基于“工业4.0”的重庆汽车产业发展战略研究

张开碧，万素波，王　臣，张洋川

(重庆邮电大学 自动化学院，重庆 400065)



基于“工业4.0”的重庆汽车产业发展战略研究

张开碧，万素波，王臣，张洋川

(重庆邮电大学 自动化学院，重庆 400065)

摘要：在新一轮工业革命浪潮中，“工业4.0”在全球范围内引发了工业转型竞赛。通过探究“工业4.0”的概念和构想，指出“工业4.0”所展现出的深刻技术变革以及产业模式转换对汽车产业的启示，结合重庆的具体情况,对推进汽车产业智能制造发展战略提出若干建议，以推动重庆汽车工业向智能制造转型升级。

关键词：工业4.0；汽车工业；发展战略；智能制造

方兴未艾的“工业 4.0”正在汽车领域兴起新一轮的变革风潮。奔驰、大众、宝马等德系车企已在全球工厂抢先布局“工业 4.0”制造端，更多车企则在车联网、售后应用等领域开始涉及“工业 4.0”升级战略。伴随“工业 4.0” 时代和“中国制造2025”的影响，车企凭借云端服务器，将需求端、生产端和供应端通过车间生产设备、人员、采购物流等构建的庞大网络更为智能且紧密地组织在一起，智能工厂和智能生产使得汽车的个性化定制成为可能。

2014年重庆汽车产业实现年产260万台的目标，产量占全国比率超过11%，首次在中国各省汽车产量中排名第一[1]。但我们也不能忽视重庆汽车产业大而不强的事实。在全球汽车产业链的分工中，重庆汽车产业主要处于组装环节和零部件制造环节，交叉型乘用车(微车)占比过高，位于全球价值链的低端。目前，重庆汽车工业的品牌营运、整车与零部件设计研发、关键核心零部件制造等环节与占据着价值链高端的奔驰、通用、丰田等跨国公司相比，还有相当大的差距。面对新一轮工业革命和“工业4.0”的进一步发展，我们应该有危机意识，在渝汽车企业如果不进行技术创新、组织创新，不实现转型升级，就会丧失竞争力，最终难逃被市场淘汰的命运。如今智能制造已成为全球制造业发展趋势，重庆应抓住契机，把握住着力点，布局好“工业4.0”，抢占汽车产业智能制造的先机。

一、“工业4.0”

“工业4.0”概念由德国人提出，是德国政府《高技术战略2020》中的一项战略，即在工业制造领域，将资源、信息、物品和人员相互关联起来构建一个互联互通的信息物理系统(Cyber-Physical System，简称CPS)”。德国政府将“工业4.0”上升为国家战略，投入2亿欧元将其全面部署展开，以支持工业领域对新一代革命性技术进行研发与创新，维持德国的国际竞争力。“工业4.0”展示出人员、设备与产品通过信息物理系统进行实时有效的联通和工业价值链的集成来创建高效灵活的个性化和数字化的智能制造模式[2]。

“工业4.0”利用互联网、云计算和大数据，对传统制造业进行数字化革命，并利用互联网重新定义传统制造业的生产、销售和服务模式。“工业4.0”需要建立一个基于工业价值链的网络，在这个网络中，从供应商到客户，从机器设备、仓储系统到制造设施等被置于同一平台全部联结起来，形成信息物理系统，实现交换信息、触发流程、自动控制以及个性定制、物流匹配等功能。“工业4.0”的特点可归纳为“四化”：一是工厂智能化，通过优化智能化生产系统和过程，采用网络化的分布式生产设施来完成；二是生产自动化，强化车企在信息物理系统、工业机器人和人工智能技术在汽车生产过程中的配置等；三是物流高效化，凭借信息物理系统强大的信息平台功能来整合物流资源，减小供应和仓储成本，而供需两端通过快速获取服务匹配能够较大地提升流通效率；四是产品个性化，顾客可从移动终端定制汽车个性化方案，车企依照订单进行生产再运送至客户手中。

如今，随着“工业4.0”的理念融入制造业，国内一些城市已经开始规划“工业4.0”的道路，如泉州、佛山等。即便是中小型企业，也能从“工业4.0”中获益。当然，迈向“工业4.0”是一个循序渐进的过程，前提依然是基础架构的建设和信息技术的升级改造[3]。只要政府与企业齐心协力发展“工业4.0”，其创造的价值将会远远超过为产业升级而投入的成本。

二、在“工业4.0”视角下的汽车制造业

在“工业4.0”视角下的汽车智能制造，是采用信息物理系统实现新的智能制造方式。在智能生产过程中，物料和工件借助信息物理系统的识别号实现通信，并且工件和信息化生产平台在智能工厂中也能进行即时的互联互通。在汽车的生产过程中，对设计、研发和制造相关的所有数据经由传感器进行采集和分析，通过采取动态、有机重构的模块化生产方式，为每个车型自适性选择适合的生产模块，形成可动态配置的智能生产系统。如果生产与零部件在供给环节中出现瓶颈问题，车间可以及时调度其他车型的零部件或生产资源，继续进行相关生产。正是基于动态配置的生产方式，智能工厂能发挥MES(制造企业生产过程执行管理系统)原本的综合管理功能，完善人与机器之间的组织协作，能够动态管理设计、装配、标定、台架测试等整个生产流程，在提高生产设备运转效率的同时致力于实现使生产种类多样化[4]。“工业4.0”战略将进一步推动整个汽车产业从效率、节能、信息化、安全化等进行综合性的产业升级。

在理想的汽车智能制造过程中，生产资源、生产设备都采用动态配置，致力于为每个客户及每个产品进行个性化设计，整合产品订单、零部件构成、个性化需求、生产计划、物流配送等信息，显著降低整个链条中的低效环节。而定制有别于计划生产，是按照实际需求组织生产，举个例子，在将来的某一天，顾客在自己的手机里打开一个智能汽车工厂的App，从琳琅满目的配置中选出一款车型，在个人订单里输入 “将轿车内饰设计成迪斯尼乐园风格”的要求，几十天以后，就能提取用“工业4.0”生产线为客户量身打造的一款 “迪斯尼版轿车”，且比起量产车贵不了多少。那么现在汽车产业中令人担忧的产能过剩问题将不复存在。

在德国，奔驰汽车公司、宝马集团、大众汽车集团、博世公司都已抢先布局“工业4.0”。例如，在宝马集团的兰茨胡特工厂，一个检验员仅通过其变换的手势就可以对保险杠喷漆工序进行检验和数据记录。保险杠检测设备通过非接触的手势来识别系统，从而显著提高了生产线的运行效率。博世公司在苏州的汽车电子工厂按照“工业4.0”的理念设计了一个传感器无尘测试车间，其特色之一是原材料自动供给系统。该系统通过分析实时的物料使用数据，在立式仓储系统中自动装运物料并送往生产车间。系统的关键业绩指标都会被记录，在手机、平板电脑等终端设备上实现可视化。

在国内路虎极光、神行者所采用“工业4.0”流水线打造的个性版路虎极光汽车，2014年底已在江苏常熟下线。但对于“工业4.0”流水线，在3D打印、无线射频技术、工业网络安全、在线条码、影像识别、工业机器人、人工智能等技术在国内工厂的普及尚需努力。

三、推行“工业4.0”战略，提升重庆汽车制造业智能化发展水平

2015年上半年，重庆生产汽车155.5万辆，增长21.9%，汽车产量增幅高于全国平均增幅20个百分点，实现全国每生产8辆车就有1辆重庆造。重庆已有规模以上汽车零部件企业近千家，汽车零部件的本地配套化率超过70%，已具备车桥、转向系统、制动系统、发动机变速器等各大总成完整的供应体系。但重庆在高技能人才培养和总线系统、电喷控制系统、涡能增压系统等核心技术领域，和底特律、丰田、沃尔夫斯堡等汽车产业发达地区比起来还有较大差距。

现在汽车制造业凭借车联网、物联网等技术实现汽车智能化的发展正在提速,汽车主机厂的智能化升级,也将有助于庞大的汽车前后端体系的重塑, 显然“工业4.0”将改变汽车业的竞争格局与产业链上下游生态[5]。

“工业4.0”对重庆汽车产业结构调整、未来发展模式建构具有的战略意义。在“工业4.0”时代，信息物理系统会融入到汽车产业的方方面面，建立个性化、智能化、高度灵活的服务和产品的生产模式，推动传统生产方式向创新驱动、服务型制造等方面转变。在提倡节能减排、高效生产的大环境下,重庆汽车工业要保持持续较快的发展速度与市场竞争力，必须进行智能制造的转型升级。结合重庆汽车工业发展实际，就“工业4.0”推进重庆汽车产业智能制造发展战略提出如下对策建议。

(一)加快从产量倍增到智能制造转型

按照2013―2015年《重庆市汽车工业三年振兴规划》，重庆汽车工业已基本建成“1+6+1000” 产业体系。以长安集团在渝企业长安股份、长安铃木、长安跨越以及长安福特为龙头，吸引收国内六大知名车企在渝投资建厂，做强1000家汽车配套企业的“1+6+1000”产业体系已基本建成，打造出布局合理的产业体系，并形成了包括SUV、微车、特种车、商用车在内的四大特色产业集群[6]。当2014年实现汽车产量全国第一时，重庆汽车产业由产量提高转向了质量提升。而“工业4.0”浪潮的到来，对于在汽车制造产业链的中低端，过度依靠成本优势、大而不强的重庆车企来说，意味着更严峻的挑战。

汽车产业升级转型势在必行。 “工业4.0”强调利用信息技术和制造技术的融合改善当前的工业生产与服务模式，既能使生产和交付更加灵活，又致力于应对能源利用效率、资源配置优化等挑战。重庆应积极开展汽车信息物理系统、工业网络安全、制造企业生产过程执行管理系统(MES)、智能制造云端化等智能制造研究以及信息技术与汽车制造技术融合、车联网技术等专题研究。

(二)加快从要素驱动向创新驱动转型

重庆车企凭借资本的大规模投入、廉价劳动力这类传统要素驱动的发展模式已处于瓶颈期，而车联网、大数据、云计算、人工智能等新一代信息技术正被逐步融合应用在汽车制造业中。通过产业链的协同创新，资源配置更加高效，生产过程更加柔性，所以重庆车企紧随技术变革才能保持竞争力。一部分在渝车企创新能力不强，发明专利少，缺乏核心技术。借助“工业4.0”带来的新一轮技术浪潮，重庆汽车工业进行技术、产品、工艺、服务的全方位创新，加快研发工业物联网、远程闭环高效协同、人工智能等前沿技术，加快研究智能制造思维下的新业态和新模式，从传统的要素驱动向创新驱动转型。

(三)加快车企与通信、互联网等企业跨界融合

推动汽车制造业与互联网企业联动发展工程，建立深层次、宽领域的战略合作关系[7]，着力在重庆打造出一个制造业+物联网融合的工业生产新模式。“工业4.0”不仅仅局限于智能制造，还有一个侧重点是开放的供应链和网络协调制造。这为汽车企业的跨界合作提供了便利条件，供应链上的采购与销售，网络协调制造的设计研发，原材料或零部件采购、组织生产、测试试验、销售以及售后服务等，将通过互联网以及工业管理平台实现资源整合。

另一方面，信息物理系统通过将通信、计算和物理系统一体化来建立更为高效、可靠、实时协同的系统。汽车信息物理系统能够使汽车更易于驾驶、更安全，是智能交通与智能制造的融合。要实现汽车信息物理系统，需要从汽车的物理系统、控制系统、应用软件、车联网、导航系统、物联网等的独立设计转变为各个系统集成设计，使得系统更复杂，传统的汽车制造企业必须联合通信、互联网等公司才能实现技术攻关。重庆的汽车制造业要和国际接轨，应当舍弃各自为政的旧有观念，以全局性的视野和思维进行战略规划，为新一轮技术变革做好充分准备。物联网、云计算、大数据以及人工智能这些前沿技术都会应用到第四次工业革命当中，新一轮的产业革命将颠覆传统制造业的思维和生产方式。

2014年11月，长安集团联手通信企业华为，在车联网及智能汽车领域，双方缔结为战略合作伙伴关系，就车载通信设备、移动终端、多屏互动、信息化技术、车联网平台及拓展商业模式等诸多领域进行业务合作。重庆长安集团总裁朱华荣指出，“工业4.0”时代很快就会到来，这是全球制造业下一步的方向。2015年4月，长安汽车与汽车之家在重庆签署战略合作，将在新平台搭建、产品优化以及产品开发方面展开跨界合作，这是长安汽车在“工业4.0”方面的一次全新的拓展。在跨界联合迈向“工业4.0”方面，长安集团已经为重庆车企作出了很好的示范。

(四)加快建立汽车产业“工业4.0”协同技术创新体系

围绕大数据背景下的智能生产、智能制造，从政府、行业、企业、科研机构多个层面实现技术创新与制造业转型升级、产业规制与制造业企业经营,以及服务贸易与制造业融合发展等方面的系统工程。重庆市政府引导支持长安集团等龙头企业设立一批智能化工厂和技术研发平台，紧随“工业4.0”的发展趋势，结合先进信息技术与汽车制造技术，选取若干重点攻关项目，积极拓展人机交互、工业网络安全、制造企业生产过程执行管理系统(MES)、智能制造云端化等智能制造方面的创新实验活动。

一方面，在渝车企要加强与引领“工业4.0”技术变革的德系车企合作，在经开区或两江新区等设立一批数字化、智能化工厂和技术研发中心[8]，推动重庆汽车工业的转型升级；另一方面，在渝车企要与重庆大学、重庆邮电大学、重庆交通大学、重庆理工大学等高校以及中国汽车工程研究院、重庆科学技术研究院等相关科研单位合作建设若干“工业4.0”实验室，就信息物理系统、人工智能、工业自组织网络、端到端集成等关键技术进行协同创新，通过推动高新技术成果市场化、产业化来提升重庆车企的市场竞争力。

四、结语

通过研究以物联网和制造业服务化为特征的“工业4.0”，提出在“工业4.0”视角下的汽车工业智能转型的重要性。借鉴德国“工业4.0”战略，立足重庆汽车工业发展实际，重庆车企应以新一代信息技术与汽车制造业深度融合为主线，使重庆汽车产业与互联网、电子信息等产业在采购、设计、生产、销售、客服等多环节进行跨界融合。借助于大数据、云计算、物联网、移动互联等新产业的迅猛发展与成熟应用，进一步提高生产效率，推动汽车工业智能制造转型升级，让重庆占得“工业4.0”的先机。

参考文献：

[1]重庆看齐底特律已成国内产量最大汽车生产基地[N].重庆晨报，2015-01-14.

[2]芮明杰.“工业4.0”：新一代智能化生产方式[J].世界科学，2014(5)：19-20.

[3]吴智慧.“工业4.0”：传统制造业转型升级的新思维与新模式[J].家具，2015(1)：1-7.

[4]张曙.中国制造业如何迈向“工业4.0”[J].机械设计与制造工程，2014(12)：1-5.

[5]朱福寿.围绕汽车强国目标，加快推进产业转型升级.[J/OL].时代汽车，2014(10)：47-50[2015-03-30].

[6]唐纲.重庆汽车名城的“鲲鹏之志”[J].重庆与世界，2015(4)：39-43.

[7]周路菡.汽车与互联网，跨界合作新常态[J].新经济导论，2015(1)：54-58

[8]刘斌，陈勇，林旭东，等.重庆两江新区高端制造产业园发展战略研究[J].自动化与仪器仪表，2015(3)：107-110.

[责任编辑刘江南]

中图分类号：F427

文献标识码：A

文章编号：1008-6390(2016)02-0018-03

作者简介：张开碧(1971- )，女，重庆市人，副教授，研究方向：企业信息化管理。

收稿日期：2015-11-03