汽車智能工廠專題研究1智能工廠行業(yè)概況1.1智能工廠：響應度高、適應性強的互聯(lián)制造智能工廠是數(shù)字化供應網(wǎng)絡的組成部分，是一個柔性系統(tǒng)，能夠自行優(yōu)化整個網(wǎng)絡的表現(xiàn)，自行適應并實時或近實時學習新的環(huán)境條件，并自動運行整個生產(chǎn)流程。什么是“數(shù)字化供應網(wǎng)絡”？傳統(tǒng)的線性序列式供應鏈運營模式中，研發(fā)、采購、生產(chǎn)等流程依序展開，因此流程間互動有限，整體效率較低

；數(shù)字化供應網(wǎng)絡將這樣的線性結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€以數(shù)字化為核心的、互聯(lián)互通的開放式供應鏈體系，實現(xiàn)多向通訊，更加高頻高效。什么是“智能工廠”？智能工廠能夠?qū)崟r學習新的環(huán)境條件，并和數(shù)字化供應網(wǎng)絡互聯(lián)

；

根據(jù)企業(yè)需求的更新及生產(chǎn)能力的發(fā)展，自行適應、優(yōu)化、運行整個流程

；包括但不限于：進入新市場，開發(fā)新產(chǎn)品/服務，引入新技術(shù)

；

使得企業(yè)應對變化的適應性大大提高。1.2基本架構(gòu)：計劃、執(zhí)行、控制智能工廠包含三項流程，可再細分為五個層面，層與層之間相互聯(lián)系，形成閉環(huán)。計劃協(xié)同層：在商業(yè)生態(tài)環(huán)境中，企業(yè)與其他參與者進行互動，將各自的實時數(shù)據(jù)上傳至共享平臺，形成數(shù)據(jù)庫；企業(yè)層：企業(yè)內(nèi)部的生產(chǎn)管理軟件從共享平臺獲取數(shù)據(jù)并進行分析，展開預測性分析，制定工作計劃并排產(chǎn)，向下傳達至執(zhí)行部門；執(zhí)行工廠層：接收派發(fā)的生產(chǎn)任務，同時從企業(yè)內(nèi)部平臺獲取數(shù)據(jù)（如庫存量）進行分析，根據(jù)實時生產(chǎn)能力調(diào)整流程、分配任務；車間層：根據(jù)流程執(zhí)行生產(chǎn)任務；控制設備層：對生產(chǎn)設備進行實時監(jiān)控與中期檢測，保證產(chǎn)品質(zhì)量，協(xié)助必要維修工作。1.3智能工廠產(chǎn)業(yè)鏈智能工廠產(chǎn)業(yè)鏈由上游的硬件及軟件廠商、中游的智能設備制造及方案設計供應商、下游的制造企業(yè)三部分共同組成，下游需求帶動智能工廠擴大布局。2汽車行業(yè)：特斯拉“超級工廠”2.1智能工廠在汽車生產(chǎn)上的應用：生命周期全覆蓋以特斯拉、三星等智能工廠應用較為成熟的企業(yè)為例，智能工廠的布局往往從車間里的生產(chǎn)和質(zhì)控環(huán)節(jié)開始。因此，短期內(nèi)的發(fā)展方向是先著眼于企業(yè)的生產(chǎn)模塊，再逐步拓寬到整個生產(chǎn)過程。目標：汽車產(chǎn)品的完整生命周期包含從接收需求到報廢再回收的7個流程

；

智能工廠的終極目標是實現(xiàn)7大流程全方位覆蓋

；

現(xiàn)階段應用最廣的在生產(chǎn)和質(zhì)控環(huán)節(jié)

；

部分龍頭企業(yè)已通過大數(shù)據(jù)分析等技術(shù)實現(xiàn)前半部分主要環(huán)節(jié)的覆蓋（即從與消費者、供應商的對接開始，到汽車的銷售環(huán)節(jié)）。模塊拆解：汽車制造中智能工廠可被拆解成4個模塊：市場、供應、生產(chǎn)、銷售；

狹義的“智能工廠”

只應用于企業(yè)內(nèi)部，主要包括設計、生產(chǎn)、質(zhì)控三個環(huán)節(jié)

；廣義的“智能工廠”包括從市場、客戶、供應商等獲得數(shù)據(jù)和信息反饋從而作用于生產(chǎn)過程。2.2

特斯拉“超級工廠”：極致精益與高效特斯拉“超級工廠”（Gigafactory）將智能工廠理念與從第一性出發(fā)的生產(chǎn)底層邏輯相結(jié)合，基本實現(xiàn)整車制造流程的全智能化，提高效率、優(yōu)化質(zhì)量、提升產(chǎn)品的可負擔性。2.3

“超級工廠”

的研發(fā)創(chuàng)新：成本控制的基石相關(guān)領(lǐng)域：數(shù)字孿生，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)數(shù)字孿生數(shù)字孿生的內(nèi)核在于通過數(shù)字化技術(shù)，將生產(chǎn)過程中的物理實體轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字模型，根據(jù)歷史數(shù)據(jù)以及隨客戶需求而改變的參數(shù)，對生產(chǎn)過程進行模擬、控制、驗證和預測通過數(shù)字孿生，特斯拉車廠可以在實際生產(chǎn)之前，先通過虛擬生產(chǎn)的方式模擬客戶預定的不同配置、型號的電動車的生產(chǎn)過程

；良性循環(huán)的形成：

短期來看，模擬過程中發(fā)現(xiàn)的問題可以被提前解決、改進，從而避免在實際生產(chǎn)時出現(xiàn)瓶頸、對產(chǎn)品出貨造成影響，還有助于減少計劃外的停機時間，最大化效率與產(chǎn)能；長期來看，模擬生產(chǎn)的所有參數(shù)，如原材料、邊線物流、工序要求、設備健康狀況等，都將被記錄到工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的數(shù)據(jù)庫中，作為未來模擬時的歷史數(shù)據(jù)，并反饋到管理層，協(xié)助戰(zhàn)略決策。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為收集到的數(shù)據(jù)提供了一個開放、透明的平臺。中國本土的部分車企的數(shù)字化轉(zhuǎn)型尚且處在起步階段，目前已能實現(xiàn)生產(chǎn)過程中各個環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)的采集和分析，如原材料數(shù)據(jù)、車間的設備情況，但也僅限于這樣的小閉環(huán)，即有原材料數(shù)據(jù)的采購部門和有設備數(shù)據(jù)的車間之間并不互通，信息的不透明導致這些企業(yè)的決策速度較慢，遭遇市場變動時相對脆弱。特斯拉“超級工廠”使用一個“一體化”平臺，將研發(fā)、生產(chǎn)、物流三個重要環(huán)節(jié)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進行連接，使得數(shù)據(jù)的輸送透明且快速

；

設備故障被檢測到后將實時上報，第一時間通知采購部門故障對產(chǎn)能的影響，從而調(diào)整采購的順序/品類（調(diào)整采購的原因詳見

“物流創(chuàng)新”部分）。新產(chǎn)品的開發(fā)也能得到快速銜接——從實驗室到車間、再到測試場地，一站式的產(chǎn)品研發(fā)流程提高了效率，控制了成本。2.4

“超級工廠”

的廠房創(chuàng)新：更快決策，更快行動相關(guān)領(lǐng)域：起重、傳輸機械，工業(yè)軟件邊際優(yōu)化摒棄繁復的外觀設計，一個大聯(lián)合廠房涵蓋了整車工藝四大板塊，焊裝、涂裝、總裝、電池、電機等車間集中布局，極大縮短各個工序之間的物流路徑，提高運行效率

；

充分利用廠房結(jié)構(gòu)的縱向空間，采用多層廠房設計，通過升降機、機運鏈進行自動化空中輸送的物流措施，最大限度提升空間利用率，實現(xiàn)土地的高效利用；同時也減少人工垂直搬運，節(jié)約人力成本，以立方米論效率，達到業(yè)界領(lǐng)先水平

；

廠房創(chuàng)新為研發(fā)、制造創(chuàng)新提供了可執(zhí)行的土壤——廠房之間的自動化將廠房內(nèi)部的自動化連接在一起，減下的成本被用于研發(fā)產(chǎn)品、提升質(zhì)量。3汽車行業(yè)：特斯拉“超級工廠”

相關(guān)板塊及重點公司分析3.1數(shù)控機床：新能源車發(fā)展帶來需求擴張機床是指制造機器的機器，亦稱工作母機或工具機。機床通過切削、鑄造、鍛造、焊接、沖壓、擠壓等方式，對精度要求較高和表面粗糙度要求較細的零件進行加工。數(shù)控機床是一種裝有程序控制系統(tǒng)的自動化機床，相較傳統(tǒng)機床，具有精度高、剛性大、生產(chǎn)率高、加工質(zhì)量穩(wěn)定等優(yōu)點。汽車行業(yè)是數(shù)控機床行業(yè)下游主要應用領(lǐng)域，新能源車發(fā)展帶來新增機床的需求擴張。數(shù)控機床行業(yè)下游行業(yè)消費占比中，汽車行業(yè)比重最大約為40%。新能源車相較傳統(tǒng)燃油車在動力總成結(jié)構(gòu)上發(fā)生重大變化，以三電（電機、電控、電池）為代表的零部件均需定制化開發(fā)機床進行加工。機床行業(yè)周期性疊加進口替代和下游產(chǎn)業(yè)需求拉動，行業(yè)景氣度高。在國家政策的支持以及國內(nèi)企業(yè)不斷追求創(chuàng)新的背景下，中國數(shù)控機床行業(yè)發(fā)展迅速，行業(yè)規(guī)模不斷擴大。由于疫情的影響及能源供應限制，2020年中國數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)市場規(guī)模下跌為2473億元。競爭格局：國內(nèi)集中中低端市場，國產(chǎn)替代空間大中國機床行業(yè)集中于中低端市場，高端數(shù)控機床仍然依賴進口。中國數(shù)控機床目前處于中高端產(chǎn)品國產(chǎn)化階段。據(jù)數(shù)據(jù)披露，中國出口數(shù)控機床進口均價是出口的十幾倍，出口均價遠低于進口均價。中國機床企業(yè)的綜合競爭力逐步顯現(xiàn)，國產(chǎn)替代空間大。從機床進出口量來看，中國進口量已連續(xù)十年處于下滑態(tài)勢，至2020年進口量占比為18%，與此同時機床出口量保持平穩(wěn)增長，至2020年已提升至12%。伴隨國內(nèi)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級，有利于推動數(shù)控機床結(jié)構(gòu)升級，產(chǎn)生大量新增需求。海天精工戰(zhàn)略布局新能源汽車領(lǐng)域，具有先發(fā)優(yōu)勢。公司以龍門產(chǎn)品為重心，并在2019年針對新能源汽車研發(fā)和生產(chǎn)專用的結(jié)構(gòu)件專用高速龍門動柱式加工中心。新能源車的爆發(fā)增長將顯著拉動龍門類機床的需求，公司龍門產(chǎn)品口碑好，品牌知名度較高，有望率先受益新能源車的發(fā)展。技術(shù)領(lǐng)先，產(chǎn)品競爭力強。截至2020年，公司共有245項專利，并與國內(nèi)科研院校合作開發(fā)了多項技術(shù)。公司成立之初產(chǎn)品定位于高端數(shù)控機床，此類產(chǎn)品技術(shù)含量高、附加值高。目前公司中高端領(lǐng)域產(chǎn)品質(zhì)量已經(jīng)接近甚至持平外資，龍門對手以意大利、西班牙為主，立式等對手以日韓為主，產(chǎn)品價格和韓國持平，并顯著低于日本和歐洲，性價比高且具備服務優(yōu)勢。產(chǎn)能充沛，充分享受行業(yè)紅利。2020年機床行業(yè)下游需求旺盛，行業(yè)景氣度持續(xù)向好。而機床行業(yè)擴產(chǎn)周期在一年半以上，2020年多數(shù)機床公司新建產(chǎn)能目前仍未釋放時，海天精工憑借原有充足的產(chǎn)能儲備，收獲大量訂單，各主要產(chǎn)品生產(chǎn)量和銷售量均有所增加，公司數(shù)控龍門加工中心產(chǎn)量和銷量同比分別增加50.00%和36.76%，數(shù)控立式加工中心產(chǎn)量和銷量同比分別增加250.80%和191.74%。3.2壓鑄機：“一體化壓鑄”奠定大型化、一體化趨勢壓鑄是利用模具內(nèi)腔對融化的金屬施加高壓的一種金屬鑄造工藝。而壓鑄機則是用于壓力鑄造的機器，在壓力作用下把熔融金屬液壓射到模具中冷卻成型，開模后得到固體金屬鑄件。壓鑄機一般分為熱壓室和冷壓室兩種，在“一體壓鑄”

中使用的是冷壓室壓鑄機。另外，按照鎖模力的大小壓鑄機還可分為小型機、中型機和大型機。在特斯拉的引領(lǐng)下，“一體壓鑄”在產(chǎn)品簡化、安全提升、效率提升、成本降低、精度可控等多方面的優(yōu)勢奠定了未來壓鑄機向大型化、一體化方向發(fā)展的趨勢。目前汽車制造多采用

“沖壓+焊接”方法，即先用壓力機生產(chǎn)小零件、再用機器人將零件進行焊接。對應這一制造方法，如今工廠普遍使用的是鎖模力小于5000kN的小型壓鑄機，用于該過程中汽車零部件的制造?？紤]到新能源汽車市場規(guī)模的擴大及節(jié)能減排的政策號召，實現(xiàn)車身減重將成為各汽車廠商未來的發(fā)展目標。采用壓鑄鋁合金件替代傳統(tǒng)鈑金焊接件是各廠商在車身減重過程中采用的主要方法，但“沖壓+焊接”方法所需儀器設備繁多、且受技術(shù)限制無法實現(xiàn)在車身制造中大量使用鋁合金，難以適應未來發(fā)展。國內(nèi)企業(yè)龍頭優(yōu)勢明顯，整體技術(shù)水平偏低國內(nèi)壓鑄機行業(yè)發(fā)展迅速，汽車輕量化帶來機遇。2017~2020年壓鑄機市場規(guī)模CAGR為20%，2020年中國壓鑄機市場規(guī)模約為170億元。壓鑄機主要應用于汽車（汽車動力總成配件、汽車結(jié)構(gòu)件、方向盤）、摩托車、3C(計算機、通訊、消費電子)、家電、電動工具、航空航天等高科技產(chǎn)業(yè)。其中汽車、摩托車是最大的應用領(lǐng)域，占比達65%。歐洲及北美等發(fā)達國家占據(jù)行業(yè)主導地位。全球壓鑄機制造業(yè)主要分布在中國、日本、瑞士、意大利、德國和美國，壓鑄機產(chǎn)量占全球產(chǎn)量的90%以上。目前以瑞士布勒、德國富來及日本宇部和東芝為代表的知名企業(yè)占據(jù)了全球市場的主要市場份額，這些廠商大都成立較早，積累了較為深厚的行業(yè)經(jīng)驗。國內(nèi)企業(yè)龍頭優(yōu)勢明顯，整體技術(shù)水平仍有提升空間。在2020年國內(nèi)存量冷室壓鑄機企業(yè)市場份額中，力勁以近50%的市場份額排名第一；其次是伊之密，市占率為14%；東芝、東洋、布勒分別占比8%、5%、3%。國內(nèi)企業(yè)除力勁和伊之密外，其他企業(yè)在技術(shù)上不具有競爭優(yōu)勢，規(guī)模較小、研發(fā)投入偏低，整體技術(shù)水平仍然有提升空間。力勁科技全球銷量最大的壓鑄機制造商，全球壓鑄機行業(yè)的龍頭企業(yè)。公司的主要產(chǎn)品有冷、熱室壓鑄機以及鎂合金壓鑄機，精密注塑機等，廣泛應用于汽車、3C、建筑材料、電動工具、玩具、禮品、國防軍事、物流等多種行業(yè)和領(lǐng)域。主要客戶有特斯拉、美國通用、東風本田、比亞迪、長安、長城等汽車廠商，以及美的集團、長虹電器、歐普照明等電器廠商。公司與特斯拉達成獨家戰(zhàn)略合作，為少數(shù)掌握新能源汽車壓鑄核心技術(shù)的企業(yè)。公司是特斯拉實現(xiàn)ModelY車身底盤一體壓鑄工藝巨型壓鑄機的獨家供應商。2020年公司持續(xù)向國際領(lǐng)先新能源汽車企業(yè)交付全球最大噸數(shù)的壓鑄機，目前已成為全球少數(shù)掌握了核心新能源汽車壓鑄技術(shù)的先進企業(yè)。2021年公司業(yè)績有望隨新能源車產(chǎn)銷量快速增長。2020財年公司營業(yè)收入、歸母凈利潤分別為34.24億元、2.14億元。2021年隨著國內(nèi)疫情形勢逐步好轉(zhuǎn)，汽車市場呈現(xiàn)低基數(shù)高增長的恢復性增長走勢，汽車產(chǎn)銷資料相比去年同期有較大增長，新能源汽車銷量增速超出預期。公司2021年上半財年實現(xiàn)收入23.22億元，同比增加59.4%。3.3工業(yè)機器人：汽車需求規(guī)模大、市場規(guī)模穩(wěn)定增加工業(yè)機器人下游應用廣泛，汽車需求規(guī)模大。根據(jù)IFR數(shù)據(jù)，2020年全球工業(yè)機器人下游應用行業(yè)主要有電子（占比28.5%）、汽車（占比20.9%）、金屬加工（10.7%）等。汽車以其龐大的行業(yè)規(guī)?；A和較高的自動化率成為工業(yè)機器人下游應用的重點行業(yè)。全球及國內(nèi)工業(yè)機器人市場規(guī)?？焖俜€(wěn)定增長，2014-2019年GAGR分別為12%及16%。搬運和上下料為主要應用：根據(jù)IFR數(shù)據(jù)，2019年全球在運工業(yè)機器人在搬運及上下料領(lǐng)域應用約121.5萬臺，占總量的45%，焊接與釬焊機器人在運量為64萬臺，占比為23.5%;裝配及拆卸機器人在運量為28.7萬臺，占比為10.5%，其他類型比例較低。日本企業(yè)領(lǐng)先，行業(yè)集中度較高。ABB、發(fā)那科（FANUC）、庫卡（KUKA）和安川電機（YASKAWA）為全球主要的工業(yè)機器人供貨商，占據(jù)全球約50%的市場份額，其中發(fā)那科（FANUC）的銷售占比最高，占比達到17.3%。埃斯頓公司是國產(chǎn)工業(yè)機器人龍頭。公司業(yè)務覆蓋了從自動化核心部件及運動控制系統(tǒng)、工業(yè)機器人到機器人集成應用的智能制造系統(tǒng)的全產(chǎn)業(yè)鏈，圍繞制造業(yè)智能化發(fā)展大趨勢，構(gòu)建了從技術(shù)、產(chǎn)品，質(zhì)量、成本和服務的全方位競爭優(yōu)勢。公司2011-2020年營收/歸母凈利潤CAGR分別為20%/8%。工業(yè)機器人業(yè)務收入逐年穩(wěn)步上升，從2016年2億元提升至2020年16億元水平，CAGR為67%。收購Cloos協(xié)同效應明顯，縮短與國際高端機器人性能差距。Cloos中國市場的整合戰(zhàn)略得到貫徹實施，結(jié)合Cloos機器人焊接核心技術(shù)、產(chǎn)品和公司現(xiàn)有機器人產(chǎn)品，適合中國市場的系列化Cloos產(chǎn)品已開始推向市場、高端部分產(chǎn)品已得到客戶的高度認