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中國汽車自動化市場研究報告

2019-08-14 11:36:33 出版:2019《直驅與傳動》第四期

【中國汽車自動化市場研究報告】

汽車行業市場概述

汽車行行業概況

微增成為新常態,SUV增長退潮

2017年全年乘用車銷量實現24,209,092輛,同比僅微增2.36%,其中購置稅政策的變化對銷量的影響不容小視:2017年購置稅優惠減免造成2016年底提前透支了下一年的一部分需求,2017年銷量增長乏力。2017年可能成為一個重要拐點,微增長成為中國乘用車市場發展的新常態。

2017年全年轎車市場實現銷量1187.96萬輛,同比下降1.9%。SUV市場銷售規模上到千萬級別,達到1029.72萬輛,同比增長13.9%,和前幾年每年40-50%的高速增長相比,增速明顯放緩。從轎車市場的經驗來看,銷量規模上升到千萬級別之后(2011年轎車銷量達到1010萬輛),開始進入低速增長時代。

原料漲價+折扣增大,乘用車盈利能力下降

2017年汽車行業利潤增速低于收入增速,預計一方面是行業競爭、終端銷售折扣擴大,一方面與鋼、鋁等原料漲價有關;整車盈利分化,乘用車增收不增利,客車收入利潤雙雙下滑,卡車利潤大幅增長。其中乘用車競爭加劇,促銷增多,2017年整車收入/利潤同比增長17%/3%,其中乘用車競爭加劇,促銷增多,收入增長12%,但利潤下滑4%;客車領域因新能源客車下滑拖累,收入/利潤下滑19%/6%;卡車領域因重卡銷售火爆,規模效應提升,收入利潤分別大幅增長56%/76%。

新能源汽車發展勢頭良好

2012-2015年,國家為新能源汽車發展營造良好的政策環境,并起到了強有力的推動作用。我國新能源汽車銷量從2012年至2015年實現大幅增長,銷量分別為1.2萬輛、1.76萬輛、7.47萬輛和33.1萬輛。2016年開始受補貼政策退坡影響,增速逐步放緩,但2016年新能源汽車累計產銷分別達51.7萬輛和50.7萬輛,遠超2015年整體水平。2017年,我國新能源汽車產銷為79.4萬輛和77.7萬輛,同比分別增長53.8%和53.3%,市場占比達到2.7%,比上年提高了0.9個百分點。其中,純電動乘用車產銷分別完成47.8萬輛和46.8萬輛,同比分別增長81.7%和82.1%;插電式混合動力乘用車產銷分別完成11.4萬輛和11.1萬輛,同比分別增長40.3%和39.4%。

新能源汽車政策,持續推動新能源汽車發展

補貼金額逐年退坡,門檻持續提升。2017年補貼政策對大部分類型新能源車的補貼都進行了下調,同時規定地方補貼不得超過中央財政補貼50%(原為100%)。在乘用車領域,以工況法續駛里程R為指標,對高續駛里程車型的補貼額度為低續駛里程車型的2.2倍;同時規定純電動乘用車的動力電池能量密度不低于90Wh/kg,對高于120Wh/kg的按1.1倍給予補貼。2018年,預計在客車領域,政府對單車長度在6米到8米(不包含6米)的客車補貼上限從9萬元下降到3萬元,客車補貼上限基本上都減少一倍。

“補貼+雙積分”持續推動行業發展,2025年國內滲透率有望達到20%以上。2017年2月20日,三部委聯合印發了《促進汽車動力電池產業發展行動方案》,其中新能源領域的階段性目標是“到2020年新能源汽車年產銷達到200萬輛”以及“到2025年新能源汽車占汽車總產銷的20%以上”。2017年10月17日,工信部、財政部、商務部、海關總署、質檢總局聯合發布了《乘用車企業平均燃料消耗量與新能源汽車積分并行管理辦法》(即“雙積分政策”),對新能源車的技術含量、配套設施、服務水平有了更高的要求。

汽車生產基本工序介紹

汽車制造工藝流程圖

汽車制造涉及到的工藝繁多,從最初的原材料到最終成為汽車成品,需要多個車間協同作業。其中包括沖壓車間,車身車間,噴涂車間,發動機和變速箱車間,總裝車間等一系列汽車生產流水線進行作業。

圖:汽車行業主要工藝流程

 微信截圖_20190814110031.png    

沖壓車間

沖壓車間主要從事外殼的加工,板材通過一系列沖壓生產線,最終加工為汽車殼體的零件。

圖:沖壓車間流程示意圖

 沖壓車間流程示意圖.png    

自動化沖壓線或大型壓機線的生產率基本上取決于其自動化部件進行通信的能力。此流程通過使用分布式I/O、HMI人機操作面板和監視系統而取得平穩的相互作用。

圖:沖壓車間流程–開卷線工藝流程圖

 沖壓車間流程– 開卷線工藝流程圖.png    

車身車間流程

來自沖壓車間的零件進入車身車間以后,依次通過安裝生產線,包括汽車的前部,底部,尾部,側面,頂部,葉子板,車門等,完成車身的安裝,最終進入噴涂車間。

圖:車身車間流程

 車身車間流程.png    

圖:車身車間生產過程

 車身車間生產過程.png    

噴涂車間

白車身通過預處理、電泳(底涂)、底漆噴涂、最終噴涂、透明罩光噴涂等幾大工藝,完成了車身的噴涂過程。

圖:噴涂車間流程示意圖

 車身車間生產過程1.png    

圖:噴涂車間流程圖

 涂車間流程圖.png    

總裝配車間

圖:總裝配車間流程示意圖

經過噴涂的車身通過修整、內裝、合裝以及測試等幾大步驟完成總裝。

總裝配車間流程示意圖.png 

主要工藝介紹

鑄造工藝

鑄造工藝是指將室溫中為液態但不久后將固化的物質倒入特定形狀的鑄模待其凝固成形的加工方式。被鑄物質多為原為固態但加熱至液態的金屬(例:銅、鐵、鋁、錫、鉛等),而鑄模的材料可以是沙、金屬甚至陶瓷。因應不同要求,使用的方法也會有所不同。鑄造工藝是最經濟且便捷的金屬成形工藝。在科學技術迅猛發展的今天,由于鑄造成形工藝的特殊優勢,有些復雜結構件目前尚無其他制造工藝可替代。

鍛造工藝

鍛壓是鍛造和沖壓的合稱,是利用鍛壓機械的錘頭、砧塊、沖頭或通過模具對坯料施加壓力,使之產生塑性變形,從而獲得所需形狀和尺寸的制件的成形加工方法。鍛壓主要用于生產金屬制件,而軋制、拔制等主要用于生產板材、帶材、管材、型材和線材等通用性金屬材料。鍛壓和冶金工業中的軋制、拔制等都屬于塑性加工,或稱壓力加工,但鍛壓主要用以生產金屬制件,而軋制、拔制等主要用以生產板材、帶材、管材、型材和線材等通用性金屬材料。

冷沖壓工藝

沖壓是靠壓力機和模具對板材、帶材、管材和型材等施加外力,使之產生塑性變形或分離,從而獲得所需形狀和尺寸的工件(沖壓件)的成形加工方法。沖壓和鍛造同屬塑性加工(或稱壓力加工),合稱鍛壓。沖壓的坯料主要是熱軋和冷軋的鋼板和鋼帶。

焊接工藝

汽車工業中,焊接是汽車零部件與車身制造中的一個關鍵環節,起著承上啟下的特殊作用;同時,汽車產品的車型眾多、成形結構復雜、零部件生產專業化、標準化以及汽車制造在質量、效率和成本等方面的綜合要求,都決定了汽車焊接加工是一個多學科、跨領域和技術集成性強的生產過程。

中國汽車自主品牌廠家的不斷壯大與跨越式發展,為焊接領域的新技術應用及技術研究提供了非常好的機遇。低能耗、高效率、無毒、無污染的焊接設備將是今后汽車焊接線上的技術進步趨勢。

金屬切削加工

金屬切削加工過程中刀具與工件之間相互作用和各自的變化規律是一門學科。在設計機床和刀具﹑制訂機器零件的切削工藝及其定額﹑合理地使用刀具和機床以及控制切削過程時﹐都要利用金屬切削原理的研究成果﹐使機器零件的加工達到經濟﹑優質和高效率的目的。

熱處理工藝

熱處理工藝一般包括加熱、保溫、冷卻三個過程,有時只有加熱和冷卻兩個過程。這些過程互相銜接,不可間斷。

熱處理是機械零件和工模具制造過程中的重要工序之一。大體來說,它可以保證和提高工件的各種性能,如耐磨、耐腐蝕等。還可以改善毛坯的組織和應力狀態,以利于進行各種冷、熱加工。

裝配工藝

1汽車裝配工藝

汽車裝配生產線,一般是指由輸送設備(空中懸掛輸送設備和地面輸送設備)和專用設備(如舉升、翻轉、加注設備、助力機械手、檢測、螺栓螺母的緊固設備等)構成的有機整體。

2轎車(承載式車身)工藝裝備

轎車的工藝裝備包括:輸送設備、加注設備、螺栓緊固設備和專用裝配設備、檢測設備、質量控制設備等。

3非承載式車身裝配工藝裝備

因為車身承載型式的差異,此類整車的內飾和底盤裝配是分開單獨進行的。而底盤裝配和最終裝配串接在一起。裝配的順序是先完成車架的預裝,裝配前后橋及傳動軸等,由翻轉機完成車架翻轉,然后安裝發動機變速箱總成,裝駕駛室內飾總成,裝車輪、油水加注等。

自動化產品在汽車行業的應用

汽車行業主要用到包括PLC,HMI,低壓變頻器等自動化產品,其在汽車的沖壓、焊裝、總裝和涂裝工序中發揮了重要的作用。

A.PLC產品在汽車行業的應用

圖:汽車行業控制系統

 汽車行業控制系統.png    

汽車制造產業規模大,自動化水平要求高,涉及的自動化技術和產品包括控制產品、現場總線、運動控制、機器視覺、離散傳感器、安全產品等等,汽車制造業成為自動化的主力市場之一。汽車行業是PLC應用的第二大最終用戶行業,僅次于冶金行業。

汽車生產線分為沖壓、焊裝、總裝和涂裝(噴漆)四大工序。每個工序都會大量使用PLC進行控制,因此是PLC應用最大的潛力行業,也是對綜合技術要求最高的FA行業。

沖壓車間除用機械手以外,其他控制都用PLC。焊裝車間主要用于傳輸控制,一條生產線用5-8個PLC。如標志206壓裝線,采用分布式控制,每一個PLC控制一個小系統,如物流生產線上的工位。總裝車間PLC主要用于輸送線控制,輸送線分三種:高架線、內飾線和終裝線。高架線上PLC用于后軸和前軸的發動機控制,終裝線用于進行測試控制和各個工位的移動控制。一般一段工藝(如終裝線)用一個PLC,中型的在300IO左右,大的1000IO以上。

汽車行業的PLC用戶不僅包括各種類型的整車廠家,還包括各種總成、部件以及零件廠家,不同廠家使用的PLC差別較大,覆蓋各種規模的PLC產品。在零部件廠家,大、中、小型PLC分別用于輸送機控制、烤爐控制柜,和空調控制。

汽車行業大中型PLC產品應用較多,從應用的產品價值看,中型PLC比例最大。小型PLC應用很少,主要在一些前處置電小車中有應用。

與前幾年略有不同,三年前汽車生產線和其自動化產品基本都是國際采購的,在中國的汽車生產線大多來自進口,PLC隨生產線同時引進,只是在國內采購相關的備件。但是近幾年汽車市場競爭激烈,汽車大幅降價,廠商開始降低成本,很多生產線上的自動化產品開始國內采購。但是汽車產業是分散制造行業,不同的零部件來自不同的分廠,使用不同的生產設施,因此一家汽車制造廠會使用多個品牌的PLC。

Siemens、Omron、Mitsubishi、RockwellAutomation在汽車行業的用戶覆蓋最廣泛,其他品牌如ABB、Schneider、GEFanuc、Koyo和LS在特定的用戶也有運用。汽車行業的品牌選擇有一定的國別特征,通常日本汽車企業如本田、尼桑等會優先選用Mitsubishi的PLC產品。

B.HMI在汽車行業的應用

自從汽車問世以來,便出現了駕駛者掌握自己車輛行駛速度和周邊狀況信息的需求。這方面,車速表是一個很好的例子,它可以彌補人類缺乏的速度感。其他例子還包括了解側向速度和行駛動力。從人機接口(HMI)到掃一眼車速表、憑自己的感覺和按動按鈕,對于一代又一代駕駛者來說,這類信息源已經相當豐富了。汽車人機工學設計主要保證顯示器易于讀取,按鈕操控簡便并在駕駛室內合理布局。

現在,HMI已廣泛應用于汽車駕駛室,今后將向縱深領域發展。例如,實現駕駛信息系統與駕駛輔助系統的交互。電子輔助系統以及汽車與外界連接技術的不斷進步(例如通過互聯網)為HMI提出了新的任務。

另外,智能網聯越來越被強調,而汽車HMI可以使駕駛員方便快捷地查詢、設置和切換車輛系統的各種信息,在增強駕駛樂趣的同時保證駕駛安全性。HMI的發展趨勢將基于車聯網以及自動駕駛技術的發展,未來HMI數字化趨勢愈加明顯,為車主帶來更多的駕駛樂趣。

C.低壓變頻器在汽車行業的應用

低壓變頻器主要應用在涂裝車間里,涂裝車間工藝空調加裝低壓變頻器進行控制,至少可以實現如下幾個目的:

1、方便維護,調節風機轉速或者室體內風量,方便、簡單。

軟啟動器控制,只能在風機啟動的時候避免啟動時的大電流對電機的沖擊,不能實現電機的靈活調速。運行中的風機是運行在額定轉速,風量的調節只能簡單的依靠風門的調節。電機或其他機械的維護量大,而且由于廠區大、樓層高、車間噪音大等,對操作人員來說,維護工作量大也非常辛苦。

采用低壓變頻器控制,則完全改變了上述不利情況。風量的調節可以輕松通過低壓變頻器來調節電機的速度實現,在生產車間,通過網絡和工業用觸摸屏就近調整相關參數,輕松實現維護、調速,由于電機工作在適當的工藝速度中,對于電機等相關機械的磨損也大大獲得改善。

2、節能降耗,經濟效益明顯:

軟啟動器控制,由于電機長期工作在額定轉速,甚至于正常的節假日也是如此。這樣,就帶來了不必要的電力浪費和大量的機械維護成本。

采用低壓變頻器控制,輕松實現電機速度可調(近乎無極)。尤其在正常的節假日,完全可以在極低速運行。能源節約至少40%,因為改造而增加的費用,單就電費最多1年可以節約收回投入。其他機械的維護節約就不必計算了。

3、調控方便直觀,應急發生時縮短處理時間。

由于軟啟動器控制,并非智能化設備,不能實現網絡控制,也很難實現遠程監控,調控時就要到控制柜直接調整,單人操作還不能實現,至少需要2人配合。當有應急事件發生時,也要從生產車間到控制室來操作或做急停處理,這樣就會帶來處理時間長,增加危險事件發生的概率。

加裝低壓變頻器控制之后,通過生產車間就近的觸摸屏,借助于網絡,可以輕松實現單人調試、直觀很快的應急處理突發事件。

汽車行業主要自動化產品市場規模

汽車行業自動化市場規模-分產品

汽車行業用到的自動化產品主要包括PLC、HMI、組態監控軟件、低壓變頻器等自動化產品,其中低壓變頻器的比重趕超PLC比重,占比最大。

表:汽車行業主要自動化產品市場規模-2017

 汽車行業主要自動化產品市場規模-2017.png

數據來源:睿工業(www.MIRindustry.com)

圖:汽車行業主要自動化產品市場規模-2017

 1汽車行業主要自動化產品市場規模-2017.png    

A.PLC

2017年汽車行業用到的PLC包括大型,中型,小型,其中小型PLC占的比重相對較小,其它兩種分別占有較大的比重。

表:2017汽車行業PLC市場規模——按類別

 2017汽車行業PLC市場規模——按類別.png

數據來源:睿工業(www.MIRindustry.com)

圖:2017汽車行業PLC市場規模——按類別

 2017汽車行業PLC市場規模——按類別1.png    

A1.汽車行業PLC主要供應商市場份額-2017

汽車行業的PLC主要供應商依然是外資產品占據著,其中西門子,羅克韋爾,三菱以及歐姆龍占據了80%以上的份額。

表:中國汽車行業PLC市場份額-2017

 表:中國汽車行業PLC市場份額-2017.png

數據來源:睿工業(www.MIRindustry.com)

圖:中國汽車行業PLC市場份額-2017

圖:中國汽車行業PLC市場份額-2017.png 

B.HMI

汽車行業用到的HMI主要包括PPC,TP,TD,其中TP占到較大的份額,TD占的比重相對較小。

表:2017汽車行業HMI市場規模——按類別

 表:2017汽車行業HMI市場規模——按類別.png

數據來源:睿工業(www.MIRindustry.com)

圖:2017汽車行業HMI市場規模——按類別

 圖:2017汽車行業HMI市場規模——按類別.png    

B1.汽車行業HMI主要供應商市場份額-2017

汽車行業HMI的供應商中西門子,歐姆龍以及三菱排名前三,占有多數的市場份額。

表:中國汽車行業HMI市場份額-2017

 表:中國汽車行業HMI市場份額-2017.png

數據來源:睿工業(www.MIRindustry.com)

圖:中國汽車行業HMI市場份額-2017

 圖:中國汽車行業HMI市場份額-2017.png    

C.低壓變頻器

C1.汽車行業低壓變頻器主要供應商市場份額-2017

2017年低壓變頻器主要供應商中ABB,西門子以及安川排名前三位。

表:中國汽車行業低壓變頻器市場份額-2017

 表:中國汽車行業低壓變頻器市場份額-2017.png

數據來源:睿工業(www.MIRindustry.com)

圖:中國汽車行業低壓變頻器市場份額-2017

變頻器.png 




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供稿:睿工業

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