国内外汽车研发中心前沿跟踪与未来展望.pdf

趸蠲l 国内外汽车研发中心前沿跟踪与未来展望 国内外汽车研发中心 前沿跟隙与未来晨望 撰文中国汽车技术研究中心方红燕 本文分析了国内外汽车研发中心的发展现状及特点，跟踪国外前沿技术，展望未来汽车研发中心的发展 趋势，呼吁国内汽车企业要真正培育汽车产业自主创新体系建设。 3 台车工业是一个技术高度密集 ，0 的成熟产业，是当今许多新 技术的载体，研发是汽车工业技术 的核心，其本身也是一项重要的技 术。当代的汽车新产品开发。从它 的基本理念、组织形式、实施步骤 和开发手段。贯穿着信息技术和微 电子技术的成果，都已经全新化。 为适应市场竞争的需娶，生产商不 断进行结构调整。研发周期缩短， 新品上市节奏加快。因此，汽车主 机厂和零部件配套厂对研发服务的 需求也相应增强。市场上也连续不 断地有新的专业研发( 服务) 公司诞 生，如同卫星般分布在大汽车公司 ( 或零部件企业) 的周围。 研发( 英文缩写为R D ) 设施配 置覆盖了企划、设计、试制、试验 等汽车技术研究开发领域，包括碰 撞试验、风洞试验、电波暗室、噪 声振动试验、排放试验等设施和试 车跑道、试车场等，以测试、开发 车辆的动力总成、底盘系统、车身 及安全系统、液压制动系统和电子 制动系统等。 国内外汽车研发中心发展的前沿 跟踪 当前，国外汽车研发以欧洲的 德国、北美的美国、亚洲的日本为 汽车与配件技术与应用A P A ( N o6 ) 2 0 1 2 - 2 3 万方数据 主要代表流派其研发中心的发展 十分迅速，在企业成长和产品的推 出上具有十分重要的地位。国外研 发中心当前的发展现状主要呈现以 下几个特点： 投资规模逐年加大 I 刍2 0 0 5 年以来，全球汽车行业 对技术创新的需求日益迫切。每年 的研发开支已达至l J 7 0 0 亿欧元左右 ( 如图1 ) ，共有8 0 万名工程师从事研 发工作。据全球知名咨询管理公司 奥纬咨询2 0 0 7 年发布汽车创新展 望2 0 1 5 预测，蛋J 2 0 1 5 年全球 研发费用将达至l J 8 0 0 0 亿欧元，并需 要增女1 3 3 0 万名工程师，而这批新增 技术人员将主要来自中国、印度 等成长市场。 随着电子技术发展速度不断加 快。很多汽车零部件供应商的研发 投入更是超过了汽车制造商，有些 汽车零部件供应商的研发经费占到 销售收入的11 ，而整车厂对于研 发方面的预算只有5 左右。也就 是说，更多的研发工作都将由零部 件供应商承担。预计到2 0 15 年，汽 车零部件供应商在研发方面的投入 比重将上升到5 5 。 这些巨额投资主要用于以下方 面：整车方面，包括造型设计、 结构设计、实验验证、原型车制 造( 一般需要上百辆) 、模具制造； 发动机方面，主要用于结构设计 和实验验证；核心供应商的开发 费用方面，所占比例也很大；实 验设备方面，虽然计算机在开发 过程中显得越来越重要。支持着 设计、实验和制造各个方面。但 是，由于计算机模拟只对设计提 供定向性参考，所以，花费最大 的还是实验设备的投入。 在新材料、l T 技术等领域的投 入和关注加大 国外有关研发的定义包括新产 品开发、新材料开发和生产工艺的 国内外汽车研发中心前沿跟踪与未来展望l 圆圆 改进。汽车业的核心技术能力集中 在金属加工、新材料技术、信息 通讯技术、设计制造等方面。如加 拿大特别是安大略省的公司在液压 成形、钢铁及有色金属锻铸、粉末 ；台金、注塑和吹塑成形以及连贯生 产、燃料电池技术、轻型材料、三 维工业设计等领域具有世界先进水 平。北美几大汽车公司在安河设有 环氧树脂铸模、车辆燃油回收、新 车型设计与开发( 通f f J ) 、铝发动机 铸造技术( 福特) 以及替代燃油和发 动机设计( 戴姆勒一克莱斯勒) 等汽 车技术研发中心。 J T 技术更是在缩短产品开发周 期。提高产品性能、质量和可靠 性，降低产品成本等方面，起到了 决定性作用。汽车企业研发部门 的I T 系统建设，既有与全公司其它 部门相一致的O A 系统，又有以产品 生命周期管理( P L M ) 为核心的产品 研发l T 系统。从过去以二维图纸 绘制为主要应用，到近几年企业大 量采用三维实体设计，并与C A D C A M P D M 等系统集成使用汽车 行业内的C A D 应用取得了长足的进 步。同时，各大汽车公司的C A D 系 统都不再是孤立的系统，不少企业 都建立了相关联的C A M C A E 系统 及相应的数据管理系统。 随着各汽车公司研发水平的不 断提高。研发项目的不断增多，对 研发部门的项目管理也提出了更高 的要求。大量信息流、数据流需要 完备的M I S 系统进行管理，向研发部 门的l T 系统建设提出了新的挑战。 研发中心向全球市场转移研发 力量 随着全球化发展的进程，一些 老牌汽车强国如德国、美国或E l 本 的工程资源逐渐稀缺。而新兴地区 汽车产业不仅在生产制造上获得不 断提高的工程效率，其对低劳动成 本的工程技术人员的吸引力也越来 2 0 1 2 2 3A P A ( N o6 ) 技术与应用R 汽车与配件 越强。因此，在全球大型汽车跨国 公司不断扩大联合研发的同时，其 研发中心开始向低成本的汽车新 兴市场地区发展。美国汽车咨询 机构C S M 国际公司预测。至l J 2 0 1 3 年，全球超过9 0 的新车研发将在 美国之外完成。 国外汽车研发中心全球战略转 移背景示意见图2 所示。 跨国汽车公司研发中心的这种 转移给新兴市场国家和地区的汽车 行业技术发展带来了机遇但并不 能说明其放松了对核心技术的控 制力度。通过控股或独资建立研发 机构不引进基础性、原创性研究 而只引进辅助性技术研发。建立专 利、技术标准以及技术的逆向扩散 等方式，跨国汽车企业即使将研发 中心设立在新兴市场地区。也能在 很大程度上封堵技术扩散的渠道。 从而减少了先进技术的溢出。 全球大型汽车跨国公司不断扩 大联合研发中心蓝图 全球大型汽车跨国公司不断扩 大联合研发中心蓝图，为了节省 霎 田啊啊明舯 ，： 7 = - = j 7 3 ；万 ：ImBnMLm o l n ， o 【正五【西E 万方数据 基衄I 国内外汽车研发中心前沿跟踪与未来展望 1 4 开发成本、尽快掌握前沿技术、在 共同关注的领域内寻求合作和实现 优势互补、提升行业竞争力，众多 汽车跨国公司不断携起手来在关键 技术和零部件总成上进行联合研究 开发，建立全球共享的知识研发中 心，共同开拓新的市场。 特别是欧洲汽车工业协 会E U C A R 平台，在上世纪9 0 年代 以来就开始进行了前期研发项目方 面的合作。它推动欧盟成员国政府 每年大约出资1 亿欧元，与包括欧 洲委员会、相关行业、供应商及研 究机构在内的业内权威人士一起在 共轨柴油喷射技术、用于车辆的 总线、通用电气结构等技术领域取 得较大研究成果。目前。E U C A R 主要在能源与环境、降低噪声、道 路安全和材料加工制造领域开展研 究。同时，E U C A R 与众多国际范 围内的分支研究机构合作，与美 国U S C A R 、E t 4 4 J A M A 等竞争伙伴 间保持密切联系，在合作电池技术 及再生回收方面开展多项共同研究 活动。 加大了对新能源汽车的研发 目前，世界各国都加大了对新 兴汽车动力系统的研发投入，混合 动力汽车、氢能源汽车、燃料电池 汽车和纯电动汽车等新技术、新产 品不断被推向市场。德国启动氢和 燃料电池全球计划，进一步提高柴 油动力传动系统，使用生物燃料和 推广氢动力以及燃料电池汽车等方 法，希望能在2 0 1 2 年，每一辆汽 车、每一辆轿车、每一公里C O z 的 排放应该少于1 3 0 9 。美国政府出 资研发新能源项目，美国新能源汽 车技术已经开发出一批新技术，如 超低硫柴油燃料推广和使用，镍金 属氢电池等。目前，这些技术成果 已在美国所有的车辆当中都开始使 用。日本耗资1 7 亿美元开发节能 车，以求降低原油用量和C O z 废气 排放量。日本政府计划要减少燃料 电池车的研究发展，而把重点放在 电动车的开发上，一年预计会花费 4 9 亿日元，发展出消费者可以负担 的环保节能车型。 各国对新兴汽车的开发和推广 应用非常重视，纷纷制定了相关 的产业政策，全球平均每年有约5 亿一10 亿美元的研发经费投入到这 一项目中。 政府在汽车技术研发方面发挥 越来越重要的作用 政府发挥重要作用一方面通过 制定规划从战略高度引导汽车产 业技术进步。美国政府在汽车产业 上，通过制定一系列的计划并积极 实施，引导汽车产业健康发展；欧 盟科技框架计划是全球范围内规模 最大，投资强度最大的政府综合计 划，是欧盟推动汽车产业技术进步 的主要工具；意大利于2 0 1 0 年明确 提出停止对汽车行业的销售补贴， 并转而关注汽车行业的研发及技术 创新，而停止仅支持消费的模式。 政府发挥重要作用另外一方面 就是研发的投入。比较一下主要的 国家。在汽车产业上政府给的研发 投入大致都在3 0 上下，多的可能 达到3 5 左右，低的也可能在2 5 左右。此外，政府对研发的税收待 遇也很优厚。税收优惠的适用范围 广，包括：工资、固定设备投资、 材料、企业管理费用、咨询费等； 无论是私营企业或是外国投资企业 都享受优惠。 国内外汽车研发技术未来展望 国际汽车技术法规将不断完 善、协调统一 全球化的发展让许多国家和地 区的政府认识到各自为政的汽车技 术法规体系严重阻碍了汽车产品在 全球范围内的自由流通。有意或无 R 汽车与配件* 技术与应用A P A ( N o6 ) 2 0 1 2 - 2 3 万方数据 意地形成了汽车产品贸易的非关税 壁垒，一些汽车工业发达国家逐步 开展了国际汽车技术法规的协调与 统一工作。 未来汽车法规将呈现应用技术 不断进步、测试方法不断优化、规 范范围不断延伸、法规指令不断统 一的方向发展。各国将更加关注法 规的发展动态，培养深入了解法规 的测试方法、技术指标等方面的专 门人才，将认证需求作为研发设计 的输入要素来贯彻法规要求和研究 参与法规制定，推动法规标准走向 全球一体化发展。 汽车虚拟研发技术成为必然趋势 采取虚拟方式的研发网络全球 化成为汽车工业“你中有我、我中 有你”的新型竞争态势下的必然趋 势。未来国际汽车研发将大量采用 虚拟设计软件，通过计算机网络、 软件、虚拟现实技术、仿生技术 建立资源共享型合作关系，并与其 他企业合作共享信息资源和联合使 用，完成独自无法完成的工作，将 获得更大的经济优势互补，降低汽 车研发、技术创新的风险。 将更加重视汽车安全智能化技 术研发 汽车发明至今已历百年汽车 安全技术的开发永远是一个重大 课题。为了迎合市场和社会的需 要。各汽车公司和零部件公司都 在安全实验、安全技术的开发与 应用方面投入巨资，不断寻求事 故预防( 主动安全) 以及最4 , P I i 度地 减少事故的伤害程度( 被动安全) 的 有效方法。 随着消费者对车辆安全要求的 提高和各国安全法规的加严，汽车 安全技术研发将趋于融合主被动安 全技术一体化的，具有安全预警和 规避风险的智能化技术方向发展。 国际汽车安全技术开发的未来轨 国内外汽车研发中心前沿跟踪与未来展望I 图圆 迹，将沿着被动安全( 如制动、安 全带技术) 到主动安全( 女I A B S ) ，再 到两者共同作用的路径进行，通过 雷达技术、制动转向技术、包括胎 压监测系统和安全带预收紧系统等 多种技术结合，同时操作共同作 用，避免车与车、车与人、车与物 的碰撞事故及其带来的伤害，这种 具有智能思维的车辆，可以通过不 同的模块级别，在满足车辆安全标 准的前提下针对不同的市场投放成 本不同的产品。 节能环保汽车研发成未来驱动 方向 随着以燃油为代表的能源价格 不断飙升。在资源日益枯竭的未 来，节能环保汽车已经成为国内外 汽车厂商研发的方向。未来相当长 的一个时期内( 至少到2 0 2 0 年前) ， 全球节能环保汽车的技术格局将呈 现出多元化发展、多种技术相互融 合、阶段性不均衡发展、强强联 合、政府扶持的态势。 节能环保技术的主要发展方向： l ，尾气后处理技术，如催化 微粒捕集器、等离子汽车尾气净 化器等。 f 2 ，节能技术，如4 2 V 电源技 术、共轨喷射系统等。 。3 ，替代燃料( 清洁能源) 的开发 及应用，如天然气、酒精、甲醇和 氢气等。 4 帷广混合动力系统，即采用 燃油发动机和电气动力组合驱动 方式。 $ 研制车用电池供电系统，包 括燃料电池和蓄电池。 幅轻量化材料的研究。 汽车研发体系日趋全球化 跨国汽车公司全球化的目的是 在世界范围内有效配置公司资源， 将公司的要素优势与各国的区位优 势相结合，使各地有限的要素资源 2 0 12 2 3A P A ( N o6 I 技术与应用汽车与配件* 发挥最大的效用。 未来跨国汽车公司的研发体系 将会对全球不同市场的消费需求差 异作出迅速反应，通过最佳的工程 和制造实践来满足当地市场的差异 化要求。全球研发功能将促使汽车 公司加速全球产品的研发创新进 度，在有效的全球网络下整合全球 研发工作。 结束语 中国作为世界上