Tempo zmian w przemyśle motoryzacyjnym rośnie z roku na rok. Zwiększa się udział nowych technologii, ewoluują potrzeby i oczekiwania klientów.

Producenci kuszą klientów, pokazując niespotykane wcześniej możliwości pojazdów i infrastruktury. Wiele wskazuje na to, że ewoluują nie tylko pojazdy. Zmiany dotyczą także, choć na razie w mniejszym stopniu, infrastruktury drogowej, zarządzania ruchem, a także form własności.

Być może w przyszłości w miastach będą dominowały samochody osobowe współdzielone przez grupę użytkowników albo wypożyczane w razie potrzeby. O tym, jak rozległe są przeobrażenia w motoryzacji, można się przekonać, przeglądając informacje o technologiach, które obecnie uznaje się za najważniejsze dla branży.

Napęd

Najbardziej zauważalną zmianą jest konsekwentne i intensywne rozwijanie napędu elektrycznego. Wiadomo, że nie ma od niego odwrotu, jednak jeszcze kilka lat temu zastanawiano się, czy ostateczne zerwanie z napędem spalinowym nastąpi w perspektywie 20, czy raczej 50 lat. Dzisiaj wiele wskazuje na to, że może się to stać szybciej. Niektórzy producenci (np. Audi) ogłosili, że nie będą projektowali kolejnych generacji silników spalinowych, a w stosunkowo bliskiej przyszłości zaprzestaną produkcji samochodów osobowych z napędem spalinowym. Jaguar ma zamiar zrobić to w roku 2025, Audi w 2035.

Możemy się spodziewać kolejnej fali zmian spowodowanych wejściem do szerszej produkcji intensywnie rozwijanych systemów zasilania prądem wykorzystujących ogniwa paliwowe na wodór. W tę technologię inwestują Niemcy i Japończycy, a punktem zwrotnym będzie rozbudowa stacji napełniania butli wodorem pod wysokim ciśnieniem. Podobnie jak obecnie dzieje się z samochodami zasilanymi z akumulatorów: wzrost zasięgu i swobody eksploatacji będzie skutkował większym zainteresowaniem klientów i wzrostem sprzedaży.

Pojazdy autonomiczne

Pomysł, żeby uniezależnić ruch pojazdu od kierowcy, nie jest nowy. Ma zwiększyć swobodę poruszania się osób, które nie mogą albo nie chcą samodzielnie prowadzić pojazdu. Pozostałym kierowcom może ułatwić odpoczynek i regenerację sił na długich trasach.

Zagadnienie jest interdyscyplinarne, a rozwój takich samochodów wymaga współpracy firm ze świata IT, telemetrii, teledetekcji, matematyków, twórców algorytmów. Podstawowe znaczenie ma rozwój technik rozpoznawania obrazu, uczenia maszynowego, sztucznej inteligencji. Te dziedziny są intensywnie eksplorowane także poza przemysłem motoryzacyjnym. Autonomia pojazdów i innych maszyn jest pożądana także w wojsku, lotnictwie, na kolei, w logistyce i transporcie. Dzięki temu firmy rozwijające te technologie mogą liczyć na wsparcie finansowe inwestorów, co znacząco przyspiesza rozwiązywanie kolejnych problemów.

Interfejs człowiek–maszyna

Wszyscy wiemy, jak się prowadzi samochód: kierownica, pedały, dźwignia do obsługi skrzyni biegów, hamulca ręcznego, przyciski, wskaźniki, wyświetlacze. Tak było od początku motoryzacji i tak jest dzisiaj, ale czy wszystkie znane formy interakcji człowieka z samochodem zachowają się w przyszłości?

Obserwujemy szybki rozwój innych metod interakcji: wydawanie poleceń głosem czy rzeczywistość rozszerzoną polegającą na prezentowaniu kierowcy/operatorowi ważnych informacji w polu widzenia, nałożonych na obraz drogi itp. Popularność zyskują interfejsy haptyczne, np. rękawice, które stwarzają wrażenie dotykania przedmiotów znajdujących się w bardzo dużym oddaleniu.

Celem tych wszystkich zmian jest poprawa bezpieczeństwa i komfortu jazdy, eliminacja pomyłek, ograniczenie potoku informacji do tych, które są niezbędne w danym momencie. Podobną drogę przechodzi lotnictwo w zakresie wyposażenia kokpitów samolotów i śmigłowców, stanowisk pracy kontrolerów ruchu lotniczego itp.

Drukowanie 3D

Trójwymiarowe wydruki dawno przestały być domeną specjalistów albo kosztownym hobby. Drukarki 3D tanieją, są coraz bardziej precyzyjne i coraz szybsze. Podstawowym materiałem do drukowania 3D są termoplastyczne tworzywa sztuczne, ale trwają prace nad drukiem z tworzyw o bardzo dużej wytrzymałości i metali.

Producenci pojazdów widzą kilka możliwych sposobów wykorzystania druku 3D. Na pierwszym miejscu jest stosowane już dzisiaj szybkie prototypowanie. Dzięki tej technice pierwszy egzemplarz modelu zmodyfikowanej części można wykonać w czasie liczonym w minutach, a w przypadku większych części – w godzinach, bez potrzeby stosowania wielu obrabiarek i dodatkowego osprzętu.

Druk trójwymiarowy będzie można wykorzystać do personalizacji pojazdów, szybkiej produkcji elementów nadwozia i wnętrza według projektu uzgodnionego z klientem nie w fabryce, tylko w salonie albo stacji obsługi. Mogą to być elementy o kształcie i wymiarach dostosowanych do warunków anatomicznych kierowcy i pasażerów.

W przyszłości druk z bardzo wytrzymałych materiałów może zmienić zasady dystrybucji części zamiennych. Liczna grupa podzespołów będzie przechowywana w postaci cyfrowych modeli 3D gotowych do wydrukowania w warsztacie. Już dziś można by w ten sposób wytwarzać niektóre elementy z tworzyw sztucznych, które nie są poddawane dużym obciążeniom.

Blokchain

Ta technologia jest kojarzona przede wszystkim ze światem IT i finansów. Wykorzystują ją emitenci kryptowalut. Dzięki tej technologii można niezaprzeczalnie udokumentować fakt posiadania zasobów. W świecie motoryzacji technologia ta ma wiele możliwych zastosowań: do rozliczania usług w ramach współdzielenia i wynajmu pojazdów, do sprawdzania, czy części zapasowe pochodzą z legalnych źródeł, do potwierdzania autentyczności oprogramowania sterowników instalowanych w pojeździe.

Internet rzeczy

Ta technologia jest rozwijana w wielu dziedzinach przemysłu. Założenie jest następujące: urządzenia wyposażone w mikroprocesorowe albo mikrokontrolerowe sterowniki powinny mieć bezpośredni dostęp do Internetu. Wtedy będą mogły bez udziału ludzi wymieniać między sobą dane i informacje: o stanie otoczenia, o parametrach pracy itp.

W realiach motoryzacyjnych można sobie wyobrazić grupę pojazdów na drodze, które dzielą się ze sobą informacjami o swoich parametrach technicznych, np. przewidywanej długości drogi hamowania, faktycznym nachyleniu jezdni, stanie nawierzchni (na podstawie reakcji układu ABS i innych układów wspomagających). Taka kolumna jadących jeden za drugim pojazdów może automatycznie „wynegocjować” zachowanie optymalnych odstępów w kolumnie, ostrzegać się przed obszarami o obniżonej przyczepności itp.

W podobny sposób pojazdy mogą „negocjować” warunki przejazdu ulicami miasta. Jeśli system sterujący sygnalizacją drogową dostanie informację o celu podróży (np. z pokładowego odbiornika GPS), będzie mógł optymalizować sterowanie ruchem tak, żeby uniknąć zatorów i skrócić czas oczekiwania na skrzyżowaniach.

Bezpośrednia komunikacja samochodów z serwisem może ułatwić planowanie przeglądów nie według liczby przejechanych kilometrów, tylko według faktycznego stanu podzespołów, w zależności od ich zużycia i pojawiających się usterek. Część problemów, na przykład zbyt wysokie spalanie (albo zużycie energii elektrycznej z akumulatorów), będzie można skorygować zdalnie.

Podobnie jak w przypadku innych technologii ze świata IT, katalog możliwych zastosowań jest otwarty i na pewno będą się w nim pojawiały kolejne pozycje.

Efekty uboczne cyfryzacji

Pandemia COVID-19 skomplikowała sytuację przemysłu samochodowego, okresowo ograniczając zapotrzebowanie na nowe samochody. Fabryki musiały zmniejszyć produkcję także z powodu restrykcji sanitarnych, zachorowań wśród własnych pracowników oraz mniejszej dostępności podzespołów i materiałów. Bardzo dotkliwy okazał się brak półprzewodników, o którym szybko zrobiło się głośno.

Podzespoły półprzewodnikowe są powszechnie wykorzystywane od dziesięcioleci, ale w ciągu ostatnich 20–30 lat zapotrzebowanie przemysłu motoryzacyjnego na te elementy wzrosło wielokrotnie. Ten trend będzie się nasilał wraz ze wzrostem produkcji pojazdów z napędem hybrydowym i elektrycznym oraz samochodów wyposażonych w zaawansowane systemy komputerowe, zwłaszcza zdolnych do jazdy autonomicznej.

Wśród elementów półprzewodnikowych pożądanych przez przemysł motoryzacyjny są układy scalone wielkiej skali integracji: mikroprocesory, mikrokontrolery, pamięci, wyspecjalizowane czujniki, przetworniki analogowo-cyfrowe i cyfrowo-analogowe, elementy optoelektroniczne. Lista jest długa, a podaż została bardzo zredukowana. O podzespoły półprzewodnikowe konkurują inne branże: automatyka przemysłowa, producenci komputerów, aparatury medycznej, urządzeń pomiarowych, urządzeń audio, telewizorów.

Podzespoły są produkowane i dostarczane w systemie just-in-time. Wytwórcy nie gromadzą rezerw w magazynach, a jeśli tak, to są one minimalne, a okres przechowywania często liczy się w godzinach. W takich warunkach wstrzymanie produkcji elementów półprzewodnikowych wywołuje lawinę opóźnień: staje produkcja modułów sterowników silników (ECU), komputerów pokładowych i innych. Producenci OEM, którzy również zaopatrują się w systemie just-in-time, nie mają wielkiego wyboru – mogą zatrzymać produkcję albo produkować samochody bez elektroniki i magazynować je w oczekiwaniu na wznowienie dostaw.

U podstaw półprzewodnikowego kryzysu leżą przerwy w dostawach płytek z monokryształu krzemu, na których, w wyniku skomplikowanych procesów, powstają układy scalone. Technologia wytwarzania tego podstawowego surowca jest znana i rozwijana od dziesięcioleci. Osiągnęła poziom, który wymaga zachowania tak rygorystycznych warunków produkcji, że podłoża do najbardziej złożonych układów scalonych potrafi produkować jedynie kilka firm na świecie. Ograniczenia w transporcie i zatrudnianiu pracowników odcięły rynek mikroelektroniki od dalekowschodnich kooperantów. W rezultacie światowy przemysł motoryzacyjny doświadczył zapaści.

Zmiana układu sił

Zapotrzebowanie na nowe technologie otwiera dostęp do rynku motoryzacyjnego firmom, które przez wiele lat nie miały wielkich szans na włączenie się do gry: małym producentom, start-upom, firmom programistycznym. Zwłaszcza te ostatnie, czasami zatrudniające kilka lub kilkanaście osób, mogą z powodzeniem pracować nad oprogramowaniem, które docelowo będzie wykorzystywane przez wielkie koncerny.

Część takich przedsiębiorstw zostanie przejęta przez gigantów i włączona do ich działów rozwojowych, ale wielu innowatorów może wybrać ścieżkę samodzielnego rozwoju i czerpać z tej strategii wymierne zyski. To stwarza szansę na odświeżenie rynku, podzielonego dotychczas między dobrze znanych graczy.

Piotr Kołaczek