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第三次工业革命对全球汽车产业的影响

发布者:系统管理员发布时间:2014-10-13浏览次数:0

第三次工业革命对全球汽车产业的影响

2014-09-25

  内容摘要:以先进信息通信技术的广泛渗透和深度应用为典型特征的第三次工业革命正在全球范围内孕育兴起。汽车产业是最先感受到第三次工业革命影响和冲击的代表性行业。从未来看,第三次工业革命将带来汽车产品、生产制造方式、商业模式的“三个变化”:汽车产品将更多体现轻量化:电动化、智能化特征;生产制造方式将向大规模定制生产转型,同时还可能出现分散化个性生产趋势;商业模式将越来越以数据、互联、平台为核心基础。“三个变化”相互关联、相互促进,将引发全球汽车产业竞争格局发生重大调整,实现汽车产业与其他产业的交叉融合及边界重构,并且深刻改变汽车在人类经济社会中的定位和作用,最终推动全球汽车产业发生革命性、颠覆性变化。

  关键词:第三次工业革命,汽车产业,影响

  以先进信息通信技术的广泛渗透和深度应用为典型特征的第三次工业革命,目前在全球范围内已处于萌芽期,预期将很快对全球经济社会发展产生广泛而深远的影响,成为在中长期内推动全球经济社会持续大变革、大调整的关键力量。

  汽车产业是最先感受到第三次工业革命影响的代表性行业之一。英国《经济学人》杂志的“第三次工业革命”专题报告就以大众汽车集团的模块化(MQB)战略为典型案例。展望未来,第三次工业革命的影响将首先体现在汽车产品、生产制造方式、商业模式的“三个变化”。目前,“三个变化”已经初露端倪,并且越来越呈现出相互关联、相互促进的特点,距离产生实质性、集聚性影响并最终推动汽车产业出现革命性、颠覆性变化的爆发时点越来越近。

第三次工业革命对全球汽车产业的影响

  一、汽车产品将向“轻量化、电动化、智能化”转型

  从发展历史看,这三种转型方向都是汽车产业从业者长期追求的目标,但唯有在当前全球绿色低碳转型发展的宏观背景以及能源、信息、材料等先进技术的交叉融合和加速应用的技术背景下,才能趋势性的、经济性的集中出现。

  (一)轻量化

  早在汽车产业发展的起步阶段,工程师就希翼通过减少车辆自重的方式来更高效利用汽车引擎动力。轻量化并非是简单的小型化,而是通过优化设计、合理选材、应用高强度轻量化材料以及先进成型技术,在不影响车辆既有性能和售价的前提下,实现减轻车辆重量的目标。

  轻量化发展不仅关系着汽车产品的舒适度和便利性,而且是减少车用能源消耗的重要且现实的途径。研究表明:车辆每减重0.1吨,则每百公里可节省燃油0.3-0.5升,同时还有助于提高车辆的加速度和操控性(中国汽车工程学会,2013)。此外,作为一项共性技术,轻量化还有助于解决电动汽车电池过重的问题。

  材料、信息以及制造技术的创新为汽车轻量化发展提供了技术支撑,而且这些先进技术的扩散和应用已初见成效。以碳纤维复合材料(CFRP)为例,使用CFRP制造车身和底盘可以减重40%-60%,而且其抗拉程度是同等截面钢材的7-10倍。更重要的是,CFRP在小批量生产中还具有成本优势。英国材料系统实验室研究表明,在生产规模低于2万辆的情况下,由于可以节约昂贵的金属冲压设备以及模具投资,使用碳纤维增强复合材料RTM工艺生产车身的综合成本比金属车身的成本低800美金(中国汽车工程学会,2013)。近年来,CFRP已经广泛应用在一些方程式赛车、高档跑车和轿车上,有些甚至几乎全部都采用CFRP来制造。与此同时,以零件的热成型技术为代表的新工艺的应用和以车身结构参数化、轻量化设计方法为代表的信息技术的深度应用也都是轻量化发展的重要途径。

  目前,包括大众、丰田、通用等在内的全球主要汽车企业集团都将轻量化作为新产品规划的主要方向之一,预计近年来汽车平均重量持续增加的势头将很快出现逆转。

  (二)电动化

  电动汽车的发展历史最早可以追溯到19世纪30年代,远早于内燃机汽车。全球第一辆商业化运营的电动汽车于1897年出现在纽约,到1912年,全球电动汽车的保有量已经达到3万辆,是20世纪的最高点(IEA,2013)。相比内燃机汽车,电动汽车具有能源转换效率高、环境友好等突出优势,而且这些优势还会随着可再生能源发电比例的提高进一步凸显。

  国际金融危机爆发以来,电动汽车的创新发展进入了快车道。2008-2012年间,仅电动汽车倡议(Electric Vehicle Initiative,简称EVI)成员国政府在研发和示范运营(Research,Development and Demonstration,简称RD&D)方面共计投入约87亿美金,全球主要汽车企业集团更是投入巨资。目前,这些投资已经取得阶段性成果,例如电池成本从2008年的平均1000美金/千瓦时下降到2012年的平均485美金/千瓦时,巴黎等城市已经出现“电池租赁+汽车共享”等商业模式创新,还出现了以特斯拉为代表的一些成功商业实践。

  电动汽车销售量和保有量的迅速增加是汽车产品电动化发展的最直接证明。据IEA统计,2011年全球电动汽车保有量超过5万辆,而2012年已经超过18万辆,其中美国、日本和法国位居前三位,分别占全球保有量的38%、24%和11%。从发展趋势看,预计2020年全球电动汽车年销量将达到720万辆(其中EVI国家为590万辆),上路行驶的电动汽车总量将达到2400万辆(其中EVI国家为2000万辆),占全球上路行驶汽车总量的比例将超过2%(2012年底仅为0.02%)。

  (三)智能化

  汽车智能化主要是信息通信等先进技术在生产制造、路上行驶等诸多环节的深度应用,体现了更便捷、简单的人车交互方式,是对人的更大程度的“解放”。汽车产品已具有相当程度的“智能”,如平均每辆汽车安装50多个处理器,而一辆雪佛兰Volt插电式混合动力汽车使用了大约1000万条计算机编码(OECD,2013)。未来,汽车将不再是架在四个轮子之上的钢铁产品,而是架在四个轮子之上的电脑产品。

  在智能化发展趋势中,自动驾驶受到最广泛关注。自动驾驶是指仅需很少或者完全不需要人类干预就能实现车辆移动,主要建立在先进机器视觉系统(Advanced Machine Vision Systems)、人工智能(Artificial Intelligence)、传感器以及即时通信系统等技术的基础之上。

  相比人为操控,自动驾驶优势明显。一是提高行驶安全性。全球70%-90%的交通事故致死由人为因素导致,而成熟的自动驾驶系统以及完备的道路规则体系能够避免大部分此类事故。二是缓解交通拥堵。自动驾驶可有效避免因操控不熟练和不良交通习惯引发的交通拥堵。以1997年在美国加州高速公路上对10辆别克自动驾驶汽车(两车间隔6.5米、车速65英里/小时)的测试为例,在自动驾驶情况下每条车道每小时最多可通行4300辆汽车,而日常情况下该车道每小时最多仅可通行2000辆汽车。三是减少燃油消耗和污染物排放。这主要是因为交通拥堵缓解和最优路线实时调整所带来的出行时间减少,以及提速、刹车、泊车等大量常规操作因自动驾驶带来的效率提升。

  近年来,全球主要汽车企业集团在技术研发和示范运营方面的投入力度持续加大,并且随着一些互联网企业的加入而呈现出加速发展的趋势。2010年,全球汽车产业在自动驾驶方面的投入约100亿美金,到2016年将增至1600亿美金。随着持续性研发投入,支撑自动驾驶的核心技术进步很快,已不再是主要的发展瓶颈。如GOOGLE企业的自动驾驶汽车在2012年就实现了各种交通和天气状况下的30万公里无事故运行。

  未来,自动驾驶的发展主要取决于政府管制和公共接受度,而不是纯技术问题。据麦肯锡预测,2025年全球将有10万辆自动驾驶汽车上路行驶,由于安全性提高、时间节约以及燃油消耗和污染物排放降低等带来的经济影响大约在每年0.2万亿-1.9万亿美金之间(Mckinsey,2013)。另据美国《福布斯》和美国电器及电子工程师协会(IEEE)预测,汽车自动驾驶年左右到来,届时全球70%以上的汽车都依靠自动驾驶。

  二、生产制造方式将向“大规模定制生产”转型,同时还可能出现“分散化个性生产”趋势

从根本上看,生产制造过程所追求的目标是不变的,即以更低的成本满足更加个性化的需求。一般而言,低成本需要以大规模生产为支撑,而个性化需要以小批量生产为支撑,两者难以兼得。

  但从动态发展的角度看,如果行业中的个别企业能够更好地统筹这两个目标,就有可能引发整个行业的深刻变革,最终达到新的平衡。目前来看,未来可能会出现两种趋势:一种是沿用大规模集中化生产方式,但个别企业通过进一步降低生产成本从而抵消满足个性化需求导致的成本上涨,实现成本不变甚至降低与产品更具个性化的统一,最终赢得竞争并引发其他企业跟进,向“大规模定制生产”(Mass Customization)转型;另一种是转向小批量分散化生产方式,个别企业甚至消费者自身能够显著减少小批量分散化生产与大规模集中化生产之间的成本差距,从而实现成本不变或者稍有提高与产品完全个性化之间的统一,最终成为主流生产制造方式,向“分散化个性生产”转型。

  目前,全球汽车产业已经出现向大规模定制生产转型的趋势。大众汽车集团推行的模块化战略就是典型代表。模块化包括研发、采购、生产流程组织等诸多方面的系统改进,本身就体现了更大规模生产与更具个性化的结合。通过模块生产,大众汽车集团可以显著降低现有产品的生产成本,如小型车和中型车的生产成本和组装时间将分别下降20%和30%;还能够向市场投放在现行平台化战略下不具经济竞争力的个性化产品,拓展了消费者选择范围(冯飞等人,2013)。

  与此同时,汽车产业走向分散化个性生产的可能性也不能排除。如果新材料、3D打印等技术能够实现更大突破,考虑到生产设备投资的减少、物流运输成本的下降以及汽车销售环节的压缩等因素所带来的成本节约,分散化个性生产的成本和时间就有可能与大规模定制生产相当。

  展望未来,哪种方式将会成为主导或者两种方式是否会同时存在,则主要取决于相关核心技术的研发和应用进展情况,仍然难有定论。但短中期内,大规模定制生产成为主导的可能性更大。

  生产制造方式的转型将对汽车产业竞争格局产生深远影响。以大规模定制生产为例,对大多数整车企业而言,没有实施模块化或者类似战略将面临生产成本高、产品个性化特征不足的竞争劣势,但实施战略又需要很大规模的产量基础和前期投资,这可能导致整车行业市场集中度进一步提高;对零部件企业而言,类似的现象同样会出现,而且超大型零部件企业的出现将重塑汽车行业“整零”关系。

  三、商业模式将向基于“数据、平台、互联”转型

基于互联网的技术创新以及互联网思维在汽车产业的广泛渗透,已经开始对汽车产业主流的商业模式产生冲击,未来将更多地向基于数据、互联、平台的方向转型。

  (一)基于数据

  汽车产业蕴含着大量数据,到2015年将会成为第二大数据源(1BM,2013),一辆插电式混合动力汽车在一个小时内就会产生25GB数据。大数据为汽车产业的商业模式创新提供了坚实基础,给予了汽车企业准确把握并且进一步拓展消费者需求的良好机遇。目前,很多汽车企业已开始建立数据与其竞争力之间的紧密联系。

  一种是以基于产品的方式,利用数据引导设计和生产制造环节,最终提供更具竞争力的汽车产品。例如,福特汽车企业的产品开发团队就通过大数据分析来确定设计的侧重和每个零件的功能。该团队通过分析社交媒体数据来发现消费者偏好,做出SUV应采取掀背式还是电动式等设计决策。

  更重要的是另一种基于服务的方式,利用数据提供更便捷、个性化的服务。以美国租车服务商Zipcar为例,其核心是资源供给和需求请求(具有高度模拟性的数据如汽车、驾驶员、乘客等),数据能够被实时捕获并被传递存储,然后在某个中心被集中处理,各类请求在智能中心排队等待响应,市场机制会给它们分配不同的权重以匹配合适的组合,同时给予实时反馈。这种模式真正革命性的洞见,是模拟数据的数字化,以及中心统一计算处理后达到的高效性。

  (二)基于互联

  在互联网浪潮中,汽车已不再是简单的交通运输工具,更是信息交互和即时互联的移动载体。车联网能够按照约定的通信协议和数据交互标准,在车与车、道路、行人等之间进行无线通信和信息交换,最终实现智能交通管理、智能动态信息服务和车辆智能化控制(孔凡忠、李总理,2014)。

  基于互联的商业模式创新将有很多,目前各大企业特别是互联网企业已开始着手布局。例如,苹果企业与12家汽车企业组建“iOS in the Car”联盟,拓展智能车载系统市场;GOOGLE企业与通用、本田、奥迪、现代、Nvidia共同组建“开放汽车联盟”,与之形成竞争态势。

  据预测,2018年全球将有3500万辆汽车搭载一个或者多个基于智能手机整合技术的车载信息娱乐系统。

  (三)基于平台

  平台化发展已经成为产业发展利器。要实现产业平台化发展,需要具备平台吸引力、参与广度与深度、产业生态系统这三个核心要素(钱平凡,2013)。目前,全球汽车保有量超过10亿辆,每个美国车主平均驾驶时长为750小时/年,每个欧洲车主平均为300小时/年,再考虑到自动驾驶的现实可能性,汽车产业平台化发展的前景是广阔的。

  展望未来,除提供基本的交通运输服务之外,每辆汽车及其所代表的一整套系统还提供了一个平台,该平台将是一个“移动的大数据服务集成商”,成为连接消费者和各种拓展服务提供者的关键纽带,最终也将改变汽车产业的商业模式。例如,特斯拉的成功实践,除了有技术创新(如电池管理系统)和营销方式创新(高端示范+网络直销)的因素,还源于其平台化发展思路,为其他服务提供了统一化的接口。

  四、汽车产业最终出现革命性、颠覆性变化

  目前,汽车产品、生产制造方式、商业模式等方面的创新转型发展还只是处于初级阶段。这些发展趋势已表现出相互关联、相互促进的特点,预期还将不断深入,最终推动汽车产业出现革命性、颠覆性变化。

  革命性、颠覆性变化可能会体现在三个层面。一是汽车产业竞争格局发生重大变化。大型企业(包括整车企业和零部件企业)的市场势力很可能还会加强,推动全球汽车产业进一步走向集中。二是汽车产业的边界面临重构。新技术的发展、新思维的出现为汽车产业外企业进入该产业提供了更大机遇,汽车产业边界将会拓展。伴随着这个过程,汽车产业的商业模式和价值链也将重构,产业发展主导权也可能被新进入企业所掌握。三是汽车在人类经济社会中的定位和作用出现深刻变化。汽车与人类经济社会其他方面的互动关系,以及汽车社会的概念和影响都将随之发生重大变化。目前,这些变化的方向还不明朗,有待进一步深化认识。

参考文献

  [1]冯飞、王忠宏、宋紫峰,2013:“部分欧洲国家新一轮工业革命进展”,国务院发展研究中心调研报告。

  [2]孔凡忠、李总理,2014:“车联网对我国车企的机遇与挑战”,《中国汽车报》,2月10日。

  [3]钱平凡,2013:“产业平台化发展精要及政策含义”,国务院发展研究中心调研报告。

  [4]中国汽车工程学会,2013:《世界汽车技术发展跟踪研究(轻量化篇)》,北京理工大学出版社。

  (5) IBM,2013,Big Data for the Automotive Industry.

  (6) International Energy Agency.2013,“lobal Outlook”。

  (7) Mckinsey Global Institute,2013,“Disruptive Technologies:Advances that will Transfrom Life,Business,and the Global Economy”。

  (8) OECD,2013,“Supportimg,Investment in Knowledge Capital,Growth and Innovation”。


 

 

 

编辑: 国务院发展研究中心产业经济研究部 宋紫峰 来源: 国研网

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