汽车电子,是电子信息技术与汽车传统技术的结合应用,可以分为车体汽车电子控制系统和车载汽车电子系统。汽车电子按用途可分为连接器、传感器、控制器、执行器四类。传感器可以测量位置、压力、力矩、温度、角度、距离、加速度、空气流量等信息,并将这些信息转换成电信号,并通过信号传输线、电连接模块等连接器传送给控制器。控制器在接收到信息之后,对其进行处理,随后发出相应的控制指令到执行器,由执行器最终执行。目前,电子技术已被广泛应用于汽车发动机控制、底盘控制、车身控制、故障诊断以及音响、通信、导航等方面,显著提高了车辆的综合性能,使汽车从代步工具成为同时具有交通、娱乐、办公和通信等多种功能的综合平台。随着电子技术的发展,汽车电子广泛应用于各个领域,从动力系统、高级驾驶辅助系统(ADAS)到自动驾驶,汽车电子的成本占整车成本的比例逐渐升高,目前紧凑型车中电子成本占比为15%左右,而在纯电动汽车中,汽车电子成本占比高达65%,随着新能源汽车更加智能,汽车电子的成本占比仍将持续提升。汽车电子在中高端车型的成本占比可达30%~40%,随着豪华汽车销量快速持续增长,汽车电子的市场份额也随之增大。
汽车电子由于产品种类多、应用环境严苛、使用必须可靠、寿命周期长等特点,汽车电子产品的生产制造具有严苛的安全性、可靠性以及高效柔性的要求。传统工厂的生产制造模式、工艺体系与验证方法较为简单,自动化与信息化不足且产线相对固化单一,已经严重制约了汽车电子产品的发展。如果应用汽车电子智能制造装备及系统,则可以极大地提升汽车电子产品的生产效率和质量,实现质量控制和生产效率联动,最终满足汽车电子产品的可靠、高效、柔性、环保等要求。作为装备制造行业中的高端产业,汽车电子智能制造装备当前主要被欧美日等国家所垄断。但是得益于中国汽车制造业的高速发展,近年来全球汽车电子零部件巨头们纷纷在中国国内布局建厂,并逐年加大产业投资。在汽车电子产品不断迭代升级过程中,汽车电子智能制造装备的需求也日益增长。为了满足交付和服务及时性及制造降本的需求,汽车电子零部件厂商们也纷纷在中国国内寻找本土化的高端智能制造装备厂商,原本国内80%以上的高端智能制造装备都由国外的智能制造装备厂商进口提供,如今本土化迫切的市场需求将给中国汽车电子智能制造装备业带来快速发展的新机遇。从全球汽车电子厂商的技术需求及智能制造装备提供商的产品技术来看,汽车电子智能制造的技术路径主要经历了自动化、集成化、信息化3个阶段。
1 第一阶段:自动化
汽车电子智能制造的自动化技术主要表现在装备能根据生产厂商的要求完成制造过程的自动化,并对制造对象和制造环境具有高度适应性,实现制造过程的优化。随着汽车电子市场需求规模持续增长和汽车整车市场的快速发展,汽车电子产品不断升级换代,相关汽车电子厂商的生产效率和产品性能指标越来越高,这些需求对汽车电子产品的生产制造提出了更高的要求。以往单调、重复的动作已经用自动化的机器来替代,将具体的工序完成各个动作的自动化之后,实现单机自动化;之后将生产产品的所有工序连接起来,控制好节拍,便完成了产线自动化。该阶段国内外技术已发展比较成熟,比如汽车ECU的PCB高速插针、全自动超高速检测等技术,为汽车控制器等产品的生产效益带来了飞跃式的提升。
2 第二阶段:集成化
汽车电子的生产制造是个系统工程,严格的行业制造标准,以及苛刻的使用环境要求,这些都促使汽车电子智能制造技术从生产自动化进一步向技术集成、系统集成的方向发展。汽车电子智能制造的集成化技术主要体现在生产工艺技术、硬件、软件与应用技术的集成,同时还体现在生物、纳米、新能源、新材料等跨学科高技术的集成,从而使汽车电子生产装备得到不断提高和升级,甚至发生巨大变化。
3 第三阶段:信息化
信息技术与先进制造技术的融合,带来巨大的、甚至是革命性的变化。将传感技术(感知)、计算机及软件技术(存储、分析、机器学习、决策)、控制技术整合到汽车电子生产线中,实现装备的性能提升和“人工智能”。汽车电子产品的设计及制造过程的数字化、信息化与智能化的最终目标不仅是要快速开发出产品或装备,而且要努力实现大型复杂产品一次开发成功,以及“少量多样”产品的柔性化生产模式。汽车电子产品的生产主要是精密小型元件的快速装配,无论是汽车传感器还是车用线束或者控制器、执行器的生产过程都有制程复杂、原材料种类多、BOM层级多、装配齐套性要求高、质量管控要求严苛、品质追溯要求非常高等特点,因此汽车电子智能制造信息系统是实现高质量、高效率生产的核心要素。
展望未来,汽车电子制造技术在自动化、集成化、信息化的基础上,将进一步向高度智能化升级。高度智能化的汽车电子制造技术可以用规模化生产效益实现汽车电子产品个性化生产的需求。它通过先进制造技术与人工智能、虚拟现实、大数据、云计算等信息技术的融合,利用数据采集、工况自适应控制、大数据与机器学习、机器视觉等关键技术,将具有感知、分析、推理、决策、控制、学习、互联等特征。新一代的汽车电子智能制造产线不仅可以实现减人提效、降本高质的要求,而且支持设备调整在线检测、设备状况监控、产品质量大数据分析、设备运行大数据统计等功能。
汽车电子的智能制造技术,从最早期的自动化,升级到汽车电子制造技术的集成化、柔性化、信息化和高度智能化,这是打造汽车产业链核心竞争力的关键要素,也是产业价值链的重要环节。汽车电子智能制造将为实现汽车由简单的代步工具向人类的智能伙伴转变提供核心支撑,它不仅仅是先进技术和设备系统的应用,更是生产模式和工业理念的转变,这些转变将促进汽车电子制造乃至汽车工业的发展,并对其产生深远影响。

