《2018年电动汽车智能化关键技术发展趋势分析》

  • 来源专题:中国科学院文献情报先进能源知识资源中心 |领域情报网
  • 编译者: wuk
  • 发布时间:2017-12-07
  • 目前已至2017年年底,大家都在分析2018年中国新能源汽车技术发展趋势。而科技部《新能源汽车2018年重点专项申报指南》已经发布,对企业而言很有指导意义。下面是笔者学习《申报指南》后,对2018 度年电动汽车智能化关键技术发展趋势的分析,分享如下:

    一、中国新能源汽车重大共性关键技术的主攻方向

    《申报指南》列出2018年中国新能源汽车技术的主攻方向是:动力电池与电池管理系统;电机驱动与电力;电子、电动汽车智能化;燃料电池动力系统;插电/增程式混合动力系统;纯电动力系统。一共6个方向下,再细分 24 个研究任务。

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    • 编译者:icad
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    • 一代产品需要一代工艺产品是带动产业链发展的关键因素,产业链中各企业的核心工作就是把产品做好。做好产品需要一代工艺,很多制造企业在工艺方面还有欠缺,主要存在两个问题。 第一,经典的优秀工艺面临失传的危险,很多制造企业的关键工艺岗位招聘不到年轻人,产业工人平均年龄逐步老化,特别是上海、杭州、北京这类城市。例如,数控机床的质量关键就是机床的切合面,切合面要保持良好的润滑性能和接触性能,需要刮、削、碾磨等工艺,这些工艺都面临失传的危险。第二,过去很多工业建立在劳动密集型基础上,而在数字化、自动化、智能化的今天,需要重组优化工艺。这两个问题需要产业链中各个企业加强联络,一起攻关并解决。 大批量的产品还涉及模具问题,如模具的可靠性、可用性、长寿性、耐磨性等,很多问题还没有完全解决。所有这些问题都需要一代设计,只有通过一代设计才能真正做好一代产品,才能真正掌握行业和产业链核心的技术。 改革开放 40 多年来,我国制造业取得了很大成就,制造业对国民经济的贡献、对改善人民生活质量,对人们追求更美好的生活功不可没。但现在制造企业遇到了一定困难,其中最大的问题就是不适应市场的变化。市场变化主要有四个方面 : 一是由批量化生产向定制化生产方向发展 ;二是由单一化产品向多品种方向发展 ;三是过去研发、生产产品周期很长,现在产品更新换代很快 ;四是过去产品都是大众化的,现在市场需求高端化的产品,恰恰在高端化产品上我们的设计、研发、创新能力不足。 制造业创新发展包括三个方面 : 第一,要补短板强链发展。目前无论芯片、数控机床,还是工业母机等,产业链上存在着很多短板,科学技术部梳理了 35 项补短板技术,其中 34 项跟材料有关。第二,除了补短板还要扬长板,把优势发挥出来。第三,链主创新带动全链创新,制造业的链主是在市场经济中、市场竞争中自然形成的,要把它规划出来比较难,行业领头羊的产值、创新能力、研发能力、市场认可程度是关键内容,所以只有链主的创新才能带动全链的创新。例如,主机厂创新能力很强,可以推出一代又一代新产品,配件厂就要根据主机厂创新的产品不断更换自己的产品,不断更换工艺和模具,所以链主创新会带动全链创新。 通过创新设计实现创新发展 只有通过创新设计才能牵引创新发展,要不断推出新产品,产品创新设计是制造业产业链创新发展的龙头,制造企业要抓住这个龙头才能促进整个产业链发展。 创新设计的实现主要体现在三个方面 :一是材料,即制造基础 ;二是工艺,即核心技术 ;三是设计,通过产品自主创新设计,才能转换一代工艺。 产品研发、产品设计方面也经历了四个阶段,可以说是四种范式。第一,仿制设计。改革开放初期,很多企业的产品是仿制设计。第二,逆向设计,即反求工程。第三,正向设计。就是从市场需求分析进行研发,找到任务的源头,比如老百姓需要什么样的汽车新产品,企业需要什么样的新机床。改革开放过程中,中国的制造业已经由 1 做到了 100,现在很多地方热衷于把 100做成 200,GDP 要翻一番。这当然很好,也是必要的,但还不是关键,关键是如何从 0 到 1,如何推出新产品。正向设计包括设计概念正向生成、设计信息正向传播、设计性能正向预测。 正向设计的过程,大致可以分为概念形成、概念设计等环节,比如马斯克的特斯拉电动汽车就是颠覆性创新,他把机电产品做成了一个信息化的产品。原来汽车就是一个机电产品,即机械 + 电控,但现在汽车是信息化产品,成了互联网的移动终端。小米要造汽车、百度要造汽车,互联网的公司都来造汽车了,有些人质疑是不是跨界太大了?其实不然,这些企业是把汽车看成互联网控制的终端,是互联网的延伸,所以从概念上进行创新很重要。正向设计从概念形成、概念设计、功能设计、整机设计、布局设计、结构设计、装配设计、精度设计、性能设计、工艺设计等方面,实现全过程创新。 第四,创新设计。在正向设计的基础上,才有可能实现真正的创新设计。把创新的理念和设计过程融合,对机电产品来讲,包括新功能、新机构、新结构、新外观、新材料、新工艺、新原理,等等。其中最重要的是新原理的创新,包括产品需求、功能、结构、物理、工艺、工业设计、市场创新等。 创新设计有十大关键技术 :一是创新设计思维与设计智能的认知机理,创新既是一个技术问题,也是一个认知问题,包括认知的高度、视野、前瞻性、独创性等 ;二是创新设计概念的表达与正向传递规律 ;三是创新设计功能、机构与结构映射技术 ;四是产品多部机布局方案自适应匹配技术 ;五是产品结构轻量化设计与拓扑优化技术 ;六是产品精度均衡分配与虚拟装配技术 ;七是产品多学科耦合建模与性能预测技术 ;八是创新设计的快速验证与三维打印技术 ;九是创新设计知识工程与大数据搜索技术 ;十是创新设计 数字孪生 虚实映射与仿真技术。我们提出并且已经实现了这十大关键技术。 在超大型低能耗空分装备设计、高端数控机床正向设计、大吨位液压机、电梯产品等领域,我们帮助一批企业实现了正向设计和创新设计,并且进行了数字化、网络化、智能化的转型。 原文刊载于《企业管理》2023年5月 作者:中国工程院院士、浙江大学求是特聘教授 谭建荣
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    • 编译者:冯瑞华
    • 发布时间:2018-11-13
    • 从全球来看,生活智慧化与生产智能化需求正驱动智能硬件市场日益繁荣,技术突破与融合创新孕育着发展新机遇,以智能可穿戴、智能家居、智能车载、医疗健康、智能无人系统等为代表的智能硬件,通过引入芯片加操作系统的架构,为各种终端产品注入智能,并与互联网、云计算进行紧密结合,协同发展,为用户提供运动统计、智能家庭、智慧交通、健康管理、远程医疗等各种服务。“互联网+智能硬件”影响将迅速向工业、医疗、交通、农业等各领域进行广泛的渗透扩散。 智能硬件发展特点 (1)智能硬件发展模式推动新应用、新业态全国兴起和广泛渗透 (2)智能硬件整机、芯片操作系统等产业链环节融合创新,驱动产品形态和服务模式的多元化发展 智能硬件对智能感知、智能操作与人机交互、低功耗芯片、无线充电、工业设计、应用平台的要求日益突出,竞争由产品性价比扩展到对全产业链的整合和掌控。联动创新融合创新正成为产业发展的主旋律,领军企业掌控智能硬件操作系统、人机交互技术、互联网开放平台、应用开发工具等产业链关键环节,推动“互联网+智能硬件”产业链整合。 (3)智能硬件缺乏统一标准,产品服务创新质量参差不齐 当前不同品牌的智能硬件设备所采集的数据格式和数据质量存在差异,数据缺乏共享和深入整合。通过数据共享和跨领域融合创造出新的应用和服务,推动信息的流动和共享,消除数据孤岛成为当前智能硬件发展创新的迫切需求。 我国智能硬件发展趋势分析 进入到智能硬件市场启动期,资本、技术、人才、政策等正在向这个行业倾斜,未来智能硬件未来将会有一下发展趋势: (1)智能硬件产业规模继续增长 在2014年国内智能硬件元年开启之后,近年来,国内智能硬件行业销量呈现爆发式增长。根据数据统计,2014年国内智能硬件市场规模达到108亿元,2015年销量达到424亿,2016年中国智能应将产业市场规模为3315亿元。 (2)智能硬件投资更加趋于理性 智能硬件作为新兴的“爆发产业”,2014—2015年第二季度,很多投资人盲目押赛道,在大举投入后期待能迅速产出爆款。智能硬件产业出现了“投资向导”,在研究中发现,很多企业出现了“toVC”的非正常现象。生产企业仅仅对风投负责,忽视了自身的产品积累和客观的市场规律。然而,2015年第三季度开始,智能硬件领域的投资额遭遇大幅度下滑,由Q2的45.4亿元降至5.7亿元。 资本市场开始重新审视智能硬件这个领域。投资人面对智能硬件厂商会更加“谨慎”,资本向具有较强的技术积累以及良好的产品服务体系倾斜,一些靠融资维持开支的厂商无以为继。 (3)智能硬件不再有单纯的“免费模式” 在智能硬件产业爆发初期,大批缺乏技术含量、使用公模修改的产品诞生,以及资本的大量注入,出现了智能硬件零利润,以及互联网“羊毛出在猪身上”的赢利模式。然而,在ODM、OEM、渠道等各个环节都需要大量资金投入,原材料也通常需要提前垫付,这意味着在智能硬件的筹备阶段,可能就需要投入超乎想象的资金。随着资本的理性回归,智能硬件厂商的注意力也会更多的聚焦在产品的设计、质量以及服务本身。智能硬件产业的赢利点也会回归到产品。 (4)智能硬件转型重定位 部分智能硬件商家起初对产品的定位会不够准确,经过一段时间的摸索,会对产品进行重新定位,然后找到一个合适的位置。目前,很多智能硬件产品的一代与二代有着不同的定位,基本上再一次定位能够更好体现产品性能及优势。 智能硬件发展需求分析 (1)规范产业发展成为智能硬件创新发展的内在需求。 “无规矩不成方圆”,智能硬件生态从“原始生长”到“成熟发展”需要进行有机的规范。通过规范引导,保障用户权益,规范市场,由“外因驱动”促进“内因驱动”,从而促使智能硬件厂商不断提高产品质量、运维质量和服务质量。能够让智能硬件生态健康有序发展,“蛋糕”才能越做越大,智能硬件企业能在不断扩大的产业规模中获得利益。 (2)完善智能硬件相关标准。 在产业发展初期很多产品之间互不兼容,使用的协议端口参差不一,整个产业碎片化严重。对于互相不兼容的智能硬件,由于置换成本或单独使用成本过高,用户的热情就会大大降低。不同品牌的智能硬件设备所采集的数据格式和数据质量存在差异,数据缺乏共享和深入整合。通过数据共享和跨领域融合创造出新的应用和服务,推动信息的流动和共享,消除数据孤岛成为当前智能硬件发展创新的迫切需求。 (3)拓宽智能硬件产品销售渠道。 当前越来越多的智能硬件开始走向线下渠道,更多的智能硬件产品需要被明确为消费级产品,不再打“高大上”牌,而是应该更接地气。线下渠道,已成为智能硬件新的竞技场。能否将产品迅速铺到一二线,甚至三四线城市、城镇。因此,拓宽智能硬件产品的线下销售渠道成为了企业的发展需求。 (4)加强智能硬件安全防范。 过去的一段时间智能硬件的安全问题开始凸显,智能路由器被入侵、洗衣机被入侵、智能摄像头被入侵,甚至智能网联汽车也被入侵并可以远程控制。智能硬件安全问题造成的危害甚至比信息安全问题更为严重,直接影响到人身安全、社会安全和国家安全,因此智能硬件安全必须引起高度重视。 国内智能硬件不得不说的5个发展趋势 因此根据以往智能硬件发展状况,百略网对2017年智能硬件的发展趋势做出了一下分析。 一、虚拟现实将进入普通消费市场,内容成主要掣肘 虚拟现实无疑是今年最火的概念,早在去年Facebook以20亿美元收购虚拟现实设备商OculusVR,人们已经开始感叹虚拟现实的价值。随着科技巨头英特尔收购增强现实头戴式显示器制造商Recon,Google投资MagicLeap,VR/AR几乎成了时下最热门的初创领域。Oculus、HTC和索尼VR产品明年也会相继面世,可以说VR已经遍地开花。当然中国也没有错过这股春风,从下半年开始蚁视ANTVR推全兼容虚拟现实套装,奥图科技发布增强现实智能眼镜,上海视辰信息发布免费AR引擎,再到暴风魔镜,乐视VR头盔。可以说2015年成了中国VR元年。明年小米、华为等手机厂商将会推出自己的VR设备,而腾讯、优酷、爱奇艺等视频网站也蓄势待发,呈现出中小企业引领,BAT等巨头跟进的现状。 虚拟现实设备在中国的热捧大致出于三种原因:新的风口吸引初创公司纷纷加入、推高估值的资本运作、对巨头而言完善生态的布局需要。但无论哪一种因素的助推2016年虚拟现实设备将会持续发力从早期尝鲜用户逐步普及到普通消费市场,不过和VR虚拟设备对应的内容,无论是游戏、直播还是影视剧都滞后于硬件的发展速度,单纯的虚拟现实头盔等设备或将成为内容的配角,尤其是基于GoogleCardboard技术的改进版VR眼镜盒或头盔甚至能做到免费赠送。 二、可穿戴设备体验并不成熟,未来方向将更加细分 就目前而言,大多数可穿戴设备,仍然属于技术沉淀期,在没有解决实际问题的情况下就过早地推向市场。根据《2015中国智能可穿戴设备发展调查报告》显示报告显示,在购买智能手表的用户中,使用时间1年以内的占76.9%,而30.8%的用户持续使用时间不超过1个月,使用超过1年的用户占23.1%.62.8%的被调查者认为,“功能鸡肋”成为智能可穿戴设备的最大缺点。而目前智能可穿戴设备功能单一,计步等功能无法解决实际问题也造成部分使用智能可穿戴设备的人们在短暂使用后选择放弃。 即使强大如苹果对于iwatch销量仍然三缄其口,在体验并不成熟的情况下,苹果极力将iwatch打造成时尚奢侈品,华为Watch国行版同样价格不菲,2388元的起步价已经直逼安卓旗舰手机。其他可穿戴硬件厂商在无法获得较高溢价的情况下,转而向更细分的领域发展,以求寻得需求或销量的突破,如北京的写字楼里时常出现的儿童手表、女性手表广告。 一个有趣的现象是国外放弃的穿戴硬件正被中国重新捡起,如谷歌glass虽已经停止销售,今年国内的一些展会上仍然见到国产glass的身影,包括联想智能眼镜newglass.另外耐克、阿迪达斯相继放弃的智能跑鞋也被李宁和小米重新推向市场。 三、智能交通政策倾斜,有望引来更多资本进入 近年智能交通到前所未有的重视,今年的CES以及2015CESAsia上奥迪、福特、奔驰、大众等车企高调抢戏,推出车联网、无人驾驶等概念汽车。行业巨头英特尔今年也正式推出智能汽车系统,甚至传闻连苹果也在开发智能汽车。不过相比国外的技术升级驱动,我国智能交通发展,政策性推动较明显。随着我国城市化进程的加快、人口向大城市的过度集聚以及空气污染等因素,慧城市的建设提到了一个新的高度。智能交通行业已经成为目前细分领域中最具前景,并受到一系列政策扶持的行业。根据此前的分析报告预计2014年智能交通总体市场规模将增至459.5亿元,今年有望超过700亿元。根据中国产业竞争情报网报道仅城市智能交通市场规模上半年已经达到110.2亿元,且增速较快。 面对庞大的市场,国内企业自然不敢怠慢,极豆等车载导航仪、众筹市场的智能自行车、360行车记录仪、小米平衡车、李一男的电动车,在美国建厂的乐视法拉第以及近期的百度无人驾驶项目,在今年纷纷亮相。因此对于明年而言这一领域将会引来更多资金涌入。 四、健康医疗设备鱼龙混杂、亟待规范统一 互联网+的热潮,也让移动医疗未来趋势被看好,可穿戴设备与医疗行业结合的硬件也迅速崛起,一些手环、手表已经能够简单的检测一些心律、记录运动数据等。另外血压仪、电子秤、水杯、头带等产品也逐渐进入普通消费市场。今年的CES展会上,也有健康设备医疗新品。不过在投资人刘宇看来“现在比较火的手环包括智能血压这些方面,我看的相对比较悲观一些,没有最终能够达到医疗级别的这些智能硬件都应该是瞎扯,现在所谓的很多手环可以测心率都相当于时尚消费品,黏性都非常差,我认为这个东西没什么意义。有意义的是医疗级别的东西,可能是医疗器械厂商拿到注册证的智能硬件,基于数据积累给健康保健提供真正的数据支持和相应的增值服务的。” 另外市场上智能医疗设备质量参差不齐,一些智能硬件停供的数据准确性较低,即使能够测量准确数据,但无法连接到医院的数据库,建立个人的病例档案,使这些数据成为信息孤岛,使得获得的数据价值大打折扣。 其次智能医疗设备概念的火热也让一些山寨设备企业摇身一变成了智能医疗设备供应商,但可能并没有获得医疗器械注册认证资格,却可以通过数码产品的范畴继续销售。 五、智能家居市场份额继续扩大,生态壁垒或将打破 李开复博士曾说下一个趋势是万物联网,智能家居正是在这种趋势下,春风拂过迅速崛起。研究机构ResearchandMarkets发布的最新报告预计,未来五年全球智能家居设备和服务市场将每年以8%~10%的速度增长,到2018年市场规模将达到680亿美元。而今年我国智能家居市场规模预计已经突破1200亿。 围绕巨大的蛋糕,国内外各巨头争相竞逐金字塔顶端位置--做成开放的系统平台开放给开发者。苹果此前推出了智能家居平台HomeKit、谷歌推出Brillo物联网操作系统、在今年的CES展会上三星旗下的SmartThings同样发布了新一代智能家居开放平台。 国内巨头布局智能家居沿用同样的思路。腾讯在去年的全球合作伙伴大会上,宣布构建QQ、微信硬件开放平台的战略,推动智能硬件连接。京东推出“JD+计划”加速智能硬件的创新,阿里云生活馆平台推动DT时代YunOS的智能生态理念。 但各个产品并不配套,使用方法纷繁复杂;采用的无线连接技术多种多样包括蓝牙、NFC、WiFi等并不统一;各生态之间壁垒林立,智能家庭生态系统体验差、碎片化严重因此未来亟需实现多种技术的融合、需要制定统一的生态连接标准。 总得来看,智能硬件虽走出混沌未开的萌芽状态但仍然处于发展的早期阶段,智能硬件总体上仍未达到实用价值地步。生态碎片严重、安全标准缺失也成了智能家居发展中相伴随的问题。不过发展中的问题总要在发展中解决,随着技术的进步、市场不断成熟2018年智能硬件或许能给我们带来耳目一新的感觉。