新常態下如何打贏汽車核心零部件自主化戰役

■中國重汽集團濟南橋箱有限公司主任設備工程師 劉勝勇

新常態下如何打贏汽車核心零部件自主化戰役

■中國重汽集團濟南橋箱有限公司主任設備工程師 劉勝勇

摘要：文章通過對市場換技術策略下國內汽車零部件發展現狀的分析，從政策引導、轉觀念優結構、經費投入、人才培養和智能化制造五個方面給出了“新常態”階段取得汽車核心零部件自主化戰役勝利的若干條建議。對汽車零部件企業具有現實意義，對構建零部件智能工廠具有指導意義。

圖1　汽車的基本構造示意圖

眾所周知，現代汽車是由多個裝置和機構組成的。雖然汽車的型號、類型及生產廠家眾多，但其基本構造大致相同，均是由發動機、底盤、車身和電氣設備四大部分組成（見圖1）。其中，發動機是汽車的心臟，為汽車行駛提供動力并關系著汽車的動力性、經濟性和環保性，主要包括兩大機構及五大系統，即曲柄連桿機構（含缸體、活塞環、連桿、曲軸和飛輪等）、配氣機構（含凸輪軸、氣門及傳動件等）、燃料供給系統（含空氣濾清器、進氣管、排氣管、消聲器、油箱、化油器/噴油器和汽油泵/噴油泵等）、點火系統（為汽油機獨有，含點火開關和火花塞等）、起動系統（含起動控制、傳動機構和起動機等）、冷卻系統（含水泵、散熱器、風扇、水套和節溫器等）、潤滑系統（含機油泵、機油濾清器、主油道和油底殼等）；底盤是支撐和安裝發動機及其各部

件的總成，用以形成汽車的整體造型，并接受發動機的動力使汽車產生運動，主要由傳動系統（含離合器、變速器、萬向傳動裝置和驅動橋等）、行駛系統（含車架、車橋、車輪、輪胎和懸掛裝置等）、轉向系統（含轉向操縱機構、轉向器和轉向傳動機等）和制動系統（含制動器和操縱機構等）四部分組成；車身安裝在底盤的車架上，用以乘坐駕駛員/乘客或裝載貨物，載重汽車車身由駕駛室和貨箱組成，客車與轎車的車身由統一的外殼構成，其他專用車輛還有其他特殊裝備；電氣設備由電源和用電設備組成，電源包括蓄電池和發電機，用電設備主要有發動機的起動系統、汽油機的點火系統、照明、儀表信號系統、空調及其他用電裝置。

我國汽車核心零部件發展現狀

作為整車構成要素的數量為成千近萬的汽車零部件，決定著我國未來汽車業的發展走向，尤其是具有關鍵核心技術的零部件——如汽車電子、發動機電噴系統、渦輪增壓器、變速器電磁閥、等速傳動軸及新能源汽車電池等已成為我國汽車業的發展軟肋，它既是我國發展和強大自主品牌汽車的關鍵，也是我國由汽車大國向汽車強國挺進的關鍵一環，還是我國能否在世界科技革命中搶占制高點、實現新舊動能轉換的影響因素之一。

1. 汽車零部件進出口額結構分布不一

在2014年我國汽車零部件進出口貿易額結構分布（見圖2）中，傳動系統零部件、發動機、轉向系統零部件及車身附件的進出口為貿易逆差，僅有行駛系統零部件、電子電器零部件、制動系統零部件及發動機零部件的進出口為貿易順差。

在2015年一季度我國汽車零部件進口貿易中，居于前三位的是傳動系統、車身附件和發動機零部件，其貿易總額分別為27.17億美元、17.77億美元和10.42億美元；同時，一季度小轎車用自動變速器（Automatic Transmission，縮寫AT）進口貿易總額為16.64億美元。

圖2　2014年中國汽車零部件進出口貿易額的結構分布

2. 汽車核心零部件基本處于寡頭壟斷狀態

雖然我國汽車零部件產業的發展已歷經1953 ～1978年的起步（特征是整車帶動零部件發展、技術水平低，僅為卡車配套）、1978～1992年的成長（特征是技術含量上升并向轎車配套）、1992～2000年的壯大（特征是外商投資加大且國產化率逐漸提升）和2000～2014年的快速發展（特征是零部件整體水平提升、出口不斷增長，并轉向全球化采購）四個階段。但是，我國汽車零部件產業在面對高速增長的巨大的國內汽車市場時，沒能將關鍵核心技術掌握在自己手中，而是為眾多外資企業或合資企業的發展壯大提供了沃土。

（1）自動變速器電磁閥是汽車自動變速器的液壓閥體接受來自電控單元（Transmission Control Unit，縮寫TCU）的電信號后變換油壓的核心零部件（見圖3）。當前，我國汽車自動變速器電磁閥市場被美國博格華納公司和伊頓公司、德國博世集團及日本東測等發達國家企業壟斷；而國內液壓閥體和電磁閥制造企業受其產量低且成本高因素的制約，不能滿足汽車業大批量生產的需求——2015年我國自主品牌乘用車對其需求約為2 700萬輛以上。

圖3　福特蒙迪歐5F31J自動變速器的電磁閥分布

（2）等速萬向節是將軸間有夾角或相互位置有變化的兩轉軸聯接起來后使之以相同的角速度傳遞動力的核心零部件（見圖4）。目前，世界上生產等速萬向節的公司有德國GKN公司和ZF公司、日本NTN公司及美國Dana公司等，而國內等速萬向節的供應幾乎被成立于1988年的中德合資企業——上海納鐵福傳動軸有限公司壟斷。

（3）電動助力轉向系統（Electric Power

Steering，縮寫EPS）主要是由轉矩傳感器、車速傳感器、電動機、減速機構和電子控制單元（ECU）等組成的一種直接依靠電動機提供輔助轉矩的動力轉向系統（見圖5），它既可提高汽車在高速行駛下的操縱穩定性，也可降低燃油消耗3%～5%（與車型有關）以節省能源，還順應了綠色環保的時代趨勢。目前，國內整車企業所需的EPS約有95%以上由日本的NSK公司、KOYO公司和AISIN公司，美國的TRW公司、德爾福公司，德國ZF公司等供應，國內制造的EPS基本上被合資企業壟斷。

圖4　球籠式等速萬向節結構圖

圖5　電動助力轉向系統示意圖

（4）蓄電池是純新能源汽車（又稱純電動汽車，見圖6）驅動系統的唯一動力源，屬于三大核心零部件之一。當前，國內新能源汽車用蓄電池幾乎都來源于進口采購或合資生產，如北汽生產的純電動汽車E150和EV200用單體鋰電池主要來源于與韓國SK合資的北京電控愛思開科技有限公司、與ATL合資的北京普萊德電池公司，上汽生產純電動汽車榮威E50和大通EV80用磷酸鐵鋰電池源自于美國A123公司的技術。

圖6　純電動汽車的基本構成

3. 汽車核心零部件的自主研發趨于空心化

我國出口的汽車零部件大多集中在低技術含量、低附加值領域，如鋁車輪、制動器、汽車音響、散熱器及汽車鑄件等。對發動機控制系統、自動變速器及控制系統、渦輪增壓器、車身電子穩定系統（Electronic Stability Program，縮寫ESP）及EPS等高技術含量產品缺乏自主研發能力，多數依賴外資采購或合資生產。以電子信息技術為基礎的車用IC、車用控制電子及微處理器等高新產品基本處于空白。對混合動力汽車和純電動汽車使用的電池及管理系統（Battery Management System，縮寫BMS）、材料、隔膜、電解液添加劑及電動機等產品的研發存在較大的差距。以鋁、鎂和鈦等輕金屬和塑料為基礎的復合材料在汽車零部件制造中應用較少。當前，外商在我國投資生產的汽車零部件絕大多數為高技術含量、高附加值的產品（見圖7），其企業多以獨資或控股的形式設立，高端產品的國內市場份額已超過90%。

圖7　汽車零部件生產附加值及資源成本分布圖

4. 汽車核心零部件的研發投入不及格

（1）投資分散致汽車零部件產業集中度低。綜觀我國汽車零部件產業現狀，眾多企業分散在低附加值產品區域內，不僅造成生產資源浪費、產品無序競爭，還使其不能形成較強的競爭實力，進而很難進入利潤豐厚的高端市場。資本分散影響零部件企業的研發能力。

（2）投資分散致汽車零部件研發能力弱。國內零部件企業的投資分散，勢必造成其產品研發投入少。有數據表明，當前國內零部件企業的平均研發投

入僅占銷售收入的1.4%左右（有下滑趨勢），核心零部件的研發投入則少之又少，而跨國公司的研發投入平均為6.6%。研發經費的不足，直接造成研發設施落后、數據積累少，最終導致開發能力不足和自主品牌產品競爭力不強。

我國汽車核心零部件技術提升措施

在中國經濟發展進入具有中高速、優結構、新動力和多挑戰特征的新常態階段之際，我國汽車零部件產業的發展也進入了以創新突破為顯著特征的新常態階段。隨著勞動年齡人口（潛在增長率的決定因素之一）的大量減少、“智能制造”為主導的工業4.0大潮的涌入，我國汽車零部件產業唯有在認清自身形勢的前提下，徹底轉變觀念，不斷優化產業結構，加大產品研發投入，謀求核心關鍵技術的突破，快速實施智能化制造，并構建高柔性、高效率和高集中度的智能工廠，方能取得汽車核心零部件自主化戰役的勝利，并最終實現中國汽車工業的自主大發展。

1. 政策引導提升汽車零部件產業集中度

目前，我國汽車零部件產業還很脆弱——企業專業化水平較低、規模小、產品系列發展滯后和投資分散重復等，本土企業同時要面臨技術實力雄厚和產品質量過硬的跨國公司的圍追堵截。因此，國家一是需要出臺汽車零部件方面的政策，加大產業整頓力度，嚴格規范市場秩序，加快零部件行業優勝劣汰的速度，提升零部件產業集中度；二是出資資助或出面組織零部件產業的高新技術攻關，尤其是高附加值產品，力促國內汽車零部件產業整體落后局面的改變；三是大力扶持新能源汽車項目，著重對共性技術進行研發，加大系統級零部件的投入，提高核心零部件的自主研發水平和系統集成能力。

2. 新常態階段轉觀念、優結構

（1）不再重整車、輕零部件，而是整車與零部件協同發展。從汽車的產業關系看，整車的競爭力在于良好的質量、滿足不斷提高的顧客需求和法規要求的性能以及足夠低的成本控制，這些都離不開零部件體系的建設與強大。汽車制造企業需要在確立了自主品牌汽車發展戰略的基礎上，摒棄“重整車輕零部件”的思想，采取整車與零部件同步開發、各資源共享、構建學習型供應鏈體系、參與國際對標及加入國際OEM配套等措施，做到整車與零部件密切協同發展，以彼此學習促雙方共贏。

（2）不再市場換技術，而是取長補短自主創新。過去30多年來，我國汽車產業在“市場換技術”策略的主導下，換來了基本的制造技術和初步的研發技術，形成了買一套生產線產一批汽車、再買一套生產線再產一批汽車的狀況。其結果不僅是當今的跨國公司對我國汽車市場的占有率已超90%，核心關鍵零部件技術均被外資把持；還有我國本土汽車公司愈來愈像電腦城的組裝門店，只要集合全球造車資源就能攢出一輛整車，同時自主品牌汽車近乎廢掉。因此，我國汽車產業必須轉型：一是在合資自主（即主動權在我方）的原則下繼續合資；二是在合資引進的同時，消化吸收世界資源和先進技術，向世界領先的零部件企業多看多學，做到他山之石可以攻玉；三是在堅持學習的同時，時刻不忘自主創新，做到不斷加大研發投入與核心關鍵零部件自主制造，逐漸形成自己的跨國公司走向全世界。

3. 加大研發投入提升自主研發能力

有數據表明，發達國家的汽車零部件投資通常大于整車投資，其比例在1.3∶1～2∶1，而目前我國的投資比例僅為0.3∶1，這遠不能滿足建設汽車強國的要求。所以，我國本土汽車公司必須著眼于企業長遠發展，加大零部件研發投入力度，培育具有真正造血功能的研發團隊，努力提升核心零部件的自主研發能力，達到付出方能收獲的目的。

4. 引人才、育團隊、強核心競爭力

世界經濟發展歷程表明，一個國家或企業要在世界范圍內持續保持強有力的競爭地位，必須具有人力資本開發優勢和人力資本儲備。可以說，人力資本已成為決定企業自主創新能力的最重要的生產要素，在一個國家經濟發展中發揮著核心作用。因此，我國本土汽車公司必須增強企業人力資本的儲備，凝聚一批高素質的具有創新能力和管理能力的人才，以提高企業的核心競爭力。其建議措施有如下幾點：

（1）在國外，通過公開招聘的形式，引進來自美國、德國和英國等跨國汽車公司的高端技術人才。

（2）在國內，通過人才推薦、企業推薦會和局

部招聘廣告等形式，深度挖掘業內知識豐富、技能精湛的優秀人才，做到以點帶面。

（3）企業既要加大研發投入，又要依托“互聯網+平臺”，集眾智搞創新，以發展的眼光培育具有綜合能力的技術骨干團隊。

（4）企業要利用社會資源，借腦借智，走產、學、研聯合開發之路；要積極與科研院所等合作，取長補短，共同開發有高技術含量、高附加值的產品。

5. 實施智能化制造構建智能工廠

德國西門子公司的赫爾穆特·路德維希指出，無論你生產現代商用飛機、節油型汽車，還是高性能高爾夫球桿，產品生命周期管理（Product Life-Cycle Management，縮寫PLM，見圖8）、制造執行系統（Manufacturing Execution Systems，縮寫MES）以及工業自動化所使用的技術都在幫助制造廠商通過提高生產力、縮短創新周期并盡量降低風險，以實現總收入的增長。因此，我國汽車產業應在《中國制造2025》的政策引導下，快速實施智能化制造并構建高柔性、高效率、高集中度的智能工廠。

（1）實施“互聯網+”行動計劃。汽車零部件產業既要建設低時延、高可靠和廣覆蓋的工業互聯網，開發APP，開通微博和微信，開展網絡營銷，發展移動電子商務；又要充分利用4G/5G開展車間、倉庫等重要場所的遠程視頻監控，推進經營管理活動區的移動辦公。既要在汽車設計、產品仿真等方面應用云計算，以提高研發設計效率、降低研發設計成本；又要在建設商業智能（Business Intelligence ，縮寫BI）系統，對生產經營數據進行大數據分析，以優化工藝流程，對銷售數據進行大數據分析以開展精確營銷與改進產品設計，對管理數據進行大數據分析以優化、重組和再造管理流程。

圖8　汽車產品生命周期管理模型

圖9　3D打印技術在國外汽車制造領域的應用

（2）機器換人式升級改造。汽車零部件企業應充分利用現有的立/臥式車床、車削中心、內/外圓磨床、立/臥式加工中心、花鍵銑床、直齒/螺旋齒滾齒機、研齒機和磨齒機等數控裝備，對生產線進行“機器換人”式升級改造，即引入工業機器人、生產裝備智能化改造與流水線生產集成管理。

（3）3D打印技術普及應用。我國汽車產業應借鑒和學習國外汽車制造領域應用3D打印技術的成熟經驗和成功案例（見圖9）。如世界第1輛純3D打印的三輪雙座混合動力汽車Urbee、第1輛3D打印賽車阿里翁和奧迪RSQ3D打印概念跑車等，以基于互聯網平臺的大數據為基礎，將3D打印技術與整車設計、零部件開發及其制造結合起來，變傳統的材料去除——切削加工技術為數字化增材制造，進行個性化定制加工。例如，3D打印汽車外觀造型以獲得更多復雜、夸張的并極具未來性的設計方案，3D打印汽車內飾以搭配多色彩、裝配復雜零部件及優化人機系統，等等。

（4）智能機床的研制應用。生產裝備制造商應不斷開拓創新，將眾多智能化設計功能（如振動防止控制功能、熱位移控制功能、干涉防止功能）融入裝備設計中，力求做到機床會思考。也就是說，未來的機床應既能自動地識別工件，也能自發生成零件程序并進行加工；既能對加工過程中諸如碰撞或刀具破損等意外情況進行自動校正，也能對機床運用一段時間后變化的幾何精度或關鍵零部件的位移進行自行修正；既能大量減少工序量，也能大幅度縮短加工周期。

（5）智能機器人大量使用。汽車零部件企業在進行“機器換人”時，應大量選用智能化機器人。也就是說，未來的機器人不僅會配置人工智能系統，以進行符號處理與數值計算，還會配置各種具有柔性和靈巧性特點的輕質化手爪和手臂，以高速度、高精度完成貨物的取放任務；不僅會附加移動功能和視覺識別功能，以進行大范圍內的生產作業，還會裝配具有人工肌肉、形狀記憶合金、氫吸附合金和撓性軸與鋼絲繩集束傳動等優點的新型驅動器，以使機器人的作業能力與人類相當。

（6）汽車零部件企業應在基于智能機器人與自動線構建的數字化工廠的基礎上，應利用物聯網技術和設備監控技術加強信息管理和服務——清楚掌握產銷流程、提高生產過程的可控性、剔除生產線上的人工干預、即時正確地采集生產線數據以及合理的生產計劃編排和生產進度控制，將一切信息匯總到管理系統，并通過管理系統控制整個工廠的生產作業。

（7）構建汽車零部件智能工廠（見圖10）。在未來的汽車零部件智能工廠中，總控制中心可根據市場訂單情況給出生產決策，自動調整產品的庫存量；中心控制室會分解出零部件制造計劃、坯料和刀輔具供應詳單，會根據分控制室反饋的設備運行狀態、生產完成情況等自動做出決定；分控制室會按中心控制室要求對轄區內的人員狀況、設備狀態、物料供應與測量結果進行綜合分析而做出調整并回饋中心控制室；車間執行層會按計劃要求合理有序地調度相應的自動線運行，并在屏幕上給出每臺設備的運行狀況和實時數據，據現場情況隨時調度巡檢人員到出現問題的現場去解決問題，據設備故障信息指揮維修人員及時到出現問題的機床前等；自動線上的智能機器人會按車間執行層的程序指令完成物料的搬運、零件的裝配或產品的檢測等任務，數控機床會像人的一只手樣，抓著刀具或工件，按給定軌跡控制刀具（如車刀、鉆頭、銑刀和砂輪等）或工件沿運動方向進給，最終加工出符合要求的產品或實現應有的用途等。

圖10　未來的驅動橋智能工廠的網絡拓撲

在未來的智能工廠中，每個生產環節清晰可見、高度透明：信息和生產會組成一個密切相關網絡。整個工廠悄然高效地運轉，智能機器不僅彼此協作，還與遍布全球的員工、顧客和客戶以及智能分析動態系統進行協作等。

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收稿日期：（20150805）