汽車業(yè)數(shù)位轉(zhuǎn)型，除了電子化還要數(shù)位孿生!!

文：黃正傑 2021-05-04

發(fā)布時(shí)間： 2021-05-03 15:19:00

遇見(jiàn)智慧 數(shù)位孿生 汽車業(yè)

近期，汽車業(yè)的供應(yīng)鏈大洗牌及數(shù)位轉(zhuǎn)型受到市場(chǎng)的矚目。面對(duì)電動(dòng)車、共享汽車、自動(dòng)車等各種趨勢(shì)的影響，許多汽車業(yè)已經(jīng)運(yùn)用新興科技迎接挑戰(zhàn)。其中，數(shù)位孿生就是一個(gè)備受矚目的科技。本文介紹汽車業(yè)如何運(yùn)用數(shù)位孿生協(xié)助轉(zhuǎn)型。

最近，汽車業(yè)由於電動(dòng)汽車的高速發(fā)展，造成汽車業(yè)供應(yīng)鏈重組，汽車業(yè)積極的進(jìn)行數(shù)位轉(zhuǎn)型。其中，數(shù)位孿生技術(shù)在汽車業(yè)中扮演關(guān)鍵的角色，例如：電動(dòng)車特斯拉將每臺(tái)車的運(yùn)行狀況即時(shí)傳回雲(yún)端服務(wù)中心，隨時(shí)改進(jìn)行車效率並能提供未來(lái)產(chǎn)品改進(jìn)的依據(jù)；一家F1賽車公司利用感測(cè)器及天氣、引擎溫度、潤(rùn)滑油狀況等，協(xié)助駕駛員在競(jìng)賽過(guò)程中表現(xiàn)得更好。

以此，許多觀察家均認(rèn)為數(shù)位孿生技術(shù)是汽車業(yè)數(shù)位轉(zhuǎn)型的重要推手。讓我們來(lái)看看汽車業(yè)如何透過(guò)數(shù)位孿生進(jìn)行轉(zhuǎn)型吧!

圖1、汽車數(shù)位孿生概念(資料來(lái)源： Mierlo etc al.(2021))

數(shù)位孿生的汽車業(yè)應(yīng)用

在汽車業(yè)，已經(jīng)有許多廠商積極地運(yùn)用數(shù)位孿生技術(shù)在各個(gè)產(chǎn)品生命週期階段中進(jìn)行改善、乃至於轉(zhuǎn)型，以下說(shuō)明幾個(gè)應(yīng)用：

一、研發(fā)設(shè)計(jì)階段

從汽車設(shè)計(jì)到製造通常需要5-6年的時(shí)間，有效的設(shè)計(jì)會(huì)影響該車款長(zhǎng)期的穩(wěn)定，否則可能會(huì)發(fā)生汽車召回的事件發(fā)生，乃至於造成事故的憾事。然而，對(duì)於汽車品牌商來(lái)說(shuō)，在設(shè)計(jì)時(shí)考慮愈來(lái)愈多的零件、電子系統(tǒng)乃至於真實(shí)駕駛狀況測(cè)試等，都是嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。

利用數(shù)位孿生3D模擬技術(shù)可以來(lái)提供設(shè)計(jì)協(xié)同、模擬測(cè)試，乃至於提出最佳的設(shè)計(jì)方式與零件材料清單。

現(xiàn)今汽車的數(shù)位孿生模擬設(shè)計(jì)不僅僅考慮外型、內(nèi)裝空間的舒適性或是空調(diào)舒適的模擬等，還包含機(jī)械動(dòng)力系統(tǒng)、電子系統(tǒng)、系統(tǒng)晶片等模擬，進(jìn)一步還能包含道路駕駛模擬，提供消費(fèi)者更舒適、更安全保障的產(chǎn)品。

例如：西門子PAVE360汽車驗(yàn)證系統(tǒng)可以協(xié)助汽車製造商、汽車晶片設(shè)計(jì)者、軟體業(yè)者、供應(yīng)商進(jìn)行協(xié)同設(shè)計(jì)與模擬，甚至融合感測(cè)系統(tǒng)、交通狀況等進(jìn)行城市駕駛狀況的模擬測(cè)試，稱為汽車閉環(huán)模擬。西門子PAVE360的模擬方式，包含決定性規(guī)則與AI式的非決定數(shù)據(jù)模擬方式。

圖2、汽車閉環(huán)模擬(資料來(lái)源：西門子)

二、生產(chǎn)製造階段

在製造時(shí)，汽車業(yè)不僅要考慮複雜的材料、愈來(lái)愈多的電子零組件，還要滿足更多樣客製化需求及快速製造的壓力。這使得汽車在製造過(guò)程中必須要有效的掌握資源、生產(chǎn)計(jì)畫及製造程序，如：根據(jù)物料需求，AGV自動(dòng)搬運(yùn)特定料到特定工作站、利用AR技術(shù)導(dǎo)引生產(chǎn)人員作業(yè)、利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)偵測(cè)設(shè)備的效率以及預(yù)測(cè)維修等。

Mercedes-Benz Factory 56 的TecLines生產(chǎn)線，捨去傳統(tǒng)固定工作站的作法，改以400多輛AGV自動(dòng)般運(yùn)車與模塊化工作站方式作業(yè)；組裝員工可以利用平板上的視覺(jué)化技術(shù)、虛擬實(shí)境技術(shù)進(jìn)行查看與操控。此外，透過(guò)與供應(yīng)商的協(xié)調(diào)，可以允許在世界各地供應(yīng)商與工廠，追蹤料件的物流狀況，甚至客戶端的需求可以在最後組裝一刻進(jìn)行變更(如下圖所示：改變車輪形式)。

圖3、Mercedes-Benz Factory 56虛實(shí)操控(資料來(lái)源：Mercedes-Benz)

在正式生產(chǎn)之前，生產(chǎn)過(guò)程還可透過(guò)VR虛擬實(shí)境進(jìn)行視覺(jué)化模擬而優(yōu)化；在製造過(guò)程中，生產(chǎn)人員可以透過(guò)平板電腦檢視生產(chǎn)設(shè)備狀況以及檢視每個(gè)正在組裝車子的品質(zhì)狀況。

三、銷售服務(wù)階段

在汽車銷售與服務(wù)上，分享汽車、訂閱汽車等概念更是挑戰(zhàn)汽車品牌商、OEM製造商、乃至於汽車維修商。汽車品牌商可以透過(guò)AR/VR工具協(xié)助銷售，例如：Audi在展示中心運(yùn)用虛擬實(shí)境讓顧客體驗(yàn)汽車，並可選配汽車規(guī)格配件。

因應(yīng)分享汽車、訂閱汽車等消費(fèi)者汽車擁有概念的轉(zhuǎn)變，可以利用數(shù)位孿生技術(shù)協(xié)助監(jiān)測(cè)汽車運(yùn)行狀況，提高汽車運(yùn)行效率、安全，減少汽車維修成本等，甚至提供駕駛?cè)巳菀撞檎臆囄?、?gòu)物推薦等移動(dòng)服務(wù)需求。

例如：電動(dòng)車特斯拉的聯(lián)網(wǎng)強(qiáng)化汽車效率、Twaice新創(chuàng)公司協(xié)助電動(dòng)車電池效率監(jiān)控與預(yù)測(cè)、輪胎公司利用數(shù)位孿生模擬，提供磨損預(yù)測(cè)、安全分析等模擬與預(yù)測(cè)，以及依里程、駕駛行為計(jì)價(jià)的商業(yè)模式等。

在自動(dòng)車領(lǐng)域，Schaeffer自動(dòng)車公司利用雲(yún)端模擬真實(shí)世界的每一個(gè)所屬自動(dòng)車，持續(xù)地分析自動(dòng)車運(yùn)行狀況，自動(dòng)控制汽車運(yùn)行方式。

圖4、Schaeffer自動(dòng)車公司數(shù)位孿生系統(tǒng)(資料來(lái)源：Schaeffer)?

小結(jié)

面對(duì)電動(dòng)車、共享汽車等各種供需方面的新趨勢(shì)發(fā)展，汽車業(yè)正運(yùn)用數(shù)位孿生及大數(shù)據(jù)、人工智慧等技術(shù)進(jìn)行數(shù)位轉(zhuǎn)型。汽車數(shù)位孿生的技術(shù)應(yīng)用不僅僅在研發(fā)設(shè)計(jì)階段，也擴(kuò)及生產(chǎn)製造、銷售服務(wù)等階段，以協(xié)助汽車業(yè)提供更好的汽車商品與服務(wù)。汽車已經(jīng)不是單純的實(shí)體物品，從設(shè)計(jì)、製造到行車都有數(shù)位的影子!!

黃正傑

你喜歡挑戰(zhàn)不斷隆起的技術(shù)高原、探索無(wú)限寬廣的創(chuàng)新領(lǐng)域嗎? 那麼我們是同路人。黃正傑，臺(tái)大資管博士，協(xié)助鼎新進(jìn)行前瞻技術(shù)研究與應(yīng)用發(fā)展。歷經(jīng)IT架構(gòu)技術(shù)顧問(wèn)、供應(yīng)鏈管理顧問(wèn)、軟體產(chǎn)業(yè)分析師等多項(xiàng)職務(wù)，並兼任文化大學(xué)助理教授。讓我們一起從創(chuàng)新與變革角度，探索新興技術(shù)！

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