐年提升,但相对较低,飞行平台与 任务载荷始终是无人机系统成本的主体。地面系统中,相比于卫星链路与地面数据 终端,地面控制站贡献主要成本。参考美国总审计署披露的最初的和最新的前10架" 全球鹰 "和第11至20架"黑暗之星 "平均单位飞行价格的估计,截至1998年7月,单 位飞行中,飞行平台(包括机体结构、航空电子设备、推进系统等)的成本均高于任 务载荷。将飞行平台各项做具体划分,全球鹰中机体结构价格约达610万美元,占比 最高;黑暗之星中,机体结构与航空电子设备价格均较高,且航空电子设备为1994- 1998年间价格增长最高的部分。

2.民用无人机:直接材料仍为营业成本主要构成,应用场景差异影响分系统成本

直接材料为民用无人机业务营业成本的主要构成。公共安全领域,以供应多款无人 机系统、从事无人机禁毒服务的观典防务为例,观典防务2018~2021年H1四个报告 期内直接材料占营业成本的比重分别为60.94%、55.55%、64.61%和71.27%,制造 费用占营业成本的比重约为20%。工业领域,以在国内垂直起降固定翼无人机领域 规模领先的工业无人机企业纵横股份为例,其2017~2020年H1原材料成本占主营业 务成本的比例分别为84.95%、69.92%、74.26%和73.41%。

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民用无人机数据服务成本的主要组成为外购服务成本和制造费用,保障服务成本主 要组成为原材料。观典防务服务类业务可进一步细分为无人机飞行综合解决方案与 数据处理服务。无人机飞行综合解决方案制造费用在营业成本中占比较大, 2018~2021H1期间始终超过50%。数据处理服务的营业成本主要由制造费用及外协 成本构成,2018~2021H1二者合计占比分别为88.75%、94.57%、91.30%和85.06%。服务类业务对设备系统依赖较强,所需人员较少,飞行和数据处理设备折旧摊销是 该环节主要成本来源。此外,在阶段性、工作量大、内容基础、人员占用时间长等特 点共同作用下,部分服务业务存在外协。

相比地面系统,飞行平台系统与任务载荷系统为民用无人机原材料成本较高的分系 统。受各应用场景下作业特点的影响,不同领域的民用无人机各分系统构造略有差 异,原材料成本构成不同。公共安全领域,观典防务对外采购的原材料为机体结构 材料、飞控模块、载荷模块、数据收发装置等相应模块化原材料,主要应用于无人机 整机、分系统的生产。结合无人机的组成结构对公司原材料采购项目进行重新划分, 将机体材料、动力装置、飞控模块、导航模块、安防装置统一归入飞行平台系统,将 载荷模块归入任务载荷系统,将数据收发装置、地面控制终端模块归入地面系统, 暂不考虑模拟仿真与其他。经计算,观典防务2018~2021H1期间飞行平台系统的原 材料采购金额在整个系统中的比重约为60%且逐年提升,始终是占比最高的分系统, 地面系统其次,任务载荷系统占比最小。工业领域,纵横股份采购的原材料包括导 航及通信模块、芯片、复材及结构件等,将复材及结构件、机电设备统一归入飞行平 台系统,将载荷设备、惯性导航统一归入任务载荷系统,将数据处理及分析软件归 入地面站。考虑芯片、导航及通信模块、电池为飞行平台和地面站共用,将三者按照 50%的比例分别归入平台与地面站。经计算,纵横股份任务载荷系统原材料成本最 高,反映其所搭载的相机、激光扫描仪、光电吊舱等载荷相对价值较高,载荷占比变 动对无人机系统原材料成本影响较大。其次为飞行平台分系统,2017-2020年H1在 无人机系统原材料采购中成本占比维持在40%左右。

飞控模块在民用无人机飞行平台中成本占比较高。以按模块采购的观典防务为例, 进一步分析民用飞行平台的成本构成。由于观典防务的原料采购受客户定制化需求 影响,飞行平台系统各模块成本占比波动较大。整体看,飞控模块贡献飞行平台系 统成本的主要部分。在采购数量不突出的情况下,飞控模块单价始终较高,2018年 -2021年H1分别为3.58、3.54、4.88、5.01万元/套,仅次于安防装置。这或归因于飞 控模块中所需数量较多的飞控与导航系统一体化模块的高技术含量属性。导航模块 在飞行平台系统的原材料成本占比基本稳定,2018年-2021年H1维持在20%左右的 水平。

(五)技术迭代:中期看载荷及机体升级,长期看高空高速及僚机发展

载荷(传感器)方向升级或仍然是军用无人机中短期内的主要发展方向。以美国高 空长航时侦察机“全球鹰”项目为例,不同批次机型的更新升级方向主要与载荷(传 感器)有关。据《Global Hawk Systems Engineering case study》(Air Force Center for Systems Engineering,Bill Kinzig,2010),“全球鹰”从Block 0~Block 40过 程中,主要升级方向与其传感器有关,如从Block 10的基础版集成传感器套件升级至 Block 40的增强型EO/IR传感器。据《“全球鹰”无人机系统项目费用和效能分析研 究》(张海涛,中航工业发展研究中心,2014),“全球鹰”Block 10/20/30/40型 的单机成本分别为4640/5450/7610/8460万美元,其中各批次的任务设备成本分别为 2390/1960/3810/4980万元,各批次单机成本变化的原因是机体结构不同,以及机载 传感器日益先进,如Block 30使用单机成本2000万美元的ASIP,而Block 40使用了 单机成本约5000万美元的MP-RTIP。

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无人机任务载荷技术迭代主要体现在传感器、通信中继载荷与机载武器。军用无人 机系统的任务载荷可以分为传感器、中继技术设备、武器弹药及货舱四类。其中,传 感器方面的重点技术研制方向包括多光谱/超光谱成像(MSI/HIS)、合成孔径雷达 等。多光谱/超光谱成像技术具备全色照相传感器的能力,能够获取敏感细微信息, 减少误判可能;机载动目标监视模式获得应用的趋势之下,合成孔径雷达将实现对 地面动、静态目标的精准定位。为满足无线通信功能和兼容性需求,通信载荷利用 软件支持多种波形或成为主流发展趋势,且受小型战术无人机载重限制趋于小型化。机载武器方面的技术发展方向由现役改进转向专用研制和新技术攻关。(报告来源:未来智库)

长期看,隐身高空高速、僚机、蜂群化等或为军用无人机长期的发展方向。

向隐身、高空、高速、长航时方向发展。隐身、高空、高速、长航时不仅可以保障无 人机的运行安全,还可以扩大无人机作战半径,提升工作效率,从而进一步发挥军 用无人机系统战场侦察、监视和攻击作用。据中航无人机招股书,隐身无人机是现 代隐身技术与无人机技术结合的成果,在未来的空战中,隐身无人机将成为高性能 防空武器的典型代表,并大大降低无人机的击毁率,提高军用无人机的战场运作空 间,降低无人机作战成本。此外,为提高军用无人机持续侦察能力与作战能力,并在 侦察时获得最准确、最全面的敌方情报,提高续航能力、飞行速度与飞行高度也成 为世界各国对于无人机系统研究的重点发展方向之一。

增强有人机-无人机协同,向僚机、集群化方向发展。同时,人工智能和无人机装备的不断发展,为有人-无 人机协同作战发展提供了技术支撑。无人僚机平台以成本可承受的方式有效增强作 战能力,提升作战体系的生存性,利用无人僚机平台的可消耗、可复用、价格适中、 可搭载各种载荷等优势,成为增强作战能力的可承受的有效途径。此外,据《美军智 能无人机集群作战样式及影响分析》(陈士涛,中国电子科学研究院学报,2021年 第11期),智能无人机集群是由一定数量的无人机基于开放式体系架构综合集成的 作战体系,美军认为智能无人机集群可显著提升其在强对抗环境中的作战能力。

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二、市场空间:军用领域占主导,工业市场景气度提升

(一)整体:2019 年全球军民用无人机市场规模分别为 703、657 亿元

工业级应用场景需求的快速增长和军用无人机市场的增长驱动着全球无人机产业规 模持续扩大。据纵横股份招股书,全球消费级无人机市场及大型军用无人机市场发 展日趋成熟,无人机在工业级应用场景需求的快速增长和其他军用无人机市场的增 长驱动着全球无人机产业规模持续扩大。2015年至2019年,全球无人机市场规模年 均复合增长率为19.40%。据纵横股份招股书,援引Frost & Sullivan的报告,2019年 全球军用无人机和民用无人机市场规模分别为703.30亿元、657.38亿元,分别占比 51.69%、48.31%。预计到2024年,全球无人机市场规模将突破5000亿元。

国内无人机市场空间快速扩大,2019年国内无人机市场规模已达435亿元。军用方 面,据中航(成都)招股书,我国无人机系统发展起步晚于美国、以色列、英国等军 事科技强国。近十几年来,我国无人机系统的发展呈厚积薄发趋势。各航空企事业 单位以其技术和产业优势推动了产品技术和产业体系向高端发展,我国无人机系统 发展势头较为迅猛。总体来看,我国无人机设计制造技术已达到世界先进水平。民 用方面,据纵横股份招股书,国家相关主管部门近年来不断完善无人机分类标准、 飞行管理、驾驶员管理等方面的法律、法规及规范性文件,为我国无人机产业健康 规范发展提供了制度保障,叠加受益于消费升级及工业领域应用场景的扩大,民用 无人机市场规模也在逐年扩大。2015年~2019年,中国无人机市场规模从155.51亿 元增长到435.12亿元。

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(二)军用:任务范围日渐广泛,装备现代化建设及外贸为主要驱动力

军用无人机市场发展日趋成熟,战争中无人机的任务范围越来越广泛。军用无人机 对续航能力、巡航速度、飞行、高度、作用距离、任务载荷等都有很高的要求,根据 不同的用途搭载各种专业的军事设备,如各类传感器、导弹、物资等。广泛应用到侦 察预警、电子对抗、通信中继、军事打击、战斗评估等领域,分为无人侦察机/监视 机、无人战斗机、通信中继无人机、电子干扰无人机等单一用途无人机,以及侦察打 击一体化无人机等多用途无人机。据《无人机系统作战应用》(航空工业出版社,王 进国),战争中无人机的任务范围涉及越来越广泛,从最近的局部战争情况来看,无 人机系统已经用于进行近距空中支援、情报监视和侦察、战斗搜索与救援、空中遮 断,以及对地打击和协调侦察评估等任务。

多因素驱动无人机在军用领域需求不断扩大,作战环境持续的快速演变需要创新无 人机系统作战运用概念。军用无人机具有人员零伤亡、作战性能优越、成本低等显 著特点,已经逐步成为现代战争不可或缺的重要武器平台。据中航(成都)招股书, 近年来,在战争信息化发展形势下,无人机等新型装备需求大幅提升,再加上部分 地区不断爆发的安全问题、领土争端,导致全球军用无人机需求不断扩大。据《无人 机系统作战运用》(航空工业出版社,王进国),面临作战环境持续的快速演变,需 要创新无人机系统作战运用概念,未来战争要求军队,既要能进行小代价的非对称 环境下的局部战争,又要赢得体系对抗环境下的战争,因而无人机系统将考虑用于 更广泛的用途,并且针对实际需要和战争形态转变扩展其任务涵盖类型。

军用无人机全球市场空间持续扩大,我国军用无人机的国际市场竞争地位逐渐加强。据中航无人机招股书,援引蒂尔集团的报告,2019年-2028年全球军用无人机年产值 (含采购)逐年增长,到2028年产值预计达到147.98亿美元,年产值(含采购)复 合增长率约5.36%,市场保持可持续的稳定发展。据观典防务招股书,我国军用无人 机凭借着研发技术的发展,具有性价比优势,逐渐成为全球军用无人机市场重要的 出口国之一,是美国军用无人机的主要竞争对手之一。随着我国军用无人机研发技 术的发展,未来我国军用无人机的国际市场竞争地位有望进一步加强。

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全球军事开支不断增加,美国用于无人机采购的国防支出稳中有升。据Levitate Capital Analysis,由于全球国防支出的增长和发展空中优势的竞争,国防部门长期 以来是全球无人机市场最大的客户和创新来源之一。例如,美国在无人自主系统上 的国防支出平均每年增长7.6%,从2013财年的54亿美元增长到2020财年的91亿美 元。2019年,美国在无人机上的国防支出为60亿美元,其中超过60%或37亿美元用 于采购。自2013年以来,无人机投资一直以每年约7%的速度增长,无人机一直占美 国空军和海军采购支出的约3.5%。随着自主飞机在未来的战斗中发挥更大的作用, 这一比例预计每年增加0.25%。

无人机全球军贸市场较为活跃,“彩虹”、“翼龙”等系列无人机近年来在军贸市 场异军突起。根据斯德歌尔摩国际和平研究所数据,由于对无人机装备有需求的国 家很多,但目前全球具备自主生产高性能军用无人机能力的国家较少,因此相较传 统武器装备,无人机全球军贸市场较为活跃。根据斯德哥尔摩国际和平研究所(SIPRI) 统计, 2010年至2020年度,无人机军贸市场中以色列出口份额最大,约占军贸市场 31%,美国市场份额约28%,中国市场份额约17%,其他国家无人机系统军贸出口 规模合计占比约25%。据Levitate Capital Analysis,虽然美国在无人机出口的数量和 价值方面领先,但大多数是小型无人机。我国军用无人机,如“翼龙” 和“彩虹” 系列无人机等,具有较强的性能-成本优势,在中东等国家和地区具有一定的市场份 额。据中航无人机招股书,翼龙系列无人机在全球察打一体无人机中市占率位居全 球第二,是我国军贸无人机出口的主力机型。

(三)工业:技术驱动下游应用场景日益完善,潜在市场空间快速拓展

工业无人机应用场景日益完善。工业无人机产品具有使用成本低、地勤保障要求低、 机动性强、安全性高、提供信息更加及时等优势,相比于传统作业方式,工业无人机 更能胜任复杂环境下的作业任务。随着工业无人机技术的进步和行业解决方案的成 熟,工业无人机应用场景日益完善,目前工业无人机产品已成熟应用于巡检、测绘 与地理信息、安防监控、农林植保等领域,正在进一步拓展应急、水利、环保、气象、 物流运输等新兴应用场景,随着工业无人机的应用领域持续拓展和深化,工业无人 机行业将具有更大的商业价值和市场规模。据极飞科技招股书,经过近年的发展, 农业无人机行业集中度逐步提升,农业无人机主要应用于精准喷洒、智能播撒、巡 田测绘等,少人化或无人化的智慧农业生产使得农机产品的效用将不再局限于简单 的效率提高,更在于辅助决策、自主决策,实现农业生产从机器换人向智慧决策的 转变。长期看,据观典防务招股书,预计随着大数据、人工智能、云计算、5G等新 技术、新模式的应用和发展,数据的获取方式、储存形态、传输渠道和处理方式等发 生了新的变化,新技术的全方位渗透将不断拓展工业无人机行业的应用深度和广度, 为工业无人机产业的产品、服务需求带来新的增长点。

国内外工业无人机市场空间快速拓展。据中航无人机招股书援引Frost & Sullivan报 告数据,预计2024年全球工业无人机市场规模将达到3208.20亿元,2015年-2024年 年均复合增长率达57.55%。据纵横股份招股书,2019年我国工业无人机市场规模为 151.79亿元(包含无人机整机及无人机服务),占全球相应市场规模的比例为55.00%, 其中多旋翼无人机、垂直起降固定翼无人机是占比较高的工业无人机类型,整机市 场规模分别为40.77亿元、5.12亿元,占工业无人机整机市场规模的比例分别为 80.54%、10.12%。预计到2024年,我国工业无人机市场规模将突破1500亿元。预 计至2024年,测绘与地理信息、巡检、快递物流、安防监控等为我国工业无人机前 四大应用市场。

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国家政策大力支持工业无人机行业发展。据观典防务招股书,工业级无人机行业属 于国家鼓励发展的高新技术产业和战略新兴产业,受到国家政策的大力支持,国家 及行业主管部门从制度、法规、政策、标准等多个层面促进国内工业级无人机行业 的发展,为我国工业级无人机行业营造良好的发展环境、奠定更为坚实的发展基础, 政策的鼓励和支持会给无人机行业带来大量投资,进一步拓宽无人机行业的市场空 间。随着国家对行业的政策引导和配套建设,智慧农业产业近年来也得到了持续、 高速的发展。未来,随着禁毒侦查、反恐巡逻、环境监测、航空测绘、电力巡检和农 林信息化等应用领域的持续拓展及成熟,工业级无人机将在社会发展及经济运行中 发挥日益重要的作用。

三、竞争格局:军用集中度较高,民用领域竞争分化

(一)军品:美国、以色列及中国等领先,国内集中于军工集团与高校

美国、以色列、欧洲等为军用无人机领先者,中国起步较晚但发展势头迅猛。按技 术水平划分,美国、以色列、英国和法国等国军用无人机研制生产水平领先,型谱基 本完备,是国际军用无人机市场的主要竞争者;中国、俄罗斯、日本等国有能力从事 军用无人机的自主研发,但发展略慢于领先国家。具体来看,美国是世界上最早研 制并使用无人机的国家之一,技术先进,种类丰富,已形成覆盖高、中、低空,远、 中、近程,大、中、小型,战略、战术、攻击、对抗多层次的完整无人机体系。以色 列无人机技术主要源自美国,依托仿制、改造、自主创新逐步发展起来,在无人机技 术方面成为美国之后的世界第二号强国,其无人机战术运用经验丰富,已形成从长 航时无人机、战术无人机到攻击无人机的较为完整的无人机体系。中国军用无人机 系统的自主研制相较于军事强国起步稍晚,经数十年的积累核心技术和产品性能紧 跟国际发展前沿,基本满足了国内军用需求,并凭借性价比优势走向国际市场。但 中国现有谱系主要为中高空、远程、重型的无人机,在中低空、小型、轻型无人机领 域仍存在完善空间。除各国国内装备外,由于当前具备军用无人机自主生产能力的 国家相对有限而需求又较为旺盛,无人机军贸市场活跃,领先国占据主要出口份额。据无人机招股说明书援引SPIRI统计数据,2010至2020年间,无人机军贸市场前三 大出口国为以色列、美国和中国,市场份额分别为31%、28%、17%。

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美国主要的军用无人机制造商为诺斯洛普·格鲁曼公司、波音公司、洛克希德·马 丁公司、通用原子航空系统公司和德事隆系统公司。美国五家主要军用无人机供应 商在部分项目竞标中存在竞争关系,但聚焦的产品路线有所差异,主要为立足自身 特点的深入研制。

国内军用无人机市场中,中航无人机受益于规模化销售营收规模赶超,航天彩虹盈 利能力领先。选取国内军用无人机领域的上市公司中航无人机(航空工业集团下属) 与航天彩虹(航天科技集团下属)进行对比,二者均主要通过军贸方式销售无人机 产品。营收规模端,中航无人机由总装试验试飞等技术服务提供商转型为无人机系 统制造商后,无人机系统的规模化销售使其实现收入规模快速提升,已赶超航天彩 虹并与其拉开差距。盈利能力端,航天彩虹毛利率高于中航无人机。

(二)民品:应用场景多元致竞争分化,下游应用企业向机体制造渗透

下游丰富的应用场景,致民用无人机领域竞争分化趋势日益显著。按照应用场景分 类,民用无人机下游应用场景包括航空测绘、工业与能源、娱乐与媒体、森林防火、 高空成像、地理制图、灾害预警、精准农业、零售快递、安防与监控等。据《Commercial Drones Market: Global Industry Analysis,Market Size,Trends,and Forecast up to 2023》(Infinium Global Research Analysis),全球范围内,除娱乐摄影外,不 同应用场景市场空间较为接近。据纵横股份2021年1月披露的招股书,工业无人机细 分场景市场规模持续增长,行业解决方案日益成熟,工业无人机市场参与者积极拓 展应用场景,导致行业竞争分化趋势日益显著。在较多且分散的应用场景下,工业 无人机行业内企业数量众多,除大疆无人机市场份额较高以外,其他工业无人机企 业市场份额均相对较低。

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不同气动布局的工业无人机市场,竞争格局存在一定差异。从分类看,工业无人机 企业产品类型主要分为多旋翼无人机、固定翼无人机和垂直起降固定翼无人机等。据纵横股份招股书,在多旋翼无人机领域,大疆创新、科比特、飞马机器人、极飞科 技、中海达、易瓦特等是国内的主要参与者,其中大疆创新凭借先发优势及技术实 力等,占据全球超70%的市场份额,呈现一家独大的竞争格局;在固定翼/垂直起降 固定翼无人机领域,目前主要参与者包括纵横股份、观典防务、科比特、航天宏图 等。其中,据观典防务招股书援引Frost & Sullivan报告,2019年,在垂直起降固定 翼工业无人机整机市场的主要参与者中,纵横股份、华测导航、科比特、中海达、华 测导航等公司的市场份额分别为53.8%、11.7%、7.8%、5.9%和5.9%,即除纵横股 份一家独大外,其余企业市场份额较为接近,格局较为分散。

从下游应用场景看,主要企业集中于农业、测绘、警用等领域,且多数领域呈现一 家独大、其余分散的行业格局。从行业应用看,大多数工业无人机企业主要专注于 某些特定领域进行深入挖掘,但也涉及其他行业。例如,极飞科技、高科新农、艾森 博、无锡汉和等以农业植保领域为主;观典防务以禁毒服务为主;纵横股份、航天宏 图等以测绘、遥感等领域为主。多数细分市场呈现少数独大、多家分散的行业格局。农业无人机领域,据极飞科技《发行人及保荐机构关于审核问询函的回复》,援引 Frost & Sullivan报告,2020年大疆创新、极飞科技、杭州启飞、无锡汉和在中国农 业无人机市场份额分别为54.82%、37.59%、2.80%、1.78%,大疆创新与极飞科技 合计市场份额占比达92.41%,市场竞争高度集中,但后者份额较为分散。无人机安 防监控与应急市场领域,据观典防务招股书援引Frost & Sullivan报告,2019年该公 司以5.9%的市场份额排名第二,整体呈现分散的行业格局。

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四、商业模式:高性能、高可靠与低成本的不可能三角

(一)现象:无人机厂商多为 OEM 集成商,创新力量及规模经济减弱

多数无人机主机厂为OEM集成商,在传统OEM供应链框架中,经济力量多由供应链 最上游和最下游主导,而中间环节较多承担系统创新迭代的职能。与有人机相比, 无人机OEM特征更为明显,即创新力量更集中在中上游环节,下游渠道商及分销商 的经济力量相对更为突出。创新力量方面,可观察到军民用无人机厂商更多承担的 是平台设计及总装职责;经济力量方面,军贸出口及民用领域分销渠道多为外部控 制,民用领域存在部分重点渠道商/分销商,军用外贸方面存在牌照优势,因此,在 最终用户对于经济性的追求下,成本压力向上转嫁。

飞机性能的升级虽与飞机平台有关,但主要系统,如机载系统、发动机系统及材料 逐渐成为飞机的升级方向,创新力量进一步朝中游环节转移并由其主导。军用方面, 据《Why Has the Cost of Fixed-Wing Aircraft Risen》(美国兰德智库,2008年), 军机成本主要包括无法控制的经济驱动因素和可以控制的客户驱动因素。研究发现, 较新的战斗机包括复杂的电子战能力、使用更高推力的发动机、具有更强的隐形能 力,此类因素成为飞机成本增长的主要推动力,而此类提升战机性能的核心驱动因 素,往往不被无人机集成商所控制。例如,据中航无人机招股书问询函,公司当前无 人机系统中的机体、发动机、飞管计算机、任务计算机等上百项成品均向配套供应 商定制采购,公司不从事机体、配件成品等原材料的生产。民用方面,据纵横股份 《发行人及保荐机构关于第一轮审核问询函的回复意见(2020年半年报财务数据更 新版本)》,通常集成的载荷设备价值越高,无人机系统产品的定价也越高。公司通 过自研或集成外购的航摄相机、激光雷达、miniSAR(微型合成孔径雷达)、专业航 摄仪、高光谱成像仪、光电吊舱等任务载荷核心部件,生产无人机飞行器平台搭载 的任务载荷,并配合公司各个系列的无人机飞行器平台形成应用系统。其中,光电 吊舱为公司监控系统的自研核心部件,公司购买摄像头和电机后,自行生产结构件 及外壳,其他核心部件均为外购。

经济力量多由下游经销商或牌照企业所控制。军用领域,如军贸市场,经济力量多 朝军贸公司集中。据中航无人机《发行人及保荐机构关于中航(成都)无人机系统股 份有限公司首次公开发行股票并在科创板上市申请文件的第一轮审核问询函的回 复》,在国家军品出口专营制度下,公司只能与军贸公司签订销售合同,由军贸公司 与境外用户签订军品出口合同。在该制度下,军贸公司围绕境外客户,开展包括客 户分析(基于客户渠道资源捕获客户需求)、客户营销、与境外用户价格谈判等工 作。其中,在价格谈判方面,公司先与军贸公司谈判;同时军贸公司结合自身成本、 目标利润率、组合销售、政府协议等情况,再单独与境外用户进行价格谈判,并最终 约定产品出口价格。但在国内业务市场,公司可自主负责市场开拓并进行产品服务 销售,销售价格或可反映经济力量的强弱。如据中航无人机,B国、D国为翼龙无人 机系统新用户且市场竞争激烈,公司对其采取竞争性价格策略占领最终用户所在的 目标市场,因此产品销售价格相对较低;公司向特定用户销售无人机系统的价格为 基于各项成本基础附加合理利润后确定的暂定价格,较军贸业务销售价格低。

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民用领域,我们认为,较弱的网络效应是经销商存在的合理性,也是使得经济力量 朝经销商倾斜的重要原因。以工业无人机为例,如测绘、农业等传统市场,自然地 理特征、城市建筑特征、农地分布特征差异较大,使得网络效应较差,无人机主机厂 直销渠道难以覆盖各细分领域的全部客户,因此工业无人机市场经销商的存在具有 合理性。例如,某农户购买了自有农地的无人机植保服务,但该农户的使用场景和 使用需求不太可能会切换到另一城市、另一农户,而且不同城市之间、不同农户之 间因地理特征、植被特征甚至经济实力特征差异较大,使得企业几乎难以利用该农 户采购服务产生价值,以低成本手段拓展并复制到其他市场、其他用户。在此基础 上,使得区域经销商的存在具有合理性,而且区域经销商可凭借区域客户资源的积 累,加强自身在无人机产业链上的经济实力。例如,工业无人机领域,纵横股份 2017~2019年经销实现收入占比分别为47.22%、39.77%、34.14%,同时总体上公 司无人机系统产品对经销商定价相对较低,经济力量部分朝经销商方向倾斜。(报告来源:未来智库)

(二)民用:载体特征,对人工作业的替代,核心功能在于数据的获取

民用无人机主要是对人的替代,需求此前已存在,强调替代效应。根据应用领域, 民用无人机可分为消费级与工业无人机。消费级主要以满足消费者娱乐需求为主, 强调飞机的便携性和易操作。据纵横股份招股书,对于工业无人机,可通过搭载不 同的任务载荷实现多样化的功能,其可代替人工更好的完成数据采集、高空拍摄、 地质遥测、远程监控等作业;据观典防务招股书,随着工业级无人机技术的不断成 熟,无人机在禁毒侦查、环境监测、反恐巡逻、航空测绘、农林信息化和电力巡检等 领域应用不断深入,通过代替人工作业实现降本增效。以观典防务所处的无人机禁 毒市场为例,在无人机应用于禁毒服务前,传统禁毒模式主要为“卫星遥感+人工踏 查”,但在面对非法种植地块小、分散广等特点时,卫星遥感与人工踏查无法形成有 效检测,传统禁毒模式工作成本高、风险大、效率低等。因此,在民用无人机领域 (下文皆指代无人机),其主要商业模式体现为利用无人机的经济性,替代传统的 人工作业,强调替代性需求。

民用无人机载体特征较为突出,核心功能在于数据获取。我们认为,民用无人机功 能的实现,核心在于利用不同的任务载荷,在不同的应用场景获取原始数据。例如, 测绘领域,主要通过无人机搭载相机、激光雷达、光学相机等任务载荷获取测绘与 地理信息数据;电力巡检领域,利用无人机搭载可见光、红外、紫外、激光雷达等检 测任务载荷对输电电路进行飞行巡检;安防监控领域利用无人机搭载高清数码相机、 摄像机等模块,完成空中侦查等任务。据纵横股份《发行人及保荐机构关于第一轮 审核问询函的回复意见》,公司无人机系统产品营收按照客户性质可分为标准化与 定制化,其中标准化主要为未搭载载荷设备的无人机平台以及为实现部分通用功能 而搭载相同类型、规格载荷设备的一批无人机系统;公司定制化产品主要系根据各 客户个性化需求而搭载不同载荷设备的无人机系统,而定制化产品收入占比自2019 年开始逐年升高,以适应更多应用场景、满足市场需求。因此,我们强调民用无人机 的核心功能在于数据获取,载体特征突出。

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(三)军用:装备特征,强调对有人机的补充,全周期成本优势较突出

军用无人机实际上是人-无人系统装备系统,不同于民用无人机,军用无人机更多是 对有人机的补充,而非是对于人的替代。军用无人机系统主要由无人机平台、地面 站、任务载荷及综合保障系统构成,其中地面站包括指挥控制站、视距链路地面站、 卫通链路地面站,是无人机操控中心、数据交互中心,实现侦查情报数据分发,而其 中地面站的操控员成为军用无人机系统的主要使用对象。不同于民用无人机,军用 无人机系统并未简单对人工作业进行补充。据《军用无人机操控员认知能力及训练 方法探析》(人民军医,2019年3月,黄俊翔等),“无人机任务组成员有飞行操控 员、任务规划员及链路、情报监控员…军用无人机操控员,由于人机分离,操作难度 大,对操控员的空间推理分析能力的要求比载人机飞行员更高,且突发事件多…美 军8年间95例‘捕食者’无人机事故的调查显示,在人为因素导致的事故中,操控员 的态势感知错误为主因的事故占比约57%,无人机操控员承受的作战压力等同甚至 超过了载人机飞行员”。

因此,我们强调,不同于民用无人机主要是对人工作业的替代,军用无人机是对有 人机的补充,即是一种装备对另一种装备的补充,具有典型的“装备特性”,而非 民用无人机的“载体特性”。此外,军用无人机系统较军用有人机,全寿命周期内的 成本优势较为突出。

1. 军用有人机的运营和维护成本占全寿命周期成本70%以上

国防部每年花费数百亿美元对武器系统进行维护保障,以确保这些系统 能够支持当前军事行动,同时满足国防需要。其中,从武器系统总寿命周期划分,运 营和支持(O&S)成本约占武器系统总寿命周期成本的70%,因此仅比较单机采购 成本意义相对有限。

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2. 美空军希望利用无人机特点,降低采办和使用成本

据“航空工业发展研究中心”公众号2019年推送《美空军低成本可消耗无人作战飞 机分析》,美空军认为当前空中战场的威胁日趋多变,高性能作战飞机的价格不断 攀升,国防预算压力日益增大。美空军难以通过大规模更新换代解决作战能力与预 算压力的矛盾,必须创新装备解决方案,在保证性能可接受前提下,显著降低采办 和使用成本,重塑美空军的数量优势。为解决上述挑战,美空军希望利用无人机的 特点,创新飞机设计概念和流程,在保证一定性能前提下,显著降低采办和使用成 本。美空军认为,可执行打击、情报监视侦察等任务的远程、高性能、低成本无人作 战飞机将带来改变游戏规则的能力,在未来空中对抗中将同时形成规模和成本优势。XQ-58A项目军方主管认为,未来美空军机队很可能由相比现在更少的高端作战飞机 和大量的低成本可消耗无人机构成。

3. 军用无人机系统的使用保障费占全寿命周期比重,相较有人机有所降低

在权衡无人机与有人机成本效益时还需考虑作战因素,即在执行同等作 战任务、达到同等作战效能的前提下,对比全寿命周期成本。该报告基于一定假设, 以3架RQ-4无人机和6架P-8海上巡逻机执行同等ISR任务为条件,以2020年不变美 元计算,认为RQ-4和P-8相比,RQ-4每飞行小时全寿命周期成本比P-8低17%,每飞 行小时直接使用成本低38%,全寿命周期成本的差距小于直接使用成本差距,主要 是由于RQ-4的预期寿命比有人机P-8更短,即使RQ-4的采购成本低于P-8。

(四)本质:高性能、高可靠与低成本的不可能三角,牵引军民格局

以民用当前市场空间较大的农业植保领域为例,无人机规模放量的前提在于低成本。植保无人机的需求基础包括农村人口用工成本上升、相比人工具有安全高效等多方 优势。植保无人机,是用于农林植物保护作业的无人驾驶飞机,该型无人飞机有飞 行平台、GPS飞控、喷洒结构三部分组成,通过地面遥控或GPS飞控,来实现喷洒 作业,可以喷洒药剂等。需求本身存在,但作为行业工具,核心在于成本是否可以足 够低到替代人工。我们以1000亩地单次喷洒农药为基础,考虑无人机的全寿命周期, 基于一定假设条件下,我们计算1000亩地单次喷洒农药,人力植保、极飞P80、大疆 T30的成本分别为7.52、3.51、3.7万元,即相对于人工,无人机植保确实具有显著的 低成本特征,而若相关无人机成本在7.52万元以上,则相对用户则缺乏替换动力。

无人机系统具有高度复杂性,全寿命周期的可靠性是其持续应用的前提。以军机为 例,前期无人机的较低可靠性使其在全寿命周期成本优势上,低于有人机,限制了 初期的行业大规模应用。根据美国空军现行标准,飞机事故根据直接损失金额的大 小划分为不同等级,如A级指直接损失在200万美元以上,飞机事故率被定义为飞行 10万小时所发生的累计事故,而无人机事故率较高。根据美国政府机构CRS于2022 年4月发布报告《Unmanned Aircraft Systems: Current and Potential Programs》, 1998~2021年财年间,无人机系统的10万飞行小时A级事故率为3.97次,其中MQ-1 为6.26次,有人机系统的A级事故率为2.06次。而在无人机发展初期,据美国兰德智 库2020年报告《Trends in U.S. Air Force Aircraft Mishap Rates(1950-2018)》, PRA(远程控制飞机)在1990年代的A级事故率为61.8次,远高于同期其他有人机型。而在民用领域,类似情况也相对较多,如常见的“炸机”事件,无人机的可靠性成为 其持续应用的前提。

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我们认为,无人机作为执行各种任务的行业基础工具,存在产品大规模渗透的矛盾, 即高性能、高可靠与低成本的“不可能三角”。无人机主机厂作为系统集成商,主 要部件如发动机、任务载荷、机体等方向逐渐成为引导无人机系统升级的主要方向, 在此背景下,想要实现代际的升级,中上游分系统的性能便需要同步创新与升级, 而由于创新环节逐步由中上游主导,大概率会使得无人机的总成本上升。而作为行 业的基础工具,尤其是民用领域,大规模的应用基础是低成本,从而会使得主机厂 主动或被动降低可靠性基础。但是,较低的可靠性基础,使得无人机的损失率或者 维修率较高。对于主机厂而言,低可靠性意味着在维保期内所承担的维修成本过高, 进而带来高成本,降低或摊薄主机厂利润,同时会降低后续客户的复购意愿,形成 恶性循环;对于客户而言,低可靠性意味着无人机作为基础的行业工具,其全寿命 周期的相对成本优势降低,缺乏替代人工作业的动力。

无人机在军用与民用环节的需求基础不同,使得无人机的“不可能三角”在军用和 民用领域的发挥效果有较大差异,继而牵引市场规模、竞争格局与利润水平的差异。

成本为民用无人机市场格局塑造的根本动力之一。我们强调,民用无人机市场的需 求基础在于如何用更低成本实现相关职能,本质在于替代人,因此成本为发挥替代 效应的关键。多数主机厂为系统集成商,由于上游载荷分系统多为货架产品,同时 下游应用场景分散,使得民用无人机行业的准入及应用门槛相对较低,解释了为何 民用无人机生产企业数量庞大。例如,2016年2月新三板挂牌的莱盛隆于同年涉足 无人机植保领域,但因炸机事件等影响现金流,于2018年8月13日在公司内部发布公 告,决定正式放弃经营。

装备特性是使得军用无人机领域竞争门槛高且龙头集中的核心原因。与民用客户需 求不同,装备特性强调高性能与高可靠,需求价格弹性相对较弱,使得无人机的“不 可能三角”在军用领域可得到最优解。同时与军用有人机相比,在部分领域,全寿命 周期的成本优势也使得“不可能三角”效应降低。装备特性强调对高性能的需求,而 高性能下无人机系统的高可靠程度降低,而高可靠性降低易使得军方用户对于产品 的复购度减弱,因此如何实现高可靠成为军用无人机领域的竞争门槛之一。例如, 以美国军用无人机为例,在列装初期,其A级事故率较高。但随着长时间的飞行使用 与技术迭代等,使得无人机的可靠性逐渐提升,强化了原有主机厂的竞争格局。

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五、民用:强调载体特征,扩大单位获取数据边际价值

(一)壁垒:多场景应用发挥标准品规模效应,高可靠性降全周期成本

我们认为,载体特征为民用无人机应用本质之一,但如何更好发挥载体特性,实现 在不同场景下以更低成本获取数据,是民用无人机厂商的核心壁垒之一。具体看, 以更低成本发挥载体特征的方向有二,单场景的高可靠、多场景的通用化。前者,强 调发挥主机厂的成本优势,降低因低可靠性带来的后期维护维修成本;后者,强调 发挥主机厂的规模经济,降低跨平台的定制属性,是提升主机利润率的关键之一。民用无人机系统的高可靠性,是其成为行业基础工具的必要条件。例如,对于民用 无人机主机厂,稳定可靠的费用与地面指控系统商是其产品竞争力的核心优势之一。据纵横股份招股书,飞控与地面指控系统技术难点主要在于可靠性、功能性及智能 性。可靠性是工业无人机成为行业基础工具的必要条件,它要求飞控与地面指控系 统算法具备极高精度的姿态与航迹控制能力、强抗扰动能力、稳定性好等特点,控 制精度及稳定性不因飞机的重心、重量的变化而受影响。若可靠性较低,则无人机 易出现“炸机”等事件,即“使用过程中非正常坠地现象”。

实现跨场景的通用化,是发挥民用无人机主机厂规模经济的关键之一。如前文所述, 我们强调因为民用无人机下游应用场景的分散,导致无人机适应环境的能力、搭载 载荷的能力等,在不同飞行平台上存在较大差异。作为OEM厂商,发挥规模经济的 重要途径在于规模化量产,因此如何实现机体平台或载荷系统在多场景的通用化、 降低跨平台的定制属性,是其提升利润率的关键之一,同时也是民用主机厂的竞争 优势之一。例如,据纵横股份招股书,一体化设计及集成技术是其核心技术先进性 的主要体现,其难点在于如何在确保系统发挥最大效能的同时,提高系统的完整性、 兼容性和扩展性,并在成本控制、技术自主可控、多元化应用等方面具有优势。是否 能够快速集成激光雷达、光谱相机、MiniSAR、航测相机以及侦查吊舱等任务载荷, 并实现无人机应用功能以支持各类飞行模式,从而满足不同应用场景和客户的需求 是其主要衡量标准。

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(二)方向:降低数据的获取成本,是发挥民用无人机替代效应的关键

长期看,我们认为,载体特征+数据获取,决定民用无人机企业核心价值扩张方向有 二,降低数据的获取成本、提高数据的使用价值。我们认为,民用无人机主要系对 人工作业的替代,需求在无人机应用之前已经存在,无人机作业的核心过程在于通 过搭载不同的任务载荷实现特定场景、特定用户所需需求。在此基础上,我们强调, 对于民用无人机主机厂,其价值创造方向可总结为提高无人机数据获取的边际利润 (附加值),路径有二,降低数据的获取成本、提高数据的使用价值。

降低用户获取数据成本是发挥民用无人机替代效应的关键,因此具备多载荷能力、 多数据获取方式的主机厂,其单位数据获取成本相对更低,

1.集成多载荷能力,是降低数据获取成本的方式之一

以测绘与地理信息行业为例,据纵横股份《发行人及保荐机构关于第一轮审核问询 函的回复意见》,随着航测技术的成熟,无人机逐渐成为高精度测绘领域的重要工 具,是传统卫星遥感测绘和有人机测绘的重要补充。2016年11月,国家地理测绘信息局发布《地理信息科技发展“十三五”规划》,提出将继续开展无人机数据获取技 术研究。一方面,由于数据获取多由无人机载荷能力决定,因此具备多载荷工具及 整合能力的主机厂相对更为占优。如纵横股份在提到公司核心技术时提出,在无人 机系统集成方面,公司能给通过多元任务载荷集成技术,可快速集成多类任务载荷, 满足不同应用场景和客户需求,并通过高精度航测全域免像控技术,降低了航测外 业的难度和工作量。(报告来源:未来智库)

2. 具备多数据获取方式的企业,其单位数据的获取成本也相对更低

据上文,在民用无人机主要应用的测绘与地理信息领域,传统获取数据的途径为卫 星遥感与有人机航测,但三者应用优劣势不同,具有一定的互补性。据航天宏图《向 不特定对象发行可转换公司债券募集资金使用的可行性分析报告》,公司已经规划 自主运营的高分辨率遥感SAR卫星星座,同时已接入多颗高分辨率光学卫星的数据 源,但由于产业数字化转型依赖更高精度、更高频次的数据,因此仅仅使用遥感卫 星在观测能力上存在分辨率不高,受过境等因素限制等问题。与航天遥感相比,航 空遥感系统具有自主性强、信息维度广、数据精度高、综合效率高、使用灵活方便等 优点。因此公司为实现航空与航天互补,地面辅助的空天地一体化全息感知体系, 在卫星遥感基础上,发展地空遥感,部署大量的无人机平台。考虑不同数据获取方 式的优劣性,具备多渠道数据获取能力的企业,其单位数据的获取成本也相对更低。

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3. 同时,具备多数据获取获取方式企业,其议价能力及产业链话语权相对较强

公司在2017 年对华测导航所售CW-10价格相对其他客户偏低,主要系华测导航当年大量采购该 机型,且华测导航作为国内测绘、卫星导航领域的领先企业,渠道范围广、议价能力 强,公司对其采购给予相应折扣。同时,通过纵横股份披露的前五大经销客户销售 金额及占比可以观察到,在其披露的报告期内,纵横股份销售给华测导航的经销金 额持续减少,主要系华测导航加强其自身无人机产品的推广力度,减少了与纵横股 份的经销合作。

(三)方向:提高数据的使用价值,是形成差异化竞争优势的主要手段

提高数据的使用价值,是民用无人机主机厂进一步实现价值创造的主要手段,也是 形成该企业核心壁垒的关键环节。据前文,任务载荷是获取数据的实现方式,但近 年来创新力量有朝上游载荷供应商集中的趋势。同时,由于民用无人机使用场景、 使用用户在不同区域之间差异较大,从单一客户拓展到多用户难以实现边际成本递 减。因此,对于民用无人机主机厂而言,价值创造更为可行的路径或为纵深单一用 户的使用场景,从协助用户“获取数据”,向协助用户“使用数据”方向纵深。

1. 提高数据的使用价值,是民用无人机主机厂进一步实现价值创造的主要手段

农业植保市场领域,以极飞科技为例,公司近年来形成了“全面感知→智能决策→ 精准执行”的智慧农业整体解决方案。首先完成农田、气象等环境信息采集;同时 开发包括农业无人机、无人车在内的精准农业装备;最后通过智慧农业管理系统设 备和数据闭环,由人工智能辅助决策,为智慧农业提供整体解决方案。例如,极飞 科技的遥感无人机等设备采集作物生长状况和环境数据实时导入系统,利用公司的 农业人工智能技术,结合对应的作物生产模型,为用户提供可续的生产决策支持, 从“获取数据”到“使用数据”的转变,为极飞科技实现更大价值创造的主要手 段。同时,我们认为,提高数据的使用价值,也是形成企业核心壁垒的关键环节。

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2. 提高数据的使用价值,也是民用无人机主机厂形成竞争优势的关键环节

例如,在禁毒领域,据观典防务《转板公司及保荐机构回复意见》,在无人机禁毒服 务行业,“数据处理技术”和“数据库”缺一不可,否则无法对涉毒目标进行有效判 别。多年来,公司针对禁毒业务自主研发了禁毒系列无人机,积累了约400万平方公 里的影像数据,并且每年增量不低于30万平方公里,形成了飞行数据库、毒品原植 物数据库和无人机禁毒信息数据库,构建了无人机禁毒的支撑体系,形成了公司相 比于其他竞争对手的领先竞争优势。

六、军用:强调装备特征,重视成本优势与平台化创新

(一)特点:向下纵深数据应用受限制,高客户集中度提高竞争高门槛

相较民用无人机,军用无人机系统的装备特性,使其竞争格局驱动力相对不同。

1. 军用数据的高保密性要求,限制军用无人机系统主机厂向下游数据应用层纵深

我们认为向下游纵深,提高数据的使用价值是民用无人机厂商创造价值的主要路径 之一,但此前提在于下游客户同意并允许他们能够复用数据价值。但在军用无人机 系统领域,由于军用客户的高保密性要求,一般而言主机厂较难以渗透到该领域, 限制军用无人机主机厂向下游数据产业链纵深,从而多数主机厂集中在整机阶段。例如,即使是公共领域如禁毒服务,也具有较高的保密性要求。

2.下游使用客户的高集中度及对装备的高可靠性要求等,提高了军用无人机市场竞 争的高门槛

再如,我们强调工业用无人机较弱的范围经济特征。即由于自然地理特征、城市建 筑特征、农地分布特征差异极大,城市与城市之间、用户与用户之间几乎没有任何 连接,使得网络效应较差,无人机主机厂直销渠道难以覆盖各细分领域的全部客户, 因此工业无人机市场经销商的存在具有合理性。但对于军用无人机系统,装备列装 的计划性经济及全国范围内武器对抗的统一化要求,决定了它相对于民用无人机系 统,客户稳定性相对突出,即体现为军用无人机领域的竞争格局相对集中。

(二)壁垒:装备特征下,牵引对平台化创新能力与成本优势的双要求

我们认为,军用无人机系统的“装备特征”与民用领域的“载体特征”决定二者的 寡头塑造力存在一定差异。一方面,体现在要求主机厂需要理解军方对装备性能需 求方向的掌握,强调平台化的创新能力,研发产品符合下游军方客户在一定时期内 对于装备性能的需求;另一方面,军用无人机系统的装备特性,叠加相较有人机而 言更为强调的消耗性特征,使得成本优势是关键,因此具有自研能力+优秀供应链管 理能力的企业或相对领先。

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1. 先发优势突出

虽然洛马公司为美国传统军用有人机供应商,但实际上诺格公司最早为美国国防部 提供军用无人机系统,诺格与通用原子公司二者在无人机领域发展均源起上世纪90 年代的并购。实际上,“全球鹰”由美国Teledyne Ryan设计,而Teledyne Ryan在 1950s~60s开发的靶机(Ryan Firebee)与远程侦察机(AQM-91 Firefly)是美国空 军率先使用的军用无人机机型,Teledyne Ryan于1999年被诺格公司收购,成为诺 格公司无人机项目的核心。

2. 成本与性能兼顾

性能上,据《Unmanned Aerial Vehicles DODs Demonstration Approach Has Improved Project Outcomes》(United States General Accounting Office,1999), “全球鹰”在技术上被认为是成熟的,因为它许多部件都从其他服役时间长的飞机 上改装而来。而“暗星”项目在1996年第二次飞行试验中坠毁,纠正导致坠机的设 计问题使得该项目变得更为昂贵和耗时。同时,据Federation of American Scientists 网站,相比于“暗星”项目只能携带雷达或EO有效载荷之一,“全球鹰”可同时携 带两种有效载荷,满足美国空军对侦查的需求。此外,我们认为,在诺格公司收购 Teledyne之前,Teledyne在航空航天电子及通信系统领域的领先技术水平,也在一 定程度上辅助了“全球鹰”的成功竞标。成本方面,1999年上述GAO报告中称,国 防部预测显示,未来批产版本的“黑暗之星”单价将达到1370万美元,高于初始美 国空军设置的1000万元目标。

3.理解军方需求

“全球鹰”项目方面,洛马公司失败的关键因素之一,在于过多强调隐身性能而忽 略侦察机对于航程的需求。再如,2018年波音公司赢得美国海军 “舰载无人机空中 加油系统”项目MQ-25A的竞标,获得8.05亿美元合同,将设计制造4架原型机,击 败洛马公司和通用原子公司,对军方需求的准确理解是波音成功竞标的关键因素之 一。据Breaking Defense网站新闻,海军作战部长空战主管海军少将迈克尔·马纳齐 尔曾提出,“从航母上起飞的无人系统是三名(无人机)僚机和一架F-35”,因此不 具备隐形性能的通用原子方案竞争失败,同时波音公司提交的翼身尾翼设计,相较 洛马公司的飞翼设计或更满足海军需求。据此,波音公司在官网称,项目的成功竞 标归功于“公司了解海军以及他们需要在世界各地的航母甲板上拥有这一重要资产 的需求”。

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4. 重视平台化创新

据上文,我们曾强调,对于军用无人机主机厂,无人机的消耗性带来相对有人机的 规模化,叠加创新力量朝上游集中、经济力量朝下游集中,强调平台化的创新能力 显得更为重要。

(三)军用强调企业平台化创新能力,给予二三级供应商提升层级机遇

我们认为,需求的复杂化(包含成本压力的增加及客户需求的多样化)及创新产生 方向朝中游环节聚焦,逐步打破了传统OEM主导供应链模式的力量平衡,并牵引无 人机主机厂做系列改革,而这为二三级供应商提供了获得更高影响力的机会。

降低供应端的复杂性,以“简单供给”应对“复杂需求”是外包的核心,因此我们 强调外包的核心不在于增加供应商数量持续降价,而在于精简供应层级增强效率。据《Lean Supply Chain Management in Aerospace》(W.Beelaerts,S.C.Santema, R.Curran,Wouter Beelaerts van Blokland on 01 December 2017),为了降低供 应的复杂性,精简供应层级是较为有效的方法,可使得库存、交易成本、承担风险尽 可能降低,响应能力尽可能提高,以及更快激发创新能力。该文引用了欧洲直升机 公司(欧洲直升机公司Eurocopter SA,是欧洲最大的直升机制造商,隶属于欧洲宇航防务集团,主要从事民用和军用直升机的研制生产,以及直升机的维修、大修服 务),飞机集成商在改革供给端的方法,体现为精简供应层级,方法有三,(1)让 一个供应商承担其他相类似企业的职能;(2)让一个供应商承担分段装配任务,管 理其他供应商;(3)消除中间环节供应商减少损耗。而无论是哪一种,其结果在于 提高供应商A的供应层级,为二三级供应商提供获得更高影响力的机会。

国内,部分军用无人机主机厂正通过精简供应层级,将部装等业务外包,以应对下 游客户需求的复杂化与成本压力,同时把握规模经济与创新力量。例如,据立航科 技招股书,公司于2013年开始从事飞机部件装配业务,抓住主机厂对外释放生产任 务的机会,公司目前已承制完成的军机、民机、外贸机大部件装配生产已达百余架 次,涉及飞机机翼、垂尾、尾翼等部件的装配,目前已在承制某无人机机身整机的装 配;据爱乐达2021年年报,公司是中航工业下属某主机厂指定四家装配单位之一, 公司承接某无人机中机身大部件装配任务,并承担该机型前机身、中机身和后机身 三段大部件对合任务。2021年,公司除完成某型无人机复杂中心段部件装配外,还 完成了该机型机身段整体交付。我们强调,军用无人机系统的OEM地位更为突出, 为抗衡创新力量朝中游扩散、经济力量朝下游集中,对于主机厂而言,精简供应层 级是其在把握规模经济的同时,加大平台化创新能力的重要手段,而这给予国内二 三级供应商提升供应层级的行业机遇。

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*文章来源 未来智库

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