笃定与焦虑,如同经线和纬线,交错编织着田中义和研发氢燃料汽车的进程。
头发有些稀疏,不时露出人字型抬头纹的田中义和,显得比实际年龄大一些。1961年出生于日本滋贺县的他,1987年从京都大学工学研究科研究生毕业之后,便加入丰田汽车公司,迄今已将近30年。如今,他坐镇代表着丰田“未来”的领域,FCV(氢燃料电池车)总工程师的担子令他难言轻松。
投产焦虑
早在1992年,丰田就启动了对氢燃料电池车的研究。2014年12月,丰田终于发布了全球首款量产FCV轿车Mirai(中文名译为“未来”),并相继在日本、美国等市场投放。截至2016年10月25日,在日本爱知县元町工厂氢燃料电池车Mirai生产线的墙上,清晰地记录着Mirai总产量为2375辆,其中出口1135辆。与之迥然不同的是,差不多同期启动研发的丰田混合动力汽车,自1997年量产起,至今全球累计销量已突破900万辆。
近年来,丰田社长丰田章男倡导年轮经营:“我不去强调数字,因为数字会让我们跑偏。”他强调回归初心,不盲目追求短期增长,而是提倡放眼长远,一步步踏踏实实往前走,终将长成参天大树。
然而,即便是生长周期特别漫长的黄花梨,一般种植10年后也会开花,生长60年乃至上百年便可成材。丰田曾在很长一段时间里在氢燃料电池车上大量投入人力、物力、财力,却迟迟未见FCV投放市场。没选择做能做的,而是做该做的,这一度对丰田FCV研发团队以及田中义和无形中构成了压力。
田中义和近日在日本元町工厂接受《第一财经日报》记者采访时直言不讳:“在Mirai这款车推出之前,有很多人在焦虑FCV团队什么时候能把产品拿出来,公司内部也在焦虑,甚至批评,但是批评归批评,整个管理团队出于对社会负责的态度,就是丰田相信氢能源未来对环境社会的贡献和价值。基于这种考虑,在燃料电池车开发中虽然着急过,但是从来没有动摇过,管理层给予了很大的支持。而作为开发团队,我们本身很相信自己,相信氢能源的未来潜力,在这方面非常执着于技术的研发;再加上丰田讲究造车的技能,我们负责车辆开发的人和负责制造车辆的人,在共同想办法把这款车尽快打造出来。可以说是这种共同的信念,而且非常执着的坚持,让我们最终成功开发出了氢燃料电池车。”
从原点出发
氢燃料电池汽车被称为终极环保汽车。
这款代表丰田最先进氢燃料技术的Mirai,却被置在建于1958年的元町工厂内的一条生产线上生产,这条生产线原先是制造丰田旗下雷克萨斯豪华车限量版LFA的,从2014年起改为生产Mirai,现有26个工人,每天最多产出9辆汽车。
最令人讶异的是,这几乎是一条全手工的生产线,自动化程度很低。在现场,本报记者看到有两个工人在吃力地推动尚未组装完毕的汽车,而此番情景在其他车企的工厂已经很难见到,组装程序基本都是由机器来完成的。
元町工厂是丰田的“次子”,“长子”是建于1937年的本社工厂。如今,本社工厂依然在使用,集中展现“改善”等体现丰田生产方式精髓的TPS标准生产线正是设于此。享誉全球的TPS标准生产线,却有些类似手工作坊,是一条效率极低的“古董流水线”,设有“现场看板”和“安东拉绳”等工具,工人严格按照“Justintime”准时生产方式忙上忙下。
正是这套貌似有些落后的TPS生产方式,导入丰田在全球28个国家的54个生产基地,力撑丰田多年成为全球最赚钱的车企。直至去年,世界排名第二的大众以及排名第三的通用这两家车企的利润加起来,依然不及丰田一家的利润。
已在丰田工作超过50年、被誉为“活化石”的河合满专务揭开了TPS生产方式的奥妙:“再先进的机器,自身也不会进化,需要人的智慧和创意。丰田的自动化是带人字旁的,员工通过亲自动手,在实践中改善技术,激发智慧。”如果人类依赖机械,变得不再思考,那么技能将无法进步。田中义和也将TPS的精华融入Mirai生产线,由工人在实际操作中不断推动技术进步,让传统与创新碰撞出火花。
丰田FCV项目有1000多人参与,为了管理这支庞大的队伍,田中义和除了完成技术研发工作外,还必须向负责车辆设计以及生产线的各个部门部长进行详尽的讲解,直至他们充分理解汽车的成本、结构以及性能等。唯有他做好沟通,并在图纸上签字之后,才能开始生产汽车。在量产前,先根据图纸制作几十辆试验车辆,对这些先行车进行数百次的性能试验,并且不断修改数据、发现问题、修改图纸、制作修改模型,然后再进行一次最终修改,才能进入批量生产环节。
Mirai生产线相关负责人告诉《第一财经日报》记者,在Mirai开发设计阶段,田中义和天天跑到工厂来,与工人一起逐个讨论各种细节,而从Mirai开始量产后,他基本将生产全权交给了一线工人,非常信任下属。
田中义和最近一次到Mirai生产线,是这款车量产达到2000辆时。按此推算,他已大约1个月没有亲临生产线,放手让工人在生产中改善创新。当然,这里的26名工人也并非普通工人,其中5名是从LFA生产线挑选留下来的,LFA超级跑车是由雷克萨斯顶尖的设计及工程团队历经10年时间研发而成,对造车工艺要求极其严苛,其他的也是从各岗位精挑细选出来的技术工人。未来,这批工人将被委以重任,成为丰田技术和管理岗位的中流砥柱。
造物与育人,田中义和不由自主地左右手同时推进着这两件事情。
改善创新,丰田的原点就是从这开始,丰田佐吉纪念馆记载着这一轨迹。丰田创始人丰田佐吉为了不让母亲在织布时那么辛苦,不断对织布机进行改良,毕生拥有84个专利,其中35项专利得以广泛使用,其中包括丰田式木制人力织机、G型自动织机等。至今,丰田公司还保留着纺织业务。“打开窗户吧,看看外面广阔的世界”,具有这种眼界的丰田佐吉没有在自动织机上止步,于1929年把被誉为“魔法机器”的G型自动织机的专利转让给英国普拉特公司,并将由此获得的高达10万英镑的专利费交给长子丰田喜一郎,支持其学习造车。在父亲的鼎力支持下,丰田喜一郎于1937年成立丰田汽车公司。
作为恰值丰田汽车公司成立50周年之际加入这家车企的一员,田中义和传承着丰田之道,从燃油汽车跨入混合动力汽车再闯进氢燃料车领域。田中义和在大学学的是机械工程学,毕业后作为技术类员工加入丰田,一开始在FCV上可谓门外汉,但接手这项工作后,为了能够与这一领域的技术人员顺利沟通,他每天都在埋头苦学。在他看来,年龄增长之后,也仍需坚持学习,因为汽车行业的趋势和需求都是在不断变化的。
汲取混动力经验
混合动力汽车与氢燃料汽车的研究部门同设在一栋办公楼里,是上下楼层的邻居。不过,氢燃料汽车所面对的挑战,远远大于混动汽车。以氢作为燃料这个想法,丰田并非首创。最早在阿波罗登月计划时,美国科学家就采取氢作为火箭燃料。而将氢运用到汽车上,除了丰田,通用、宝马、奔驰以及包括本田、日产等其他日系车企都在进行这方面的研发。不过,一些车企因至今在FCV领域没有起色和突破而转向加码电动车路线。
田中义和接受《第一财经日报》记者采访时称,开发FCV过程中遇到的困难主要有三方面:首先,要把氢用在汽车上而且能够让它高效地发挥能量,这本身就是一个挑战;第二,正是因为从来没有过在汽车上用氢作燃料,将其市场化还是存在很大难度,在降低成本方面的难度也是非常高的;第三,如何安全用氢、储存氢,能够确保汽车上用的氢安全,这方面难度也非常大。
“丰田推出的Mirai这款氢燃料电池车,不是通过限定销售、租赁销量这种少量的方式推向市场,而是作为一款真正意义上的量产车。这款车推向市场之后,在不同的使用条件之下,比如各个地区温度的变化、湿度也不同,这些外部使用环境的变化对于车辆,包括电池性能等都会发生一些变化,去评估这些变化并且在量产过程中满足这些变化和需求,这在开发过程中是很大的挑战。还有,在用电方面,丰田之前开发了混合动力车,在使用高压电方面具备相应的经验,但是这次要使用氢燃料,在氢燃料的安全性方面,如何去制定安全的标准并且充分满足这种标准,让燃料电池车推向市场之后能确保安全性。”田中义和一边思考,一边进行开发,经过无数项评测项目,最终打造出一个非常严格的标准。
一步步探索与实践,田中义和深谙“实验室里的试验车与市场上的商品存在天壤之别”。仅是氢燃料电池车的催化剂中使用贵金属的问题,就让FCV研发团队和田中义和费了不少脑筋。铂金不仅出现在女性的首饰中,也出现在FCV的身上。与2008年丰田曾发布过的那款燃料电池SUV车型相比,Mirai的铂金比例只有原来的三分之一左右,降低至几十克。至于如何实现,田中义和揭开谜底:在这个催化装置中除了铂金之外,现在用钴和铂的合金的材料来当作催化装置,既可以提高催化的性能,还可以大幅度降低铂金的用量。
从技术进步的角度来讲,丰田氢燃料电池车未来还将继续减少铂金的用量,其下降目标不是百分之几,而是百分之几十甚至是能够再减少一半,以这样的减少的量为目标进行开发。在未来催化剂的材料开发上,丰田会设定一个最终的目标,让贵金属的使用量接近零。
事实上,降低铂金等贵金属在氢燃料电池车上使用只是降低成本的方法之一。丰田之所以可以抢先在其他车企之前推出面向消费者的量产氢燃料电池车,更多是借到混动汽车快速发展的东风,而这恰是其他车企未能具备的条件。在加入丰田氢燃料汽车研发团队之前,田中义和曾负责过普锐斯混动汽车的研发,此经历有助于他将FCV从实验室搬到市场。他坦承,没有在混合动力领域长期的技术积累,就不可能有Mirai。
“确实在丰田氢燃料电池车的开发中应用了很多以往丰田开发混合动力车的一些技术,具体来讲包括逆变器、驱动电机、蓄电池等,这些都是氢燃料电池车和混合动力车共通的核心部件。采用了这些和混合动力车共通化的、标准的、量产的零部件,显然对于降低Mirai的成本是有帮助的。”田中义和谈道,氢燃料电池车借助了混动的一些核心零部件,不光对于降低成本,对于提升品质以及保证可靠性方面也是起到很大的作用。
道阻且长
经过一轮又一轮打磨,Mirai的成本比2008年氢燃料车的造价削减了95%,而当年一辆FCV造价成本高达1亿日元(按当前汇率折合人民币650万元)。目前,一辆Mirai在日本的售价为723.6万日元,除去日本政府的补贴,消费者只需支付约521万日元(约合人民币33.9万元),价格与丰田同级别的皇冠车型相差无几。且Mirai只要加氢3分钟左右,续航里程可达650公里。这一切看似对消费者极具吸引力,但实际上Mirai并非从此就踏上坦途。
除了外部基础设施的因素,内部量产的瓶颈问题也束缚着这位FCV总工程师的手脚。田中义和谈到,现在主要有两个核心部件一时很难实现量的突破:一个是燃料电池堆;另一个是高压储氢罐。
燃料电池堆实际上是由370个电池单元组成,光看一个燃料电池堆可能像是一个部件,但是考虑到它是由370个电池单元组成的,实际上这是一个庞大的内部零部件数字,难以快速度制造出这么多的电池的单元。高压储氢罐也是,从材料上讲,它是碳纤维增强塑料,材料成型上需要高温加工成型,这方面的技术也不是说提升就马上提升。田中义和与他的团队正朝这两个方面积极开发,寄望在未来实现技术的突破。
很快,田中义和在燃料电池车的征途上将不再孤独。本田去年在东京车展上举行了燃料电池汽车Clarity全球首秀,这款车将于2016年年底正式上市。日产汽车前不久也对外发布了全球首款固体氧化物燃料电池驱动原型车。对于日产车靠生物乙醇驱动动力系统,田中义和充满了兴趣,尽管这在普通的汽车上是不是完全可行还没有获得最终验证,但在他看来,仍然是一个非常有创意的想法。他倒希望燃料电池车的路上有越来越多“小伙伴”,可以集思广益。
在过去一年多时间里,日本市场陆续投放了1000多辆Mirai,起初是由政府部门以及企业购买,随后开始出现私人车主,主要是50多岁、手头比较宽松的消费者赶起“时髦”,这部分Mirai车主恰好与田中义和年纪相仿,更能读懂他的设计语言以及他臻于至善的匠心。
迄今,Mirai在日本加氢还是不太便利。目前,在东京、大阪以及名古屋等城市一共有78个加氢站,到明年4月准备增加至90个左右。加氢站建设费用高昂,建一个加氢站大约需要5亿日元(折合人民币约3250万元),而且氢燃料电池车目前的保有量远远未能支撑加氢基础设施迅速铺展开,两者之间相互制约,这令田中义和在Mirai商品化的征途中还有不少关卡要突破。
氢燃料电池车由非常态变成常态,仍需假以时日。丰田副社长加藤光久在去年10月曾公开谈到,丰田对未来移动工具思考的着眼点是未来100年,而不仅仅是眼下的10年。田中义和也有个小目标:到2020年,丰田氢燃料电池车的年销量可以达到3万辆。
“不急。”田中义和和蔼地对记者说道,或许在研发、生产FCV的征途上,他也曾多次对自己说过这句话。