SparkTALK l 精华洞悉国内汽车行业转型之路的三大“黑洞”

2019年上演了车企大逃杀的惨烈景象,根据中经视野,曾经“躺赢”的传统车企面临巨大转型压力,燃油车巨头忙着寻找出路,造车新势力还在量产线和“自燃门“苦苦挣扎。2019年,出现百年一遇的势均力敌的混战局面。

根据《暗知识》,十年后电池成本只占到整车成本的1/50,几乎可以忽略不计。由于动力电池的容量增加与成本下降,整个汽车行业向电动汽车大规模转型成为既定趋势。

然而,在转型的道路上,还将遇到颇多的”生死劫“,经营企业不易,3D科学谷创始人发起的星火联盟希望以星星之火之认知传播唤起包括车企等国内制造企业战略层面的重视与布局,本期的SparkTALK,我们通过3D打印行业发展的视角来剖析国内汽车行业转型之路的三大“黑洞”。

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block 第一个“黑洞”:习惯与思维的局限

3D打印普遍被认为是带来下一代工业革命的主要驱动因素,主要的原因是增材制造带来小批量生产的经济性和灵活性,个性化定制的可能性,以及复杂零件生产的可行性。不仅仅改变了我们对原来产品设计的印象,还带来了供应链的改变,缩短了产品上市时间,并且对环境更友好。

汽车是采用3D打印技术最早的行业,不过持续了30多年几乎都是用作原型制造,这么多年已经习惯用做原型的眼光看3D打印了。

Valley_Advantage3D打印的产业化优势。来源:3D打印与制造业产业化机遇白皮书(2019)

在这里,我们拿一个最近的案例来破除对待3D打印用作原型的思维局限,大众汽车将通过HP的3D打印技术进行大规模定制和装饰部件的制造,并计划尽快将Metal Jet金属3D打印的结构部件集成到下一代车辆中,并着眼于不断增加的部件尺寸和技术要求。未来的目标是每年制造5万至10万个的美式足球大小尺寸零件。这些3D打印组件可能包括变速杆和后视镜支架等。增材制造将凭借其在轻量化方面的优势而在不断增长的电动汽车的生产领域中获得部署,在这方面,惠普预计不久的未来将生产经过完整安全认证过程的金属零件。

原型“向左”,生产“向右”,背后是对思维局限的挑战。

在这里,我们需要看到文化与战略相互支撑,突破思维的局限,则需要在企业内部播下创新思维的文化“火种”。车企需要储备应对未来变化的能力。而根据3D科学谷的市场观察,当前国内车企在巨大的市场洗牌和转型压力下,很难静下心去培养好奇心,种下创新的“火种”。

Solution: 突破思维局限,车企可以尝试建立3D打印卓越中心连接内外部资源。3D打印卓越中心能够更好地完善现有的3D打印方法并为推广3D打印技术做准备,同时创建度量标准,重点改进设计创新,健全关键流程标准化,并重点改进质量和检验流程。3D打印卓越中心还可以作为供应链合作伙伴的培训机构或体验中心,并为企业内部的团队提供培训机会。

block 第二个“黑洞”:逆向设计的困局

不仅仅车企,这么多年国内很多企业并不是很担心技术上的跟进,因为只要别人有了,拿来逆向一下,再放到国内巨大的市场,结合价格优势,就可能创造赶超别人的市场机会。然而,逆向设计的惯性是很致命的,在3D科学谷看来,3D打印的设计与制造的结合将不是那么容易被逆向,尤其是对于一些设计上非常复杂的产品来说,正向设计是唯一出路。

3D科学谷提出正向设计与3D打印优势的结合、人工智能与工艺开发的结合、数字孪生与生产控制的结合是推动3D打印产业化的“三驾马车”。有了正向设计在价值创造的源头赋能,有了3D打印进入离散化制造所需要的端到端的解决方案的“基础设施”,有了数字孪生、过程中控制等一系列的仿真与机器学习工具,3D打印才能进入到发展的良性上升轨道,插上腾飞的翅膀。

3D科学谷将如今的3D打印市场格局划分为两种态势,一种是“下风口”态势,即没有将3D打印作为制造技术的一种,没有实现从设计端发力改变产品的设计,没有将不同的加工技术与3D打印技术融合起来,没有考虑到产品性能的检测,而只是单纯的局限在3D打印技术本身,将3D打印技术的应用局限在原型制造领域,发挥的是“快速”制造的优势。

另一种态势是“上风口”态势,这种态势与下风口态势的各种方式刚好不一样,发挥的是3D打印技术成就“复杂”产品的优势,例如通过3D打印实现了更复杂的外形,将原来十几个零件简化为1个零件,体积和重量大大缩小;或者是通过3D打印实现了材料的冶金性能的提升,再或者是制造出梯度合金等材料;再或者是实现了更高的产品性能,提升了产品生命周期的附加值。

很多时候,企业无法实现从1到n的产业化发展,是因为陷入了下风口的僵局。而想要从“下风口”转移到“上风口”是充满挑战的,仅仅从对公司实力的要求上看,这两个风口对公司实力和人才水平的要求差距很大。

上风口依靠创新取胜,下风口依靠规模取胜。一个拼“质”,一个拼“量”。

Development trend_Valley_13正向设计赋能创新。来源:3D打印发展趋势 及中国市场的机遇与挑战(v2019)

借此机会引用安世亚太科技股份有限公司张国明董事长在《基于增材思维的先进设计与智能制造》中谈到的:“我们必须变得更加聪明,以逃离过去我们曾经以为成功的聪明。”,“设计制造一体化是第四次工业革命的主题,增材制造是新一轮科技革命和产业革命的重要引擎和颠覆性技术体系。代表产品未来发展方向的高复杂度产品大规模定制生产,除了要求工艺融合的自适应制造模式,对于设计模式、设计手段也提出了与制造模式协同进化的要求。”以DfF(design for function)和DfAM(design for additive manufacturing)为代表性的设计理念将在诸多领域展开一场富有哲学性的方法与系统实践。

Solution: 走出逆向设计困局,国内可以借鉴欧洲Fraunhofer的发展模式,鼓励研发商业模式的发展,制造企业在一个良性的研发创新支持的环境下,向企业外部寻求颠覆性创新支持,实现多赢、优势互补的发展。

第三个“黑洞”:静态供应链的束缚

传统汽车产业的供应链是相对稳定和静态的,一辆汽车的子系统和零部件由哪些厂商提供在汽车定型时就确定下来了,但是电动汽车尤其是自动驾驶将会打破静态的供应链。

除了零部件厂商这些供应商,用户和服务提供商也会参与到新的动态的生态系统来,这对传统汽车厂商来说是一个巨大的黑洞般的挑战。

传统汽车从设计定型到第一辆汽车出厂大概需要三年左右的时间,在此期间所有的汽车零件都不允许改变设计,而在电动汽车发展的时代,例如特斯拉汽车几乎每个月都会有一次软件的自动更新,相对固化的体系成为了传统汽车厂商的阿克琉斯之踵。寻求突破,成为传统车厂转型的当务之急。

陷入牵一发而动全身的陷阱,这不仅仅是汽车行业面对的挑战。大型制造公司普遍拥有数十年以传统方式开展工作的经验。所有的流程、设备、培训以及最重要的预算都集中在传统流程上。这时候出于自身的短期发展资金安全角度,也会本能的拒绝新的想法。

此外,将新的制造技术融入关键制造工艺是一项重大任务,因为无论工厂发生什么,客户都必须继续获得高质量的产品。没有一家制造企业能够做到停止目前的生产,而去探索探索未知世界的“滩头阵地”,

由于存在未知风险,而克服这一初始步骤所需的现金和资源有时非常庞大,以至于车厂不愿意甚至无法继续进行这样的探索。这使得不仅仅供应链成为障碍,资金投入成为另外一个因素使得制造业企业陷入牵一发而动全身的陷阱。

虽然3D打印迈向产业化的过程中遇到了一系列的难题,例如通过信息管理系统来管理增材制造数据流;工艺可重复性、零件到零件的可重复性;成熟的认证和质量检测方法。在这方面,得益于从设计、生产规划、生产工程、生产实施到服务的全价值链的数字化,典型企业西门子与合作伙伴正在为更广泛的增材制造工业化应用场景提供支持。

我们相信有一天,3D打印用于汽车零件的生产将是全流程数字化的,质量稳定的,产品信息可追溯的。在这个基础上,3D打印技术由于其天生的数字化特征可以说是最为贴合动态供应链的制造技术。

Solution: 在这方面,航空航天与能源企业所采用的收购与融合路线或值得车企借鉴。无论是GE的喷油嘴,还是西门子的叶片,都采取了收购外部服务提供商的发展路线迅速将创新型产品整合到自身的产品组合中。

他山之石可以攻玉,无论是研发还是产品制造,企业在发展过程中,除了加强自身的创新实力,寻求与市场上的优势资源相结合是另外一条加快发展的路径

block 现实很残酷,未来却可期

除了上述的几大“黑洞”其他方面,包括3D打印目前可实现的零件经济性,质量稳定性,市场上可用的人才,包括3D打印的认证体系,是额外的因素使得车厂难以对3D打印技术敞开怀抱。

不过,机遇来自危机,有准备的创新与战略布局是车企走出短期困局及获得长期良性发展的必备功课。在年末岁初,让我们冷静的分析风险,心怀美好,尊重差距,抓住机遇,成就创新,借此机会引用中国汽车工程学会付于武理事长的话:”企业在转型中,一定要保留创新的火种。人才是创新的主体,惟有对人才不可懈怠。“ ”中国拥抱世界,中国必将在世界汽车界发出我们最强的声音“,祝愿中国的汽车行业,渡过寒冬,走向更加成熟的转型之路。

祝愿大家新年快乐!2020大吉大利!

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