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汽車工業(yè)的變革對(duì)機(jī)床行業(yè)的啟示

文/日本機(jī)床制造商協(xié)會(huì) 太田志乃

【內(nèi)容摘要】：當(dāng)承接代工企業(yè)的存在變得普遍時(shí)，傳統(tǒng)汽車行業(yè)的“垂直整合”型制造向“橫向分工”型制造轉(zhuǎn)變，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)本身也會(huì)發(fā)生變化。換句話說，它有可能表現(xiàn)為客戶群的變化。在機(jī)床行業(yè)，最顯著的變化不僅是產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的變化，還有制造業(yè)本身的變化，比如汽車是如何制造的。

世界汽車工業(yè)正在進(jìn)入百年一遇的變革時(shí)期。在世界各國(guó)家和地區(qū)環(huán)保法規(guī)日趨嚴(yán)格的背景下，整車企業(yè)和零部件企業(yè)都在努力引進(jìn)高環(huán)保性能的車型，公司（車企）正加緊研發(fā)和制造行駛中二氧化碳零排放的車型，如電動(dòng)車（以下簡(jiǎn)稱EV）、燃料電池汽車（以下簡(jiǎn)稱FCV）。2021年6月，日本鈴木董事長(zhǎng)鈴木修在退休前接受采訪時(shí)說過，“汽車行業(yè)，包括零部件企業(yè)，將隨著電氣化而發(fā)生翻天覆地的變化”。

基于2015年達(dá)成的《巴黎協(xié)定》，有效目標(biāo)值主要由發(fā)達(dá)國(guó)家設(shè)定，此后可以說汽車制造商開始根據(jù)《巴黎協(xié)定》采取具體行動(dòng)。除了汽車的電氣化，還應(yīng)該涉及到從汽車產(chǎn)業(yè)向出行產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)變。

正如“車”向“出行”轉(zhuǎn)變一樣，出行的使用環(huán)境也將發(fā)生變化。一個(gè)很好的例子是2020年豐田宣布的Woven City，該項(xiàng)目被定位為“未來城市示范城市”，其目的是著眼于向移動(dòng)出行服務(wù)提供商轉(zhuǎn)型，對(duì)自動(dòng)駕駛、個(gè)人出行、機(jī)器人和人工智能（AI）技術(shù)等各個(gè)領(lǐng)域的新技術(shù)展開實(shí)證試驗(yàn)。

以下將努力從不同于目前汽車產(chǎn)業(yè)分析的視角，推測(cè)2030年的汽車和出行產(chǎn)業(yè)情況。

1. 汽車行業(yè)對(duì)環(huán)境法規(guī)的響應(yīng)

世界正朝著實(shí)現(xiàn)脫碳社會(huì)邁進(jìn)，不僅世界各國(guó)政府已經(jīng)宣布實(shí)現(xiàn)碳中和時(shí)間，各大企業(yè)也都在采取具體措施來實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)。

各國(guó)都在推動(dòng)廢氣（NOx氮氧化物、PM顆粒物）法規(guī)的制定，在法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程不斷推進(jìn)的歐洲，各大汽車零部件企業(yè)都在為2025年實(shí)施的新歐7排放標(biāo)準(zhǔn)而努力研發(fā)。符合歐洲法規(guī)的中國(guó)和瞄準(zhǔn)歐洲法規(guī)的日本等汽車先進(jìn)國(guó)家的汽車制造商和零部件制造商將采取與歐洲公司相同的措施。“環(huán)保合規(guī)”有可能成為行業(yè)的一大關(guān)鍵詞。

汽車電動(dòng)化是汽車制造商為應(yīng)對(duì)日益嚴(yán)格的環(huán)保法規(guī)而采取的措施。除了EV和FCV之外，混合動(dòng)力汽車（HEV）和插電式混合動(dòng)力汽車（PHV）等車輛也是典型的例子。在以往的內(nèi)燃機(jī)車基礎(chǔ)上增加電動(dòng)技術(shù)的HEV、PHV，搭載不同驅(qū)動(dòng)源的EV、FCV等，能夠減少行駛時(shí)CO₂排放量的車輛的開發(fā)從2010年代開始擴(kuò)大。2020年代，尤其是隨著EV產(chǎn)銷量的擴(kuò)大，電氣化成為必不可少的技術(shù)。

表1所示為2020年汽車銷量排名前10的國(guó)家，他們的銷量占全球銷量的70%以上。鑒于這些國(guó)家正在推進(jìn)電動(dòng)化，可以預(yù)見2030年汽車行業(yè)的電動(dòng)化率將大幅提升。

表1 主要國(guó)家電氣化政策

資料來源：IEA，2020年全球電動(dòng)汽車展望，基于OICA的銷售數(shù)據(jù)。

2. 整車企業(yè)和零部件供應(yīng)商爭(zhēng)相電動(dòng)化

表2顯示了主要汽車制造商引入電動(dòng)汽車的趨勢(shì)。從截至2020年全球銷量前10的企業(yè)來看，不少企業(yè)已經(jīng)宣布將在2030年后進(jìn)軍電動(dòng)汽車市場(chǎng)。以HEV技術(shù)著稱的豐田也在2021年底公布了EV戰(zhàn)略，宣布到2030年將開發(fā)30款EV車型。此外，還設(shè)定了將在2030年每年1350萬輛電動(dòng)汽車的全球銷售目標(biāo)。其中，作為高級(jí)計(jì)劃的雷克薩斯已經(jīng)演變?yōu)橐?span>EV為中心的計(jì)劃，并設(shè)定了2035年EV占所有銷量的目標(biāo)。

表2 主要汽車廠商電動(dòng)汽車情況介紹

注：排名第10的Stellantis是2020年FCA和PSA的合資企業(yè)。 EV公告是Stellatis的目標(biāo)值。

資料來源：IEA，2020年全球電動(dòng)汽車展望。

中國(guó)在2020年公布了《節(jié)能與新能源汽車路線圖2.0》，目標(biāo)是到2030年將NEV（新能源汽車）在所有新車中的比例提高到50%。預(yù)計(jì)2030年產(chǎn)銷量將擴(kuò)大至3800萬臺(tái)，2035年將擴(kuò)大至4千萬臺(tái)。如果其中一半以上是新能源汽車，那么超過1900萬輛將是PHV或更高級(jí)別的電動(dòng)汽車。中國(guó)的新能源汽車是包含PHV、EV和FCV，HEV定位為節(jié)能汽車。（表3）。

表3 中國(guó)年度目標(biāo)銷量（路線圖2.0）

資料來源：根據(jù)Marklines制作。

2020年全球汽車銷量約為7800萬輛，受COVID-19（新冠疫情）影響較上年下降約14%，但總銷量預(yù)計(jì)在2030年之前保持增長(zhǎng)。多家咨詢公司預(yù)測(cè)，2030年全球汽車銷量將超過1億輛，其中50%為EV。僅在中國(guó)這個(gè)全球最大的汽車市場(chǎng)，到2030年，新能源汽車銷量將近2000萬輛，預(yù)計(jì)電動(dòng)汽車占全球汽車銷量的50%。

隨著這種汽車電動(dòng)化的轉(zhuǎn)變，汽車制造商也開始審查他們的生產(chǎn)系統(tǒng)。戴姆勒（德國(guó)）宣布將減少其主機(jī)廠的產(chǎn)量和人員，以應(yīng)對(duì)內(nèi)燃機(jī)車產(chǎn)量的下降。通用汽車也表示將關(guān)閉美國(guó)的三個(gè)工廠。另一方面，通用汽車不僅從轉(zhuǎn)向EV而開始重組，還開始建設(shè)新電池廠（在美國(guó)）。毫無疑問，到2030年，生產(chǎn)系統(tǒng)將進(jìn)行重組，將創(chuàng)建新部門以加速向EV的轉(zhuǎn)變，并且電子和電氣零部件的生產(chǎn)將增加。

在這些相關(guān)零部件中，下一代電池將成為2030年的關(guān)注焦點(diǎn)。為了擴(kuò)大EV的使用范圍，共同課題是急需降低車輛成本和延長(zhǎng)續(xù)航里程。截至2020年，新一代電池中備受關(guān)注的全固態(tài)電池研發(fā)才剛剛起步，不僅是電池廠商，汽車廠商也紛紛開始參與研發(fā)（表4）。

表4 全固態(tài)電池研發(fā)進(jìn)展情況

資料來源：根據(jù)各種新聞材料制作。

2020年，大陸（德國(guó)）、馬勒（德國(guó)）、謝弗勒（德國(guó)）等主要汽車零部件企業(yè)都在全球大幅裁員，并宣布因電動(dòng)化而調(diào)整職位。比如不需要發(fā)動(dòng)機(jī)了，因此生產(chǎn)線工人也會(huì)變得不再需要。軟件和IT部門的強(qiáng)化和重組已經(jīng)完成。

向EV的轉(zhuǎn)變、汽車自動(dòng)駕駛技術(shù)的引入以及CASE（Connected，Autonomous，Shared & Service，Electric）和MaaS（Mobility as a Service，出行即服務(wù)）等環(huán)境變化意味著將能夠比以往任何時(shí)候都更快地響應(yīng)正在開發(fā)的創(chuàng)新。因此，生產(chǎn)設(shè)施的投資有望進(jìn)一步增加。

3. 多元企業(yè)進(jìn)軍電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)

除了電動(dòng)化之外，2030年汽車產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵詞還有CASE和MaaS。CASE的C，Connected是指安裝在車輛上的通信設(shè)備連接到電話線或互聯(lián)網(wǎng)，或者使用其他通信無線電波連接到周圍的車輛，或者連接到信號(hào)等基礎(chǔ)設(shè)施。由于5G的發(fā)展，始終連接到互聯(lián)網(wǎng)的車輛有望普及到普通大眾，預(yù)計(jì)到 2030年將有一定數(shù)量的車輛作為聯(lián)網(wǎng)汽車運(yùn)行。此外，如果所有車輛都具有聯(lián)網(wǎng)汽車的功能，則可以運(yùn)行自動(dòng)駕駛功能。如果5G應(yīng)用在車輛上，車輛就能夠掌握周圍的情況，如果車輛的自動(dòng)剎車和油門功能有效發(fā)揮作用，就可以建立自動(dòng)駕駛汽車運(yùn)行的環(huán)境。假設(shè)由于法律制定的困難，到2030年無法及時(shí)在車輛中安裝自動(dòng)駕駛系統(tǒng)，但圍繞汽車的各種技術(shù)將變得更加可行。

電動(dòng)化技術(shù)，以及支撐它的半導(dǎo)體、傳感器和嵌入式技術(shù)，將提高汽車的附加值。與此同時(shí)，汽車正在從“自行出行”的交通工具演變?yōu)闈M足用戶在各種情況下需求的出行物體。豐田在2018年宣布將其模式從“制造汽車的公司”轉(zhuǎn)變?yōu)椤俺鲂泄尽薄?/span>

表5 新企業(yè)進(jìn)入電動(dòng)汽車行業(yè)的市場(chǎng)拓展動(dòng)向

資料來源：由 Marklines創(chuàng)建。

表5中所列的富士康等電子制造服務(wù)（EMS）公司也開始生產(chǎn)電動(dòng)汽車。雖然該公司是全球最大的EMS，但它已經(jīng)建立了自己的EV開發(fā)平臺(tái)“MIH”，并開始發(fā)展一項(xiàng)業(yè)務(wù)，在該業(yè)務(wù)中，它為使用該平臺(tái)的其他公司承擔(dān)所有EV生產(chǎn)。

2020年，蘋果（美國(guó)）和谷歌（美國(guó)）就已經(jīng)宣布有意進(jìn)軍電動(dòng)汽車市場(chǎng)。出行行業(yè)不僅與出行對(duì)象（作為產(chǎn)品的出行）本身相關(guān)聯(lián)，而且還與構(gòu)建共享經(jīng)濟(jì)（CASE中的S）和MaaS相關(guān)聯(lián)。這里的業(yè)務(wù)不是一個(gè)出行的對(duì)象，而是聚集在那里的海量出行大數(shù)據(jù)，以及由此誕生的新價(jià)值。IT公司、電信運(yùn)營(yíng)商、智慧城市建設(shè)等各類供應(yīng)商都將搶占這一領(lǐng)域。

4. 機(jī)床行業(yè)應(yīng)隨機(jī)而動(dòng)

當(dāng)承接代工企業(yè)的存在變得普遍時(shí)，傳統(tǒng)汽車行業(yè)的“垂直整合”型制造向“橫向分工”型制造轉(zhuǎn)變，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)本身也會(huì)發(fā)生變化。換句話說，它有可能表現(xiàn)為客戶群的變化。在機(jī)床行業(yè)，最顯著的變化不僅是產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的變化，還有制造業(yè)本身的變化，比如汽車是如何制造的。

如上所述，如果假設(shè)2030年將售出約1億輛汽車（出行），其中一半為傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)車，即發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)量將保持5000萬臺(tái)。這個(gè)數(shù)字只是2020年代初的一個(gè)假設(shè)，根據(jù)各國(guó)環(huán)保法規(guī)的發(fā)展情況，極有可能會(huì)更小，銷量停滯不前也是可想而知的。

（1）內(nèi)燃機(jī)占所有汽車（出行）銷量一半的情況

內(nèi)燃機(jī)車將繼續(xù)存在的事實(shí)意味著發(fā)動(dòng)機(jī)當(dāng)然是必不可少的部分。但是，即使保留一半，各汽車制造商也會(huì)從2000年代到2020年大幅減少發(fā)動(dòng)機(jī)類型。這是因?yàn)檫@些公司將投資從發(fā)動(dòng)機(jī)研發(fā)轉(zhuǎn)移到了其他領(lǐng)域，而且他們傾向于共享所生產(chǎn)車輛的發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)。以日本整車企業(yè)為例，豐田從1998年的25種車型整合到2017年的19種，馬自達(dá)也從11種車型整合到4種。其他企業(yè)也有類似趨勢(shì)，而且到2030年這種趨勢(shì)會(huì)更加明顯。

另一方面，需要注意的是，內(nèi)燃機(jī)汽車也需要具備環(huán)保性。與傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)相比，需要提高熱效率和減少?gòu)U氣中顆粒物的技術(shù)，而這種性能對(duì)于2030年將部署的發(fā)動(dòng)機(jī)至關(guān)重要。因此，要生產(chǎn)附加值高于以往的發(fā)動(dòng)機(jī)，就需要生產(chǎn)制造設(shè)備的支持。

（2）EV、FCV等電動(dòng)汽車占多數(shù)的情況

電動(dòng)汽車和機(jī)動(dòng)性所需的零部件及材料自然會(huì)比發(fā)動(dòng)機(jī)零部件增加。還應(yīng)考慮到，將使用許多具有化學(xué)產(chǎn)品特性的零件和材料，例如電池。表6是一個(gè)例子，預(yù)計(jì)這些新安裝部件的生產(chǎn)需要新的設(shè)備和機(jī)械。

表6 EV和FCV不需要的零件和新零件

來源：日本機(jī)床制造商協(xié)會(huì)《汽車（EV）電動(dòng)化對(duì)機(jī)床行業(yè)的影響和變化的調(diào)查報(bào)告》

這些新增及增產(chǎn)零件需要什么樣的機(jī)床“產(chǎn)品”？或者需要什么樣的“加工功能”？例如，電氣化必不可少的電機(jī)由鐵芯材料和線圈等零部件產(chǎn)品組成，其生產(chǎn)加工需要塑料加工技術(shù)。此外，與一般電機(jī)不同，EV電機(jī)需要高精度的鐵芯材料，通常使用精密板材壓力機(jī)進(jìn)行加工。

除了新零件，還需關(guān)注用于出行的材料產(chǎn)品的變化。例如，電動(dòng)汽車配備電池和電機(jī)等重型部件，即使沒有同樣沉重的發(fā)動(dòng)機(jī)，也需要進(jìn)一步減輕重量以提高機(jī)動(dòng)性的駕駛性能，因此CFRP（碳纖維增強(qiáng)塑料）等新材料正在被采用。成型CFRP需要技術(shù)來控制加壓所需的時(shí)間和壓力，擅長(zhǎng)控制這些東西的伺服折彎?rùn)C(jī)未來需求量有望增加。雖然這里只提到了一部分需求場(chǎng)景，但各種出行產(chǎn)品的開發(fā)和生產(chǎn)將會(huì)擴(kuò)大，對(duì)新機(jī)床的需求將會(huì)增加。另一方面，出行性豐富多樣的事實(shí)意味著可能不得不考慮適合小批量生產(chǎn)的制造，而不是汽車等大批量生產(chǎn)的產(chǎn)品。在這種情況下，可能需要引入與機(jī)床不同理念的技術(shù)，例如AM（增材制造）技術(shù)。