基于大數(shù)據(jù)的汽車防腐策略研究

張瑾 崔晨 張開顏

摘要：中國(guó)汽車產(chǎn)銷量連續(xù)十二年蟬聯(lián)全球第一，因腐蝕問題引發(fā)的消費(fèi)者投訴數(shù)量也躍居我國(guó)汽車類投訴前五位;如何實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車腐蝕進(jìn)行有效管控已成為政府、行業(yè)及消費(fèi)者共同關(guān)注的焦點(diǎn)。從行業(yè)層面，建設(shè)集“中外汽車腐蝕環(huán)境數(shù)據(jù)”、“中國(guó)市場(chǎng)汽車腐蝕數(shù)據(jù)”、“汽車腐蝕性能驗(yàn)證數(shù)據(jù)”三大數(shù)據(jù)體系，成為改善我國(guó)汽車行業(yè)嚴(yán)峻的腐蝕現(xiàn)狀的重要手段。

關(guān)鍵詞：汽車防腐;腐蝕;大數(shù)據(jù);汽車

1.消費(fèi)者日益關(guān)注汽車腐蝕現(xiàn)象

（1）腐蝕類投訴已位居汽車投訴排行榜前5位

近些年，中國(guó)品牌車企的工藝、技術(shù)水平不斷提升，其較高的性價(jià)比贏得了越來(lái)越多消費(fèi)者的青睞;但車主的投訴量也呈現(xiàn)快速上升趨勢(shì)。研究發(fā)現(xiàn)，2010-2019年的10年間，涉及汽車腐蝕類的投訴數(shù)量逐年攀升，累計(jì)已超過10000宗，10年間，投訴率增長(zhǎng)近136倍，目前腐蝕類投訴已位居汽車投訴排行榜前5位，已成為消費(fèi)者重點(diǎn)關(guān)注的質(zhì)量問題[1]。

從防腐工藝和規(guī)范角度上，將腐蝕投訴車型劃分為自主、合資和進(jìn)口三種。分析發(fā)現(xiàn)，進(jìn)口品牌與合資品牌車型的投訴案例數(shù)相差不大，但進(jìn)口車型的單一品牌腐蝕投訴率較低，合資和自主車型投訴率較高，與市場(chǎng)保有量基本直接相關(guān)。結(jié)合車型定位，部分進(jìn)口車型價(jià)格較高，也就是說(shuō)：按照國(guó)外的防腐工藝和規(guī)范生產(chǎn)的車型，即使企業(yè)防腐體系較為完善，在我國(guó)服役過程中依然存在腐蝕問題，側(cè)面反映了現(xiàn)行防腐策略與我國(guó)環(huán)境腐蝕工況不相符的現(xiàn)狀。

調(diào)研對(duì)象中，進(jìn)口品牌車型的腐蝕部位主要集中于排氣管、底盤、轉(zhuǎn)向機(jī)、座椅骨架、車頂、輪轂、齒輪、后備箱、翼子板、氣缸、方向機(jī)軸承、鉸鏈等。按年限對(duì)進(jìn)口車型的腐蝕案例進(jìn)行統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)：新車腐蝕投訴案例非常高，集中于底盤金屬部位等非常規(guī)可見區(qū)域，車輛在正常維護(hù)狀態(tài)下，能夠發(fā)現(xiàn)苛刻工況下易發(fā)生腐蝕的部位。

合資品牌與進(jìn)口品牌相比，腐蝕投訴案例相對(duì)較高;合資品牌汽車零部件多采用表面涂裝方式，主要是由于金屬基體與漆膜的兼容性問題引發(fā)的腐蝕，具體表現(xiàn)為：基體表面處理質(zhì)量欠佳;漆膜工藝穩(wěn)定性較低，易產(chǎn)生破損等。自主品牌投訴數(shù)量占比最高，車輛腐蝕投訴案例的數(shù)量也最多;與合資品牌投訴案例數(shù)量相比，增加約一倍，發(fā)生腐蝕的部位和腐蝕形式更加復(fù)雜，既包含了有機(jī)涂裝部位，也包含了裸露金屬部位。

（2）因腐蝕質(zhì)量缺陷導(dǎo)致的召回?cái)?shù)量不可小覷

研究發(fā)現(xiàn)，僅僅在我國(guó)開始實(shí)行汽車召回制度以來(lái)，已有7627萬(wàn)余輛汽車因質(zhì)量缺陷而被召回，相當(dāng)于每3輛汽車中約有1輛因質(zhì)量缺陷被召回;其中，618萬(wàn)余輛汽車因腐蝕質(zhì)量缺陷被召回，意味著每40輛汽車中就約有1輛因腐蝕質(zhì)量缺陷被召回[2][4]。

通過對(duì)腐蝕車輛召回品牌進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)：主要涉及46個(gè)品牌、100余個(gè)車型，覆蓋自主、合資、外資等不同類型品牌以及SUV、B級(jí)、C級(jí)、A級(jí)等不同級(jí)別的車型;腐蝕致存在嚴(yán)重安全性能故障隱患是最主要的缺陷召回原因，其占全部腐蝕召回汽車總量的91.3%[3][5]。

綜上，通過對(duì)消費(fèi)者和汽車企業(yè)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，主要有三個(gè)因素制約著我國(guó)汽車產(chǎn)品防腐技術(shù)進(jìn)步：一是多數(shù)汽車企業(yè)開展防腐工作時(shí)，未充分考慮到中外氣候環(huán)境國(guó)情的差異，使得外資企業(yè)、合資企業(yè)進(jìn)行中國(guó)防腐本土化開發(fā)，自主企業(yè)走出國(guó)門進(jìn)行產(chǎn)品出口時(shí)，都難以規(guī)避腐蝕風(fēng)險(xiǎn)，而這些工作的開展都需要中外氣候環(huán)境數(shù)據(jù)支撐;二是汽車行業(yè)尚未建立完善的市場(chǎng)腐蝕大數(shù)據(jù)，材料工藝的精益設(shè)計(jì)、零件防腐指標(biāo)的差異化設(shè)定、車型防腐目標(biāo)的制定，一定程度上缺少可靠的依據(jù);三是整車、零部件防腐試驗(yàn)周期長(zhǎng)、成本高，越來(lái)越難以適應(yīng)目前越來(lái)越快的車型開發(fā)節(jié)奏。整體來(lái)看，我國(guó)汽車行業(yè)嚴(yán)峻的腐蝕現(xiàn)狀，亟需通過構(gòu)建涵蓋全生命周期腐蝕大數(shù)據(jù)體系來(lái)改善。

2.汽車腐蝕大數(shù)據(jù)體系建設(shè)內(nèi)容

基于前期調(diào)研研究，為了建成全面支撐汽車行業(yè)企業(yè)進(jìn)行防腐技術(shù)提升，需要針對(duì)“中外汽車腐蝕環(huán)境數(shù)據(jù)集”、“中國(guó)市場(chǎng)汽車腐蝕數(shù)據(jù)集”、“汽車腐蝕性能驗(yàn)證數(shù)據(jù)集”這三大數(shù)據(jù)體系進(jìn)行采集、分析。其中，“中外汽車腐蝕環(huán)境數(shù)據(jù)集”包括”靜態(tài)腐蝕環(huán)境數(shù)據(jù)”、”動(dòng)態(tài)腐蝕環(huán)境數(shù)據(jù)”和”環(huán)境數(shù)據(jù)分析模型”3個(gè)子模塊，支撐中外汽車腐蝕國(guó)情對(duì)標(biāo)研究;“中國(guó)市場(chǎng)汽車腐蝕數(shù)據(jù)集”包括“汽車腐蝕投訴數(shù)據(jù)”、“在用車腐蝕數(shù)據(jù)”和“報(bào)廢車腐蝕數(shù)據(jù)”3個(gè)子模塊，支撐汽車的防腐目標(biāo)設(shè)定與精益設(shè)計(jì);“汽車腐蝕性能驗(yàn)證數(shù)據(jù)集”主要涉及防腐材料、工藝、零部件以及異種金屬混合車身電偶腐蝕等層面的研究成果，支撐汽車腐蝕性能的精準(zhǔn)驗(yàn)證研究。

（1）中外汽車腐蝕環(huán)境數(shù)據(jù)集

中外汽車腐蝕環(huán)境數(shù)據(jù)集是汽車產(chǎn)品進(jìn)入目標(biāo)市場(chǎng)、產(chǎn)品定位和設(shè)定總體防腐目標(biāo)的最根本依據(jù)，以3個(gè)子模塊的形式來(lái)分別建設(shè)。其中，模塊1為“靜態(tài)腐蝕環(huán)境數(shù)據(jù)模塊”，此模塊的數(shù)據(jù)將以100萬(wàn)條/月的速度進(jìn)行更新。該模塊主要通過采集材料大氣靜態(tài)腐蝕環(huán)境、融雪鹽靜態(tài)腐蝕環(huán)境、汽車靜態(tài)腐蝕環(huán)境工況3個(gè)維度的數(shù)據(jù)，繪制中外腐蝕強(qiáng)度靜態(tài)地圖，形成覆蓋全國(guó)34座典型城市、國(guó)外20余個(gè)出口地區(qū)的中外汽車腐蝕環(huán)境靜態(tài)數(shù)據(jù)體系。

模塊2為“動(dòng)態(tài)腐蝕環(huán)境數(shù)據(jù)模塊”，此模塊的數(shù)據(jù)主要由來(lái)自國(guó)內(nèi)9座典型氣候城市的60輛用戶車構(gòu)成的汽車動(dòng)態(tài)腐蝕環(huán)境數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)得來(lái)。每輛車的底盤和車身的典型易腐蝕部位均安裝了大量的標(biāo)準(zhǔn)掛片，通過長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)汽車服役地區(qū)的環(huán)境因素?cái)?shù)據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)掛片腐蝕數(shù)據(jù)，配合動(dòng)態(tài)行駛軌跡，將首次在國(guó)內(nèi)實(shí)現(xiàn)了汽車動(dòng)態(tài)腐蝕環(huán)境數(shù)據(jù)的采集和自動(dòng)化解析[6][7]。

模塊3為“環(huán)境數(shù)據(jù)分析模型模塊”，主要運(yùn)用算法工具，對(duì)模塊1和模塊2的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)建模處理、過程分析、未來(lái)預(yù)測(cè)。其中，大數(shù)據(jù)預(yù)處理工具，主要實(shí)現(xiàn)溫度、濕度、降水量等氣候，SO2、NO2、融雪劑、O3、PM2.5等污染物，速度、里程、時(shí)段等行駛等10余項(xiàng)環(huán)境數(shù)據(jù)的批量預(yù)處理;用戶行為數(shù)據(jù)分析工具實(shí)現(xiàn)單車或多車型的駕駛行為軌跡的自動(dòng)解析。過程分析模型，實(shí)現(xiàn)腐蝕過程分析、影響因子權(quán)重排序、地區(qū)降維聚類等精細(xì)解析;未來(lái)預(yù)測(cè)模型，預(yù)測(cè)某材料掛片或零部件的腐蝕行為，自動(dòng)進(jìn)行模型精度的評(píng)價(jià)和模型選用的切換[6][7]。

（2）中國(guó)市場(chǎng)汽車腐蝕數(shù)據(jù)集

中國(guó)市場(chǎng)汽車腐蝕數(shù)據(jù)集反映的是，汽車產(chǎn)品出售之后，消費(fèi)者對(duì)汽車腐蝕現(xiàn)象的反饋，以及汽車在使用、報(bào)廢階段所呈現(xiàn)的腐蝕現(xiàn)狀。此部分包含“汽車腐蝕投訴數(shù)據(jù)模塊”、“在用車腐蝕數(shù)據(jù)模塊”和“報(bào)廢車腐蝕數(shù)據(jù)模塊”，主要支撐汽車企業(yè)將消費(fèi)者的要求轉(zhuǎn)化為防腐設(shè)計(jì)輸入?yún)?shù)，支持不同車型的防腐性能及精益設(shè)計(jì)評(píng)估，量化分析工藝、結(jié)構(gòu)的防腐水平和腐蝕風(fēng)險(xiǎn)。

其中，“汽車腐蝕投訴數(shù)據(jù)模塊”主要收錄歷年國(guó)內(nèi)外涉及腐蝕質(zhì)量問題的用戶投訴案例，包含汽車品牌、年限、地區(qū)、車型、部位等信息。“在用車腐蝕數(shù)據(jù)模塊”，旨在采集典型氣候城市市場(chǎng)正常服役汽車的腐蝕狀態(tài)解析數(shù)據(jù)，覆蓋汽車主外觀、乘員艙、行李艙、引擎艙、底盤等區(qū)域的鈑金、空腔、灌蠟、涂膠等信息，形成車型及零部件腐蝕對(duì)標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)、耐蝕性能不足的零部件庫(kù)、滿足中國(guó)市場(chǎng)防腐要求的零部件庫(kù)和防腐技術(shù)降本零部件庫(kù)?！皥?bào)廢車腐蝕數(shù)據(jù)模塊”，通過運(yùn)用外觀評(píng)價(jià)、功能檢查、減薄率測(cè)量、電化學(xué)測(cè)試等主客觀表征方法，對(duì)不同典型氣候城市的報(bào)廢車腐蝕狀態(tài)進(jìn)行精確解析，分析環(huán)境介質(zhì)對(duì)汽車結(jié)構(gòu)的腐蝕累積影響，用于矯正中國(guó)汽車防腐設(shè)計(jì)不足或冗余[8]。

（3）汽車腐蝕性能驗(yàn)證數(shù)據(jù)集

為支持腐蝕缺陷識(shí)別和防腐選材及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化，還需要建設(shè)“汽車腐蝕性能驗(yàn)證數(shù)據(jù)集”。即建設(shè)包含不同車型、不同類型零部件、不同工藝、材料和結(jié)構(gòu)的強(qiáng)化腐蝕試驗(yàn)數(shù)據(jù)庫(kù)、鹽霧腐蝕試驗(yàn)數(shù)據(jù)庫(kù)、循環(huán)腐蝕試驗(yàn)數(shù)據(jù)庫(kù)和電化學(xué)測(cè)試數(shù)據(jù)庫(kù)[9]。結(jié)合電化學(xué)腐蝕機(jī)理，研究開發(fā)涂層快速驗(yàn)證評(píng)估模型;針對(duì)異種金屬混合車身的電偶腐蝕問題，研發(fā)開發(fā)適用于汽車領(lǐng)域的電偶腐蝕仿真模型，通過規(guī)避電偶腐蝕風(fēng)險(xiǎn)，提高合理選材及優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的效率[10][11][13]。

3.汽車行業(yè)防腐研究趨勢(shì)展望

隨著“一帶一路”等國(guó)家戰(zhàn)略的實(shí)施，主流汽車企業(yè)也在加速國(guó)際化進(jìn)程。在車型防腐層面，也會(huì)更加關(guān)注出口國(guó)環(huán)境信息、逐步加大新技術(shù)和新材料的應(yīng)用、越發(fā)重視全生命周期的管控。

（1）更加關(guān)注出口國(guó)環(huán)境信息

中東地區(qū)作為我國(guó)汽車企業(yè)產(chǎn)品出口的重要目的地，因其特有的氣候特征和使用習(xí)慣帶來(lái)的耐候性問題，成為國(guó)內(nèi)汽車企業(yè)不可忽視的研究點(diǎn)。而國(guó)內(nèi)汽車通用的瓊海溫?zé)岷屯卖敺蔁嶙匀画h(huán)境試驗(yàn)還不能完全替代中東熱帶沙漠試驗(yàn);因此，越來(lái)越多的自主汽車企業(yè)，參考豐田、現(xiàn)代、五十鈴等日韓系汽車企業(yè)在中東地區(qū)優(yōu)先布局，專注于開展中東熱帶沙漠試驗(yàn)研究，在出口時(shí)更關(guān)注當(dāng)?shù)氐臍夂蚺c環(huán)境變化，并針對(duì)不同區(qū)域服役特點(diǎn)、進(jìn)行車型的老化、銹蝕、功能失效、VOC及氣味設(shè)計(jì)開發(fā)[5]。

（2）逐步加大新材料、新技術(shù)的應(yīng)用

就車身而言，一方面，高強(qiáng)度和高彈性模量的新型復(fù)合材料，因其具有耐腐蝕、易于涂裝等金屬材料所不能比擬的優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)已成為汽車車身替代金屬材料的主要材料之一，將大大減少金屬腐蝕帶來(lái)的破壞與損失。另一方面，隨著太陽(yáng)能屏蔽防腐蝕涂料、阻尼防腐蝕涂料、可剝性防腐蝕涂料、耐氣候防腐蝕聚氨酯涂料、阻燃導(dǎo)靜電耐溫防腐蝕涂料等材料產(chǎn)品的普及應(yīng)用，市場(chǎng)上對(duì)高品質(zhì)防腐涂料的需求也將急劇增加，車用防腐涂料將由傳統(tǒng)型涂料向環(huán)保型、多功能型涂料轉(zhuǎn)變;這些涂料的使用，不僅可以提升汽車的外觀品質(zhì)，還能延長(zhǎng)汽車產(chǎn)品的服役壽命[12][14][17][18]。

鑒于整車道路強(qiáng)化腐蝕試驗(yàn)存在周期長(zhǎng)、試驗(yàn)成本高等局限性，越來(lái)越多的企業(yè)開始探索防腐模擬仿真技術(shù)，并將其逐步應(yīng)用于車型開發(fā)過程中[13]。如通過仿真技術(shù)分析車門鉸鏈、底盤連接點(diǎn)等典型區(qū)域腐蝕防護(hù)問題，在數(shù)字化階段和設(shè)計(jì)階段模擬苛刻服役環(huán)境、以充分暴露腐蝕風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)[19];通過優(yōu)化白車身設(shè)計(jì)參數(shù)，來(lái)提高車身的防腐蝕性能[17]。此外，通過仿真軟件也可將零散的材料數(shù)據(jù)、腐蝕數(shù)據(jù)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等信息進(jìn)行系統(tǒng)化、平臺(tái)化管理，減少對(duì)整車、零部件防腐試驗(yàn)的過度依賴[15][16]。

（3）越發(fā)重視生命周期分級(jí)管控

為了節(jié)省試驗(yàn)成本，多數(shù)汽車企業(yè)在保證整車質(zhì)量的同時(shí)，對(duì)不同車型的防腐要求進(jìn)行分級(jí)管控。一是通過對(duì)整車強(qiáng)化腐蝕試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行整理、分析、總結(jié)，梳理再發(fā)防治案例，提取頻發(fā)件、識(shí)別要求過高的零部件，編制形成典型零部件管控清單，進(jìn)行有目的重點(diǎn)管控;二是增加零部件標(biāo)準(zhǔn)評(píng)審，對(duì)新制定、修訂的零部件技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中的防腐要求進(jìn)行審核，確保零部件標(biāo)準(zhǔn)中的防腐要求能夠滿足整車服役需求;三是在汽車產(chǎn)品開發(fā)的研發(fā)設(shè)計(jì)、試制評(píng)價(jià)、性能驗(yàn)證等各個(gè)環(huán)節(jié)，考慮車型防腐性能的匹配度，基于跨部門、跨領(lǐng)域的合作，推進(jìn)防腐標(biāo)準(zhǔn)的準(zhǔn)確性、權(quán)威性和可執(zhí)行性，確保整車及零部件滿足防腐要求[18][19][20]。

此外，為適應(yīng)不同腐蝕區(qū)域的防腐要求，汽車制造企業(yè)也開始對(duì)汽車售后的防腐保養(yǎng)提出新的舉措。如考慮到新車前三年一般極少出現(xiàn)銹蝕現(xiàn)象，從第三年進(jìn)行防腐的首次保養(yǎng)，以后每2年進(jìn)行1次;隨著車輛使用年限的提升，10年、12年、甚至更高年限的車輛并不強(qiáng)制報(bào)廢，僅通過材料、工藝優(yōu)化等已不能滿足其防腐要求，逐步實(shí)行并推廣售后防腐保養(yǎng)，將成為汽車全生命周期腐蝕防護(hù)的重要環(huán)節(jié)。

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作者簡(jiǎn)介：張瑾（1989-），女，漢族，山東，工程師，碩士，中汽數(shù)據(jù)有限公司-300393，研究方向?yàn)槠嚠a(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展研究。郵箱：shlcgood@163.com。