陳一龍:科學設計和系統(tǒng)集成是汽車輕量化前提

我國石油依賴進口的形勢越來越嚴重，環(huán)保壓力不斷增大。在節(jié)能減排被空前重視之時，作為能源消耗大戶的汽車行業(yè)無疑會更受到關注。那么，要降低汽車能耗，除了發(fā)展小排量和新能源汽車外，減輕車身質量、實施汽車輕量化也成為節(jié)能減排的重要舉措之一。

中國汽車工程學會、中國汽車輕量化技術創(chuàng)新戰(zhàn)略聯盟顧問陳一龍在接受本刊的采訪中，明確了汽車輕量化的真正含義，并厘清了中國汽車輕量化涉及到各種問題。陳一龍建議：我國應進一步加快汽車輕量化的步伐，以縮小與國外在國際競爭中的差距。

汽車輕量化的誤區(qū)

與歐洲汽車相比，中國乘用車質量高出5%～10%、商用車質量高出17%。

一組研究數據表明，商用車減重率對油耗的影響可用自重減少10%、油耗降低4.8%來測算。如果按照這樣一個比例，到2020年我國商用車相對目前能減重20%～25%，按那時的車輛保有量計算，則每年可相對節(jié)約燃油2 500萬～3 000萬t。陳一龍介紹，目前歐洲汽車界已經達成共識：實現歐洲2020年二氧化碳排放控制目標的基礎在于汽車的小型化加輕量化。

一般觀念認為，與汽車輕量化關系最為密切的因素主要是構成汽車各系統(tǒng)結構的材料，材料輕量化是汽車輕量化的關鍵。但陳一龍不完全認同這種提法。

他說，汽車的輕量化并不是單純地材料減重，而是要從設計出發(fā)，包括車身的設計、結構優(yōu)化設計、系統(tǒng)模塊化設計等，通過汽車結構設計的改善來減輕汽車自重，而不是單純用輕量化材料對原有材料進行替換。其次再考慮材料技術與制造技術的結合。只有囊括了上述因素才可以真正被稱為汽車的輕量化。

他認為，汽車輕量化是設計、制造、材料技術的集成，必須是多種技術人員在一起共同協調的結果，輕量化是一項系統(tǒng)工程。舉例來說，如果一組設計人員只負責制動系統(tǒng)設計，另一組設計人員只負責轉向系統(tǒng)設計，每個系統(tǒng)需要一個支架，則至少需要2個支架。如果在設計過程中能夠協調起來，把這2個支架合二為一，就可以既解決結構上的需求，也減輕了結構的質量。

他以東風牌牽引車減重為例，牽引車總減重1 400kg，其中結構優(yōu)化減重占19%，功能配置優(yōu)化占40%，2項加起來占59%，而采用新材料技術實現的減重只占41%。陳一龍認為，新材料、新工藝也得靠設計來配置，很多新材料很難在汽車上得到應用很重要的原因是沒有請汽車行業(yè)的人參與意見，沒有設計人員加入項目。

“從輕量化技術的內涵看，需要在滿足產品功能要求和成本控制條件下，將結構優(yōu)化設計、多材料與多種制造技術集成應用而實現產品的減重，但前提條件是碰撞安全性、環(huán)保、油耗和可靠性等功能必須得到保障。還有外加一條是成本控制，如果單純?yōu)榱似嚨妮p量化和舒適度等不顧成本，車再好大眾階層也不會去買，因為根本買不起。所以在這種情況下，把設計技術、材料技術、制造技術集成應用所實現的產品減重叫現代的輕量化?！标愐积埮e例，梅賽德斯-奔馳開發(fā)的一個車身結構件原來是由鋼改成了鋁，2007年又把鋁改成鋼，質量不但減少2kg，成本還下降45%，原因就是把原來10幾個零件變成1個結構件，用液壓成型技術一次成型制造而成，98%的連接孔在成型的過程中直接出來，節(jié)省了其他的模具費和人工費。“這才叫現代的汽車輕量化，不要認為材料輕就是輕量化了，這是一個綜合考量的成果?！标愐积堅俅螐娬{。

汽車輕量化折射出中國材料企業(yè)的問題

汽車輕量化，一方面要靠優(yōu)化設計，另一方面就要靠先進材料。但是，新材料在汽車輕量化中的作用之所以沒有達到理想效果的，重要一點就是材料性能的改進沒有與汽車的設計相結合。陳一龍說：“現在很多搞新材料立項管理和研究的人還沒有搞清楚一個問題，就是這種材料怎么能用到汽車上？沒有跟汽車的整車集成應用聯系到一起，雖然材料開發(fā)出來了，但是用不上。搞材料的人也在困惑，‘我們搞了這么多的新材料，怎么企業(yè)用不上呢？’這可能也是新材料遇到的一個問題，沒有與應用緊密聯合起來。”

陳一龍進一步解釋，目前大多數對材料的科研立項只考慮了材料本身的性能，并沒有對這些材料用到產品上之后的性能進行評定。材料工程師關注的重點是材料的性能和質量，而汽車行業(yè)的人則更關注整車產品的性能和質量。單純的材料質量和性能并不能等同于產品的質量和性能。

但就材料本身來說，材料自身的技術和工藝制造問題應該在材料開發(fā)過程中得到解決。比如在汽車油路系統(tǒng)中，不同金屬材料的管道連接問題，就應該在材料的開發(fā)過程中由材料工程師進行設計。只有穩(wěn)定、可靠的新材料產品才可能大規(guī)模在汽車領域集中推廣應用。“比如，寶馬（BMW）i3使用的碳纖維，就是在解決了碳纖維批量化難題之后，寶馬才敢使用，成本降低了50%。但是如果國內也想要在汽車上面大量使用碳纖維，那么就需要首先解決碳纖維的產業(yè)化過程中的質量穩(wěn)定性、價格等一系列問題。”陳一龍稱?！叭绾巫屝虏牧嫌玫狡嚬I(yè)中，這是材料企業(yè)需要解決的問題，汽車企業(yè)本身還有很多其他方面的問題需要解決，單純的材料問題是不會去考慮的，有就用，沒有就不用。這些需要材料制造商從客戶需求出發(fā)集中進行解決。”

這種情況折射出我國材料企業(yè)所共有的問題，企業(yè)缺乏根據材料的應用領域提供解決方案和后續(xù)服務的思維和能力。這也是許多國內企業(yè)落后于國際知名材料企業(yè)的原因之一。

新材料參與汽車產業(yè)最好的方式是EVI

國外的企業(yè)為什么總是先于中國將新材料應用到汽車中去，進而搶占市場的制高點？很重要的一點就是國外的材料企業(yè)是與汽車企業(yè)是并行聯合開發(fā)的，材料企業(yè)在很多問題上甚至想到了汽車企業(yè)的前面，給汽車整車的設計提供意見。陳一龍強調，“這是在國內目前還沒看到的事情，我們已經落后了很多。換句話說，在我們汽車行業(yè)就指的是材料企業(yè)的早期供應商參與服務能力?！?/p>

早期供應商參與（Early Vendor Involvement，EVI），指的是材料制造商介入下游用戶的早期研發(fā)階段，充分了解用戶對原材料性能的要求，從而為客戶提供更高性能的材料和個性化的服務。在產品越來越同質化的今天，追求差異化競爭是企業(yè)走出低層次同質化競爭的關鍵，應該說，EVI是新材料企業(yè)值得重點考慮的經營思維模式。

通過EVI項目，材料企業(yè)和下游制造商建立了密不可分的合作伙伴關系，能夠使材料企業(yè)在今后的產品營銷中占領市場的制高點。通過開展EVI項目，材料企業(yè)與下游用戶零距離接觸，明確用戶的個性化消費需求，再根據需求研發(fā)，用技術生產個性化產品，避免產品和市場需求之間可能存在的脫節(jié)，擺脫同質化產品的惡性競爭，將營銷真正有效結合到產品研發(fā)中去。EVI項目已經成為未來企業(yè)增強核心競爭力的關鍵途徑之一，有助于實現上下游企業(yè)共贏。

陳一龍舉例，JFE集團（日本第二大鋼鐵企業(yè)）與蒂森克虜伯的合作就一直致力于EVI項目，蒂森克虜伯主要參與到日本汽車廠商和零部件供應商有關新車型和新零部件的早期研發(fā)階段，從而最終為客戶提供高性能的拼焊板。

因此，汽車輕量化是共性基礎技術，提高汽車輕量化技術水平是汽車工業(yè)面臨的巨大挑戰(zhàn)和機遇，是需要汽車工業(yè)的參與者共同努力去做的一件事情?！靶虏牧掀髽I(yè)要充分自身的EVI服務能力，從選材的時候就提供數據，以便對零件的測試、模具的制造提供分析依據和技術支撐，最終達到整車用材的需求。此外，還要注意合資、引進與自主開發(fā)相結合，開展自主創(chuàng)新，未來讓更多的新材料技術能夠應用到汽車當中，實現汽車性能的優(yōu)化和升級。”陳一龍建議。