汽車工業的變革對（duì）機床行業的啟示
2023-10-9 來源：機床協會 作者：-
編者按：本文編（biān）譯整理自日本機床製造商協會編製的《日本機床工業願景2030》，文章講述環保理念下汽車行業的變革以及對機床裝備產業帶來的影響，並預測未來的市場趨勢。文章相關數據大多截至2020年。經（jīng）兩協會友好商議，協會傳媒平台組織編譯、整理、轉發此文，僅供業界交流、參考。版權歸原作者所有。
世界（jiè）汽車工業正在進入百年（nián）一遇的變革時期。在世界各國家和地區環保法規日趨嚴格（gé）的背景下，整（zhěng）車企業和零部件企業都在努力引進高環保性能的車型，公司（車企）正加緊研發和製造行駛中二氧化碳（tàn）零排放的車型，如電動車（以（yǐ）下簡稱EV）、燃料（liào）電池汽（qì）車（chē）（以下簡稱FCV）。2021年6月，日本（běn）鈴木董事長鈴木修在退休（xiū）前接受采訪時說過，“汽車行（háng）業，包括零部件企業，將隨著電氣化而發生翻天覆地的變化”。
基（jī）於2015年達成的《巴（bā）黎協定（dìng）》，有效目標值主要由發達國（guó）家設（shè）定（dìng），此後可以說汽車（chē）製造商開始根據（jù）《巴黎（lí）協定》采（cǎi）取具體行動。除了汽車的電氣化，還應該涉及到（dào）從汽車產業向出行產業（yè）的轉變。
正如“車”向“出行”轉變一樣，出行的使用（yòng）環境也將發生變化。一個很好（hǎo）的例子是2020年豐田宣布的Woven City，該項目被定位為“未來城市示範城市”，其目的是（shì）著眼於向移動出行服務提供（gòng）商轉型，對自動（dòng）駕駛、個人出行、機器人和人工智（zhì）能（AI）技術等（děng）各個領域的新（xīn）技術展開實證試驗。
以下將（jiāng）努力從不同於目前汽車產業分析的視角，推（tuī）測2030年的（de）汽車和出行產業情況。
1. 汽車行業對環境法規的響應（yīng）
世界正朝著實現脫碳社會邁（mài）進，不僅世界各（gè）國政府已經宣（xuān）布實現碳中和時間，各大企業也都在采（cǎi）取具體措施來實現這（zhè）些目標。
各國都在推動廢氣（NOx氮氧化物、PM顆粒物）法規的製（zhì）定，在法（fǎ）規標準化進程（chéng）不斷推進（jìn）的歐洲，各大汽車零部件企業都在為2025年實施的新歐7排放（fàng）標準而努力研發。符合歐洲法（fǎ）規的中國和瞄準歐洲法規的日本等汽（qì）車先進國家的汽車製（zhì）造商和零部件製造商將采取與歐洲公司相同的措施。“環保合規”有可能成為行業的一大關鍵詞。
汽（qì）車電動化是汽車製造商為應對日益（yì）嚴格的環保法規而采取的（de）措施。除了EV和FCV之（zhī）外，混合動力汽車（HEV）和插電（diàn）式混合動（dòng）力汽車（PHV）等車輛也是（shì）典型的例子。在（zài）以往的內燃機車（chē）基（jī）礎上增加（jiā）電動技術的HEV、PHV，搭載不同驅（qū）動源的EV、FCV等，能夠（gòu）減少（shǎo）行駛時CO2排放量的車輛的（de）開發從2010年（nián）代開始擴大。2020年代，尤其是隨著EV產銷量的擴大，電氣化成為必不可少的技術。
表1所示（shì）為2020年汽車銷量（liàng）排（pái）名前（qián）10的國家，他們的銷量占全球（qiú）銷量的70%以上。鑒於這些（xiē）國家正在推（tuī）進電動（dòng）化，可以預見2030年汽車行業的電動化率將大幅提升。
表1 主要國家電氣（qì）化政策
資（zī）料來源：IEA，2020年全球電動汽車展（zhǎn）望，基於OICA的銷售數據（jù）。
2. 整車企業和零部件供（gòng）應商爭相電動化
表2顯示了主（zhǔ）要汽車製造商（shāng）引入電動汽車的趨勢。從截至2020年（nián）全（quán）球銷量前（qián）10的企業來看，不少企業已經宣布將在2030年後進軍電動汽車市場。以HEV技術著（zhe）稱的豐田也（yě）在2021年底公布了EV戰略，宣布到2030年將開發（fā）30款EV車型。此外，還設定了將在2030年每年1350萬輛電動汽車的全球銷售目標。其中，作為高級（jí）計（jì）劃（huá）的雷克（kè）薩斯已經演變為以EV為中心的計劃，並設定了2035年EV占所有銷量的目標（biāo）。
表2 主要（yào）汽車廠商電動汽車情況介紹
注：排名第10的Stellantis是2020年FCA和PSA的合資企業。 EV公告是Stellatis的目標值。
資料來源：IEA，2020年全球電動汽車展望。
中（zhōng）國在2020年公布（bù）了《節能與新能源汽車路線圖2.0》，目標是到2030年將NEV（新能源汽車）在所有新車中的比例（lì）提高到50%。預計2030年產銷量將擴大至3800萬台，2035年（nián）將擴大至4千萬台。如果其中一半以上是新能源汽車，那麽超過1900萬輛將是PHV或更高級別的電動汽（qì）車。中（zhōng）國（guó）的新（xīn）能源汽車是包含PHV、EV和FCV，HEV定（dìng）位為節能汽車。（表3）。
表（biǎo）3 中國年度目標（biāo）銷量（路線圖2.0）
資料來源：根據Marklines製作。
2020年全球汽車銷（xiāo）量約為7800萬輛（liàng），受（shòu）COVID-19（新（xīn）冠疫情）影響（xiǎng）較上年下（xià）降約14%，但總銷量預計在2030年之前保持增長。多（duō）家谘詢公司預測，2030年全球汽車銷量將超過（guò）1億輛，其中50%為EV。僅（jǐn）在中國這個全球最大的汽車市場，到2030年，新能源汽車銷（xiāo）量將近2000萬輛，預計電動汽車占全球汽車銷量的50%。
隨著這種汽車電動化的（de）轉（zhuǎn）變，汽車製造商也開始審查他們的生產係統。戴姆勒（德國）宣布將（jiāng）減少（shǎo）其主機廠的產量和人員，以應對內燃機車產量的（de）下降。通用汽車也表示將（jiāng）關閉美（měi）國的三個工廠。另一方麵（miàn），通用汽車不僅從轉向EV而（ér）開始重組，還開始建設新電池廠（在美國）。毫無（wú）疑問，到2030年，生產係統將進行重組，將創建新部門以（yǐ）加速向EV的轉變，並（bìng）且（qiě）電子和電（diàn）氣零（líng）部件的生產將增加。
在這些相關零部件中，下一（yī）代電池（chí）將成為2030年的關注焦（jiāo）點（diǎn）。為了擴大EV的使用範圍，共同課題是急需降低（dī）車輛成本和延長續航裏程。截（jié）至2020年，新一代電池中備受關注的全固態電池研發才剛剛起步，不僅是（shì）電池廠商，汽車廠商也紛紛開始參（cān）與研發（表4）。
表（biǎo）4 全固態電池研發進（jìn）展情況
資料來源：根據各種新（xīn）聞材料製作。
2020年，大陸（德國）、馬勒（德國）、謝弗勒（德國）等主（zhǔ）要汽車零部件（jiàn）企業都在全球大幅裁員，並宣布因（yīn）電動（dòng）化而調整職位。比如不需要發動機了，因此生產（chǎn）線工人也（yě）會變得不再需要。軟件和IT部（bù）門的強化和重組已經完成。
向EV的轉變、汽車自動駕駛技術的引入以及CASE（Connected，Autonomous，Shared & Service，Electric）和MaaS（Mobility as a Service，出行即服務）等環境變（biàn）化意味著將能夠比以往任何時候都更快（kuài）地響應（yīng）正在開發的創新。因此，生產設施的投資有（yǒu）望進一步增加。
3. 多元企業進軍電動汽車產業（yè）
除了（le）電動化之外，2030年汽車產業的關鍵詞（cí）還有（yǒu）CASE和MaaS。CASE的C，Connected是（shì）指（zhǐ）安（ān）裝在車輛（liàng）上的通信設備連接到電話線或互聯網，或者使用其他通信無線電波連（lián）接到周圍的車輛，或者連接到信號等基礎設施。由於5G的發展，始（shǐ）終連接到（dào）互聯網（wǎng）的車輛有望普及到普通大眾，預計（jì）到 2030年（nián）將有一定數量的車輛作為聯網汽車運行。此外，如果所有車輛都具有聯網汽車的功能，則可（kě）以運行自動駕駛功能。如果5G應用在車輛（liàng）上，車輛就能夠掌握周圍的情況，如果車輛的自動刹車和油門功能有效發揮作用，就可以建立自動駕駛汽車運行的環境（jìng）。假設由於法律製定的困難，到2030年無法及時在車輛中安裝自動駕駛係統，但圍繞汽車的各種技（jì）術將變得更加可行。
電動化技術，以及支撐（chēng）它的半導體、傳感器和嵌（qiàn）入式技術，將提高汽車的附加值。與此同時，汽車正在從“自行出行”的交通工具演變為滿足用戶在各種情況（kuàng）下需求的出行物體。豐（fēng）田在2018年宣布將（jiāng）其模式從“製造汽車的（de）公司”轉變為“出行公司”。
表5 新企業進入電（diàn）動汽車行（háng）業的（de）市場拓展動向
資料來源：由 Marklines創建。
表5中所列的富士康等電子製造服務（EMS）公司也開始生產電動（dòng）汽車（chē）。雖然該公司是全球（qiú）最大的（de）EMS，但它已經建立了（le）自己的EV開（kāi）發平台“MIH”，並開始發（fā）展一項業務（wù），在該業務中，它為使用該平台的其他公司承擔所有EV生產。
2020年，蘋果（美國）和穀歌（美國）就已經（jīng）宣（xuān）布有意進軍電動汽車市場。出行行業不僅（jǐn）與出行對象（作為產品的出行）本身（shēn）相關聯，而且還與構建共享經濟（jì）（CASE中的S）和MaaS相關聯。這裏的業務不（bú）是（shì）一個出行的對象，而是聚集在那裏的海量出行大（dà）數據，以及由此（cǐ）誕生的新價值。IT公司、電信運營商、智慧城市建設等各類供（gòng）應商都將搶占這一領域。
4. 機床行業應隨機而動
當承接代（dài）工企業（yè）的存在變得普遍時，傳統汽車行業的“垂直整合”型製造向“橫向（xiàng）分工”型製造轉變，產業（yè）結（jié）構本身也會（huì）發（fā）生（shēng）變化。換句話說，它有可（kě）能表（biǎo）現為客戶群的變化。在機床行業，最顯著的變化不僅是產業結構的變化，還有製造業本身的變化，比（bǐ）如汽車是（shì）如何製造的。
如上所述，如果假設2030年（nián）將售出約（yuē）1億輛汽車（出行），其（qí）中一半為傳統內燃機車，即發動機產（chǎn）量將保持5000萬台。這個數字隻是2020年代（dài）初的一個假設，根據（jù）各國環保法規的發展情況，極有可能會更小，銷量停滯不前也是可（kě）想而知的。
（1）內燃（rán）機占所有（yǒu）汽車（出行）銷量一半（bàn）的情況
內燃機車將（jiāng）繼續存在的事實（shí）意味著發動機當然（rán）是必不可少的部分（fèn）。但是，即（jí）使保留一半，各汽（qì）車製造商也會從2000年代到2020年大幅減少發動機類型（xíng）。這是因為這些公司將投資從發動機研發轉移到（dào）了其他領域，而且他們傾向於共（gòng）享（xiǎng）所生產車（chē）輛的發動機（jī）型號。以日本（běn）整車（chē）企業為例，豐田從1998年的25種車型（xíng）整合到2017年的19種，馬（mǎ）自達（dá）也（yě）從（cóng）11種車型整合（hé）到4種。其他企業也有類似趨勢，而且到2030年這（zhè）種趨勢（shì）會更加明顯。
另一方麵，需要注意的是，內（nèi）燃（rán）機汽車也需要具備（bèi）環保性。與傳統發動機相比，需要提高熱效率和減少廢氣中顆粒物的技術，而這種性能對於2030年將部署的發（fā）動（dòng）機（jī）至關重要。因此，要生產附加（jiā）值高於以往（wǎng）的發動機，就需要生產製造（zào）設備（bèi）的支持。
（2）EV、FCV等電動汽（qì）車占多數的情況
電動汽車和機動（dòng）性所需的零部件及材料自然會比發動機零部件增加。還應考慮到，將使用（yòng）許多具有化學（xué）產品特性的零件和材料，例（lì）如電池。表（biǎo）6是一個（gè）例子，預計這些新安裝部件的生產需要新的設（shè）備和（hé）機械。
表6 EV和FCV不需要的（de）零件（jiàn）和新零件
出處（chù）：日（rì）本機床製造商協會《汽車（EV）電動化對機（jī）床行業的影（yǐng）響和變化的調查報告》
這些（xiē）新增及增產（chǎn）零件需要什麽樣的機床“產品”？或者需要什麽樣的“加工功能”？例如，電氣化必不可少的電機由鐵（tiě）芯（xīn）材料和線圈等零部件產品組成，其生產加工需（xū）要塑料加工技術。此外，與一（yī）般電機不同，EV電機（jī）需要高精度的鐵芯材料，通（tōng）常使用精密（mì）板材壓力機進行加工。
除了新零（líng）件，還需關（guān）注用於出行的材料產品的變化。例（lì）如（rú），電動汽車配備電池和電機等重型部件，即使沒有同樣沉重的發動機，也需要進一步（bù）減輕重量以提高機動性的駕駛性（xìng）能，因此CFRP（碳纖維增強塑（sù）料）等新（xīn）材料正在被采用。成型CFRP需要技術來控（kòng）製加壓所需（xū）的時間和壓力，擅長控製這些東西的伺服折彎機未來需求量（liàng）有望增加。雖然這裏隻提到了一（yī）部分需（xū）求場景，但各種出行（háng）產（chǎn）品的（de）開發和生產將會（huì）擴（kuò）大，對新機床的需求將會增加。另一方麵，出行（háng）性豐富多樣的事實意味著可（kě）能不得不（bú）考慮適合小批（pī）量生產的（de）製（zhì）造，而不是汽車等大批量生產的（de）產（chǎn）品。在這種情況下，可能需要（yào）引入與（yǔ）機（jī）床不同理念的技術（shù），例如AM（增（zēng）材製造（zào））技術。
來源：日本機床製造商協會（作者 太田誌乃，名（míng）城大學副教授） 編譯：協會傳媒平台 責編：黃（huáng）韶娟
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