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从呼吸机到轰炸机,无所不能的汽车制造
2020-03-30 09:38

从呼吸机到轰炸机,无所不能的汽车制造

本文来自公众号:航空产业网(ID:chinaerospace),作者:阎振宇


随着新冠疫情的世界大流行,呼吸机成了最急需的医疗设备。


据新华社报道,美国总统唐纳德·特朗普3月27日首次动用《国防生产法》授予总统的权力,要求通用、福特等汽车制造商尽快生产呼吸机,以应对新冠肺炎疫情。按照特朗普的预期,美国100天内应准备好10万台呼吸机。



  “通用汽车必须立刻重开他们那被愚蠢地弃用的洛德斯敦工厂,或者其他什么工厂。开始制造呼吸机,现在!!!! 福特,快去造呼吸机。@通用汽车 @福特”


——唐纳德 J.特朗普 2020年3月27日


拟用座椅通风零件批产呼吸机


一种典型的呼吸机,图片来自wikimedia


临床上最常用呼吸机结构并不复杂,主要功能是将氧气与空气加压混合后,通过面罩辅助有呼吸困难的重症病人呼吸,并对病人呼出空气实现过滤和循环。


美国动用《国防生产法》而首先催促汽车行业生产呼吸机也不是偶然的。汽车产业规模庞大,批产能力极高,是“战时动员”的有力保障。


福特公司设计的呼吸机构造 ©Ford


福特公司已经宣布与3M合作,开始研发新型的应急款呼吸机,并很快给出了设计草图(上图)。为保证交付量,新的呼吸机将尽量通过原有供应链中的零部件来制造。


福特发布的设计将使用3M滤芯和F-150皮卡前排座椅通风使用的鼓风机和电控单元。液晶显示屏、塑料软管等对汽车产业链更是不在话下。


F-150是北美最畅销的车型,年销量过百万 ©Ford


座椅通风的“车规级”送风机与专业呼吸机对鼓风机需求非常匹配,如极高的可靠性、紧凑体积、合适的电压、稳定可调的送风量等。鼓风机电控单元稍加改进就可运用。汽车零部件的尺寸竞争以0.1mm来计算,使得此类电动机非常紧凑,并可以在使用12V电压,以便和便携电池组一起使用。


座椅通风已经成为高配车型通用的装备,组装这些呼吸器所需的大多数零件都可以大量供应(F-150在北美的年销量超过100万台!可以帮助大家理解张文宏教授说:“不担心美国”的意思)


国防动员首先想到汽车企业,是因为迄今汽车仍然是最大规模生产的复杂民用产品。有数万个零件,设计寿命往往在十年以上,即便经历严寒酷暑也要有较高的可靠性和可维护性。而民用产品的特性则要求成本还要尽可能的低。


了解汽车产业的人都清楚,这个行业的对时间和成本要求是多么的苛刻。100天10万台呼吸机并不是天方夜谭。


1小时一架轰炸机 无所不能的汽车制造


特朗普的底气来自于Big3汽车巨人在战时的曾经高光表现。福特有国防动员生产方面有辉煌的历史。罗斯福就曾对福特提出过“1个小时一架轰炸机”的要求。


福特Willow Run的B-24流水线,©Ford历史图片


二战期间,几乎所有美国汽车制造商都转向了军工生产,特别是航空制造。其中最有影响力的项目是福特Willow Run工厂,巅峰时期此地成功实现了每小时产出一架B-24重型轰炸机(63分钟)。此工厂1941年才开始建设,到1945年共生产了8635架B-24,其巨大产能成为了世界反法西斯战争胜利的关键之一。


以固定生产节拍为核心的大规模流水线生产是由汽车确立的,起源于福特,完善于丰田。波音90年初学丰田,也是间接学福特。


Recaro的超级经济舱座椅 ©RECARO


汽车行业其实与航空制造有很多的交集,特别是航空机载设备与系统方面的例子更可以说是不胜枚举。


很多工业企业集团是先进入汽车制造,再进入航空领域。例如1906年设立的RECARO,首先来自其汽车方面的积累,在航空座椅方面也独树一帜。GKN集团也是将汽车和航空均有作为主营业务。(关于汽车行业与航空可参考笔者以往文章:机遇与挑战-航空制造业的“汽车化” )


HondaJet © 航空产业网摄影


汽车主机厂方面,一心想做整机的本田研发了自己的轻型公务机,甚至和GE合作开发了新的小型喷气发动机。HondaJet也连年获得了细分市场的销量冠军。


在城市空中出行(UAM)已经成为一个新的热点的时候,大众、丰田、现代、吉利等企业也在积极参与,将有越来越多的汽车行业企业进入航空制造。


发展航空应利用汽车的优质资源


汽车工业是一个综合性资源宝库,集钢铁、石油、化工、电子以及纺织等众多工业产品于一身。有统计资料表明,汽车涉及100多个工业部门,全球汽车产业消化了高等级钢材产量的10%, 玻璃和半导体元件的25%,橡胶的40%。


民航飞机与汽车的比较 © 阎振宇 2014


而且,汽车市场的竞争可以用“炽烈”来形容,一般五到七年车型就要换代,生产系统也随之升级。这与航空制造长达数十年的产品周期非常不同。


APQP来自于汽车,已在航空制造业广泛应用 ©AIAG


这次疫情的影响也让我们认识到了航空业的脆弱性。民用航空领域日益市场化的今天,无论是借鉴管理方法、实现产品设计创新、制造自动化 还是客户服务、商业模式创新等方面都有航空制造很多可借鉴和学习的地方。


新型航空燃油泵相比汽车仍有改进空间 航空产业网摄影


由于系统整体的复杂度不同,对安全的容忍度也高于航空,汽车行业也是常常是新技术的商业化试验田。可以采用更加激进的产品设计。例如,汽车在零部件的减重方面,甚至走在了民用飞机的前面。例如车载泵类产品采用了比航空更加精密的产品设计。


二维码是汽车工业的产物 ©DENSO


用于产品溯源的信息化技术、用户体验相关的产品和服务等方面,汽车工业也也领先于航空,例如二维码是由DENSO公司发明的,层出不穷的车载导航娱乐系统等也领先于民用航空。


美国的工业基础的根基也在于其曾经拥有世界第一的汽车制造,举福特批产轰炸机的例子可以作为理解汽车工业能力的一个案例。


2009年以后大白菜无需ip地址送彩金网站汽车销量已经超过美国,©SeekingAlpha


10年来,我国汽车产销量均已大幅度超过美国。全世界有TS16949持证企业约7万,我国就占了3万多家,占全球的50%,其中不少供应商的工业自动化水平和管理成熟度均非常有竞争力,完全可以与欧美航空供应商一较高下。


在汽车需求趋于平稳甚至下降的当下,逐步引导国内汽车工业制造商转型参与航空制造,特别是组织领先的汽车工业企业针对有航空装备国产化瓶颈进行技术和产品攻关,是一个对两大产业都有利的好方向。


本文来自公众号:航空产业网(ID:chinaerospace),作者:阎振宇

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