重庆汽车轻量化发展SWOT分析

罗 杰，邵毅明，李家顺

Luo Jie, Shao Yiming, Li Jiashun

（重庆交通大学 交通运输学院，重庆 400074）

重庆汽车轻量化发展SWOT分析

罗 杰，邵毅明，李家顺

Luo Jie, Shao Yiming, Li Jiashun

（重庆交通大学 交通运输学院，重庆 400074）

汽车轻量化是实现汽车节能减排的重要途径之一，汽车轻量化是提高我国自主品牌汽车竞争力的重要手段。文中研究了实施汽车轻量化的有效途径，分析了重庆汽车轻量化发展的优势、劣势、机会、挑战，并提出相应对策建议。

汽车轻量化；节能减排；SWOT分析

0 引 言

1 汽车轻量化实现途径

虽然全球汽车产业的规模越来越大，但全球能源紧缺和环境污染问题也日益突出。汽车制造企业正面临着节约能源、降低污染物排放的压力。近年，重庆汽车产业快速发展，2011年重庆汽车产销量分别达到248万辆和245万辆，如图1所示[1]。

汽车产业是重庆市经济发展的支柱产业，重庆汽车产业要继续保持增长就必须克服传统汽车产业发展与节能环保矛盾加剧这个难题。

汽车轻量化可以提高汽车燃油效率、降低能耗、减少污染物排放。根据世界铝业协会报告指出，若汽车整车质量降低10%，燃油效率可提高6%～8%[2]。汽车轻量化是解决汽车发展和节能环保问题的重要措施。

汽车轻量化是指在提高汽车原有性能、使用功能和价格合理的基础上，通过汽车轻质材料的合理使用，汽车总成和零部件结构的优化设计，整车零部件和总成匹配的优化等方式，使汽车质量降低，从而提升汽车的动力性、安全性和节能减排的能力。汽车轻量化实现途径主要有3种：一是轻质材料研发和应用；二是汽车结构轻量化设计；三是整车零部件和总成匹配优化。

1.1 轻质材料研发和应用

随着科学技术的快速发展，各种新型轻质材料广泛应用于汽车生产制造。目前国内外重点开发应用的汽车轻质材料有高强度钢、铝合金、镁合金和复合材料等。

1）高强度钢

在汽车制造业中，车身材料仍以钢铁为主，相对其他的轻质材料而言，高强度钢板在抗碰撞性能、加工工艺和成本方面较铝合金、镁合金和复合材料都具有明显优势，能够同时满足减轻汽车自重并提高汽车性能的双重需要。

按照世界钢铁企业集团ULSAB计划所用的术语，将屈服强度为210～550MPa的钢定义为高强度钢（HSS），屈服强度为550MPa以上的钢定义为超高强度钢（UHSS），如图2所示。

目前国际钢铁协会已经成功在15种代表车型上使用高强度钢板和复合钢板，成功减轻汽车重量19%～32%，同时满足车辆安全性、舒适性和操纵性的要求[4]。据估计，在未来的汽车生产中，高强度钢板的应用会进一步扩大。

2）铝合金

铝合金是最常见的汽车轻金属材料，相对于一般钢材，铝的密度是钢的1/3，质量更轻，铝合金具有较高的比强度、很好的挤压性、很强的耐腐蚀性和高度的可回收性，铝合金在汽车发动机制造中应用得比较成熟。

在同等排量的发动机中，铝合金发动机缸体较铸铁发动机缸体减轻20 kg左右的质量，铝代替传统的钢铁制造汽车零部件，可使整车质量减轻30%～40%[5]。如表1所示，铝合金零件代替钢件的质量对比表明铝合金零件可以使汽车大幅减重，从而可以提高汽车燃油经济性，节约能源，降低汽车尾气排放，减少大气污染。

表1 铝合金代替钢件的质量对比

3）镁合金

镁合金是轻质金属结构材料之一，镁的密度只有1.74 g/cm3，是铝的2/3，钢的2/9[6]。镁合金零件有显而易见的优点：（1）重量轻，镁合金零部件的使用能减轻整车质量，可在铝合金轻量化的基础上再减轻15%～20%，镁合金代替钢件的质量对比如表2所示；（2）比强度高于铝合金和钢，能够承受较大的负荷；（3）具有良好的阻尼系统，减振量大于铝合金和铸铁，可用于降低噪声和减少振动，从而提高汽车的安全性和舒适性。

表2 镁合金代替钢件的质量对比

4）塑料及复合材料

目前，汽车上使用的塑料主要有聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）、聚氯乙烯（PEL）和聚氨酯（PUR）等。汽车上常用的玻璃纤维增强的复合材料有片状模塑料、团状模塑料和树脂传递模塑料等。

塑料及复合材料是当前最重要的汽车轻质材料之一，不仅可以减轻汽车零部件约40%的质量，还可以使汽车零部件生产成本降低40%左右[7]。复合材料制造的汽车零件不仅具有良好的减振性能、耐腐蚀性能，而且复合材料可采用模具一次成形制成各种零件，工艺简单灵活，材料利用率高。

1.2 汽车结构轻量化设计

汽车轻量化技术实现的另一个重要途径是汽车结构优化设计。汽车结构轻量化设计是指在满足汽车工程结构约束条件下，以减轻汽车整车质量为目标，求出最优方案的设计方法，主要对汽车车身、汽车底盘、发动机和车门等进行结构优化设计。

汽车结构轻量化设计需要开发设计更合理的轻型车体结构和零部件，强调合适的材料用于合适的部位，并用最少的材料和最低的成本来获得汽车结构的最佳性能，包括质量、强度、刚度和稳定性等目标。

1.3 整车零部件和总成匹配优化

整车零部件和总成匹配优化可以快速实现汽车轻量化，这需要根据不同车型、不同用途，去选择匹配最合适的汽车零部件和总成。

整车零部件和总成匹配优化要在满足汽车动力性、安全性和操纵稳定性等要求下实现汽车轻量化。目前整车零部件和总成匹配优化可以从以下几点去考虑。

1）选择最轻的汽车零部件和总成整体匹配满足使用要求的轻量化汽车；

2）充分考虑汽车的使用条件和状况，选择比功率大的发动机、变速器等；

3）汽车在设计时选择可靠的储备系数，不超载设计过大的储备系数。

整车零部件和总成匹配优化是汽车零部件和总成的集成优化设计，通过汽车零部件和总成的精确匹配，控制汽车的运载能力，保证汽车使用性能，减少因为汽车零部件和总成不匹配而增加的汽车质量，提高汽车动力性和燃油经济性，实现轻量化。

2 重庆汽车轻量化SWOT分析

2.1 重庆汽车轻量化发展优势

近年重庆汽车轻量化发展较快，重庆在引进、消化、吸收国外先进轻量化技术方面都走在全国汽车行业前列。重庆在轻量化材料研究及推广、汽车轻量化技术攻关及应用等方面均取得了较大进步。

1）汽车企业轻量化基础良好

汽车轻量化技术在不断改进完善，重庆实现汽车轻量化是一个长期发展的过程，重庆汽车企业已经在轻量化方面进行了探索并取得较好的成效。

“十一五”期间，长安汽车成功开发了“长安之星”微型车变速箱壳体、气缸盖罩、曲轴后端盖和转向盘等镁合金零部件，通过镁合金开发应用项目实现了单车最大镁合金用量9 kg；进入“十二五”以来，长安公司进一步实现汽车轻量化，为新车型开发了新的支撑总成组件，该镁合金支撑总成组件为4.3 kg，减重率达到50%，并且通过结构优化设计，在减轻重量的同时，提高了镁合金转向支撑总成的结构刚度、NVH性能和碰撞安全性。

上汽依维柯红岩“杰狮”采用高强钢单层车架大梁，通过车架总成优化设计，使整车质量减轻300 kg，还加强了抗冲击能力，屈服强度提高近50%[8]。上汽依维柯红岩的轻量化改进车型已经基本覆盖公司所有系列车型，轻量化汽车既节约了使用成本，又提高了运载效益。重庆大型整车企业轻量化基础良好，为重庆汽车轻量化的长远发展奠定了坚实基础。

2）汽车轻量化配套企业实力较强

重庆有着雄厚的机械制造实力，拥有多个机械加工中心，能够为重庆汽车轻量化实现提供强大的工艺支持。重庆地区还拥有较为成熟的西彭铝产业园和万盛镁产业园，能够为重庆汽车轻量化提供充足的材料支持。

重庆博奥镁铝金属制造有限公司的产品包括汽车变速箱壳体、汽车中控支架和汽车座椅骨架等，其研制生产的镁合金压铸产品已在汽车、摩托车等领域广泛应用；重庆镁业科技股份有限公司主要从事汽车、摩托车等镁合金零部件产品铸造，并已陆续开发了镁合金汽车转向盘骨架、五十铃气缸盖罩、水泵壳体、轮毂和曲轴箱盖等。重庆有较好的轻量化配套产业基础，轻量化材料制造方面长期居于国内领先地位。

3）汽车轻量化科研实力深厚

重庆有丰富的汽车轻量化技术积累和深厚的汽车轻量化技术研发基础，在国内轻量化技术创新领域具有领先的科研实力。

长安汽车工程研究总院作为长安汽车轻量化技术创新和自主研发的主体，通过与上下游企业的合作，以及与其他研发机构合作开发等方式，在产品轻量化方面取得了重大进展，为重庆汽车轻量化提供了重要技术支撑。

重庆大学国家镁合金材料工程技术中心主要从事先进镁合金材料设计与制备、镁合金加工与应用技术开发等研究开发工作，其开发的汽车、摩托车等镁合金压铸产品已经大规模生产，在汽车镁合金研发及应用方面也取得诸多突破，拥有一批具有自主知识产权的标志性成果。

4）政企同心的合作优势

重庆发展轻量化汽车符合国家和社会发展的需要，具有一定的政策优势。例如国家在汽车产业“十一五”发展规划中提出“扩大新材料和轻量化技术应用范围”；《产业结构调整指导目录》将“轻量化车身材料”列为鼓励项目；外方投资目录和一些地方鼓励类产业目录也把轻量化汽车列入其中。

国家先后实施了一些标准、法规去积极促进汽车轻量化技术的提升，推动汽车轻量化产品的应用，比如《乘用车燃料消耗量限值》以整车整备质量来确定汽车的耗油量，《汽车燃料消耗量标识》和《道路运输车辆燃料消耗量检测和监督管理办法》等通过对汽车燃料消耗量进行严格限制，间接促进企业通过汽车轻量化等途径降低油耗。

2.2 重庆汽车轻量化发展劣势

1）汽车轻量化技术与国外存在较大差距

汽车轻量化是大势所趋，但重庆汽车轻量化相关产业还未形成较大规模，重庆汽车轻量化技术与国外先进水平相比存在较大差距。例如汽车轻量化材料高端铝、钢用量都比国际先进水平少一半，镁合金用量差距则更大。

汽车轻量化相关企业研发投入仍然相对较少，尽管企业已经逐渐认识到汽车轻量化的重要性，参与汽车轻量化的企业和单位也越来越多，但与国外工业发达国家的企业相比，汽车轻量化投入总量较少，工程经验积累不够。

2）汽车轻量化发展缺乏联合开发

汽车轻量化发展需要上下游企业进行联合开发，国外汽车轻量化发展经验显示，加强企业间的纵向联系，实现强强联合开发是非常必要的。

重庆有些汽车企业已经进行了有益尝试，重庆长安汽车和原材料企业宝钢集团开展合作，联合研发汽车节能减排等相关技术。但重庆当地的钢铁、铝、镁等上游企业与整车厂及其零部件企业之间的合作仍有待加强。

3）汽车轻量化发展扶持政策针对性待加强

目前关于鼓励发展汽车轻量化的具体针对性扶持政策还略显不足，尽管国家制定了一系列的标准法规，但是从汽车轻量化的角度来看针对性不强，地方政府针对性鼓励政策也较少，使得企业对汽车轻量化的重视程度和积极性不够高。

2.3 重庆汽车轻量化发展的机遇

1）汽车轻量化发展国家政策机遇

汽车轻量化发展离不开政府政策的支持，国家日益严格的节能降耗政策可以提高汽车企业在轻量化方面的热情，鼓励汽车企业加大相关的研发投入，进而提高我国汽车轻量化的技术水平。

我国汽车轻量化发展相关政策机遇明显，战略性指标、法规助力汽车轻量化发展，2008年《乘用车燃料消耗量限值》中要求第二阶段乘用车燃料消耗量比第一阶段再减少约10%，第三阶段油耗限值将在第二阶段的基础上下降20%，力争到2015年全国平均乘用车燃油消耗量下降至7 L/km，对应的CO2排放约为167 g/km[9]。

2011年《重庆市人民政府关于加快发展战略性新兴产业的意见》中列出10个重大产业集群，大力发展铝、镁合金材料及制品，发挥西南铝业集团等企业带动作用，推动高性能轻质合金材料在汽车、轨道交通等领域的大规模应用，新政策的出台和新领域的快速发展，都会成为汽车轻量化发展的动力。

2）先进轻量化技术支撑

汽车轻量化技术的发展涉及众多学科，目前轻量化技术基本打破了众多学科的壁垒，形成了综合性、系统性的知识体系，有了先进轻量化技术支撑，重庆汽车轻量化发展有了技术保证。

从汽车发展的历史来看，汽车产业一直都在寻找更合适的结构和材料来达到让汽车减轻质量和提高性能的方法。国外汽车制造企业根据车型级别来确定相应的车身轻量化系数，重庆汽车企业可以学习吸收国外先进轻量化技术，并结合自身技术实力制定符合企业自身的轻量化技术方案。

3）轻量化汽车市场前景广阔

中国汽车工业迅猛发展的同时，能耗、安全和环保三大问题的影响也日益加剧，汽车轻量化是解决环保与节能问题的有效手段，汽车轻量化符合汽车未来的发展趋势，轻量化汽车有着广阔的未来市场和前景。

汽车企业对汽车轻量化的高度重视，带动了轻量化材料的快速发展。根据Frost & Sullivan的评估，轻量化汽车材料市场在2010年的收入达到380亿美元，并估计在符合环保法规的需求推动下，到2017年该数字有望达到953.4亿美元[10]。无论是从价值还是用量而言，汽车轻量化材料产销量都在快速增长，消费者对轻量化汽车的认知度越来越高，轻量化汽车市场需求规模越来越大。在国内的优势地位。

综合以上分析，重庆汽车轻量化发展面临的优势、劣势、机遇和挑战如表3所示。

2.4 重庆汽车轻量化发展的威胁

1）汽车轻量化材料成本高

轻量化材料在使汽车质量减轻、性能提高的同时也增加了汽车的成本，要找到成本和质量的平衡点无疑是一项挑战。轻量化材料随着比重降低，材料通常变得更贵，如果盲目使用轻质材料，可能会导致整车成本急剧增加，这也成为较难实现汽车轻量化的主要原因。

轻量化材料能降低汽车的整体质量，但新型轻量化材料比一般汽车材料成本较高，大量使用新型轻量化材料大大增加了汽车的成本。昂贵的轻量化汽车不会受到消费者的青睐，只有降低轻量化材料研发成本，扩大轻量化材料生产规模，才能促进汽车轻量化发展。

2）传统安全观念根深蒂固

安全性是消费者买车最关心的问题，国内消费者根深蒂固的“钢板越厚越安全”的传统理念，严重制约汽车轻量化的发展。

国内消费者对汽车安全性的认识有误区，总觉得车轻了就不安全，其实这是人们的一种偏见。首先轻量化汽车可以有效缩短制动距离，很好地提高汽车的主动安全性；其次汽车的碰撞安全性也不能只看车身壳体钢板厚度，碰撞安全性主要在于车架的纵、横梁和支柱等主要承力元件共同组成的刚性空间吸收碰撞能量的能力，所以经过国家碰撞试验检测评级的轻量化汽车，尽管其“轻”，但安全性并不弱。

3）竞争对手强劲

国外汽车轻量化发展较早，相关产业已经形成较大规模，国外先进汽车企业在轻量化技术方面也拥有较大优势，国内汽车企业发展汽车轻量化需要面对强劲的国外竞争对手。

重庆汽车轻量化发展不仅要面对国外先进的竞争对手，国内竞争对手也很强劲。一汽、东风、广汽、奇瑞等整车企业汽车轻量化参与程度较高，已开发出数十种镁合金部件，并在具有自主知识产权的汽车上装车运行。国内其他地区的钢铁企业、大型零部件企业、科研机构也在加快开发汽车轻量化产品。重庆只有继续加大对轻量化产业的重视和投入，才能保持

表3 重庆汽车轻量化发展SWOT分析

3 重庆汽车轻量化发展SWOT策略研究

通过上述对重庆汽车轻量化发展的内、外部环境的分析，将其内部优势、劣势、外部机遇、威胁相互匹配，根据SWOT方法，将内、外部分析结果组合成SO、WO、ST、WT 4种战略得到以下分析结果。

1）依靠内部优势，利用外部机会

在国际环保、汽车节能减排的形势背景下，根据国家对汽车轻量化支持政策，依托重庆中国汽车轻量化技术创新战略联盟，积极搭建重庆地区汽车轻量化技术发展平台。

轻量化技术是汽车轻量化发展中的核心，充分发挥重庆汽车轻量化深厚的科研实力，整车企业和关键零部件企业的技术实力，以实体项目为载体，吸引国内外先进技术企业参与到项目中，建立起以整车厂、零部件、材料制造企业为主体，科研机构为主要技术支撑，政府为重要推动的技术联盟组织模式，联合开发高质量的汽车轻量化产品。

2）利用外部机会，弥补内部劣势

通过增加汽车轻量化材料在汽车的使用量，提高汽车企业自主开发应用轻量化材料的能力。学习世界先进的轻量化材料和轻量化制造技术，并在自主品牌汽车上应用，有效提升自主品牌汽车的市场竞争力。

政府应该加大对汽车轻量化专项政策的支持，鼓励汽车轻量化产品的开发和应用，壮大现有汽车产业规模，以产业链为纽带，推广汽车轻量化技术，形成企业共享的汽车轻量化技术开发平台和数据库，使企业以高效的方式参与市场竞争，开启汽车企业合作开发、共享技术的新局面，推动汽车轻量化良性发展。

3）利用内部优势，规避外部威胁

轻量化是在成本控制下的轻量化，加强研发机构间的横向合作，促进各技术间交叉融合，降低轻量化技术研发成本，积极引入国外先进汽车轻量化技术研发机构。在轻量化先进技术设计、轻量化材料制备、轻量化材料加工工艺和装备制造等领域进行深度合作，掌握具有国际领先水平的轻量化关键技术，共同开发质量轻、环保、可回收再利用的汽车材料和其加工工艺技术，降低轻量化汽车成本，形成具有较强核心竞争力的产品。

加强汽车轻量化和安全的宣传，消除消费者陈旧偏见，塑造汽车轻量化产品在消费者中的安全环保形象，使消费者购车决策时偏向选择节能环保的轻量化汽车产品。另一方面需要建立清晰的轻量化评判标准，有效区分汽车偷工减料和汽车轻量化，建立针对汽车轻量化的整车及零部件标准和法律法规，保护汽车消费者的合法权益。

4）减少内部劣势，规避外部威胁

重庆汽车轻量化发展目前仍存在很多未解决的问题，汽车轻量化发展不仅有地区内部劣势，还遇到外部环境的威胁。重庆汽车轻量化发展需要借鉴国外发展经验，规避汽车轻量化技术与国外的差距，依托轻量化技术创新联盟，加强技术资源整合，降低轻量化汽车成本，联合开发汽车轻量化产品。

政府和企业共同努力，加快汽车轻量化标准化建设，创造良好的社会环境以吸引人才，加强人才培养，建立专业队伍，重视人才积累，合理对各层次的人才资源进行科学调配，搭建轻量化人才体系，支持重庆汽车轻量化发展。

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U462.2U464.142+3

A

2013- 01- 04

1002-4581（2013）03-0010-06