數(shù)字造車還缺什么？

文/《經(jīng)濟(jì)》雜志、經(jīng)濟(jì)網(wǎng)記者 寇佳麗

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，汽車行業(yè)快速的數(shù)字化進(jìn)程正將這個(gè)以傳統(tǒng)硬件為主的行業(yè)轉(zhuǎn)變?yōu)橐攒浖徒鉀Q方案為中心的行業(yè)，消費(fèi)者不斷升級(jí)的數(shù)字化生活方式以及對(duì)于新穎創(chuàng)新服務(wù)的需求提升，直接推動(dòng)了汽車行業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型和升級(jí)。作為制造業(yè)領(lǐng)域創(chuàng)新的集大成者，汽車行業(yè)在新一輪數(shù)字化科技革命中走在了最前沿，各大汽車企業(yè)都在尋求數(shù)字化轉(zhuǎn)型道路，部分更為努力的車企已不同程度地引入了大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等，搭建具備自身特點(diǎn)的部署模式。

不可避免的“新四化”

2012 年，十八大報(bào)告提出“新四化”戰(zhàn)略，即堅(jiān)持走中國(guó)特色新型工業(yè)化、信息化、城鎮(zhèn)化、農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化道路，推動(dòng)信息化和工業(yè)化深度融合、工業(yè)化和城鎮(zhèn)化良性互動(dòng)、城鎮(zhèn)化和農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化相互協(xié)調(diào)，促進(jìn)工業(yè)化、信息化、城鎮(zhèn)化、農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化同步發(fā)展。10 年后的今天，我國(guó)汽車產(chǎn)業(yè)也正處于“新四化”階段，即電動(dòng)化、網(wǎng)聯(lián)化、智能化和共享化?！靶滤幕笔菓?zhàn)略規(guī)劃，也代表著未來汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。

中國(guó)汽車工業(yè)協(xié)會(huì)公開數(shù)據(jù)顯示，2018 年，我國(guó)汽車產(chǎn)銷量分別為2781 萬輛和2808 萬輛，同比分別下降4.2%、2.8%。這代表我國(guó)汽車市場(chǎng)年度銷量出現(xiàn)自1990 年以來的首次負(fù)增長(zhǎng)。不僅如此，當(dāng)年，各大汽車企業(yè)的營(yíng)收和利潤(rùn)總額也出現(xiàn)了下滑，意味著我國(guó)汽車市場(chǎng)已經(jīng)從高速增長(zhǎng)期進(jìn)入平穩(wěn)期。同時(shí)，造車新勢(shì)力、互聯(lián)網(wǎng)科技企業(yè)入局，汽車行業(yè)的“新四化”變革已經(jīng)悄無聲息地成為汽車企業(yè)現(xiàn)階段全面轉(zhuǎn)型的必然選擇。一方面，新生代消費(fèi)者正不斷成為首次購(gòu)車主力軍，消費(fèi)習(xí)慣與偏好在變化，市場(chǎng)由“以產(chǎn)品為中心”向“以人為中心”轉(zhuǎn)變。另一方面，與“新四化”相伴而來的是技術(shù)和商業(yè)模式的創(chuàng)新，也因此，汽車產(chǎn)業(yè)鏈的各個(gè)環(huán)節(jié)都不得不面臨深刻變化與嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。

要想持續(xù)完成“新四化”目標(biāo)，數(shù)字化不可避免：數(shù)字化是通往“新四化”的必由之路，而“新四化”反過來可以進(jìn)一步推動(dòng)汽車產(chǎn)品的數(shù)字化。

在重慶市沙坪壩區(qū)青鳳高科產(chǎn)業(yè)園區(qū)賽力斯鳳凰智慧工廠，工作人員正在檢測(cè)新能源汽車車身。來源：新華社

“數(shù)字化與汽車‘新四化’至少在兩個(gè)層面上存在關(guān)系：一個(gè)是‘新四化’中的網(wǎng)聯(lián)化、智能化是數(shù)字化在汽車生產(chǎn)各個(gè)環(huán)節(jié)的體現(xiàn)與目標(biāo)；另一個(gè)是數(shù)字化包含的范圍比‘新四化’更廣泛，后者需要依托汽車產(chǎn)品，但我們知道，一些汽車后市場(chǎng)比如車輛的維修與保養(yǎng)，也在不斷數(shù)字化，但他們并不在‘新四化’的覆蓋范圍內(nèi)?！苯邮堋督?jīng)濟(jì)》雜志、經(jīng)濟(jì)網(wǎng)記者采訪時(shí)，江西新能源科技職業(yè)學(xué)院新能源汽車技術(shù)研究院院長(zhǎng)張翔這樣分析。

張翔指出，數(shù)字化給汽車產(chǎn)業(yè)帶來的好處顯而易見，其中“設(shè)備維修”模式的改變是很重要的一點(diǎn)。汽車生產(chǎn)工廠內(nèi)遍布生產(chǎn)線與各種設(shè)備，其中進(jìn)口設(shè)備不在少數(shù)。以往，設(shè)備損壞或出現(xiàn)障礙后，需要聯(lián)系國(guó)內(nèi)異地甚至海外的技術(shù)專家前來現(xiàn)場(chǎng)檢查、維修，一來一回，時(shí)間周期長(zhǎng)，維修成本高。“生產(chǎn)線一旦停工，本身就是一大筆損耗?！睌?shù)字化實(shí)現(xiàn)以后，類似問題都可以通過5G 信號(hào)請(qǐng)異地或海外專家線上“會(huì)診”與維修，完全不需要到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)，不僅節(jié)省時(shí)間和成本，也大大縮短了生產(chǎn)線的停工時(shí)間。

“整體上，數(shù)字化為汽車產(chǎn)業(yè)帶來的是高效率，不過它對(duì)企業(yè)的要求也高，那就是為了實(shí)現(xiàn)數(shù)字化，企業(yè)要事先鋪設(shè)大量設(shè)施，比如5G 設(shè)備、傳感器等，這些都是很大的投入，且投資回報(bào)周期較長(zhǎng)。對(duì)于傳統(tǒng)汽車工廠來說，數(shù)字化還意味著老舊設(shè)備的改造和更新，確實(shí)不是一件容易的事情?！睆埾柽€分析說：“汽車工廠的數(shù)字化達(dá)到一定程度后，可以減少人力成本，也可以大大提高技術(shù)人員和工程師的工作效率，帶來更多便利。在國(guó)內(nèi)一些工廠，技術(shù)工人已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程監(jiān)控，很多工作是由機(jī)械手臂完成的，機(jī)房、數(shù)據(jù)中心、大數(shù)據(jù)、云以及存儲(chǔ)器的利用效率很高，工程師們可以在家中通過電腦、手機(jī)或者應(yīng)用監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行，非常便利?！?/p>

左手機(jī)遇，右手挑戰(zhàn)

車輛與日俱增，人們?cè)絹碓叫枰粋€(gè)安全、舒適、便利的交通環(huán)境，這促進(jìn)了汽車產(chǎn)業(yè)網(wǎng)聯(lián)化、智能化的發(fā)展。

車聯(lián)網(wǎng)（網(wǎng)聯(lián)化）是指由車輛位置、速度和路線等信息構(gòu)成巨大的交互網(wǎng)絡(luò)，通過移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行汽車的信息收集和共享，借助信息處理，實(shí)現(xiàn)汽車與道路、車與車主、車主與車主、車主與第三方服務(wù)商的溝通。車聯(lián)網(wǎng)利用傳感技術(shù)感知車輛的信息狀態(tài)，依靠無線通信網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)代智能信息處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)智能交通管理、交通信息服務(wù)智能決策和車輛智能控制。

例如，下班回家時(shí)，我們都希望在不提前出發(fā)的條件下最快到家。車聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)后，只要車主在下班前將希望到家的時(shí)間輸入手機(jī)應(yīng)用，通過云端大數(shù)據(jù)計(jì)算，分析出車主可能經(jīng)過的每個(gè)路段以及這些路段在特定時(shí)間可能產(chǎn)生的流量，再結(jié)合道路通過能力和周邊道路狀況，計(jì)算出最適合每個(gè)人的路線和出發(fā)時(shí)間。而作為車主，我們只需要按照導(dǎo)航規(guī)劃的路線與速度行駛就可以。

當(dāng)前，被普遍認(rèn)可的一種觀念是，車聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展可以分為三個(gè)階段：第一階段為車載信息服務(wù)階段，即指2G/3G/4G 時(shí)代具備基本聯(lián)網(wǎng)能力的車輛；第二階段是智能網(wǎng)聯(lián)階段，即我們目前所處的階段，這個(gè)階段通過C-V2X 技術(shù)，實(shí)現(xiàn)汽車行業(yè)“新四化”（電動(dòng)化、聯(lián)網(wǎng)化、智能化和共享化）變革驅(qū)動(dòng)；第三階段為智慧出行階段，車路協(xié)同在智能交通和高級(jí)自動(dòng)駕駛中廣泛應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)智慧出行，達(dá)到人—車—生活統(tǒng)一。值得注意的是，前述三個(gè)階段并非一定依次演進(jìn)，可能并行推進(jìn)、實(shí)現(xiàn)。

車聯(lián)網(wǎng)、智能交通系統(tǒng)為汽車提供了智能化的基礎(chǔ)設(shè)施、道路及網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。2020 年2 月10 日，我國(guó)發(fā)布《智能汽車創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略》。文件指出，智能汽車是指通過搭載先進(jìn)傳感器等裝置，運(yùn)用人工智能等新技術(shù)，具有自動(dòng)駕駛功能，逐步成為智能移動(dòng)空間和應(yīng)用終端的新一代汽車。智能汽車通常又稱為智能網(wǎng)聯(lián)汽車、自動(dòng)駕駛汽車等。

從現(xiàn)實(shí)方面看，智能汽車較為成熟和可預(yù)期的功能與系統(tǒng)主要是包括智能駕駛系統(tǒng)、生活服務(wù)系統(tǒng)、安全防護(hù)系統(tǒng)、位置服務(wù)系統(tǒng)以及用車服務(wù)系統(tǒng)等，參與企業(yè)也主要是圍繞上述這些功能系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)的。

與傳統(tǒng)汽車比較，智能汽車具有更加先進(jìn)的自動(dòng)駕駛輔助系統(tǒng)、智能座艙系統(tǒng)和車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，最顯著的特征是智能化、網(wǎng)聯(lián)化與共享化。智能汽車通過其搭載的軟硬件逐步由單純的交通運(yùn)輸工具向智能移動(dòng)空間轉(zhuǎn)移，從而最終實(shí)現(xiàn)“以人為中心”的智能移動(dòng)空間?？梢?，智能汽車的全面實(shí)現(xiàn)與網(wǎng)聯(lián)化不可分割。

從發(fā)展的角度看，智能汽車將經(jīng)歷兩個(gè)階段：第一個(gè)階段是智能汽車的初級(jí)階段，即輔助駕駛；第二個(gè)階段是智能汽車發(fā)展的終極階段，即完全替代人的無人駕駛。當(dāng)前，我國(guó)汽車產(chǎn)業(yè)的網(wǎng)聯(lián)化處于第二階段，即智能網(wǎng)聯(lián)階段，正試圖實(shí)現(xiàn)“新四化”變革驅(qū)動(dòng)；智能化處于第一階段，“輔助駕駛技術(shù)”和“半自動(dòng)駕駛技術(shù)”已經(jīng)得到應(yīng)用，并成為提升產(chǎn)品檔次和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的重要手段。

我國(guó)汽車產(chǎn)業(yè)正在數(shù)字化的道路上向前飛馳，但前路并非一帆風(fēng)順?，F(xiàn)實(shí)中，網(wǎng)聯(lián)化、智能化存在種種阻礙。以車聯(lián)網(wǎng)為例，目前至少面臨三方面挑戰(zhàn)：車輛數(shù)據(jù)安全問題、車聯(lián)網(wǎng)自身安全漏洞問題和新技術(shù)應(yīng)用安全建設(shè)滯后問題。有些具備自動(dòng)駕駛功能的汽車，具有多種形態(tài)的傳感器裝置，而車輛行駛中獲得的道路高精度測(cè)繪數(shù)據(jù)，與國(guó)防、國(guó)家安全等領(lǐng)域息息相關(guān)，理應(yīng)受到嚴(yán)格監(jiān)管。

生產(chǎn)線的數(shù)字化需求

有分析認(rèn)為，“數(shù)字制造”的內(nèi)涵至少包含以下內(nèi)容，即數(shù)字化產(chǎn)品定義、數(shù)字化工藝流程規(guī)劃、數(shù)字化工廠布局規(guī)劃、車間生產(chǎn)數(shù)字化管理和數(shù)字化制造資源。這里的“資源”既包括數(shù)字化設(shè)備（如機(jī)器人、數(shù)控加工中心等），也包括工具、操作工人等。這些內(nèi)涵或許并不能百分百準(zhǔn)確投射到每一個(gè)制造業(yè)細(xì)分領(lǐng)域，但對(duì)汽車產(chǎn)業(yè)來說，數(shù)字化至少包含兩個(gè)層面，一個(gè)是汽車產(chǎn)品的數(shù)字化（如前文提到的車聯(lián)網(wǎng)），另一個(gè)是生產(chǎn)線的數(shù)字化。

汽車的制造工藝按照類型劃分為沖壓、白車身焊接、噴涂、總裝、動(dòng)力總成（發(fā)動(dòng)機(jī)）以及其他零配件的制造、裝配。其中，白車身焊接、總裝和動(dòng)力總成工藝更為復(fù)雜。

白車身制造的基本過程就是采用機(jī)器人（或者手動(dòng)加機(jī)械手輔助）的手段，傳輸、抓取、夾持離散的鈑金和沖壓件并將其焊接成復(fù)雜的白車身結(jié)構(gòu)。白車身焊裝過程的操作工序繁多，工藝內(nèi)容復(fù)雜，它是汽車制造企業(yè)最為關(guān)鍵的工藝領(lǐng)域之一。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，一個(gè)轎車的白車身在焊裝過程中要經(jīng)歷3000-5000 個(gè)點(diǎn)焊步驟，用到100 多個(gè)大型夾具，500-800 個(gè)定位器，許多工藝信息都和零部件的三維幾何特性密切相關(guān)，這給車身焊裝工藝參數(shù)選擇、工藝流程規(guī)劃、車身焊裝的質(zhì)量控制甚至車身設(shè)計(jì)都帶來很多挑戰(zhàn)。

汽車總裝的基本過程就是采用手動(dòng)（或者手動(dòng)加機(jī)械手輔助）的手段，按次序?qū)⒘悴考b配到移動(dòng)的車身上，最終成為汽車成品。過去10 多年里，隨著汽車產(chǎn)品型號(hào)的急劇增加，產(chǎn)品配置越來越復(fù)雜，總裝的混流生產(chǎn)變得非常普遍，總裝生產(chǎn)線成為汽車制造商在規(guī)劃設(shè)計(jì)過程中最費(fèi)時(shí)間的部分。

發(fā)動(dòng)機(jī)是汽車的關(guān)鍵部件，它的制造工藝非常復(fù)雜。發(fā)動(dòng)機(jī)制造工廠包含缸體、缸蓋、曲軸等的機(jī)械加工生產(chǎn)線，發(fā)動(dòng)機(jī)的裝配線以及發(fā)動(dòng)機(jī)檢測(cè)線和設(shè)備。發(fā)動(dòng)機(jī)的制造質(zhì)量直接影響汽車產(chǎn)品的性能水平和可靠性。隨著發(fā)動(dòng)機(jī)趨于輕量化、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單化、性能優(yōu)質(zhì)化，發(fā)動(dòng)機(jī)制造技術(shù)和工藝發(fā)生了很大變化，高速、高效、柔性是制造工藝當(dāng)前的主要特點(diǎn)。

無論白車身制造、總裝還是發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)，都在數(shù)字化進(jìn)程中遇到了新要求。以總裝為例。國(guó)內(nèi)汽車裝配工藝一般由工藝規(guī)劃人員先進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)性、類比性的手工設(shè)計(jì)，然后根據(jù)樣車裝配試驗(yàn)情況和生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整后完成。這種做法工作量巨大、耗時(shí)長(zhǎng)，工藝規(guī)劃質(zhì)量也無法保證，在裝配任務(wù)規(guī)劃、生產(chǎn)線平衡等方面難以達(dá)到較理想的優(yōu)化效果。但如果廣泛使用虛擬技術(shù)，在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)裝配工藝規(guī)劃和驗(yàn)證，就能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并修正問題，減少實(shí)際投產(chǎn)后的變更，節(jié)省時(shí)間和成本。

中國(guó)電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究院產(chǎn)業(yè)政策研究所所長(zhǎng)董凱告訴《經(jīng)濟(jì)》雜志、經(jīng)濟(jì)網(wǎng)記者，生產(chǎn)線數(shù)字化與汽車產(chǎn)品數(shù)字化是相互促進(jìn)、相互依存的?！捌嚠a(chǎn)品數(shù)字化正在快速發(fā)展，嵌入式操作系統(tǒng)、車載芯片、域控制器、激光雷達(dá)等軟硬件產(chǎn)品創(chuàng)新日益活躍，整車數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化水平不段提升。產(chǎn)品的快速迭代升級(jí)和不同組合的定制化需求對(duì)智能網(wǎng)聯(lián)汽車生產(chǎn)提出了更高要求。要通過融合數(shù)字化技術(shù)、提高數(shù)字化能力來提升生產(chǎn)線和供應(yīng)鏈的柔性化水平，提高生產(chǎn)能力對(duì)創(chuàng)新需求的適配性。同樣的，生產(chǎn)線數(shù)字化也為企業(yè)持續(xù)推動(dòng)產(chǎn)品數(shù)字化創(chuàng)新提供了基礎(chǔ)保障，打通從研發(fā)設(shè)計(jì)到生產(chǎn)制造再到用戶體驗(yàn)的端到端數(shù)據(jù)，能夠讓用戶對(duì)汽車產(chǎn)品數(shù)字化需求快速傳遞到企業(yè)研發(fā)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)。例如，威馬汽車通過智能制造中臺(tái)，連接生產(chǎn)和銷售兩端，無縫集成用戶需求和制造端的供應(yīng)鏈狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)秒級(jí)排產(chǎn)，達(dá)到‘一頭下單，一頭排產(chǎn)’效果，從消費(fèi)端拉動(dòng)制造流程與供應(yīng)鏈?！?/p>

再接再厲補(bǔ)短板

整體看，“數(shù)字造車”在國(guó)內(nèi)發(fā)展已經(jīng)取得了良好效果。

董凱指出，目前國(guó)內(nèi)汽車行業(yè)主要企業(yè)均高度重視發(fā)展智能制造，加大數(shù)字化轉(zhuǎn)型投入，在生產(chǎn)線數(shù)字化和產(chǎn)品數(shù)字化上均有顯著提升，代表了中國(guó)制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的先進(jìn)水平和方向。

例如，一汽紅旗建設(shè)的繁榮工廠數(shù)字化水平已實(shí)現(xiàn)國(guó)內(nèi)領(lǐng)先。一輛紅旗汽車由3000 多類、3 萬—5 萬種零部件組成，生產(chǎn)過程要經(jīng)歷沖壓、焊裝、涂裝、總裝等核心工序。公開信息顯示，一汽繁榮工廠沖壓生產(chǎn)線全過程自動(dòng)化率達(dá)到93.7%，焊裝生產(chǎn)線600 余臺(tái)機(jī)器人實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化率100%，涂裝生產(chǎn)線采用7 軸機(jī)器人可達(dá)率提升了15%，總裝自動(dòng)化率達(dá)到30%，可實(shí)現(xiàn)全平臺(tái)柔性生產(chǎn)。紅旗繁榮工廠建立了數(shù)字化的智能中控系統(tǒng)，搭建了制造過程數(shù)字孿生平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了汽車生產(chǎn)全制造域的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化和價(jià)值化，有效支撐了車間和工廠的作業(yè)決策能力。

與此同時(shí)，我們也要清晰地看到，數(shù)字造車的產(chǎn)業(yè)難題依然存在。

董凱分析說：“在生產(chǎn)線數(shù)字化層面，我們?nèi)匀辉谘邪l(fā)設(shè)計(jì)、工業(yè)控制等軟件領(lǐng)域有較大提升空間，工藝仿真的基礎(chǔ)研究、軟件開發(fā)和試驗(yàn)驗(yàn)證還需要加強(qiáng)，在總裝車間自動(dòng)化率上也有較大提升空間。在提升生產(chǎn)環(huán)節(jié)自動(dòng)化率的同時(shí)，我們還要解決不同制造單元、不同制造裝備之間的“數(shù)據(jù)煙囪”問題，讓數(shù)據(jù)流動(dòng)起來，加強(qiáng)工業(yè)數(shù)據(jù)的分級(jí)分類治理和標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一。在汽車產(chǎn)品數(shù)字化層面，除了大家普遍關(guān)注的汽車芯片之外，還需大力發(fā)展車用嵌入式操作系統(tǒng)，尤其是面向車輛控制域和駕駛域的嵌入式操作系統(tǒng)。隨著汽車產(chǎn)品數(shù)字化水平的提升，對(duì)嵌入式操作系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理能力以及實(shí)時(shí)性、可靠性和安全性要求也越來越高。相較而言，目前國(guó)內(nèi)的產(chǎn)品在實(shí)時(shí)性和可靠性上仍有較大差距，安全性方面還需要進(jìn)一步評(píng)估驗(yàn)證。此外，我們亟需加大研發(fā)創(chuàng)新投入，依托骨干車企和相關(guān)軟硬件系統(tǒng)企業(yè)構(gòu)建協(xié)同創(chuàng)新的生態(tài)，不依附、不盲從海外成熟路線，積極探索適合我們自己的道路。”