數(shù)字化如何改變汽車制造方式

汽車工業(yè)在各個領(lǐng)域都在經(jīng)歷著快速的變化，即使在幾十年來經(jīng)歷了漸進變化的制造業(yè)，這種變化的速度也在加快。采用工業(yè)4.0的動力主要來自電動汽車初創(chuàng)企業(yè)。他們領(lǐng)先的領(lǐng)域以及其他公司正在尋求跟進的領(lǐng)域包括數(shù)字化、大規(guī)模壓鑄、電池到包裝(CTP)和電池到底盤 (CTC)電池技術(shù)。

實時數(shù)據(jù)是數(shù)字化的關(guān)鍵，從而使流程得到優(yōu)化和自動化。通過這樣做，生產(chǎn)不僅變得更有效率，而且更可持續(xù)，幫助企業(yè)走向碳中和;可以減少浪費，更有效地利用資源。

汽車生產(chǎn)和數(shù)字雙胞胎

雖然數(shù)字技術(shù)在汽車生產(chǎn)的研發(fā)方面已經(jīng)使用了很長一段時間，但將其與實際制造過程相結(jié)合則要晚得多。

2020年，雷諾日產(chǎn)聯(lián)盟宣布了一項計劃，計劃在三年內(nèi)削減20%的成本，豐田也宣布了24%的削減計劃。

AutoForm中國區(qū)總經(jīng)理Christoph Weber表示，

“通過壓縮運營和供應(yīng)商，你可以降低5% -10%的成本。但如果你想削減20-30%的成本，你需要從根本上改變你的運營方式。數(shù)字轉(zhuǎn)型在這方面發(fā)揮了關(guān)鍵作用。”

以前，汽車從設(shè)計到生產(chǎn)需要大約四到五年的時間。整個行業(yè)都在縮短這些時間，一些中國生產(chǎn)商的管理時間不到兩年。

數(shù)字雙胞胎的使用在縮短時間方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，它可以在車身面板生產(chǎn)車間出現(xiàn)問題之前預(yù)測并解決問題。

然而，根據(jù)韋伯的說法，這是一個折中方案，可以進一步推進，

“這仍然是一種封閉的方法，對單個零件的沖壓工藝進行了次優(yōu)化，而忽略了接下來的組裝和車身涂裝的制造步驟。下一步是通過無縫的數(shù)字化工藝孿生裝置，優(yōu)化裝配最終車身的單個零件生產(chǎn)，專注于最終結(jié)果。一家德國汽車制造商通過這種綜合方法成功地將車身車間的加速時間縮短了6個月。”

特斯拉的方式

特斯拉試圖擴大生產(chǎn)規(guī)模并降低成本，這推動了制造業(yè)的變革。根據(jù)汽車工程咨詢公司Strategy Engineers GmbH & Co. KG的合伙人Oliver Spreitzer博士的說法，

“與傳統(tǒng)的原始設(shè)備制造商相比，特斯拉的研發(fā)策略不同，傳統(tǒng)的原始設(shè)備制造商把所有的變化都保留到下一個車型年。然而，特斯拉發(fā)明了一些東西，測試它，然后實現(xiàn)它。這種速度令人難以置信，他們的研發(fā)速度之快，是傳統(tǒng)原始設(shè)備制造商無法企及的。”

特斯拉最新的創(chuàng)新之一是使用大規(guī)模高壓壓鑄。從本質(zhì)上說，它使用了制造玩具汽車的技術(shù)，但大規(guī)模地將熔化的鋁射入鑄件。

自2020年以來，埃隆·馬斯克的特斯拉一直在所有生產(chǎn)地點安裝越來越大的Giga壓力機，由Idra提供，從加利福尼亞州弗里蒙特工廠的6000噸開始。

在最初的使用中，特斯拉Model y后底盤的79個零件被一件鑄件替換。歐洲生產(chǎn)將增加一件前底盤鑄件，并計劃制造一種結(jié)構(gòu)電池組，據(jù)稱總質(zhì)量減少10%，零件減少370個，續(xù)航里程增加14%。

生產(chǎn)簡化了，因為不再有大量的零件需要連接，這意味著更少的機器人。特斯拉認為，生產(chǎn)所需的建筑面積將減少35%。對于汽車來說，這意味著更大的剛性，從而增加安全性。

據(jù)傳聞，中國初創(chuàng)企業(yè)Noi和XPeng正在與Idra的中國所有者L K Technology進行談判，以購買類似的壓力機。然而，特斯拉之所以能成功使用千兆壓機，部分原因在于特斯拉為其制造了一種特殊合金。

根據(jù)Spreitzer的說法,

“這項技術(shù)很有前景，幾乎所有人都在關(guān)注它。然而，對于傳統(tǒng)的原始設(shè)備制造商來說，這不僅會帶來技術(shù)上的變化，而且會帶來組織上的巨大變化。”

電池組

電池雖然對電動汽車至關(guān)重要，但由于其體積和更重要的重量，電池在生產(chǎn)和設(shè)計上都存在問題。比亞迪在其Blade電池和CATL使用的電池到封裝(Cell-to-pack, CTP)省去了在封裝之前將電池放入模塊的中間階段。這樣可以減少電池組的體積和重量。

下一個階段似乎要么是電池到底盤(CTC)，要么是特斯拉在2020年電池日上概述的電池到車身。目前的電池組產(chǎn)生的重量需要由汽車的結(jié)構(gòu)來承擔(dān)。特斯拉的方法是讓膠水承擔(dān)額外的加固任務(wù)，使電池組能夠承重。通常情況下，膠水會作為粘合劑和阻燃劑將電池組的電池和電池板粘合在一起。

中國電動汽車初創(chuàng)公司Leapmotor稱，其最近推出的C01轎車是世界上第一款采用CTC的汽車，CTC將電池、底盤和車身底部集成在一起。Leap表示，這將導(dǎo)致重量減少15公斤，組件減少20%。然而，正如Spreitzer警告的那樣，對于電池封裝技術(shù)和壓鑄技術(shù)，它們的長期使用存在一些問題，

“模擬模型非常先進，但它們不是真實的。我們的理論模型和現(xiàn)實之間總是有差距，我們只是不知道使用10年或15年后會發(fā)生什么。”