陳" "剛

畢業(yè)于華中科技大學(xué)計算機(jī)軟件與理論專業(yè)，研究生學(xué)歷?，F(xiàn)就職于東風(fēng)汽車有限公司東風(fēng)日產(chǎn)乘用車公司，任車聯(lián)數(shù)據(jù)專家。

摘" 要：電動化和數(shù)字化融合成為整車廠系統(tǒng)發(fā)展的重要趨勢。從國家地方法規(guī)和數(shù)字化視角說明了整車廠在新能源汽車領(lǐng)域建立自主信息系統(tǒng)的必要性。按照整車廠系統(tǒng)發(fā)展的軌跡，首先建立符合國地標(biāo)準(zhǔn)的遠(yuǎn)程監(jiān)控車聯(lián)后臺系統(tǒng)，然后做數(shù)據(jù)統(tǒng)計和數(shù)據(jù)建模，再開發(fā)設(shè)計出綜合查詢和多方數(shù)據(jù)合作環(huán)境。最后，對未來新能源整車廠的數(shù)字化發(fā)展趨勢做了展望。

關(guān)鍵詞：數(shù)字化;新能源汽車;車聯(lián)網(wǎng)

中圖分類號：U468.1" " " "文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A" " " "文章編號：1005-2550（2022）04-0089-05

Digital Design of Information System for New

Energy Vehicle Factory

CHEN Gang， FANG Li-xian， AN Zhong-yan， Huang Yi-tong

（ Dongfeng Nissan Passenger Vehicle Company， Guangzhou 510800， China）

Abstract： The integration of electrification and digitization has become an important trend in the development of vehicle plant system. Starting from the internal and external needs of vehicle enterprises， combined with national and local regulations， digitization and systematization will inevitably develop with the development of electric vehicles. According to the system construction track of the vehicle factory， first establish the remote monitoring new energy vehicle system of national standards and landmarks through internet of vehicle， then do data statistics and data modeling， and then build a comprehensive query and multi-party data cooperation environment. Finally， the digital development trend of new energy vehicle plants in the future is prospected.

Key Words：" Digitization; New Energy Vehicle; Internet Of Vehicle

習(xí)近平總書記強(qiáng)調(diào)，“要推動傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)高端化、智能化、綠色化，推動全產(chǎn)業(yè)鏈優(yōu)化升級，積極培育新興產(chǎn)業(yè)，加快數(shù)字產(chǎn)業(yè)化和產(chǎn)業(yè)數(shù)字化”。近年來，以“電動化”為主的新能源汽車成為汽車行業(yè)發(fā)展的重要趨勢。2017年工信部要求所有新能源企業(yè)上交運行中的車聯(lián)數(shù)據(jù)。

車聯(lián)大數(shù)據(jù)助推電動汽車產(chǎn)業(yè)由“量”到“質(zhì)”的轉(zhuǎn)型升級，從市場用戶使用場景和產(chǎn)品設(shè)計質(zhì)量等角度，進(jìn)行全面系統(tǒng)的梳理，涵蓋用戶和產(chǎn)品等內(nèi)容[1][2]。

本文從整車企業(yè)內(nèi)外部需求出發(fā)，結(jié)合國家政府法規(guī)要求，按照整車廠系統(tǒng)建設(shè)軌跡，首先通過車聯(lián)網(wǎng)建立起國標(biāo)地標(biāo)的遠(yuǎn)程監(jiān)控新能源汽車系統(tǒng)，然后基于前期累積數(shù)據(jù)做數(shù)據(jù)統(tǒng)計和數(shù)據(jù)建模，再設(shè)計開發(fā)出綜合查詢模塊和方便多方合作的數(shù)據(jù)沙箱環(huán)境等。

1" " 數(shù)字化需求

電動汽車的數(shù)字化工作以政府層面的強(qiáng)制性數(shù)據(jù)搜集標(biāo)準(zhǔn)開始，各整車生產(chǎn)廠根據(jù)市場輿情和產(chǎn)品提升等需求，逐漸要求車聯(lián)大數(shù)據(jù)配合做好事前事中事后的預(yù)測判斷[3][4]。

1.1" "政策法規(guī)要求

工信部發(fā)布GB/T32690和新能源汽車生產(chǎn)企業(yè)準(zhǔn)入審查要求所有新能源企業(yè)上交運行中的車型數(shù)據(jù)，對已銷售的全部新能源汽車的運行安全狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測，直至汽車停止使用或報廢，監(jiān)測數(shù)據(jù)包括車輛運行安全、故障、充電、能耗情況等，分析監(jiān)測數(shù)據(jù)，并能為車輛改進(jìn)提供量化支持。北京市分別在2014年和2016年發(fā)布了針對公共用車領(lǐng)域和私人用車領(lǐng)域的地標(biāo)認(rèn)證。上海市從2015年開始發(fā)布了新能源汽車公共數(shù)據(jù)采集的地方標(biāo)準(zhǔn)，其中2021年版的《新能源汽車生產(chǎn)廠商自查報告提綱》中提出要對企業(yè)基本情況、車型推廣情況、生產(chǎn)一致性保證、經(jīng)銷商及售后服務(wù)網(wǎng)點管理、充電設(shè)施建設(shè)、廢舊動力蓄電池回收利用、整車召回及關(guān)鍵零部件維修更換處置、顧客投訴問題及處理方法等九方面內(nèi)容做出方向性規(guī)范。天津、武漢、重慶、成都、河南等省市也有類似的地方政策標(biāo)準(zhǔn)出臺。

2016年國務(wù)院發(fā)布的《生產(chǎn)者責(zé)任延伸制度推行方案》和工信部《新能源汽車動力電池回收利用管理暫行辦法》強(qiáng)化動力電池的企業(yè)職責(zé)和產(chǎn)品全生命周期管理，包括電芯生產(chǎn)，總裝、銷售、售后、回收分解等各階段的信息輸入。

1.2" "整車廠自身需求

整車廠需要考慮國家/地方標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)實指導(dǎo)性：國/地標(biāo)閾值設(shè)置較為寬松，通常出現(xiàn)嚴(yán)重故障等級后才給出故障通知，導(dǎo)致預(yù)警前置時間不足;即使同電池廠商的同類型電芯，設(shè)計組裝方式和制造工藝不同，在不同車系車型上衰減表現(xiàn)亦不同。由于缺少精準(zhǔn)統(tǒng)一的故障預(yù)警閾值標(biāo)準(zhǔn)，工信部、國家市監(jiān)總局在判罰新能源車事故中，傾向于整車廠先行賠付[5]，并要求上傳故障車的全生命周期數(shù)據(jù)，在涉及社會充電設(shè)備時，當(dāng)?shù)叵啦块T/公共客戶運營機(jī)構(gòu)會介入故障的分析過程，鑒于上游供應(yīng)廠商多采取的自我保護(hù)手段，整車廠難以識別定位動力電池的品質(zhì)原因，電網(wǎng)不穩(wěn)定等撲朔迷離的理由會掩蓋產(chǎn)品設(shè)計本身的問題，進(jìn)而不利于行業(yè)性產(chǎn)品的優(yōu)化升級。所以，為謀取行業(yè)各鏈條實力均衡，整車廠需要建立一套自主規(guī)范的動力電池標(biāo)準(zhǔn)和流程。

整車廠的新能源車聯(lián)數(shù)據(jù)平臺從市場用戶使用場景和產(chǎn)品設(shè)計質(zhì)量等方面來推動車輛和服務(wù)的量質(zhì)升級。數(shù)據(jù)技術(shù)角度將需求分為數(shù)據(jù)統(tǒng)計類和精準(zhǔn)建模的算法類兩種，前者涉及全價值鏈上車廠部門--商企、研發(fā)、品質(zhì)、銷售、售后、水平增值、財務(wù)及人事等，在市場課題、新車品質(zhì)改善、車輛狀態(tài)評估、里程積分等課題上，應(yīng)對車聯(lián)數(shù)據(jù)提取和普通統(tǒng)計分析報告;后者涉及①國標(biāo)地標(biāo)監(jiān)管平臺及運行數(shù)據(jù)分析、企業(yè)能耗與新能源汽車積分管理運行分析、本土市場要素分析、出行和充電行為分析等內(nèi)容，與電芯電池企業(yè)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析合作項目，探索包括動力電池故障預(yù)警的云數(shù)據(jù)分析手段[6];②對外安全保密，在開拓領(lǐng)域范圍包括與互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)研討、保險等第三方公司開展數(shù)據(jù)增值業(yè)務(wù)的探索，需要沙箱等環(huán)境的場景。

對外安全保密環(huán)境可分為三類：主機(jī)廠自建的數(shù)據(jù)環(huán)境、租用第三方云服務(wù)平臺、多方安全MPC/聯(lián)邦學(xué)習(xí)環(huán)境。這三類環(huán)境適用場景不同：雙方有明顯強(qiáng)弱或數(shù)據(jù)多寡的情況，強(qiáng)/多方采用自建的數(shù)據(jù)環(huán)境;租用第三方云平臺是一種傳統(tǒng)數(shù)據(jù)合作方式，由于近年數(shù)據(jù)安全法規(guī)等要求，這種方式逐漸少用;多方安全MPC[7]（MultiParty Computation，圖靈獎華人獲得者姚期智于1982年理論模型）的商業(yè)產(chǎn)品逐步成熟。整車廠可基于第二三類思路在第一類平臺環(huán)境上改造自建。

2" " 數(shù)字化設(shè)計

依據(jù)章節(jié)1中的法規(guī)要求和車企自身需求，新能源整車廠在車聯(lián)大數(shù)據(jù)系統(tǒng)的功能設(shè)計內(nèi)容包括但不限：實時監(jiān)控/故障處理，統(tǒng)計/建模分析，數(shù)據(jù)合作等多個階段。

2.1" "法規(guī)強(qiáng)制

2016-2017年間，新能源整車廠根據(jù)工信部的行業(yè)法規(guī)要求開始建設(shè)系統(tǒng)供相關(guān)部門使用。其中，法規(guī)強(qiáng)制的系統(tǒng)主要是兩部分：實時監(jiān)控和電池回收。

2.1.1 國標(biāo)實時監(jiān)控系統(tǒng)

國標(biāo)實時監(jiān)控RTM（Real Time Monitor）系統(tǒng)根據(jù)GB/T32690的要求向企業(yè)和政府后端發(fā)送實時車輛數(shù)據(jù)，以達(dá)到確保新能源車安全之目的。傳輸內(nèi)容及架構(gòu)如圖1：

電動車擁有量較多及經(jīng)濟(jì)管理較發(fā)達(dá)地區(qū)亦提出了本地標(biāo)準(zhǔn)，有些地標(biāo)甚至比國標(biāo)更早，如某地方標(biāo)準(zhǔn)DB11/T 862—2012。與國標(biāo)相比，地標(biāo)主要是信息字段差異，數(shù)據(jù)基礎(chǔ)架構(gòu)流程類似圖1。整車廠在2016年前后按照GB/T32960-2016要求對不同型號動力電池分類處理，如錳酸鋰、磷酸鐵鋰、三元鋰、鈦酸鋰，故障報警被劃分為一級、二級和三級等級別，并按照電壓、溫度等做進(jìn)一步的細(xì)分故障處理。企業(yè)自建RTM功能模塊可分為三部分：基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、監(jiān)控、遠(yuǎn)程終端升級，見圖2。

2.1.2 電池追溯系統(tǒng)

將動力蓄電池生產(chǎn)、銷售、使用、報廢、回收、利用等全過程進(jìn)行信息采集并按要求信息統(tǒng)一上傳至國家電池追溯平臺，包括對電芯、模組、電池包上符合國家式樣規(guī)格標(biāo)簽編碼進(jìn)行信息掃描錄入，電池備件物流供貨信息，車輛更換信息等。這一模塊對新能源生產(chǎn)企業(yè)基本情況、生產(chǎn)一致性、重保件召回維修、以及廢舊電池回收有基礎(chǔ)性建設(shè)作用。流程見圖3。

需要指出，尾端的回收分解工作在國內(nèi)市場尚未完全透明化，信息錄入的標(biāo)準(zhǔn)化流程化不如生產(chǎn)銷售等環(huán)節(jié)。

2.2" "統(tǒng)計和建模分析

2018年后，基于前期積累數(shù)據(jù)整車廠開始了各車型推廣工作，如設(shè)計優(yōu)化和市場增值的數(shù)據(jù)分析工作。數(shù)據(jù)功能模塊可分為統(tǒng)計類和建模分析類。兩種分析類型并非涇渭分明，而是相輔相成后得出更深入的應(yīng)用：既有統(tǒng)計趨勢幫助建立數(shù)模的邊界條件，又有數(shù)模分析結(jié)果幫助市場的細(xì)分。電動車門戶主模塊見圖4：

2.2.1 統(tǒng)計類模塊

統(tǒng)計類模塊多采用門戶網(wǎng)站式樣，如圖5：

整車評價、充電、電機(jī)電控、故障和預(yù)警例報明細(xì)等多屬于統(tǒng)計類。

中國市場要素分析模塊包括節(jié)能減排、充電樁、地理/氣候/濕度/海拔/坡度等環(huán)境數(shù)據(jù);行程模塊包括市場分析和行駛分析，如駕駛時長、行駛里程、走行區(qū)域海拔、加速度（踏板、剎車）占比、充放電和能耗、白班夜班走行分布＼續(xù)航與SOCamp;空調(diào)amp;溫度amp;區(qū)域等關(guān)系、續(xù)航實績與設(shè)計標(biāo)定的關(guān)系、電動扭矩。

統(tǒng)計類模塊大部分是一般報表，但也有涉及多層次多維度的大計算量問題，如區(qū)域市場分季節(jié)的里程能耗：

T溫度，R地域，C是否常用空調(diào)，S生產(chǎn)日期;ki為權(quán)重系數(shù)，如區(qū)分空調(diào)，可用“五個月”來代表使用制冷空調(diào)時長，“一個月”來代表使用制熱空調(diào)時長，“六個月”來代表不開啟空調(diào)，這樣，k1=5/12，k2=1/12，k3=6/12。

估算能耗：α/β能量/（SOC1-SOC2）×100%

需要說明的是，這種多層次分區(qū)計算需要集群資源或GPU（Graphic Processing Unit圖形處理器），方可有效支撐數(shù)以億計的日增量車聯(lián)數(shù)據(jù)。整車廠的IT設(shè)備多為成本低廉，數(shù)據(jù)庫及軟件多為開源，所以此類需求是要在成本和效率間做取舍。

2.2.2 建模分析模塊

由于銷售系統(tǒng)記錄和實際投運的車輛性質(zhì)存在的不一致性，需要通過運行數(shù)據(jù)對車輛做分類區(qū)分，所產(chǎn)生的私家車/網(wǎng)約車/出租車/共享租賃車的運行特征標(biāo)簽有助于顧客分群畫像，對整車、部品甚至故障預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)也會產(chǎn)生影響。

電池健康度SOH（State Of Healthy）衰減趨勢對健康實時監(jiān)測和異常點提前檢出有重要作用，可基于現(xiàn)實數(shù)據(jù)統(tǒng)計結(jié)果做線性擬合。如圖示，Y軸為SOH，X軸可為行駛里程、溫度、海拔等某一影響權(quán)重較大的因子。如圖6，虛框為實際劣化線性曲線模型擬合出來后，再通過3σ法找出的離異點，即故障預(yù)警車輛。

故障預(yù)警閾值企業(yè)自有標(biāo)準(zhǔn)在長期運維觀察后還需要做建模擬合，這里可把指數(shù)模型做基函數(shù)不斷調(diào)優(yōu)參數(shù)，然后做成可視化報表展示出來，如圖7：

2.3" "查詢功能和沙箱

2019年后企業(yè)內(nèi)外部開始提出數(shù)據(jù)查詢和分析合作需求。企業(yè)內(nèi)部及大客戶多采用數(shù)據(jù)匯聚方式的綜合查詢;企業(yè)間合作多采用數(shù)據(jù)沙箱方式。

2.3.1 綜合查詢

在國家信息安全法規(guī)越來越嚴(yán)格的情況下，查詢車聯(lián)數(shù)據(jù)傾向采用萬維網(wǎng)訪問方式，以方便堡壘機(jī)、埋點和系統(tǒng)日志等設(shè)施手段做異常識別和審計。

綜合查詢架構(gòu)設(shè)計流程如圖8，從數(shù)據(jù)倉庫DW（Data Warehouse）將原始信息轉(zhuǎn)換清洗掉無效或稀疏的數(shù)據(jù)后，形成結(jié)構(gòu)化規(guī)整數(shù)據(jù)到內(nèi)存數(shù)據(jù)庫Hive中做匯聚提取計算，然后按照不同需求主體做多維統(tǒng)計，最后形成主題數(shù)據(jù)集市DM（Data Mark）。

車聯(lián)數(shù)據(jù)相關(guān)的綜合查詢要重視兩方面的事情：數(shù)據(jù)治理和可計算性。前者會采用數(shù)據(jù)字典等方式建立數(shù)據(jù)血緣關(guān)系，去除數(shù)據(jù)冗余、去空等方式來提高分析精度;后者會考量整車廠有限資源下的海量和實時數(shù)據(jù)計算的現(xiàn)實操作性，多采用匯聚處理后的結(jié)果數(shù)據(jù)而非原始報文數(shù)據(jù)供查詢方使用。

2.3.2 數(shù)據(jù)合作沙箱

新能源車數(shù)據(jù)合作一般基于國地標(biāo)數(shù)據(jù)，在此給出乙方（零部件供應(yīng)商或第三方公司）服務(wù)器在甲方（整車廠）數(shù)據(jù)中心部署的方案說明，沙箱建設(shè)的重要步驟和關(guān)注點主要是以下七部分（標(biāo)號和圖9中標(biāo)注一致）。

1. 甲方提供數(shù)據(jù)中臺區(qū)域中的服務(wù)器資源

2. 甲方設(shè)計開發(fā)回傳接口，以便乙方調(diào)用結(jié)果

3. 乙方將指定的數(shù)據(jù)字段傳入存儲服務(wù)器

4. 甲方在客戶端部署算法模型封裝終端

5. 乙方為算法應(yīng)用服務(wù)器唯一管理員

6. 乙方加密狗用于防止甲方拷貝

7. 乙方保護(hù)算法調(diào)用的部分核心參數(shù)

3" " 小結(jié)與展望

本文所涉的方法有助于整車廠建立起具有自主數(shù)據(jù)資產(chǎn)權(quán)和知識產(chǎn)權(quán)的信息系統(tǒng)。目前已經(jīng)應(yīng)用到全價值鏈各環(huán)節(jié)：行為數(shù)據(jù)統(tǒng)計方法在產(chǎn)品企劃畫像、市場要素分析、設(shè)計標(biāo)定的應(yīng)用;卡爾曼濾波模型和綜合查詢在產(chǎn)品故障預(yù)警和數(shù)據(jù)審計上的應(yīng)用;軌跡合規(guī)模型在試乘試駕上的應(yīng)用;里程累積統(tǒng)計方法在新能源車積分上的應(yīng)用;軌跡平滑和實時計算在整車物流品質(zhì)監(jiān)控上的應(yīng)用;線性回歸和離異點檢出在事故車/保修車召回上的應(yīng)用;沙箱在雙方數(shù)據(jù)探索中的應(yīng)用。以上應(yīng)用在參數(shù)調(diào)優(yōu)和運營效率等方面都有較大的促進(jìn)作用。

電動化數(shù)字化融合會不斷發(fā)展深入：①整車廠會在車聯(lián)信號中增加自身需要的數(shù)據(jù)信號的字段數(shù)和頻率，以提升品質(zhì)和預(yù)警前置處理時間;②車端的數(shù)據(jù)處理能力會同步伴隨車載電氣能力的增強(qiáng)，并與服務(wù)器所代表的云結(jié)合，形成多層次不同場景的云端一體處理流程;③車聯(lián)數(shù)據(jù)的字段數(shù)和采樣頻率增加會促使更多影響因子介入分析建模中，算法結(jié)果會更加精確解析以幫助優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計，而客戶為中心的生態(tài)圈建設(shè)會促進(jìn)對車主的深入理解;④舊電池回收利用工作透明化和國家法規(guī)進(jìn)一步深化后，后市場的數(shù)字化需求會逐漸凸顯;⑤客戶投訴和質(zhì)量追溯間的閉環(huán)流程的量化及可視化工作;⑥第三方充電設(shè)施和整車廠數(shù)據(jù)融合;⑦售后和增值業(yè)務(wù)進(jìn)一步發(fā)展，包括經(jīng)銷商售后維修管理的量化可視化工作，公司二手EV車況評估，出行及深度駕駛服務(wù)等;⑧向國家申報的新能源汽車補(bǔ)貼時減少現(xiàn)場核查和車輛電池拆卸等工作;⑨更廣泛領(lǐng)域的數(shù)據(jù)合作，包括在沙箱中的深度應(yīng)用。

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專家推薦語

陳積先

襄陽達(dá)安汽車檢測中心有限公司

新能源專業(yè)副總師" 研究員級高級工程師

本文詳細(xì)描述了整車廠構(gòu)建信息系統(tǒng)的必要性。根據(jù)法規(guī)和企業(yè)自主需求，進(jìn)行數(shù)字化設(shè)計，開發(fā)設(shè)計出綜合查詢和多方數(shù)據(jù)合作環(huán)境的信息系統(tǒng)，值得推廣和整車廠借鑒。