“三化”驱动冲压 领域转型升级
新能源汽车的发展使得冲压发展逐步呈现出，“数字化”、“极致轻量化”、“定制化”等新趋势。如何迎接新的技术挑战，平衡常规技术业务与新技术业务资源，驱动冲压转型升级，是当下值得大家思考的命题。
冲压发展现状
冲压是整车制造的首工序，车身覆盖冲压件(以下简称“车身覆盖件”)面品质量、精度水平对整车外观、性能都会产生巨大影响。高昂的大型冲压线成本、高难度的模具维护管理、高清洁度规范化的车间环境要求都筑起了车身覆盖件冲压领域高起点的壁垒，让车身覆盖件牢牢占据整车核心内作零部件的位置，国内几乎只有主机厂具备生产高质量车身覆盖件的能力。图1 为广汽新能源大型冲压生产线。
图1 广汽新能源大型冲压生产线
近几年各行各业加速推进“智能制造”技术发展，工厂数字化程度成为衡量工厂现代化水平越来越重要的指标。冲压行业车间级数字化水平整体偏低，主流水平仍处于单一功能模块应用，比如生产信息管理(MES 系统)、异常报警(ANDON 系统)、设备模具维保信息提示等，距离全车间、全功能覆盖仍有很大差距。
新能源车发展对“轻量化”提出更极致的要求，同时抛出“交互定制”、“网联化”、“共享化”等与冲压相关的新概念，“极致轻量化”吸引了行业对新材料工艺的兴趣，新材料的发展成熟将带来传统冲压行业的颠覆；“交互定制”必将受到传统冲压模具开发高成本、长周期、高难度的制约；“网联化”将消费者对整车外观注意力进一步拉向整车功能、科技感、驾驭感等新方向；“共享化”则实现“使用权”和“拥有权”分离，功能性、舒适性等整车内部空间属性将成为消费者唯一关注重点。
当冲压不再能在技术上代表主机厂的技术引领性；在组织模式上成为整车营销模式阻碍项；在功能上不能成为消费者的关注点；在技术属性上不再是整车组装必需品，很难想象未来冲压的发展走向。正因有这样的发展风险，作为冲压领域一员，更要关注冲压未来的课题。
冲压“数字化”驱动
“数字化”的发展是不可逆转的，一旦发展成熟，带来的企业竞争力差异是代际的。同时，“数字化”的未来场景是有设备、有人的地方就要有数字化，“数字化”必然长期伴随冲压，甚至到“后冲压时代”，因此“数字化”是需要首要关注的课题。
“数字化”的技术前景
“数字化”的未来是实现万物互联。未来工厂在规划设计层面，数字化工厂可应用三维可视化技术，对工厂各生产线的工艺协同设计、流程、工艺与产品变更、资源等进行虚拟仿真；在生产运营层面，从制造业务数字化、设备预测维护、设备故障可视化等方面发展，关键设备实现自主决策；在客户服务层面，用数字化打造透明工厂，从生产、销售、售后质量追溯等方面全面打通工厂与客户的链接。图2 为广汽新能源数字应用技术界面展示。
图2 广汽新能源数字应用技术界面展示
从冲压车间级数字化发展来看，“数字化”将以数据网络代替人工/单机进行数据采集、分析、部分决策，实现工作流程简化，提升组织运行效率(包括信息传达、问题分析、决策发布、监督检测等)，削减管理技术人员，形成企业减员增效新突破点。
“数字化”的开发方向
“数字化”的总体目标要基于如何解决车间流程性问题进行设定。从未来车间蓝图设计入手，根据技术成熟度采用分批开发，优先开发现场困扰痛点，能最大化减员增效的项目。
开发项目筛选可通过管理流程、作业流程等梳理发掘改善点，按数据采集布置到数据分析模式，再到决策应用三大步骤对专项功能模块进行分批式开发规划。
蓝图规划部分，“智能化工厂”可以作为最远期愿景，中短期目标仍应专注于“数字化”能力的挖掘提升。从冲压工艺流程来看，自动装箱、自动质检等自动化仍存在较大技术瓶颈，投资回收期过长。但生产物流、人员管理、设备/模具管理等数字化管理能力的提升，从数据采集层级提升到数据分析层级就能带来技术人员削减，提高核心管理业务的效率。因此在规划阶段应动态考虑数字化、自动化发展平衡，做好发展匹配。
功能模块搭建部分，可以将车间管理流程区分为生产管理、物流管理、设备模具管理、质量管理、车间监控管理等几大板块。具体功能模块搭建需根据不同公司、不同管理流程进行设定，但功能模块搭建过程一定要考虑“流程再造”，不是单纯将人工流程改成数字化流程，而是优化开发适应数字化的全新工作流程。
“数字化”的工具属性
对于“数字化”，短期看，数字化的效益提升仍十分有限，主机厂实际重视度不足；长期看，数字化的革命性影响又必须予以重视。但“数字化”始终无法脱离管理工具的属性，用的好，效益突出；用不好，徒增管理的难度。因此，无需将“数字化”难度或作用过分夸大，而应该采用学习、发展的包容态度，用冲压人的智慧去谱写冲压“数字化”的未来。
冲压“轻量化”驱动
图3 宝马碳纤维车身
“轻量化”是冲压行业的传统课题。对于传统车，轻量化可以提升燃油经济性，提升卖点，激发行业关注钢材牌号优化、热成形应用；对于新能源车，轻量化提升续航能力，关系主机厂的生存竞争，激发新能源车企大规模铝材应用，并逐步尝试碳纤维等新材料应用。时至2020 年，整体来看，金属材料减重开发已经遇到瓶颈，非金属材料还停留在试点、认证阶段。毋庸置疑，非金属材料是未来突破轻量化瓶颈的主要选项。但是未来新能源车与传统车的换挡期还有多久？新能源车最大续航已达到700km+(2020 年2 月数据)，未来主机厂进一步提升的热情有多大？伴随动力电池成本持续走低，能量密度持续走高，改善电池与改善车重的续航平衡点会下探到什么程度？虽然暂时无法回答，但至少一点是明确的，“轻量化”不会成为冲压永久课题。
“轻量化”的技术前景
“轻量化”的课题仍会相当长时期延续，一部分在于轻量化本身也在降低整车材料成本。新车开发阶段总会惯例性的优化结构、优化用料。另一部分在于轻量化是一个课题载体，新材料等的开发还会衍生出其他收益，比如定制化模式、高性能整车性能表现等。
“轻量化”的开发方向
新材料的开发或许不是冲压或者主机厂直接参与的课题，但是对行业的关注、必要的行业技术支持、提前融合的准备都对加速“轻量化”发展有帮助。新材料仍是“轻量化”未来开发最主要的方向，碳纤维和高强工程塑料是最为重要的两个选项。
碳纤维材料应用正从超级跑车下探，近几年宝马I3、I8 采用全碳纤维车身(图3)；广汽新能源、蔚来等国产品牌也有部分零部件试点尝试。碳纤维生产国产化2008 年已经实现，民用级产能、成本(80 ～130元/kg，2019 年数据)逐年降低，国产化碳纤维传动轴、轮毂、电池壳已实现小批量应用。除了成本，制约碳纤维发展的主要是效率仍较低、产品质量稳定性、安全认证等。
高强工程塑料则停留在供应商开发推广阶段，暂无车身结构件规模化应用的案例，工程塑料的耐高温、老化耐久、喷漆耐久、碰撞安全等方面都是主机厂担忧的问题。但高强工程塑料从成本、规模生产角度看，比碳纤维有明显优势，打开主机厂的大门，需要更系统、完善的检证、认证；也需要另辟蹊径，从次要零件入手，取得规模应用案例。
图4 广汽新能源APP 端车型交互定制界面展示
车身总成，甚至是整车的新材料切换仍需要很长的时间，但是近些年新材料与金属材料组合出现的形式逐步增多，最典型的例子是车身外饰件逐步增多。未来是否首先出现内钢外新材料的轻量化模式，仍待饰件开发持续降本和行业观察。
冲压“定制化”驱动
冲压“定制化”是一个新兴的课题，来源于广汽新能源“交互定制”理念的延伸(图4)，或许这个概念还没有进入大多数冲压从业人员的视野。规模化定制大幅降低成本，让普通消费者能够体验定制产品，一定程度增加了产品卖点，刺激了销量增长。但从新能源行业“共享化”、“智能化”的理念来看。未来消费者关注点聚焦在整车科技感、功能性，“定制化”或许没有大范围兴起就已经覆灭，但作为一个全新的视角，仍能促进周边技术提升，值得关注。
“定制化”的技术前景
“定制化”可以分为个性定制和规模定制，我们重点探讨的是规模定制，规模定制打破传统主机厂锁定的车型配置清单，特定部件设置多种选配项，供消费者自由搭配组合，目前冲压件选项极为有限，我们会选择有无天窗（因为单套模具可以实现切换，无额外成本），但不会选前后脸、门板腰线(一般被拿来做车型改款)等。冲压件实现“定制化”就要打破制约项，主要有模具开发长周期、模具开发高成本、模具高维护难度及成本等。我们有两条路可以走：第一，改善模具开发难度；第二，前后脸、车门等具备定制潜力的零件应用创新。
“定制化”的开发方向
⑴改善模具开发难度。冲压模具行业是很原始的行业，除了模具行业历史悠长，还在于模具生产调试过程中近乎纯手工的模式。主要的困境一方面是CAE数据与模具实际状态的脱节，需要反复改修，另一方面是自动化模修装备的缺乏。
从数据角度看，打通CAE 与模面数据的连接，从数据仿真层面进行设计与实际数据的差异对比，可以有效减少实际改修的批次和改修量。蓝光扫描技术的持续深度开发或许会成为一把钥匙。
从自动化技术角度来看，提升自动化能够压缩每批次改修周期。自动焊接（对应焊补）、自动打磨（对应抛光）、自动喷涂(对应刷红丹)等技术是成熟的，但仍需解决适应模具调试作业力度、作业范围、流动作业、人机安全、机器人自适应等关键技术。解决方向一为，人机协同作业的模式，ABB、KUKA 等已经推出人机协同机器人，打通机型匹配；辅材选型(打磨轮、喷枪/刷子等)；机器人小型化等即可实现。解决方向二为，自适应机器人独立工作模式，具备人机协同的机器人，增加快速作业范围示教模式即可实现。
模具自动化调试技术开发有很大的可行性。一方面模具自动化调试技术可以快速拓展延伸，比如零件返修、涂装返修等，可以通过产学研用、科技项目等平台联合供应商开发。另一方面基于整车面品质量分级，模具自动化调试技术可以从低等级外观面向高等级面逐步延伸，伴随汽车“网联化”、“智能化”、“共享化”发展方向，消费者对整车外观关注度的降低一定会伴随整车低等级面品范围增加，模具调试技术将产生更大帮助。
⑵前后脸、车门零件应用创新。解决模具开发周期的问题，降低模具开发成本，可以推动部分实现定制，但也会迎来模具存放问题。对具备定制潜力的零件进行应用创新，“模块化车身”、“模块化模具”的技术值得探讨。
“模块化车身”，车架沿用前后脸、车门等利用金属与非金属饰件组合总成，饰件定制，或者完整新材料总成定制。新材料/非金属饰件可以自主生产，也可以直接采购总成，主机厂可以更灵活高效。除此之外，车型开发节奏也可以采用滚动发展，快速迭代，与传统“OTA”软件升级并驾齐驱，形成软硬件快速革新的全新竞争力。
“模块化模具”中模具分段设计，分段组装，根据不同定制要求，仅切换定制模块。该方案会一定程度冲击当下整车设计体系、设计方法，但在“共享化”的未来，“模块化车身”的未来，车架平台化，“模块化模具”不仅有利于快速定制开发，还适应于模具快速维修维护。
当下业务与未来技术发展的协调平衡
未来技术固然关系企业、行业前途发展，但放眼望去，与个人当下业务的关联性联系甚少。那么如何平衡当下业务开展与未来技术发展的互动关系？
从技术发展角度来看，笔者认为未来技术是长期技术发展的方向或者目标，按照目标管理思路，树立长远目标，再对目标进行拆解，分解到长期、中期、年度、甚至月度工作计划中，能够帮助我们更快朝着未来技术发展。而当下最为紧要的子目标是技术标准化，“数字化”开发需要完善的现场流程做框架，需要完善的技术履历资料做数据支撑，需要生产运作的管理指标做决策支撑；“轻量化”需要完善车身性能检证规范，车身表现与材料性能关系等；“定制化”需要模具调试规范、流程、量化技术要点等，这都与当下工作密切相关，也都需要将当下工作进一步挖掘深化、标准化。
从企业发展角度来看，个人成长始终离不开公司的支持，企业的发展也离不开员工共同努力。对企业而言，质量、安全始终是产品第一生命线；重视技术，创新引领始终是企业突围的第一法宝。广汽新能源成立3 年，从追随到引领正是秉持了这样的思路。扎实做好当下工作，积攒每个技术人员、每个领域的创新突破，并融入企业发展进程，才能助力企业决胜激烈市场竞争。
结束语
“数字化”、“轻量化”、“定制化”等未来汽车行业特点必然驱动着冲压领域的发展，同时冲压领域的变革及也会促使着“三化”的不断升级。本文阐述“三化”在广汽新能源工厂的应用及对未来冲压的发展思考，希望每一个冲压从业者可以从新视角出发，共同就铸成冲压行业的未来。
——来源《锻造与冲压》杂志2020年18期