无人机配送的血液供应链管理探讨
刘子齐+牛新源
摘要：随着医疗水平的提高和医保覆盖面的扩大，我国血液短缺问题愈发严重。为了缓解血液供需的矛盾，本文从血液物流管理现状出发，探讨考虑无人机进行血液配送的可行性，从系统组成、配送流程、网点布局和人员设备配置四个维度构建了无人机血液配送系统，并对无人机血液配送模式下的血液库存管理进行探讨。最后，为确保无人机配送血液能够落地提出了保障措施的方案。
关键词：血液供应链 无人机配送 系统设计 配送效率
中图分类号：F253.4 文献标识码：A
1 无人机血液配送可行性的提出
目前我国血液短缺不断加剧，多个地区频频出现“血荒”现象。从血液供应来看，我国公民献血率仅有0.94%，低于世界卫生组织设立的1.2%的警戒线，更远低于发达国家4%的平均水平，血液供应不足。从血液需求来看，近几年我国临床用血量每年以10%～15%的比例增長，约为血液采集增长率的两倍[1]，且随着社会经济发展、医保覆盖面的扩大以及医疗技术的不断提高，用血需求还会不断增加。同时，我国城乡二元结构导致医疗资源分布不均，医疗技术手段相对发达的大城市用血需求远高于其本市血液供应，相比于其他地区，其血液需求满足率更低[2]。以上种种现象表明，我国血液短缺问题愈发严重。
血液自身特性加剧了血液供应链管理难度。其一，血液制品具有易逝性。易逝品本身具有生命周期短、价值下降迅速等特点。血液制品一旦过期便不能继续使用，是一种典型的0-1型易逝品，如血小板，其保质期仅有5天。血液制品的这种特点极易导致血液报废。其二，血液需求的随机性与异质性为需求管理带来挑战。首先，血液需求存在随机性，用血需求量极易受到突发事件、医疗事故等紧急事件的影响，血液需求量的不确定性会增加需求管理的不确定性。其次，血液需求存在异质性，有紧急和常规两种需求类型，医院需要在紧急需求与常规需求间对血液进行合理分配，需求的异质性提高了需求管理的复杂程度。
血液配送环节是血液供应链管理的短板。目前，我国血液普遍配送时间过长，曾数次出现因送血延误抢救导致病人死亡的案例[3]。血液从血液中心向医院配送过程中，血液中心收到医院提交的用血需求，根据订血量和库存情况分配血液并安排出库，血液被送至医院后，医院检测血液合格后存储至本院血库随时备用。血液配送环节占据了血液生命周期的大部分时间，血液配送速度是能否及时响应用血需求关键因素。另外，血液配送方式落后，无法保障医院及时用血。当前血液中心到医院主要通过汽车配送血液，该配送方式受多个因素影响，不确定性较大，例如车辆限速、交通拥堵、天气情况等情况以及配送人员自身组织、方向感、熟练程度等方面的局限，现有的血液配送方式无法较好地保障医院及时用血[4]。
随着无人机技术的迅速发展，无人机的飞行性能不断提高，无人机在航拍、植保、物流等众多领域都发挥重要作用。无人机配送即通过利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的无人驾驶的低空飞行器运载包裹，自动送达目的地的过程。在物流领域，启用无人机投递快件能够缩短客户从订货到签收的时间，从而极大地提升配送效率。德国航运公司DHL无人机仅需8分钟，就可以完成标准快递车所需半小时的体育用品和药品的配送工作。另外，无人机配送能够满足血液配送的特殊要求。一方面无人机飞行速度快，直线航行的特点可以满足随时到来的血液需求，尤其是紧急的血液需求；另一方面当前的无人机技术可以保证在血液运输前后，血液样品成分不发生任何变化。约翰？霍普金斯大学也曾对此做过实验，证明无人机携带血液经历20公里飞行后并未对血液质量产生影响。
利用无人机配送血液可以大大提高血液配送效率，与传统运输配送方式相比，无人机配送更符合绿色物流理念和可持续发展的要求。基于此，本研究在对无人机血液配送可行性进行分析后，构建了无人机血液配送体系。同时，对考虑无人机配送的血液库存管理策略进行深入研究。为保障无人机血液配送系统能够最终落地，本研究也提出了相应的保障措施。
2 无人机的血液配送系统设计
2.1 系统组成
根据无人机相关理论与方法，本论文将无人机血液配送系统划分为飞行调度系统、地面收发系统和监控管理平台三个部分（见图1）。
2.1.1飞行调度系统
作为无人机血液配送系统的核心部分，它是确保无人机顺利完成血液配送任务的关键。具体而言，飞行调度系统主要负责根据用血需求的紧急程度、配送目的地数量和相应的配送距离选择合适的配送路线，根据配送的血液重量、预计的配送时长选择合适的机型，根据飞行环境和降落条件安排无人机的起飞与返航队列顺序。
2.1.2地面收发系统
在无人机起飞前，地面收发系统安排人员对血液进行装载，在预先确定的起飞时间安排无人机起飞并自动录入起飞信息。在无人机到达目的地后，地面收发系统安排人员在规定的降落地点接收血液并自动录入降落信息。
2.1.3监控管理平台
监控管理平台负责对无人机的安全规范飞行进行监控管理，及时通知调度系统对其进行规范调整，有权对无人机下达紧急降落或返航命令，确保无人机飞行不对民航客机飞行、街道交通和行人造成干扰。同时该系统也负责无人机的日常保养与维修。
2.2 配送流程设计
本论文对京东、顺丰等实地应用无人机配送快递的物流企业进行无人机配送方面的调研，参考现有无人机配送快递的流程，对无人机血液配送流程进行设计。目前，无人机配送流程普遍包括准备、起飞、飞行、降落、返航与维护等环节（见图2）。
2.3 网点布局与路线规划
在网点布局方面，应考虑两类无人机站点。首先，血液中心与用血医院内部或附近具备无人机起降条件处应设置无人机收发站点。其次，考虑到无人机续航能力，还应在无人机飞行范围内设置动力快速补充站点对配送距离较远的无人机进行充电。目前民用无人机多以电动为主，在续航方面应考虑设立充电站点，由相关工作人员为无人机充电，也可以参考亚马逊的充电桩技术，即利用城市现有基础设施打造停泊点，如电线杆、街灯、基站等，作为无人机自动充电站点。
配送路线的规划应充分考虑配送的先后顺序、与充电站点的距离和配送时间的约束，在此基础上确定以直线为主的配送路径，以实现成本最小化[5]。规划具体路线时，还要结合飞行环境限制，无人机的物理限制以及飞行任务要求等对无人机给出具体的飞行命令。无人机物理限制主要包括最小转弯半径，最大俯仰角，最小航迹段长度，最低安全飞行高度的限制。
2.4 人员与设备配置
对于人员配置，在无人机血液配送系统下各个部分应分别设置调度控制人员、地面收发人员、监控管理人员和保养维护人员。调度控制人员主要负责无人机的飞行调度控制，应具备操作相应机型的《无人机驾驶资格证》；地面收发人员负责无人机的起飞和降落以及血液的装卸载，应具备一定的血液保存及运输知识，防止血液在人工装卸载时受损；监控管理人员应实时监控无人机安全合规飞行；保养维护人员主要负责无人机的保养和维修等工作。對于设备配置，无人机配送系统的设备核心是无人机，包括机体、GPS、飞控装置和充电设备；其次，在设立的快速充电停泊点也应安装相应的充电设备。在无人机监控管理方面，也应配备相应的主机和信息收发装置，用于实时接收无人机信息和下达相关命令。
3 无人机血液配送下的血液库存管理
在传统RMI（医院管理库存）的库存策略下，医院为了应对患者随机异质的用血需求，不得不持有库存，而由于血液制品品类多，保质期短，医院持有库存会带来高库存和低服务水平的问题并产生血液浪费现象[6]。同时，医院与血液中心各自为政，只考虑自身成本最小化，所采取的行为导致供应链整体成本无法达到最优。通过无人机配送血液，提高了血液中心对医院用血需求的响应速度，医院的用血需求可以不用通过医院持有库存来保障，医院库存可以降低，因此，医院与血液中心相应的库存策略都会有所转变。
3.1 医院血液库存管理策略
无人机血液配送提高了血液中心对于医院用血需求的响应速度，医院的用血需求无须再通过持有库存进行满足，医院库存可以下降甚至取消，以减小血液过剩成本。因此，医院需要考虑无人机血液配送系统下对血液短缺与血液过剩成本进行重新权衡，医院不再需要储备安全库存，医院用血需求的订货策略及库存策略也会相应变化，以实现其成本最小化。
3.2 血液中心血液库存管理策略
由于用血需求响应速度的提高会导致医院降低库存甚至取消库存，因此，原先由各家医院自己管理的血液库存会转移到血液中心，由血液中心对血液库存实行统一管理并分配，即血液库存管理模式会由RMI（医院管理库存）逐步转变为VMI（血液中心管理库存）。此时，血液中心需要统筹规划考虑整个供应链成本最小化的血液库存及分配策略。故血液中心需要制定适应无人机血液配送系统下的库存策略以及对各家医院的分配及转运策略，以实现整个供应链的成本最小化，力图实现供需匹配，达到提高血液利用率、减少血液浪费的目的。
4 保障措施
4.1 血液物流信息管理系统
物流信息系统的建立和良好运行是无人机快速、精确进行血液配送的重要保障。要实现无人机血液配送系统的平稳运行，必须实现物流信息的共享。因此，需要借助计算机网络先进技术来搭建血液信息管理系统，快速处理全球定位系统（GPS）以及地理信息系统（GIS）实时返回的地理位置等信息完善物流管理活动。也需要依赖信息管理系统，保障医院与血液中心信息的有效联通。同时，也需要提供足够的硬件设备、性能良好的服务网络和高素质信息技术人才为血液物流信息管理系统提供相应的支撑。
4.2 激励与监督机制
科学合理的绩效评估标准和奖惩机制能够充分调动员工积极性，提高工作热情，及时发现并改正工作中存在的问题。血液中心应制定一套完善客观的定量监督和评估系统，对于内部各个部门和岗位，确定相应的绩效评估指标并严格执行以保障血液中心的良好运作。对外部各家医院，确定具体的需求审核和监督机制，对血液超订采取相应惩罚措施，从而规范血液供应链的运作，实现合理分配血液。
4.3 政府政策支持
用无人机进行血液配送大大提高了血液的运输和配送效率，为挽救更多生命提供了可能。但是无人机配送血液项目的落地还需要政府相关政策和法律制度与之配套。第一，完善无人机相关政策法规。逐步建立无人机监管机制，能为无人机送货的发展提供保障；优化无人机飞行审批，为相关企业申请飞行许可提供便利条件；第二，建立无人机交通管理系统，保障民用无人机保持低空飞行，为操作者提供所需信息，以保障其远离客机及特定的路线。
5 结论
利用无人机进行血液配送，对于医院和血液中心来说，能够降低血液配送成本，提高血液配送效率；对于病患来说，无人机进行血液配送能够极大地缩短配送时间，减轻病患痛苦，挽救生命；对于社会而言，无人机的使用可以带来巨大的经济效益和社会效益。无人机在运输过程中主要依靠电池电力提供动力，不产生废气尾气等污染气体以及温室气体，符合可持续发展的必然要求。当前，考虑无人机进行血液配送仍然停留在设想阶段，随着技术进步以及国家相关部委的大力推动，相信使用无人机进行血液配送必然成为未来趋势。
参考文献：
[1] 陈宇宁，季阳.医院输血科参与破解血荒的必要性分析[J].现代医药卫生，2016， 32（10）：1595- 1596.
[2] 李丽明，蒋富生.血液供应紧张的原因及缓解血液供应紧张的措施[J].中国药物经济学，2013（4）：317- 318.
[3] 张庆武，韩梅，朱丽华，等.影响血液供应能力要素之探讨[J].临床输血与检验，2013， 15（2）：144- 145.
[4] 翁丹宁.无人机物流配送的主要影响因素分析[J].企业改革与管理，2015（8）.
[5] 刘星辰，张美.物流配送无人机及其配送系统的设计研究[J].科技创新导报，2017，14（21）：12- 17.
[6] 刘良超.基于供应链视角下的血液库存管理研究[J].科技创新与生产力，2017（09）：56- 61.
摘要：随着医疗水平的提高和医保覆盖面的扩大，我国血液短缺问题愈发严重。为了缓解血液供需的矛盾，本文从血液物流管理现状出发，探讨考虑无人机进行血液配送的可行性，从系统组成、配送流程、网点布局和人员设备配置四个维度构建了无人机血液配送系统，并对无人机血液配送模式下的血液库存管理进行探讨。最后，为确保无人机配送血液能够落地提出了保障措施的方案。
关键词：血液供应链 无人机配送 系统设计 配送效率
中图分类号：F253.4 文献标识码：A
1 无人机血液配送可行性的提出
目前我国血液短缺不断加剧，多个地区频频出现“血荒”现象。从血液供应来看，我国公民献血率仅有0.94%，低于世界卫生组织设立的1.2%的警戒线，更远低于发达国家4%的平均水平，血液供应不足。从血液需求来看，近几年我国临床用血量每年以10%～15%的比例增長，约为血液采集增长率的两倍[1]，且随着社会经济发展、医保覆盖面的扩大以及医疗技术的不断提高，用血需求还会不断增加。同时，我国城乡二元结构导致医疗资源分布不均，医疗技术手段相对发达的大城市用血需求远高于其本市血液供应，相比于其他地区，其血液需求满足率更低[2]。以上种种现象表明，我国血液短缺问题愈发严重。
血液自身特性加剧了血液供应链管理难度。其一，血液制品具有易逝性。易逝品本身具有生命周期短、价值下降迅速等特点。血液制品一旦过期便不能继续使用，是一种典型的0-1型易逝品，如血小板，其保质期仅有5天。血液制品的这种特点极易导致血液报废。其二，血液需求的随机性与异质性为需求管理带来挑战。首先，血液需求存在随机性，用血需求量极易受到突发事件、医疗事故等紧急事件的影响，血液需求量的不确定性会增加需求管理的不确定性。其次，血液需求存在异质性，有紧急和常规两种需求类型，医院需要在紧急需求与常规需求间对血液进行合理分配，需求的异质性提高了需求管理的复杂程度。
血液配送环节是血液供应链管理的短板。目前，我国血液普遍配送时间过长，曾数次出现因送血延误抢救导致病人死亡的案例[3]。血液从血液中心向医院配送过程中，血液中心收到医院提交的用血需求，根据订血量和库存情况分配血液并安排出库，血液被送至医院后，医院检测血液合格后存储至本院血库随时备用。血液配送环节占据了血液生命周期的大部分时间，血液配送速度是能否及时响应用血需求关键因素。另外，血液配送方式落后，无法保障医院及时用血。当前血液中心到医院主要通过汽车配送血液，该配送方式受多个因素影响，不确定性较大，例如车辆限速、交通拥堵、天气情况等情况以及配送人员自身组织、方向感、熟练程度等方面的局限，现有的血液配送方式无法较好地保障医院及时用血[4]。
随着无人机技术的迅速发展，无人机的飞行性能不断提高，无人机在航拍、植保、物流等众多领域都发挥重要作用。无人机配送即通过利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的无人驾驶的低空飞行器运载包裹，自动送达目的地的过程。在物流领域，启用无人机投递快件能够缩短客户从订货到签收的时间，从而极大地提升配送效率。德国航运公司DHL无人机仅需8分钟，就可以完成标准快递车所需半小时的体育用品和药品的配送工作。另外，无人机配送能够满足血液配送的特殊要求。一方面无人机飞行速度快，直线航行的特点可以满足随时到来的血液需求，尤其是紧急的血液需求；另一方面当前的无人机技术可以保证在血液运输前后，血液样品成分不发生任何变化。约翰？霍普金斯大学也曾对此做过实验，证明无人机携带血液经历20公里飞行后并未对血液质量产生影响。
利用无人机配送血液可以大大提高血液配送效率，与传统运输配送方式相比，无人机配送更符合绿色物流理念和可持续发展的要求。基于此，本研究在对无人机血液配送可行性进行分析后，构建了无人机血液配送体系。同时，对考虑无人机配送的血液库存管理策略进行深入研究。为保障无人机血液配送系统能够最终落地，本研究也提出了相应的保障措施。
2 无人机的血液配送系统设计
2.1 系统组成
根据无人机相关理论与方法，本论文将无人机血液配送系统划分为飞行调度系统、地面收发系统和监控管理平台三个部分（见图1）。
2.1.1飞行调度系统
作为无人机血液配送系统的核心部分，它是确保无人机顺利完成血液配送任务的关键。具体而言，飞行调度系统主要负责根据用血需求的紧急程度、配送目的地数量和相应的配送距离选择合适的配送路线，根据配送的血液重量、预计的配送时长选择合适的机型，根据飞行环境和降落条件安排无人机的起飞与返航队列顺序。
2.1.2地面收发系统
在无人机起飞前，地面收发系统安排人员对血液进行装载，在预先确定的起飞时间安排无人机起飞并自动录入起飞信息。在无人机到达目的地后，地面收发系统安排人员在规定的降落地点接收血液并自动录入降落信息。
2.1.3监控管理平台
监控管理平台负责对无人机的安全规范飞行进行监控管理，及时通知调度系统对其进行规范调整，有权对无人机下达紧急降落或返航命令，确保无人机飞行不对民航客机飞行、街道交通和行人造成干扰。同时该系统也负责无人机的日常保养与维修。
2.2 配送流程设计
本论文对京东、顺丰等实地应用无人机配送快递的物流企业进行无人机配送方面的调研，参考现有无人机配送快递的流程，对无人机血液配送流程进行设计。目前，无人机配送流程普遍包括准备、起飞、飞行、降落、返航与维护等环节（见图2）。
2.3 网点布局与路线规划
在网点布局方面，应考虑两类无人机站点。首先，血液中心与用血医院内部或附近具备无人机起降条件处应设置无人机收发站点。其次，考虑到无人机续航能力，还应在无人机飞行范围内设置动力快速补充站点对配送距离较远的无人机进行充电。目前民用无人机多以电动为主，在续航方面应考虑设立充电站点，由相关工作人员为无人机充电，也可以参考亚马逊的充电桩技术，即利用城市现有基础设施打造停泊点，如电线杆、街灯、基站等，作为无人机自动充电站点。
配送路线的规划应充分考虑配送的先后顺序、与充电站点的距离和配送时间的约束，在此基础上确定以直线为主的配送路径，以实现成本最小化[5]。规划具体路线时，还要结合飞行环境限制，无人机的物理限制以及飞行任务要求等对无人机给出具体的飞行命令。无人机物理限制主要包括最小转弯半径，最大俯仰角，最小航迹段长度，最低安全飞行高度的限制。
2.4 人员与设备配置
对于人员配置，在无人机血液配送系统下各个部分应分别设置调度控制人员、地面收发人员、监控管理人员和保养维护人员。调度控制人员主要负责无人机的飞行调度控制，应具备操作相应机型的《无人机驾驶资格证》；地面收发人员负责无人机的起飞和降落以及血液的装卸载，应具备一定的血液保存及运输知识，防止血液在人工装卸载时受损；监控管理人员应实时监控无人机安全合规飞行；保养维护人员主要负责无人机的保养和维修等工作。對于设备配置，无人机配送系统的设备核心是无人机，包括机体、GPS、飞控装置和充电设备；其次，在设立的快速充电停泊点也应安装相应的充电设备。在无人机监控管理方面，也应配备相应的主机和信息收发装置，用于实时接收无人机信息和下达相关命令。
3 无人机血液配送下的血液库存管理
在传统RMI（医院管理库存）的库存策略下，医院为了应对患者随机异质的用血需求，不得不持有库存，而由于血液制品品类多，保质期短，医院持有库存会带来高库存和低服务水平的问题并产生血液浪费现象[6]。同时，医院与血液中心各自为政，只考虑自身成本最小化，所采取的行为导致供应链整体成本无法达到最优。通过无人机配送血液，提高了血液中心对医院用血需求的响应速度，医院的用血需求可以不用通过医院持有库存来保障，医院库存可以降低，因此，医院与血液中心相应的库存策略都会有所转变。
3.1 医院血液库存管理策略
无人机血液配送提高了血液中心对于医院用血需求的响应速度，医院的用血需求无须再通过持有库存进行满足，医院库存可以下降甚至取消，以减小血液过剩成本。因此，医院需要考虑无人机血液配送系统下对血液短缺与血液过剩成本进行重新权衡，医院不再需要储备安全库存，医院用血需求的订货策略及库存策略也会相应变化，以实现其成本最小化。
3.2 血液中心血液库存管理策略
由于用血需求响应速度的提高会导致医院降低库存甚至取消库存，因此，原先由各家医院自己管理的血液库存会转移到血液中心，由血液中心对血液库存实行统一管理并分配，即血液库存管理模式会由RMI（医院管理库存）逐步转变为VMI（血液中心管理库存）。此时，血液中心需要统筹规划考虑整个供应链成本最小化的血液库存及分配策略。故血液中心需要制定适应无人机血液配送系统下的库存策略以及对各家医院的分配及转运策略，以实现整个供应链的成本最小化，力图实现供需匹配，达到提高血液利用率、减少血液浪费的目的。
4 保障措施
4.1 血液物流信息管理系统
物流信息系统的建立和良好运行是无人机快速、精确进行血液配送的重要保障。要实现无人机血液配送系统的平稳运行，必须实现物流信息的共享。因此，需要借助计算机网络先进技术来搭建血液信息管理系统，快速处理全球定位系统（GPS）以及地理信息系统（GIS）实时返回的地理位置等信息完善物流管理活动。也需要依赖信息管理系统，保障医院与血液中心信息的有效联通。同时，也需要提供足够的硬件设备、性能良好的服务网络和高素质信息技术人才为血液物流信息管理系统提供相应的支撑。
4.2 激励与监督机制
科学合理的绩效评估标准和奖惩机制能够充分调动员工积极性，提高工作热情，及时发现并改正工作中存在的问题。血液中心应制定一套完善客观的定量监督和评估系统，对于内部各个部门和岗位，确定相应的绩效评估指标并严格执行以保障血液中心的良好运作。对外部各家医院，确定具体的需求审核和监督机制，对血液超订采取相应惩罚措施，从而规范血液供应链的运作，实现合理分配血液。
4.3 政府政策支持
用无人机进行血液配送大大提高了血液的运输和配送效率，为挽救更多生命提供了可能。但是无人机配送血液项目的落地还需要政府相关政策和法律制度与之配套。第一，完善无人机相关政策法规。逐步建立无人机监管机制，能为无人机送货的发展提供保障；优化无人机飞行审批，为相关企业申请飞行许可提供便利条件；第二，建立无人机交通管理系统，保障民用无人机保持低空飞行，为操作者提供所需信息，以保障其远离客机及特定的路线。
5 结论
利用无人机进行血液配送，对于医院和血液中心来说，能够降低血液配送成本，提高血液配送效率；对于病患来说，无人机进行血液配送能够极大地缩短配送时间，减轻病患痛苦，挽救生命；对于社会而言，无人机的使用可以带来巨大的经济效益和社会效益。无人机在运输过程中主要依靠电池电力提供动力，不产生废气尾气等污染气体以及温室气体，符合可持续发展的必然要求。当前，考虑无人机进行血液配送仍然停留在设想阶段，随着技术进步以及国家相关部委的大力推动，相信使用无人机进行血液配送必然成为未来趋势。
参考文献：
[1] 陈宇宁，季阳.医院输血科参与破解血荒的必要性分析[J].现代医药卫生，2016， 32（10）：1595- 1596.
[2] 李丽明，蒋富生.血液供应紧张的原因及缓解血液供应紧张的措施[J].中国药物经济学，2013（4）：317- 318.
[3] 张庆武，韩梅，朱丽华，等.影响血液供应能力要素之探讨[J].临床输血与检验，2013， 15（2）：144- 145.
[4] 翁丹宁.无人机物流配送的主要影响因素分析[J].企业改革与管理，2015（8）.
[5] 刘星辰，张美.物流配送无人机及其配送系统的设计研究[J].科技创新导报，2017，14（21）：12- 17.
[6] 刘良超.基于供应链视角下的血液库存管理研究[J].科技创新与生产力，2017（09）：56- 61.
