數字造車還缺什么？

文/《經濟》雜志、經濟網記者 寇佳麗

隨著科學技術的發展，汽車行業快速的數字化進程正將這個以傳統硬件為主的行業轉變為以軟件和解決方案為中心的行業，消費者不斷升級的數字化生活方式以及對于新穎創新服務的需求提升，直接推動了汽車行業的數字化轉型和升級。作為制造業領域創新的集大成者，汽車行業在新一輪數字化科技革命中走在了最前沿，各大汽車企業都在尋求數字化轉型道路，部分更為努力的車企已不同程度地引入了大數據、云計算等，搭建具備自身特點的部署模式。

不可避免的“新四化”

2012 年，十八大報告提出“新四化”戰略，即堅持走中國特色新型工業化、信息化、城鎮化、農業現代化道路，推動信息化和工業化深度融合、工業化和城鎮化良性互動、城鎮化和農業現代化相互協調，促進工業化、信息化、城鎮化、農業現代化同步發展。10 年后的今天，我國汽車產業也正處于“新四化”階段，即電動化、網聯化、智能化和共享化。“新四化”是戰略規劃，也代表著未來汽車產業的發展趨勢。

中國汽車工業協會公開數據顯示，2018 年，我國汽車產銷量分別為2781 萬輛和2808 萬輛，同比分別下降4.2%、2.8%。這代表我國汽車市場年度銷量出現自1990 年以來的首次負增長。不僅如此，當年，各大汽車企業的營收和利潤總額也出現了下滑，意味著我國汽車市場已經從高速增長期進入平穩期。同時，造車新勢力、互聯網科技企業入局，汽車行業的“新四化”變革已經悄無聲息地成為汽車企業現階段全面轉型的必然選擇。一方面，新生代消費者正不斷成為首次購車主力軍，消費習慣與偏好在變化，市場由“以產品為中心”向“以人為中心”轉變。另一方面，與“新四化”相伴而來的是技術和商業模式的創新，也因此，汽車產業鏈的各個環節都不得不面臨深刻變化與嚴峻挑戰。

要想持續完成“新四化”目標，數字化不可避免：數字化是通往“新四化”的必由之路，而“新四化”反過來可以進一步推動汽車產品的數字化。

在重慶市沙坪壩區青鳳高科產業園區賽力斯鳳凰智慧工廠，工作人員正在檢測新能源汽車車身。來源：新華社

“數字化與汽車‘新四化’至少在兩個層面上存在關系：一個是‘新四化’中的網聯化、智能化是數字化在汽車生產各個環節的體現與目標；另一個是數字化包含的范圍比‘新四化’更廣泛，后者需要依托汽車產品，但我們知道，一些汽車后市場比如車輛的維修與保養，也在不斷數字化，但他們并不在‘新四化’的覆蓋范圍內?！苯邮堋督洕冯s志、經濟網記者采訪時，江西新能源科技職業學院新能源汽車技術研究院院長張翔這樣分析。

張翔指出，數字化給汽車產業帶來的好處顯而易見，其中“設備維修”模式的改變是很重要的一點。汽車生產工廠內遍布生產線與各種設備，其中進口設備不在少數。以往，設備損壞或出現障礙后，需要聯系國內異地甚至海外的技術專家前來現場檢查、維修，一來一回，時間周期長，維修成本高?！吧a線一旦停工，本身就是一大筆損耗?！睌底只瘜崿F以后，類似問題都可以通過5G 信號請異地或海外專家線上“會診”與維修，完全不需要到達現場，不僅節省時間和成本，也大大縮短了生產線的停工時間。

“整體上，數字化為汽車產業帶來的是高效率，不過它對企業的要求也高，那就是為了實現數字化，企業要事先鋪設大量設施，比如5G 設備、傳感器等，這些都是很大的投入，且投資回報周期較長。對于傳統汽車工廠來說，數字化還意味著老舊設備的改造和更新，確實不是一件容易的事情。”張翔還分析說：“汽車工廠的數字化達到一定程度后，可以減少人力成本，也可以大大提高技術人員和工程師的工作效率，帶來更多便利。在國內一些工廠，技術工人已經實現了遠程監控，很多工作是由機械手臂完成的，機房、數據中心、大數據、云以及存儲器的利用效率很高，工程師們可以在家中通過電腦、手機或者應用監控設備運行，非常便利?！?/p>

左手機遇，右手挑戰

車輛與日俱增，人們越來越需要一個安全、舒適、便利的交通環境，這促進了汽車產業網聯化、智能化的發展。

車聯網（網聯化）是指由車輛位置、速度和路線等信息構成巨大的交互網絡，通過移動互聯網進行汽車的信息收集和共享，借助信息處理，實現汽車與道路、車與車主、車主與車主、車主與第三方服務商的溝通。車聯網利用傳感技術感知車輛的信息狀態，依靠無線通信網絡和現代智能信息處理技術實現智能交通管理、交通信息服務智能決策和車輛智能控制。

例如，下班回家時，我們都希望在不提前出發的條件下最快到家。車聯網實現后，只要車主在下班前將希望到家的時間輸入手機應用，通過云端大數據計算，分析出車主可能經過的每個路段以及這些路段在特定時間可能產生的流量，再結合道路通過能力和周邊道路狀況，計算出最適合每個人的路線和出發時間。而作為車主，我們只需要按照導航規劃的路線與速度行駛就可以。

當前，被普遍認可的一種觀念是，車聯網的發展可以分為三個階段：第一階段為車載信息服務階段，即指2G/3G/4G 時代具備基本聯網能力的車輛；第二階段是智能網聯階段，即我們目前所處的階段，這個階段通過C-V2X 技術，實現汽車行業“新四化”（電動化、聯網化、智能化和共享化）變革驅動；第三階段為智慧出行階段，車路協同在智能交通和高級自動駕駛中廣泛應用，實現智慧出行，達到人—車—生活統一。值得注意的是，前述三個階段并非一定依次演進，可能并行推進、實現。

車聯網、智能交通系統為汽車提供了智能化的基礎設施、道路及網絡環境。2020 年2 月10 日，我國發布《智能汽車創新發展戰略》。文件指出，智能汽車是指通過搭載先進傳感器等裝置，運用人工智能等新技術，具有自動駕駛功能，逐步成為智能移動空間和應用終端的新一代汽車。智能汽車通常又稱為智能網聯汽車、自動駕駛汽車等。

從現實方面看，智能汽車較為成熟和可預期的功能與系統主要是包括智能駕駛系統、生活服務系統、安全防護系統、位置服務系統以及用車服務系統等，參與企業也主要是圍繞上述這些功能系統進行升級的。

與傳統汽車比較，智能汽車具有更加先進的自動駕駛輔助系統、智能座艙系統和車聯網系統，最顯著的特征是智能化、網聯化與共享化。智能汽車通過其搭載的軟硬件逐步由單純的交通運輸工具向智能移動空間轉移，從而最終實現“以人為中心”的智能移動空間。可見，智能汽車的全面實現與網聯化不可分割。

從發展的角度看，智能汽車將經歷兩個階段：第一個階段是智能汽車的初級階段，即輔助駕駛；第二個階段是智能汽車發展的終極階段，即完全替代人的無人駕駛。當前，我國汽車產業的網聯化處于第二階段，即智能網聯階段，正試圖實現“新四化”變革驅動；智能化處于第一階段，“輔助駕駛技術”和“半自動駕駛技術”已經得到應用，并成為提升產品檔次和市場競爭力的重要手段。

我國汽車產業正在數字化的道路上向前飛馳，但前路并非一帆風順。現實中，網聯化、智能化存在種種阻礙。以車聯網為例，目前至少面臨三方面挑戰：車輛數據安全問題、車聯網自身安全漏洞問題和新技術應用安全建設滯后問題。有些具備自動駕駛功能的汽車，具有多種形態的傳感器裝置，而車輛行駛中獲得的道路高精度測繪數據，與國防、國家安全等領域息息相關，理應受到嚴格監管。

生產線的數字化需求

有分析認為，“數字制造”的內涵至少包含以下內容，即數字化產品定義、數字化工藝流程規劃、數字化工廠布局規劃、車間生產數字化管理和數字化制造資源。這里的“資源”既包括數字化設備（如機器人、數控加工中心等），也包括工具、操作工人等。這些內涵或許并不能百分百準確投射到每一個制造業細分領域，但對汽車產業來說，數字化至少包含兩個層面，一個是汽車產品的數字化（如前文提到的車聯網），另一個是生產線的數字化。

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、動力總成（發動機）以及其他零配件的制造、裝配。其中，白車身焊接、總裝和動力總成工藝更為復雜。

白車身制造的基本過程就是采用機器人（或者手動加機械手輔助）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雜的白車身結構。白車身焊裝過程的操作工序繁多，工藝內容復雜，它是汽車制造企業最為關鍵的工藝領域之一。

據統計，一個轎車的白車身在焊裝過程中要經歷3000-5000 個點焊步驟，用到100 多個大型夾具，500-800 個定位器，許多工藝信息都和零部件的三維幾何特性密切相關，這給車身焊裝工藝參數選擇、工藝流程規劃、車身焊裝的質量控制甚至車身設計都帶來很多挑戰。

汽車總裝的基本過程就是采用手動（或者手動加機械手輔助）的手段，按次序將零部件裝配到移動的車身上，最終成為汽車成品。過去10 多年里，隨著汽車產品型號的急劇增加，產品配置越來越復雜，總裝的混流生產變得非常普遍，總裝生產線成為汽車制造商在規劃設計過程中最費時間的部分。

發動機是汽車的關鍵部件，它的制造工藝非常復雜。發動機制造工廠包含缸體、缸蓋、曲軸等的機械加工生產線，發動機的裝配線以及發動機檢測線和設備。發動機的制造質量直接影響汽車產品的性能水平和可靠性。隨著發動機趨于輕量化、結構簡單化、性能優質化，發動機制造技術和工藝發生了很大變化，高速、高效、柔性是制造工藝當前的主要特點。

無論白車身制造、總裝還是發動機生產，都在數字化進程中遇到了新要求。以總裝為例。國內汽車裝配工藝一般由工藝規劃人員先進行經驗性、類比性的手工設計，然后根據樣車裝配試驗情況和生產現場實際情況進行適當調整后完成。這種做法工作量巨大、耗時長，工藝規劃質量也無法保證，在裝配任務規劃、生產線平衡等方面難以達到較理想的優化效果。但如果廣泛使用虛擬技術，在計算機上實現裝配工藝規劃和驗證，就能及時發現并修正問題，減少實際投產后的變更，節省時間和成本。

中國電子信息產業發展研究院產業政策研究所所長董凱告訴《經濟》雜志、經濟網記者，生產線數字化與汽車產品數字化是相互促進、相互依存的?！捌嚠a品數字化正在快速發展，嵌入式操作系統、車載芯片、域控制器、激光雷達等軟硬件產品創新日益活躍，整車數字化、網絡化、智能化水平不段提升。產品的快速迭代升級和不同組合的定制化需求對智能網聯汽車生產提出了更高要求。要通過融合數字化技術、提高數字化能力來提升生產線和供應鏈的柔性化水平，提高生產能力對創新需求的適配性。同樣的，生產線數字化也為企業持續推動產品數字化創新提供了基礎保障，打通從研發設計到生產制造再到用戶體驗的端到端數據，能夠讓用戶對汽車產品數字化需求快速傳遞到企業研發設計和生產制造環節。例如，威馬汽車通過智能制造中臺，連接生產和銷售兩端，無縫集成用戶需求和制造端的供應鏈狀態，實現秒級排產，達到‘一頭下單，一頭排產’效果，從消費端拉動制造流程與供應鏈。”

再接再厲補短板

整體看，“數字造車”在國內發展已經取得了良好效果。

董凱指出，目前國內汽車行業主要企業均高度重視發展智能制造，加大數字化轉型投入，在生產線數字化和產品數字化上均有顯著提升，代表了中國制造業數字化轉型的先進水平和方向。

例如，一汽紅旗建設的繁榮工廠數字化水平已實現國內領先。一輛紅旗汽車由3000 多類、3 萬—5 萬種零部件組成，生產過程要經歷沖壓、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線全過程自動化率達到93.7%，焊裝生產線600 余臺機器人實現自動化率100%，涂裝生產線采用7 軸機器人可達率提升了15%，總裝自動化率達到30%，可實現全平臺柔性生產。紅旗繁榮工廠建立了數字化的智能中控系統，搭建了制造過程數字孿生平臺，實現了汽車生產全制造域的數據標準化和價值化，有效支撐了車間和工廠的作業決策能力。

與此同時，我們也要清晰地看到，數字造車的產業難題依然存在。

董凱分析說：“在生產線數字化層面，我們仍然在研發設計、工業控制等軟件領域有較大提升空間，工藝仿真的基礎研究、軟件開發和試驗驗證還需要加強，在總裝車間自動化率上也有較大提升空間。在提升生產環節自動化率的同時，我們還要解決不同制造單元、不同制造裝備之間的“數據煙囪”問題，讓數據流動起來，加強工業數據的分級分類治理和標準的統一。在汽車產品數字化層面，除了大家普遍關注的汽車芯片之外，還需大力發展車用嵌入式操作系統，尤其是面向車輛控制域和駕駛域的嵌入式操作系統。隨著汽車產品數字化水平的提升，對嵌入式操作系統的數據處理能力以及實時性、可靠性和安全性要求也越來越高。相較而言，目前國內的產品在實時性和可靠性上仍有較大差距，安全性方面還需要進一步評估驗證。此外，我們亟需加大研發創新投入，依托骨干車企和相關軟硬件系統企業構建協同創新的生態，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?！?/p>