[論文レビュー] Zero-Emission Delivery for Logistics and Transportation: Challenges, Research Issues, and Opportunities

J. Bukhari, A. G. Somanagoudar+3 more|arXiv (Cornell University)|May 31, 2022

Transportation and Mobility Innovations被引用数 5

ひとこと要約

本論文は、都市部物流における電気自動車、燃料電池トラック、無人航空機（UAV）を用いたゼロエミッション配送システムについての体系的レビューを提示する。本研究では、これらの技術の統合に伴う技術的・環境的・経済的・政策的課題を分析し、UAVと車両の協調をAIで駆動する手法を提案するとともに、グリーン物流計画および設計分野における主な研究ギャップと機会を同定する。

ABSTRACT

Greenhouse gas, produced from various industries such as Power, Manufacturing, Transport, Chemical, or Agriculture, is the major source of global warming. While the transport industry is among the top three major contributors, accounting for 16.2% of global emissions. To counter this, many countries are responding actively to achieve net or absolute zero-emission goals by replacing fossil fuel with renewable energy sources. In response to this initiative, this chapter provides a systematic review of the use of zero-emission vehicles for a specific use case of package delivery. It first compares different green delivery systems that use unmanned aerial vehicles, electric vehicles, and fuel-cell trucks for certain weight categories. Specifically, a coordination of unmanned aerial vehicle and ground-based electric truck envisions a new paradigm of ground-based zero-emission vehicles where unmanned aerial vehicles can fly in the air beyond the visual line of sight empowered by future-generation wireless technologies. The integration of zero-emission vehicles for package delivery will encounter many challenges in analyzing, modelling, planning, and designing a green logistics system. This chapter investigates these challenges in the adoption of zero-emission vehicles with the existing research issues from a technical, environmental, economic, and political point of view. In addition, this study also sheds a new research perspective on artificial intelligence and integrated solutions for zero-emission deliveries.

研究の動機と目的

• 都市部のパッケージ配送システムにおけるゼロエミッション車両（ZEV）の実現可能性と影響を分析すること。
• 物流分野におけるZEVの導入に伴う技術的・環境的・経済的・政治的課題を特定すること。
• UAVと電気自動車の統合を活用した視認外飛行運用の実現を検討すること。
• 人工知能およびマルチエージェントシステムが、グリーン配送ネットワークの最適化に果たす役割を検証すること。
• 持続可能でゼロエミッションの物流フレームワークを設計する分野における研究ギャップと今後の機会を強調すること。

提案手法

• パッケージ配送分野におけるZEVの応用に焦点を当てた体系的文献レビューを実施する。
• 異なる積載重量カテゴリにおける電気トラック、燃料電池トラック、UAVの性能と排出ガスを比較する。
• UAVと電気走行車両を統合したハイブリッド配送モデルを提案し、運用範囲を拡大する。
• マルチエージェントシステム（MAS）フレームワークを用いて、UAVと走行車両間の協調をモデル化する。
• 視認外飛行運用を可能にする無線通信技術を分析する。
• AIおよび最適化技術を統合し、ZEVネットワークにおけるルーティング、エネルギー効率、配送計画の改善を図る。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 パッケージ配送に向けたゼロエミッション車両を展開するにあたり、主な技術的・環境的・経済的・政策的課題は何か？
• RQ2 UAVと電気走行車両をどのように協調させれば、配送効率を向上させるとともに排出ガスを削減できるか？
• RQ3 人工知能は、ゼロエミッション物流システムの計画および運用を最適化するために果たす役割は何か？
• RQ4 ZEVを用いたグリーン物流ネットワークのモデリング、設計、実装における現在の研究ギャップは何か？
• RQ5 UAV、電気トラック、燃料電池トラックといった異なる車両タイプは、排出ガス、コスト、運用可能性の観点からどのように比較できるか？

主な発見

• 輸送部門は世界の温室効果ガス排出量の16.2％を占めており、気候目標達成の観点からゼロエミッション物流の実現が不可欠である。
• UAVと電気走行車両を協調的な配送ネットワークに統合することで、排出ガスを顕著に削減できる。
• 視認外飛行運用は次世代の無線技術によって可能となり、配送カバレッジが拡大される。
• AIおよびマルチエージェントシステムは、ZEV物流におけるルーティング、エネルギー使用、協調の最適化に有望な解決策を提供する。
• スケーラブルなゼロエミッション配送システムのためのモデリング、計画、政策統合分野には依然として大きな研究ギャップが存在する。
• インfraストラクチャー投資や規制フレームワークを含む経済的・政治的障壁は、広範なZEVの導入を阻害する主要因のままである。