汽车行业的高科技特性
汽车行业在全球研发投入中占据重要地位,平均每辆车研发投入1200美元,为全球所有行业提供了16%的研发资金。汽车行业生产的汽车产品是市场上技术最复杂的,其研发活动涉及众多高科技领域。
高科技的定义
本报告采用的工作定义将高科技产业定义为:
- 研发支出等于或高于产出的3%以上
- 需要技术员工(如工程师、技术员、科学家和数学家)占员工总数的10%或更多
- 在商品或服务的设计和/或生产中系统地应用科学和技术知识
- 从事新产品的设计、开发和引入
- 在地理上形成创新和发展的集群,集中大量技能和人才,并允许新的思想和技术的传播
- 从事创新制造工艺的设计、开发和引入
汽车行业的高科技活动
- 研发投入: 全球范围内,汽车制造商投入近1000亿美元用于研发,仅在美国每年就投入约180亿美元。汽车行业为所有行业提供了16%的研发资金,仅次于计算机和电子行业。
- 就业: 美国汽车行业有60,000人在研发活动中就业,其中超过一半的工程师在制造业部门工作,汽车行业雇佣了超过10%,即超过35,000名工程师。
- 教育: 汽车行业所需的教育水平在最近几十年里显著提高。越来越多的工作者拥有副学士学位、学士学位及其他高级学位。仅在美国密歇根州、印第安纳州和俄亥俄州,就有超过350所高等教育机构提供与工程、设计、生产和维护汽车相关的课程,总计,这些机构本身就提供了超过1,900个与汽车行业相关的不同学位。
- 高科技制造集群: 密歇根州拥有超过330家汽车研发公司,并为世界上10家最大的汽车制造商中的9家提供研发设施。全球前50大汽车供应商中的46家在密歇根州设有研发设施。
- 高科技制造方法: 汽车行业一直是机器人行业的主要推动力,并继续开发新的方法来实施机器人系统,以提高制造精度和效率。该行业也在迅速增加其对最先进工艺和材料的使用,例如新的数字化工程和纳米技术,以改善车辆的设计和生产。
汽车电子系统
- 车内电子技术: 一辆普通车辆可能包含约60个微处理器来运行其电气内容,而相比之下,10年前的一辆车辆可能只有大约15个微处理器。随着公司越来越多地依赖车辆电子产品来遵守环境和安全要求,预计汽车电子产品市场将更加迅速地扩张。
- 自动驾驶技术: 自动驾驶汽车技术正在快速发展,几乎每家主要汽车制造商都已开始研发能够很快匹配KITT自动驾驶能力的自动化车辆系统。
- 车载联网技术: 车联网技术包括几种类型的通信:车对车(V2V)、车对基础设施(V2I)和车对设备。配备通信能力的车辆在行驶时广播信息,例如制动状态、GPS位置、加速度率、速度和方向盘角度。然后,这些数据可以被车联网系统中的其他参与者接收和使用。
高级材料
- 先进材料: 汽车行业不断采用新材料和材料加工工艺,以提高燃油效率、安全性和碰撞韧性。包括设计软件、焊接技术、涂料、工具行业、组装操作、回收系统和维修服务在内的材料基础设施和供应链支持使用低碳钢、AHSS和铝。
- 生物基材料: 生物基材料已在多种汽车部件中得到测试和部署。亚麻、黄麻和大麻被用于门内饰、座椅背部衬里、包装架和地板面板。椰纤维和生物基泡沫被用于制作座椅底部、背部垫子和头部支撑。棉和其他天然纤维因其卓越的隔音性能而被用于内饰部件。
高级动力系统和替代燃料
- 内燃机: 内燃机(包括火花点火汽油机和压燃式喷射柴油机)占美国市场轻型车辆销售量的99.5%以上。内燃机将经历重大的,并且可能代价高昂的开发,以满足即将到来的燃油经济性和CO法规要求。
- 车辆电气化: 车辆电气化——包括轻度混合动力或电机辅助(MA)、混合动力电动汽车(HEV)、插电式混合动力电动汽车(PHEV)、增程式电动汽车(EREV)或纯电动汽车(BEV)——高度依赖于电池的进一步发展。
- 替代燃料: 天然气、生物燃料和氢能等燃料在过去几年都得到了支持。天然气已经在轻型车辆上使用了许多年,但主要限于车队应用。生物燃料(例如乙醇和生物柴油)近年来有所增长。氢能的实现距离更远,尽管丰田宣布将在2015年推出燃料电池电动车(FCEV)。
技术发展与创新的汽车工艺过程
- 汽车创新过程: 汽车制造商和供应商通常有一个产品开发和创新的过程门控流程。具有产生新颖、创新产品潜力的想法通常会被识别,并通过一个旨在检验概念并确定其是否有成功潜力的流程进行快速推进。
- 汽车制造商/供应商关系中的创新: 汽车行业既是高科技产品的生产者也是消费者。行业内部开发的高科技产品通常由汽车制造商和供应商共同构思和创造,往往是合作努力的结果。
- 协作技术开发: 汽车制造商之间为了联合开发新技术而建立的直接联盟在过去十年中变得越来越普遍。汽车行业有标准做法,以确保开发出技术先进产品的供应商能够在没有泄露技术给竞争对手的风险下,与潜在客户进行谈判。
- 汽车创新的全球性质: 最大的汽车制造商和供应商是全球化企业,具有全球资源用于开发新技术。汽车制造商和供应商采用多种策略确保其员工构思的想法能被公司内部决策者关注。
结论
汽车行业是一个高科技产业,其产品是市场上技术最复杂的。汽车行业满足了高科技产业的各项指标,并超越了这些指标。汽车行业是技术创新和应用的领导者,为美国全球技术领导力做出了重要贡献。