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高田氣囊事件解析Cost Down要人命?

車訊網 車訊網 2016/8/22
© 由 車訊網 提供

恐怕沒有太多人想到的,日本汽車零件供應商高田(Takata)氣囊系統竟然導致了汽車產業歷史上最大規模的車輛召回事件,美國因為高田氣囊充氣爆裂已有10個死亡案例,在全球也有超過14位駕駛在類似情況下喪生、約150人受傷。針對高田氣囊設計缺陷的調查結果愈來愈清楚的今天,消費者發現這個被視為交通意外對車內乘客的最後一道防線、其實也沒有那麼安全。高田公司的氣囊究竟發生了什麼事?我們能在其中學到什麼教訓?請看我們的分析。

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若得知車子遭受到撞擊,在2毫秒內即可傳遞約1至3安培的電流脈衝訊息並點燃電爆管內的點火介質並保護乘客,而M.Benz是最早採用氣囊系統的汽車製造商之一。

文 許鴻德

由於高質量四唑稀少且價格昂貴,在日系車廠客戶持續的成本壓力下,高田公司致力於研發新的化學物質用於推進劑配方,商業化學炸藥硝酸銨(NH4NO3)由於其採購成本是四唑的十分之一而被選作為新配方。不可諱言,這次高田氣囊召回事件的根本原因,其實與兩年前Toyota遭遇的「油門踏板召回事件」沒有本質上的不同:日圓從1990年代中期開始飆漲,Toyota光是匯率損失每年就達1,000億日圓。為了盡量降低匯率變動所造成的損失,日系車廠給予零件供應商巨大的成本壓力。

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美國因為高田氣囊充氣爆裂已有10個死亡案例,在全球也有超過14位駕駛在類似情況下喪生、約150人受傷,為此美國國會已經召開過聽證會進行調查。

在汽車的發展歷史中,隨著高速公路的發展和車輛性能的提高,汽車的行駛速度也愈來愈快,汽車保有量的增加導致交通愈來愈擁擠、交通意外事故也更為頻繁,車輛安全性能就變得尤為重要。俗稱為安全氣囊(筆者並不主張冠以「安全」兩字)的裝置其實正式學名應為「輔助保護系統」(Supplementary Restraint System,SRS)或是「充氣保護輔助器」(Supplemental Inflatable Restraints),它被視為是繼安全帶之後,現代汽車歷史上最重要的安全科技突破!這項發明也顯著降低車輛發生正面碰撞時、由於巨大慣性力對駕駛及乘客所造成的傷害。

美國高速公路安全管理局(National Highway Traffic Safety Administration,NHTSA)過去的統計數據指出,氣囊系統的使用當下,可以降低轎車發生意外的駕駛死亡率達到11%,正面撞擊則可降低30%的衝擊力。該局的統計結果表示自1986年至1995年的十年期間,氣囊系統共拯救超過1136位駕駛人與乘客的生命,尤其當發生正面撞擊車禍時,更能降低駕駛人死亡率多達30%。

但令人吃驚的是,由於日本汽車零件供應商高田(Takata)氣囊系統可能不正常爆炸射出致命金屬碎片的影響規模不斷擴大,已造成美國史上規模最大的車輛召回維修事件,針對高田公司長期設計缺陷的調查結果也愈來愈清楚。一連串事件讓消費者突然發現這個被視為交通意外對車內乘客的最後一道防線、其實也沒有那麼安全。美國高速公路安全管理局已下令高田公司擴大召回維修3500萬到4000萬個裝設在美國境內車輛內的氣囊,全球召回維修的氣囊總數更已達到1億個之多,姑且不論高達1兆日圓(約新台幣3,000億元)的費用高田是否承擔得起?這則新聞已經造成了全球日系車主的恐慌。

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美國高速公路安全保險研究院副總裁Susan Ferguson指出氣簾是除了車窗以外,車內乘客與側面撞擊車輛之間的唯一防護,重要性可想而知。

氣囊的保護效果備受肯定

在深入研究本次事件的成因與影響之前,讓我們先簡短回顧下SRS氣囊系統的發展史,氣囊的發明要追溯至60多年前(1953年8月18日)工程師John Hetrick獲得「汽車緩衝安全裝置」的美國專利:這位工程師在一次車禍中發現自己和妻子都用手臂本能地保護坐在前座中間位置的女兒,讓他意識到汽車必須要有更好的防撞設計,兩週之後他完成設計圖紙並申請專利、這項專利被視為現代安全氣囊的雛型。然而安全氣囊從取得專利到大量應用卻花了30年之久並經歷許多波折,首先是車廠以「成本過高」為理由拒絕加裝安全氣囊,一直到美國參議院通過公路死傷減少條例並確認了安全氣囊的功效後,1998年之後在美國市場銷售的新車開始強制安裝前座駕駛與乘客的安全氣囊。隨著零組件成本的降低,今天市場上多數的新車都已將前座安全氣囊列為標準配備。

1990年代汽車安全氣囊相關科技再次突破,保護乘客頭部在車禍時頭部嚴重受創的側邊頭部防撞氣囊(Head/Torso Airbag)/ 防撞氣簾(Curtain Airbag)開始出現(並在進入21世紀出現革命性進展)。防撞氣簾可說是側邊頭部防撞氣囊的延伸、是指從A柱一直延伸到C柱內的安全氣囊設計,防護範圍從側邊車頂一路延伸到胸部的高度。美國高速公路安全保險研究院(Insurance Institute for Highway Safety,IIHS)副總裁Susan Ferguson指出氣簾是除了車窗以外,車內乘客與側面撞擊車輛之間的唯一防護、它的重要性可想而知。IIHS是專門替保險公司研究專門研究汽車意外成因的研究組織,說他們是最瞭解交通事故的一群人並不為過!「我不會購買任何一款沒有搭載側邊頭部防撞氣囊與ESP這兩項裝置的新車。」IIHS副總裁Susan Ferguson曾說過。

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1990年代汽車安全氣囊相關科技再次突破,保護乘客頭部在車禍時頭部嚴重受創的側邊頭部防撞氣囊與防撞氣簾開始出現,之後並有革命性進展。

高田氣囊事件的核心:推進劑配方

標準汽車氣囊系統內有一個中央控制系統(airbag control unit,ACU)監控汽車內一系列的感應器,包含了加速度感應器(accelerometers)、碰撞感應器(impact sensors)、側面壓力感應器(side pressure sensors)、輪速感應器(wheel speed sensors)、陀螺儀(gyroscopes)、煞車壓力感應器(brake pressure sensors)、座位佔用感應器(seat occupancy sensors)等諸多精密元件,其系統的複雜性也不亞於二次大戰的V2火箭系統。

當汽車受到強烈碰撞時,中央控制系統接受到撞擊訊號並判斷出車子是否遭受到撞擊,若是,則在2毫秒內即可傳遞約1至3安培的電流脈衝訊息並點燃電爆管內的點火介質,火焰引燃點火藥粉後、引燃的火藥通過快速撞擊推進劑(例如NaN3疊氮化鈉,後詳加說明),使其迅速發生反應後生成大量的熱氮氣,鼓起的氣囊中包含就是這種氣體。

SRS氣囊的理論基礎十分成熟、也沒有明顯的安全隱患,這次高田事件的真正原因其實在於推進劑內的原料!全球五大主要安全氣囊製造商都各自研發自有的推進劑配方。高田公司最初的推進劑使用的是NaN3疊氮化鈉並使用了發射魚雷和飛彈的化學反應配方。

高田的第二代推進劑於1996年推出,當時使用的是一種名為四唑(Tetrazoles,含有一個由四氮的五元環)的化合物。四唑與疊氮化鈉一樣有效然而更安全。但由於高質量四唑稀少且價格昂貴,在日系車廠客戶持續的成本壓力下,高田公司致力於研發新的化學物質用於推進劑配方,商業化學炸藥硝酸銨(NH4NO3)由於其採購成本是四唑的十分之一而被選作為新配方。2001年高田公司自信地表示該公司以一種安全的設計將硝酸銨置入氣囊系統,並將產品提供給包括Honda和Nissan在內的汽車製造商。

不過歐美其他同業卻始終擔心硝酸銨可能隨著使用時間喪失其穩定性,且並非沒有根據:美國國家公路交通安全管理局的近期研究指出,高田的氣囊使用化學物質硝酸銨充氣,但是在氣候炎熱又潮濕的地區像是加州及臨近海灣城市時,在這款氣囊內的化學物質硝酸銨容易變質、並使安全氣囊爆裂成碎片並傷及駕駛與乘客。高田安全氣囊因未添加乾燥劑,用來使安全氣囊彈出充氣的硝酸銨,暴露在高溫潮濕環境中6年就會劣化,使得安全氣囊過度膨脹爆裂而造成金屬碎片飛濺傷人。

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氣囊系統引爆的火藥通過快速撞擊推進劑,使迅速發生反應並生成大量的熱氮氣,充滿氣囊達到緩衝功效。

高田公司氣囊事件細節

高田公司氣囊事件受影響品牌與車型?

根據美國高速公路安全管理局(NHTSA)的披露資料,採用有安全疑慮的高田氣囊產品的汽車品牌包括Acura、Audi、BMW、Chevrolet、Chrysler、Dodge/Ram、Ford、GMC、Honda、Infiniti、Mazda、Mercedes-Benz、Mitsubishi、Nissan、Pontiac、Saab、Saturn、Subaru、Toyota、Volkswagen等(為2000年以後生產之車型、其中又以2000~2005年生產的車型風險最高),若想要瞭解美國召回採用高田公司氣囊的車型,可至下列網站搜索: www.safercar.gov/rs/takata/takatalist.html

高田公司海外分公司是否有影響?

高田歐洲分公司的高級主管過去曾表達了對硝酸銨風險性的擔憂,Renault雖然與Nissan聯合採購零件,卻拒絕購買含有硝酸銨的安全氣囊。高田歐洲分公司自己聘請了一名推進劑配方專家來幫助研發一種更加穩定的配方(使用硝酸胍CH4N4O2),自從2008年以來,高田歐洲分公司出售的氣囊使用的都是前述配方。高田歐洲分公司聲稱,高田的中國部門也採用了這種配方(目前無法證實)。

高田事件是否影響全球氣囊產業的競爭情況?

多年的集中採購模式促使汽車廠商一再縮減零件供應商的數量,以氣囊為例,前三大領導廠商控制了全球80%的市佔率。瑞典公司 Autoliv是全球最大的安全氣囊製造商(掌握約40%市佔率);日本高田和美國TRW公司緊隨其後,分別佔據20%的市場份額。但由於產能限制,Autoliv和TRW遲遲無法從已陷入危機的高田公司手中搶走更多市佔率!不過Autolive已經宣佈,該公司將在2016年增加生產2500萬個氣囊、來替換高田公司的缺陷產品。

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氣囊事件的主因在於高田公司採用便宜但性質不穩定的硝酸銨為推進劑。

追逐獲利與安全底線該如何權衡?

高田公司採用便宜但性質不穩定的硝酸銨為推進劑,明知有潛在風險卻繼續發展,於 2004年發生第一起意外時,高田當時內部測試已察覺安全氣囊會意外爆炸,但高田不告知客戶與有關單位、也不進行處理,反而對內部下達封口令湮滅證據。隨著事態愈演愈烈,高田氣囊的召回規模已經擴大到史上規模最大的3400萬部以上,而且數量還可能持續增加。

2015年6月高田公司再次承認先前召回更換過的氣囊零件,其實還是一樣有安全疑慮,日後需再進行第二次更換。一連串的醜聞終於迫使客戶採取行動:Fiat-Chrysler於去年6月決定更換供應商,改由美國TRW公司來提供召回更換車種的新安全氣囊。緊接著去年11月初,持有高田公司1.2%股權的Honda也宣布棄用高田氣囊,消息傳出後高田公司在日本上市的股價應聲暴跌,Mazda跟進宣佈棄用,而Mitsubishi、富士重工旗下的Subaru也都表示考慮棄用高田安全氣囊,最後則是Toyota宣佈棄用高田氣囊、Nissan也隨即跟進。

高田公司一度擁有全球汽車氣囊市場將近20%的市佔率,但預計到2020年其市佔率將萎縮至5%,其股價也由2014年高點的每股3,100元日幣下滑至目前的每股386元日幣(股價下跌88%)。高田公司還面臨潛在罰款、巨額訴訟成本和支付給受害者的賠償款。分析師指出前述賠償總金額可能超過110億美元,目前現金僅有5.2億美元的高田未來恐怕只能接受被中國同業併購的結局。

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兩年前Toyota遭遇的「油門踏板召回事件」,很大原因就是成本控制的壓力,也讓其付出了高昂的代價以重建消費者的信心。

不可諱言,這次高田氣囊召回事件的根本原因,其實與兩年前Toyota遭遇的「油門踏板召回事件」本質上相同:日圓從1990年代中期開始飆漲,Toyota光是匯率損失每年就達1,000億日圓。為了盡量降低匯率變動所造成的損失,日系車廠給予零件供應商巨大的成本壓力。Toyota創始家族的成員之一的豐田章男在2009年6月份繼任公司總裁時,就曾宣誓要透過大幅削減成本的方式將Toyota拉回正軌,這一系列舉措意味著要關閉工廠與裁減員工,Toyota前總裁渡邊捷昭也以大力削減採購成本著稱,「擰乾毛巾上的最後一滴水」是其至理名言。

渡邊捷昭大力推行其主導的豐田CCC21計畫(即面向21世紀的成本競爭計畫)在過去10年中累計從零部件採購上節約下100億美元的成本。最新的CCC21計畫將「價值創新」包含在內,這種新思路要求工程師和零件供應商一起從汽車研發的基礎去尋求降低成本的新思維──擰乾毛巾上的最後一滴水。

由於對「提高利潤」的過度重視,從研發設計到採購的所有過程可能都替兩年前的「踏板門」以及現在的「高田氣囊門」埋下伏筆。「壓縮成本」在科技半導體產業並不少見,但畢竟手機故障頂多只讓我們生活不方便、氣囊的瑕疵卻可能是生與死的關鍵,汽車製造商在面對市場競爭壓力時,如何在不抵觸安全底線的前提下讓利潤最大化?這是每一個汽車人都必須深思的課題。

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日圓從1990年代中期開始飆漲,為了盡量降低匯率變動所造成的損失,日系車廠給予零件供應商巨大的成本壓力。

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