汽車研發試驗數字化轉型研究

李 濤

汽車研發試驗數字化轉型研究

李 濤

（廣州汽車集團股份有限公司 汽車工程研究院，廣東 廣州 511434）

結合當前數字化轉型浪潮，文章基于廣汽研究院試驗領域數字化轉型規劃，探討了什么是汽車研發試驗數字化，試驗領域為什么要數字化轉型，試驗領域數字化轉型轉什么以及典型場景、轉型路徑、評估方法，形成了一套較為完整的汽車研發機構試驗領域數字化轉型方法論，對實施數字化轉型具有一定的指導意義。

數字化；汽車研發；汽車試驗；數字化轉型

自18世紀60年代以來，以蒸汽機、電氣化、電子計算機等為代表的三次工業革命，使人類的體力、腦力得到解放；如今，以大數據、人工智能、物聯網等技術為代表的第四次工業革命，將進一步解放人類的體力、腦力，還將釋放人類的智慧。隨著這些新興技術不斷融入我們的日常生活和工作，汽車產業也將迎來新一輪技術升級，例如智能駕駛、智能制造。汽車行業競爭趨勢將伴隨第四次工業革命加劇，汽車研發周期將不斷縮短，而試驗驗證占據了大部分研發周期和成本，降本增效將是各汽車企業試驗領域不懈追求的目標，數字化轉型是實現這一目標的絕佳途徑。

1 汽車研發試驗數字化

回顧信息化、數字化、智能化發展歷史，企業因業務發展效率提升需要，實施軟件戰略，逐步引入各類系統、軟件；同時為了實現互聯網技術（Internet Technology, IT）資源集約化實施云戰略，進而形成數據湖。大數據具有不可估量的價值，依靠人工挖掘效率低下，促進了人工智能的發展。總之，業務需求信息化，信息化孕育了數字化，數字化催生了智能化。

信息化從流程出發，將IT與業務緊密結合，使得業務流程標準化、在線化，進而提升業務效率；數字化從數據出發，借助云計算、大數據、物聯網等技術手段對業務進行改造升級；智能化從決策出發，借助人工智能技術輔助或替代運營和技術決策?？傊畔⒒瘯r代將流程標準化、在線化；數字化時代精準模擬業務，形成數字孿生；智能化精準模擬決策，實現實時自動決策。

從數字經濟角度來看，試驗數字化轉型包括試驗驗證方式的數字化、試驗運營管理的數字化以及數據資產化，分別代表了生產力、生產關系、生產資料的顛覆性升級（見圖1）。數據資產化后將作為生產資料融入到生產過程中。

圖1 汽車研發試驗數字化轉型定義

1）試驗方式數字化：借助數字化工具開展試驗或實現物理驗證到虛擬驗證的轉型，驗證效率大幅提升，驗證成本大幅降低。

2）試驗管理數字化：信息化時代虛擬世界響應物理世界的模式，向物理世界響應虛擬世界轉變，通過試驗要素高度集成、去中心化組織等在線化管理模式轉變，資源配置效率大幅提升。

3）試驗要素數字化：試驗&用戶數據經挖掘分析后成為試驗要素融入到試驗過程，進而增值。同時，試驗設備、場地等向數字孿生發展。

2 汽車研發試驗領域進行數字化轉型的原因

在新華三大學編著的《數字化轉型之路》中這樣寫道：“數字化轉型為企業帶來的不僅僅是效率的進一步提升，還為企業開拓了更多的能力……能力與效率的關系，大致可以理解為當能力沒有大的突破時就靠不斷優化效率取得進步，就像古話說的‘勤能補拙’；當效率提升積累到一定程度，便會激發能力的飛躍，這種飛躍往往也就是人們所說的‘顛覆性創新’。[1]”正因如此，汽車研發試驗急迫需要數字化轉型以實現大幅降本增效，例如提升試驗技術能力以應對日趨加劇的行業競爭：

1）技術競爭趨勢加劇：虛擬驗證、大數據&人工智能、云計算等技術的發展，傳統試驗技術終將被淘汰。

2）試驗技術能力提升：企業經過多年的試驗能力建設，試驗軟/硬件設施已基本齊備，需要有新的試驗能力增長點。

3）試驗運營能力提升：數字化范疇的管理模式變革可以大幅提升資源配置效率（例如虛擬業務空間、去中心試驗團隊等）和客戶滿意度（例如試驗需求和交付物自助下單和獲取、在線參與試驗過程等）。

4）降低研發試驗成本：當前試驗樣車制作、試驗費用、設備場地建設等成本高昂，利用虛擬試驗場進行虛擬驗證、利用用戶大數據進行精準驗證等數字化技術將大幅降本增效。

如圖2所示，汽車研發試驗數字化轉型，就是要業務前端基于數據挖掘創造更多試驗業務，業務中間通過試驗技術以及運營模式轉型降本增效，業務后端基于數據為研發提供更多數據分析應用服務，讓試驗業務全生命周期的價值有質的飛躍。

圖2 汽車研發試驗價值曲線

3 汽車研發試驗領域數字化轉型內容

汽車研發試驗部門存在的價值，就是高效地服務產品開發，保證產品質量。因此，汽車研發試驗轉型的終極愿景，將是更加高效的服務產品開發，保證產品質量。轉型目標將是試驗業務全面信息化、數字化、智能化，大幅降本增效。為了實現這一宏偉愿景和目標，需要從試驗管理模式、試驗驗證技術、試驗資源要素（含試驗數據資源）三方面進行全面、系統、嚴謹地數字化轉型，構建試驗流程信息化，將正確的信息和數據以正確的方式在正確的時間傳輸給正確的主體；試驗方式向虛擬化方向轉變，降本增效；試驗資源孿生化，實時掌控資源利用情況并智能化決策；試驗數據資產化，將數據作為生產資料之一融入到試驗活動中，讓數據不斷增值。最終構建三位一體的完整數字化試驗體系，如圖3所示。

圖3 汽車研發試驗數字化轉型戰略架構

管理模式代表了生產關系，其轉型主要在于采取更加先進的管理模式、構建虛擬業務空間等。驗證方式代表了生產力，其轉型主要在于驗證技術的虛擬化以及數字化工具的應用，例如虛擬現實、智能試驗設備等。數據作為生產資料之一，其轉型主要在于應用數理統計、神經網絡、聚類分析等大數據技術，對用戶和試驗數據進行挖掘分析，建立或優化試驗規范，達到精準驗證的目的。同時，將數據挖掘信息服務于產品設計，例如驗證出來的車輛研發質量問題，可以利用詞義分析統計質量問題描述常用詞，匯聚成詞典，在線指導試驗工程師更加精準地發現和填報質量問題。

為了實現數字化轉型，其使能要素也要進行轉型。首先是認知思維的轉型，要全員樹立數字化時代思維；其次是人才組織的變革，既有試驗人員要使其掌握數字化工具、技術，新招聘員工要考察其是否具備數字化能力；實現了人才及其思維的轉型，驗證技術、運營體系的變革將水到渠成。

總之，汽車研發試驗自成體系，其數字化轉型從愿景、目標到轉型內容、使能要素也要系統性地進行轉型，才能全面轉型成功，使數字化轉型價值最大化。

4 汽車研發試驗數字化轉型典型場景

場景一（見圖4）：試驗技術數字化——模擬或仿真驗證代替實車試驗：利用臺架模擬仿真、硬件在環、虛擬評價等技術手段來逐步減少或取代整車驗證，縮短驗證周期，降低試驗成本，并且更早、更全面地發現研發缺陷。

圖4 場景一：試驗技術數字化

場景二（見圖5）：試驗資源數字化——智慧試驗室、試驗設備數字孿生、用戶大數據挖掘：逐步實現試驗資源的數字化和智能化，數據利用能力不斷提升，促進試驗資源更加安全、高效運用。

圖5 場景二：試驗資源數字化

場景三（見圖6）：試驗管理數字化——基于試驗任務的一站式服務，試驗業務逐步轉型為在線運營，提升試驗運營效率，提高試驗管理的規范性；試驗管理數字化不是簡單的將業務流程照搬到線上，而是要基于現代通信、軟件、人工智能等先進數字化技術，變革現有的業務模式，不斷降本增效，例如去中心化的業務組織結構、靈活的任務團隊構建、任務流程的智能化運轉等。關于試驗管理的數字化，可以參見文獻[2]。

圖6 場景三：試驗管理數字化

5 汽車研發試驗數字化轉型路徑

如圖7所示，數字化轉型的首要工作是數字化認知與思維，即全員樹立數字化思維意識，正確理解數字化及其轉型，知己知彼，百戰不殆。然后進行數字化戰略規劃，制定短期及中長期技術路線圖，目標明確、路徑清晰；按規劃實施數字化轉型，以項目組或課題組形式小步快跑、敏捷推進，構建數字化能力；定期進行數字化推進檢查，定期檢查進度及問題，識別風險和不足；最后評估數字化轉型成果，總結成功與失敗經驗，尋找差距，準備下一輪數字化工作。

圖7 汽車研發試驗數字化轉型路徑

6 汽車研發試驗數字化轉型成熟度評估

汽車研發試驗數字化轉型成熟度從試驗技術、試驗資源、試驗管理三方面進行評估。試驗技術數字化主要是看模擬/仿真驗證對實車道路驗證的替代度或者模擬/仿真驗證的精準度；試驗資源數字化主要是看試驗設備設施的自動化程度、數字孿生程度以及試驗數據的挖掘能力；試驗管理數字化主要是看流程信息化、業務在線化、決策智能化水平，如圖8所示。

7 總結

汽車研發試驗數字化轉型，關鍵在轉思維；數字化范疇的思維模式和技術能力是更高維的智慧和技能，其產生價值程度關鍵在于試驗人員的主觀意識和工作實踐。數字化時代已經來臨，未來已來，將至已至，試驗人員在數字化浪潮的推動下，必須轉變思維，拿起數字化工具迎接未來，決勝將至。

[1] 于英濤.數字化轉型之路[M].北京:機械工業出版社, 2021.

[2] 李濤.Research and Application of Vehicle R&D Test Management Digital Transformation[C]//2022年中國汽車工程學會年會論文集.北京:機械工業出版社, 2022:13-16.

Research on Digital Transformation of Automobile Research and Development Test

LI Tao

( Automotive Engineering Research Institute, Guangzhou Automobile Group Company Limited, Guangzhou 511434, China )

Combined with the current wave of digital transformation, based on the digital transformation plan of the test field of GAC Research Institute, this paper discusses what is the digital transformation of automobile research and development, why the test field should be digital transformation, what is the digital transformation of the test field, as well as typical scenarios, transformation paths and evaluation methods, and forms a relatively complete set of digital transformation methodology of the test field of automobile research and development institutions. It has certain guiding significance for the implementation of digital transformation.

Digital;Automobile research and development;Automobile test;Digital transformation

U467；F273

A

1671-7988(2023)17-195-05

10.16638/j.cnki.1671-7988.2023.017.037

李濤（1984－），男，高級工程師，研究方向為汽車研發試驗及其管理，E-mail:litao@gacrnd.com。