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    企业信息化    
  汽车制造业的数字创新(2022-2)  
企业管理杂志 发布时间:22-06-22        
   

文|张蔚虹  郑紫薇  鹿馨尹



关键词:汽车制造业   产品架构   数字创新模式

       数字技术是数字创新的核心,其催生出一种新的产品架构,即分层体系结构。数字技术下产品的分层体系结构是将数字技术嵌入物理产品的模块化体系结构中,从而实现新的功能,它是物理产品的模块化体系结构和数字技术的分层体系结构的混合体。
       数字技术下产品的分层体系结构由四层组成:内容层、服务层、网络层和设备层(如下页图1所示)。其中,内容层用来存储和共享文本、声音、图像和视频等数据;服务层直接为用户创建、操作、存储和使用内容提供服务的应用程序;网络层分为物理传输层(如电缆、无线电频谱等)和逻辑传输层(如网络标准、对等协议);设备层分为物理机械层(如计算机硬件电脑主机、键盘等)和逻辑能力层(如操作系统)。
本文从数字技术的产品架构角度出发,研究我国汽车制造业数字创新的发展模式及汽车产业的数字创新发展模式,并提出汽车制造业突破式发展建议。数字创新作为实现研发、制造和服务等过程的全面升级、优化产业发展模式的重要手段,已成为全球汽车制造业转型升级的关键。

数字创新背景下汽车制造业发展趋势

       随着数字技术与新商业模式的深度融合,汽车产业生产、销售模式逐步改变,传统的产业链条加速重构,汽车产业正经历以数字创新为核心的技术和产业变革。未来,汽车产业将向着深度网络化、高度智能化、服务精准化、节能环保化和产业融合化的方向发展。
1. 深度网络化
       近年来,受到互联网技术的冲击,传统汽车产业的商业模式、生态体系面临严峻挑战,汽车产业链上的各方依托互联网技术进行资源整合、模式创新和价值链重塑,汽车逐步趋于智能化和自动化,“互联网+”已成为汽车产业的重要转型方向。而车联网技术作为“互联网+”汽车的重要创新应用,未来将成为汽车产业智能化发展的核心。
2. 高度智能化
       智能制造已经成为汽车产业发展的新趋势。汽车产业的智能化以生产智能化和产品智能化为主要形式。其一,汽车生产模式正逐步沿着数字工厂、智能工厂、智慧工厂等趋势发展,这将显著提高汽车产业的生产效率,促使产品质量优化、生产成本降低、技术和管理趋于成熟。其二,智能汽车已经成为全球汽车工程研发领域的焦点。2020年2月12日,国家发展改革委、工业和信息化部、交通运输部等11个部委印发《智能汽车创新发展战略》,提出应通过构建智能汽车的技术创新体系、产业生态体系、基础设施体系、法规标准体系、产品监管体系和网络安全体系,全方位加快推进我国智能汽车创新发展。未来,智能汽车将重新定义汽车产品的内容,并成为汽车产业发展的新动能。
3. 服务精准化
      信息化、智能化技术的进步,推动了汽车产业服务的精准化。车载信息娱乐系统已经成为汽车企业服务化竞争的核心。随着人们对汽车舒适性、娱乐性及安全性要求的不断提升,汽车已经由最初的代步工具逐步转变为智能移动终端,功能集成化、模块化的车载信息娱乐系统已成为用户在购车时考虑的重要因素之一。对此,各大车企纷纷研发多功能集成的车载信息娱乐系统,以汽车服务层创新为抓手,提升本品牌汽车的核心竞争力。
4. 节能环保化
       随着环境污染、石油类能源短缺等问题凸显,传统汽车产业的健康持续发展受到巨大制约。面对国家节能减排、绿色环保的要求,新能源汽车已经成为汽车产业转型升级的主要途径。近年来,国家出台多项政策助力新能源汽车的发展,消费市场逐步扩大,推动汽车产业转型升级。未来,汽车产业将向着绿色发展、节能环保的趋势发展。
5. 产业融合化
       汽车产业跨界融合的趋势愈发明显。当前,汽车产业以数字化技术为基础,在轻量化、电动化、智能化、网联化、共享化的驱动下,实现汽车与公路网、能源网、信息网和金融网的互通。例如,汽车产业可以依托车联网和大数据技术,构建融合汽车制造业、交通运输业、金融保险业等相关行业的生态链和产业链。

产品架构视角下汽车产业数字创新发展模式

        数字创新是数字技术与物理实体的有机结合,是对实物产品进行模块分层后,在设备层、服务层、网络层、内容层中,通过将标准化的接口嵌入物理组件进行创新,最终使产品实现新的功能或服务。基于数字技术的产品架构,将汽车产业数字创新的模式划分为内容层数字创新主导型、服务层数字创新主导型、网络层数字创新主导型和设备层数字创新主导型。
1. 内容层数字创新主导型
        产品架构中的内容层是指存储和共享的数据,如文本、声音、图像和视频等,它还包括相关内容的来源、所有权、版权、编码方法、内容标签、地理时间戳等的元数据和目录信息。对于汽车产业来讲,内容层的数字创新主要是基于用户需求,对汽车产品配套功能及相关内容,包括地图、激光雷达、超声波传感、智能语音等方面的优化研究。如今,汽车产业内容层数字创新主要集中于汽车智能座舱的研发上。汽车智能座舱是指实现智能化和网联化技术、软件和硬件的迭代融合,实现对座舱空间进行智慧感知和智能决策的硅基生命综合体,包括仪表盘、抬头显示(HUD)、流媒体后视镜、语音控制等内容。北京现代第十代索纳塔推出“Beautifully Smart 数字化智能座舱”,以其双12.3寸贯穿一体式大屏、64色氛围灯、按键式电子换挡等设计,搭配车家互控、DuerOS智能语音交互、远程车辆控制、用户位置共享等智能科技配置,成为B级车的标杆。


2. 服务层数字创新主导型
       服务层的数字创新主要体现在车载信息娱乐和远程汽车娱乐操作系统上。车载信息娱乐系统是指运用车载专用中央处理器,在车身总线系统和互联网服务的基础上构建的车载综合信息处理系统。如今的车载信息娱乐系统主要分为两类:一类是汽车企业自主研发的嵌入汽车中控台屏幕的车载信息娱乐系统。如丰田的车载导航、娱乐与信息体验系统Entune,用户在手机安装Entune应用程序,并通过蓝牙将车载信息娱乐系统Entune与手机匹配,便可以使用多款应用程序,获取实时交通状况、油价、天气、股票等动态信息。另一类是互联网公司通过手机镜像到中控台屏幕,向用户提供信息娱乐服务的车载信息娱乐系统。如苹果的Apple CarPlay和谷歌的Android Auto是典型的汽车服务应用软件,它们通过镜像映射的方式实现汽车与手机互联,使用户可以在车载中控大屏中使用地图、通信、音乐、语音控制等手机应用程序,优化用户体验。
3. 网络层数字创新主导型
       网络层中物理传输层的创新主要体现在车联网(V2X)。车联网是指以车内网、车际网和车载移动互联网为基础,按照约定的通信协议和数据交互标准,在车、路、行人及互联网间进行无线通信和信息交换的系统网络。车联网技术通过收集不同来源的信息及数据,实现交通监管、车辆控制和动态信息服务的智能化,从而提高驾驶的安全性、便捷性,改善人们的出行效率,优化城市交通管理。目前,车联网产业已成为我国战略性产业,已形成包括通信芯片、通信模组、终端设备、整车制造、运营服务、测试认证、高精度定位及地图服务等的产业链生态。国内各大车企积极拓展车联网产业的相关业务,并逐步完善车联网产业链。随着5G技术的发展,我国车联网产业有望成为世界领军产业。
        汽车网络层中逻辑传输层的数字创新则主要表现在车联网的通信协议上。V2X的标准是V2X落地及无人驾驶技术实现的前提。目前,世界上用于V2X的通信标准包括车载专用短程通信(DSRC)和长期演进技术——车辆通信(LTE-V)。DSRC是基于IEEE802.11p标准开发的V2V无线通信标准,是由美国汽车工程师协会(SAE)于2007年制定的。而LTE-V是一组基于蜂窝通信网络的V2I和V2V的通信物理层协议,是由3GPP组织于2017年发布的。由于车联网技术的实现是基于5G移动通信技术的落地,且车联网技术标准的制定涉及领域较广,如今各国车联网技术的标准仅处于推广阶段,并没有大规模商用,车联网通信协议的制定仍是国内外各大车企关注的热点。
4.  设备层数字创新主导型
       数字创新下产品架构中的设备层包括物理机械层和逻辑能力层。物理机械层主要包括一些物理设备,如电脑硬件等;逻辑功能层则主要指操作系统,能够提供物理机械层的控制和维护,并将物理设备连接到其他层。
       物理机械层的数字创新的主要体现在新能源汽车和智能汽车的研发上。新能源汽车是指采用先进的汽车动力控制和驱动技术,以非常规车用燃料作为动力源的汽车。新能源汽车能有效缓解能源短缺及改善环境污染问题,实现  汽车产业的可持续发展,已成为各个国家关注和研发的焦点。比亚迪作为目前国内唯一掌握三电核心技术的新能源汽车企业,以其自主研制的磷酸铁锂动力电池、永磁同步电动机和、电机控制系统以及第三代DM双模技术,成为国内新能源汽车的行业领导者。智能汽车是指搭载新型传感器等装置并融合新信息技术,形成智能移动空间和应用终端的车型。智能汽车能有效保障用户安全、促进节能减排、提高交通效率,并推动汽车产业“智能制造”转型升级。全球首款达到L3级智能驾驶水平的量产车型上汽荣威Marvel X Pro版,能实现低速无人驾驶条件下的“最后一公里”自主泊车和取车。
       汽车逻辑能力层的数字创新主要表现在自动驾驶系统的研发。自动驾驶技术不仅能为用户提供舒适、安全的驾驶体验,还可以有效降低事故率,减轻城市交通压力,现已成为汽车产业的热点。目前,自动驾驶技术的发展方向主要分为无人驾驶和高级辅助驾驶。达到L2自动驾驶级别的蔚来NIO Pilot自动辅助驾驶系统,通过匹配12个超声波传感器、5个毫米波雷达、4个环视摄像头、1个前向三目摄像头及1个驾驶状态监测摄像头,实现包括高速自动辅助驾驶、拥堵自动辅助驾驶、转向灯控制变道、道路自动保持、前和后侧来车预警、道路标识识别、自动泊车辅助系统等多种功能,从而减轻驾驶员的负担,提升汽车的安全性。NIO Pilot系统现已应用于蔚来汽车ES6和ES8两种车型。

基于数字创新的汽车制造业突破式发展建议
1. 以用户为中心的汽车产业服务化升级
        随着汽车产业与信息产业的不断融合,“以用户为中心”的服务化转型逐步成为汽车产业数字化升级的核心。
        第一,基于用户及市场反馈信息,提高汽车产业链服务水平。汽车企业应及时洞察用户的不同需求,根据用户及市场的实时反馈,优化汽车产品研发和生产制造流程,推动汽车企业由提供产品向提供整体解决方案转变,真正成为生产服务型企业,从而实现用户定义产品及服务。
        第二,丰富汽车产品的功能,提升汽车产品的舒适性能。汽车企业还应该把握汽车智能化的趋势,以车载信息娱乐系统为切入点,推动导航服务、行车信息服务、辅助驾驶、蓝牙与网络连接、在线服务等诸多功能的集成,提升智能交互效率,满足消费者舒适性、娱乐性的需求,推动汽车服务化升级。
       第三,依托智能零件,构建汽车产业售后精准化服务体系。汽车企业可以通过传感器等智能零件,收集智能汽车的各项数字化性能指标,并根据智能汽车的实时数据,判断汽车的运行及使用状况,对其进行预防性维护和远程故障检测,为用户提供专业可靠的保养、整修建议。因此,汽车企业应该构建汽车售后服务平台,并实现与汽车的智能零件的时时互连,结合智能零件反馈的实时数据,优化汽车售后服务,推动汽车产业售后精准化服务体系的构建。
2. 智能生活推动汽车产业智能化发展
        随着人工智能、云计算等技术与实体经济的深度融合,智能化已经成为汽车产业变革的新主题。
        第一,推动智能零部件的产业化发展。汽车智能零部件是智能汽车的重要组成部分,也是无人驾驶技术落地的基础。因此,汽车企业要加大对智能零部件的资金和技术的投入力度,通过与其他企业形成产业联合体,搭建资源共享的合作平台,共同推进车载高精度传感器、车规级芯片、智能轮胎等汽车智能零部件研发进程,促使汽车智能零部件的产业化发展,以智能零部件带动智能汽车的发展。
        第二,完善智能汽车测试评价技术。汽车企业应依托智能汽车落地的关键技术,建立智能汽车的数据资料库。并通过仿真模拟、实车测试等途径,开展对智能汽车零部件、安全攻防、通信服务、综合数据等多方面的测试,结合智能汽车的关键数据结果,构建智能汽车测试评价体系。
        第三,加强对智能汽车的基础设施建设工作。汽车企业应先完善汽车导航基础地图,实时更新路网信息,形成精确的智能汽车基础地图,以高精准地图导航为抓手,通过与通信领军企业合作,加快导航系统与通信系统的融合,基于北斗卫星导航定位基准站网的通信服务,提高汽车定位的精准性,提升智能汽车行驶的安全性。
3. 万物互联助力汽车产业网络化发展
       车联网技术成为未来汽车产业发展的新动力,而5G技术作为车联网发展的关键驱动力,其商用是车联网落地的重要前提。
       第一,加快车联网关键核心技术的攻关工作。汽车企业应加快5G等新技术与汽车产业的深度融合,加强“产学研”协作,依托国家重大科研攻关项目,在高端传感器、高性能芯片、车载通信等领域实现突破,掌握车联网的核心技术,提升创新能力和产业竞争力,形成汽车产业创新发展的新生态
       第二,推动车联网国际标准的制定。国内企业应加大车联网通信技术的研发工作,推动我国车联网通信技术标准和设备接口的规范,争取国际车联网通信技术标准制定的话语权,促进我国通信等车联网关键技术的国际标准化,以标准带动国内汽车产业的技术水平提升。■


主要参考文献
[1] Yoo Y, Hendfridsson O, Lyytinen K. The New Organizing Logics of Digital Innovation:An Agenda for Information Systems Research[J]. Information Systems Research,2010,21(4):724-735.
[2] 刘洋,董久钰,魏江.数字创新管理:理论框架与未来研究[J].管理世界,2020(7):198-217+219.
[3] 李春发,李冬冬,周驰.数字经济驱动制造业转型升级的作用机理——基于产业链视角的分析[J].商业研究,2020(2):73-82.
作者单位
西安电子科技大学经济与管理学院
 

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