睿工业：中国汽车自动化市场研究报告|兴迪源机械官网

汽车制造涉及到的工艺繁多，从最初的原材料到最终成为汽车成品，需要多个车间协同作业。其中包括冲压车间，车身车间，喷涂车间，发动机和变速箱车间，总装车间等一系列汽车生产流水线进行作业。

一、汽车行业市场概述：

1）微增成为新常态，SUV增长退潮：

2017年全年乘用车销量实现24,209,092辆，同比仅微增2.36%，其中购置税政策的变化对销量的影响不容小视：2017年购置税优惠减免造成2016年底提前透支了下一年的一部分需求，2017年销量增长乏力。2017年可能成为一个重要拐点，微增长成为中国乘用车市场发展的新常态。

2017年全年轿车市场实现销量1187.96万辆，同比下降1.9%。SUV市场销售规模上到千万级别，达到1029.72万辆，同比增长13.9%，和前几年每年40-50%的高速增长相比，增速明显放缓。从轿车市场的经验来看，销量规模上升到千万级别之后（2011年轿车销量达到1010万辆），开始进入低速增长时代。

2）原料涨价+折扣增大，乘用车盈利能力下降：

2017年汽车行业利润增速低于收入增速，预计一方面是行业竞争、终端销售折扣扩大，一方面与钢、铝等原料涨价有关；整车盈利分化，乘用车增收不增利，客车收入利润双双下滑，卡车利润大幅增长。其中乘用车竞争加剧，促销增多，2017年整车收入/利润同比增长17%/3%，其中乘用车竞争加剧，促销增多，收入增长12%，但利润下滑4%；客车领域因新能源客车下滑拖累，收入/利润下滑19%/6%；卡车领域因重卡销售火爆，规模效应提升，收入利润分别大幅增长56%/76%。

3）新能源汽车发展势头良好：

2012-2015年，国家为新能源汽车发展营造良好的政策环境，并起到了强有力的推动作用。我国新能源汽车销量从2012年至2015年实现大幅增长，销量分别为1.2万辆、1.76万辆、7.47万辆和33.1万辆。2016年开始受补贴政策退坡影响，增速逐步放缓，但2016年新能源汽车累计产销分别达51.7万辆和50.7万辆，远超2015年整体水平。2017年，我国新能源汽车产销为79.4万辆和77.7万辆，同比分别增长53.8%和53.3%，市场占比达到2.7%，比上年提高了0.9个百分点。其中，纯电动乘用车产销分别完成47.8万辆和46.8万辆，同比分别增长81.7%和82.1%;插电式混合动力乘用车产销分别完成11.4万辆和11.1万辆，同比分别增长40.3%和39.4%。

4）新能源汽车政策，持续推动新能源汽车发展：

补贴金额逐年退坡，门槛持续提升。2017年补贴政策对大部分类型新能源车的补贴都进行了下调，同时规定地方补贴不得超过中央财政补贴50%（原为100%）。在乘用车领域，以工况法续驶里程R为指标，对高续驶里程车型的补贴额度为低续驶里程车型的2.2倍；同时规定纯电动乘用车的动力电池能量密度不低于90Wh/kg，对高于120Wh/kg的按1.1倍给予补贴。2018年，预计在客车领域，政府对单车长度在6米到8米（不包含6米）的客车补贴上限从9万元下降到3万元，客车补贴上限基本上都减少一倍。

“补贴+双积分”持续推动行业发展，2025年国内渗透率有望达到20%以上。2017年2月20日，三部委联合印发了《促进汽车动力电池产业发展行动方案》，其中新能源领域的阶段性目标是“到2020年新能源汽车年产销达到200万辆”以及“到2025年新能源汽车占汽车总产销的20%以上”。2017年10月17日，工信部、财政部、商务部、海关总署、质检总局联合发布了《乘用车企业平均燃料消耗量与新能源汽车积分并行管理办法》（即“双积分政策”），对新能源车的技术含量、配套设施、服务水平有了更高的要求。

二、汽车生产基本工序介绍：

1）汽车制造工艺流程图

图：汽车行业主要工艺流程

2）冲压车间

冲压车间主要从事外壳的加工，板材通过一系列冲压生产线，最终加工为汽车壳体的零件。

图：冲压车间流程示意图

自动化冲压线或大型压机线的生产率基本上取决于其自动化部件进行通信的能力。此流程通过使用分布式I/O、HMI人机操作面板和监视系统而取得平稳的相互作用。

图：冲压车间流程–开卷线工艺流程图

3）车身车间流程

来自冲压车间的零件进入车身车间以后，依次通过安装生产线，包括汽车的前部，底部，尾部，侧面，顶部，叶子板，车门等，完成车身的安装，最终进入喷涂车间。

图：车身车间流程

图：车身车间生产过程

4）喷涂车间

白车身通过预处理、电泳（底涂）、底漆喷涂、最终喷涂、透明罩光喷涂等几大工艺，完成了车身的喷涂过程。

　图：喷涂车间流程示意图

图：喷涂车间流程图

5）总装配车间

经过喷涂的车身通过修整、内装、合装以及测试等几大步骤完成总装。

图：总装配车间流程示意图

三、主要工艺介绍：

1）铸造工艺

铸造工艺是指将室温中为液态但不久后将固化的物质倒入特定形状的铸模待其凝固成形的加工方式。被铸物质多为原为固态但加热至液态的金属（例：铜、铁、铝、锡、铅等），而铸模的材料可以是沙、金属甚至陶瓷。因应不同要求，使用的方法也会有所不同。铸造工艺是最经济且便捷的金属成形工艺。在科学技术迅猛发展的今天，由于铸造成形工艺的特殊优势，有些复杂结构件目前尚无其他制造工艺可替代。

2）锻造工艺

锻压是锻造和冲压的合称，是利用锻压机械的锤头、砧块、冲头或通过模具对坯料施加压力，使之产生塑性变形，从而获得所需形状和尺寸的制件的成形加工方法。锻压主要用于生产金属制件，而轧制、拔制等主要用于生产板材、带材、管材、型材和线材等通用性金属材料。锻压和冶金工业中的轧制、拔制等都属于塑性加工，或称压力加工，但锻压主要用以生产金属制件，而轧制、拔制等主要用以生产板材、带材、管材、型材和线材等通用性金属材料。

3）冷冲压工艺

冲压是靠压力机和模具对板材、带材、管材和型材等施加外力，使之产生塑性变形或分离，从而获得所需形状和尺寸的工件(冲压件)的成形加工方法。冲压和锻造同属塑性加工(或称压力加工)，合称锻压。冲压的坯料主要是热轧和冷轧的钢板和钢带。

4）焊接工艺

汽车工业中，焊接是汽车零部件与车身制造中的一个关键环节，起着承上启下的特殊作用；同时，汽车产品的车型众多、成形结构复杂、零部件生产专业化、标准化以及汽车制造在质量、效率和成本等方面的综合要求，都决定了汽车焊接加工是一个多学科、跨领域和技术集成性强的生产过程。

中国汽车自主品牌厂家的不断壮大与跨越式发展，为焊接领域的新技术应用及技术研究提供了非常好的机遇。低能耗、高效率、无毒、无污染的焊接设备将是今后汽车焊接线上的技术进步趋势。

5）金属切削加工

金属切削加工过程中刀具与工件之间相互作用和各自的变化规律是一门学科。在设计机床和刀具﹑制订机器零件的切削工艺及其定额﹑合理地使用刀具和机床以及控制切削过程时﹐都要利用金属切削原理的研究成果﹐使机器零件的加工达到经济﹑优质和高效率的目的。

6）热处理工艺

热处理工艺一般包括加热、保温、冷却三个过程，有时只有加热和冷却两个过程。这些过程互相衔接，不可间断。

热处理是机械零件和工模具制造过程中的重要工序之一。大体来说，它可以保证和提高工件的各种性能，如耐磨、耐腐蚀等。还可以改善毛坯的组织和应力状态，以利于进行各种冷、热加工。

四、装配工艺：

1）汽车装配工艺

汽车装配生产线，一般是指由输送设备(空中悬挂输送设备和地面输送设备)和专用设备(如举升、翻转、加注设备、助力机械手、检测、螺栓螺母的紧固设备等)构成的有机整体。

2）轿车（承载式车身）工艺装备

轿车的工艺装备包括：输送设备、加注设备、螺栓紧固设备和专用装配设备、检测设备、质量控制设备等。

3）非承载式车身装配工艺装备

因为车身承载型式的差异，此类整车的内饰和底盘装配是分开单独进行的。而底盘装配和最终装配串接在一起。装配的顺序是先完成车架的预装，装配前后桥及传动轴等，由翻转机完成车架翻转，然后安装发动机变速箱总成，装驾驶室内饰总成，装车轮、油水加注等。

4）自动化产品在汽车行业的应用

汽车行业主要用到包括PLC，HMI，低压变频器等自动化产品，其在汽车的冲压、焊装、总装和涂装工序中发挥了重要的作用。

A．PLC产品在汽车行业的应用

图：汽车行业控制系统

汽车制造产业规模大，自动化水平要求高，涉及的自动化技术和产品包括控制产品、现场总线、运动控制、机器视觉、离散传感器、安全产品等等，汽车制造业成为自动化的主力市场之一。汽车行业是PLC应用的第二大最终用户行业，仅次于冶金行业。

汽车生产线分为冲压、焊装、总装和涂装（喷漆）四大工序。每个工序都会大量使用PLC进行控制，因此是PLC应用最大的潜力行业，也是对综合技术要求最高的FA行业。

冲压车间除用机械手以外，其他控制都用PLC。焊装车间主要用于传输控制，一条生产线用5－8个PLC。如标志206压装线，采用分布式控制，每一个PLC控制一个小系统，如物流生产线上的工位。总装车间PLC主要用于输送线控制，输送线分三种：高架线、内饰线和终装线。高架线上PLC用于后轴和前轴的发动机控制，终装线用于进行测试控制和各个工位的移动控制。一般一段工艺（如终装线）用一个PLC，中型的在300IO左右，大的1000IO以上。

汽车行业的PLC用户不仅包括各种类型的整车厂家，还包括各种总成、部件以及零件厂家，不同厂家使用的PLC差别较大，覆盖各种规模的PLC产品。在零部件厂家，大、中、小型PLC分别用于输送机控制、烤炉控制柜，和空调控制。

汽车行业大中型PLC产品应用较多，从应用的产品价值看，中型PLC比例最大。小型PLC应用很少，主要在一些前处置电小车中有应用。

与前几年略有不同，三年前汽车生产线和其自动化产品基本都是国际采购的，在中国的汽车生产线大多来自进口，PLC随生产线同时引进，只是在国内采购相关的备件。但是近几年汽车市场竞争激烈，汽车大幅降价，厂商开始降低成本，很多生产线上的自动化产品开始国内采购。但是汽车产业是分散制造行业，不同的零部件来自不同的分厂，使用不同的生产设施，因此一家汽车制造厂会使用多个品牌的PLC。

Siemens、Omron、Mitsubishi、RockwellAutomation在汽车行业的用户覆盖最广泛，其他品牌如ABB、Schneider、GEFanuc、Koyo和LS在特定的用户也有运用。汽车行业的品牌选择有一定的国别特征，通常日本汽车企业如本田、尼桑等会优先选用Mitsubishi的PLC产品。

B．HMI在汽车行业的应用

自从汽车问世以来，便出现了驾驶者掌握自己车辆行驶速度和周边状况信息的需求。这方面，车速表是一个很好的例子，它可以弥补人类缺乏的速度感。其他例子还包括了解侧向速度和行驶动力。从人机接口（HMI）到扫一眼车速表、凭自己的感觉和按动按钮，对于一代又一代驾驶者来说，这类信息源已经相当丰富了。汽车人机工学设计主要保证显示器易于读取，按钮操控简便并在驾驶室内合理布局。

现在，HMI已广泛应用于汽车驾驶室，今后将向纵深领域发展。例如，实现驾驶信息系统与驾驶辅助系统的交互。电子辅助系统以及汽车与外界连接技术的不断进步（例如通过互联网）为HMI提出了新的任务。

另外，智能网联越来越被强调，而汽车HMI可以使驾驶员方便快捷地查询、设置和切换车辆系统的各种信息，在增强驾驶乐趣的同时保证驾驶安全性。HMI的发展趋势将基于车联网以及自动驾驶技术的发展，未来HMI数字化趋势愈加明显，为车主带来更多的驾驶乐趣。

C．低压变频器在汽车行业的应用

低压变频器主要应用在涂装车间里，涂装车间工艺空调加装低压变频器进行控制，至少可以实现如下几个目的：

1、方便维护，调节风机转速或者室体内风量，方便、简单。

软启动器控制，只能在风机启动的时候避免启动时的大电流对电机的冲击，不能实现电机的灵活调速。运行中的风机是运行在额定转速，风量的调节只能简单的依靠风门的调节。电机或其他机械的维护量大，而且由于厂区大、楼层高、车间噪音大等，对操作人员来说，维护工作量大也非常辛苦。

采用低压变频器控制，则完全改变了上述不利情况。风量的调节可以轻松通过低压变频器来调节电机的速度实现，在生产车间，通过网络和工业用触摸屏就近调整相关参数，轻松实现维护、调速，由于电机工作在适当的工艺速度中，对于电机等相关机械的磨损也大大获得改善。

2、节能降耗，经济效益明显：

软启动器控制，由于电机长期工作在额定转速，甚至于正常的节假日也是如此。这样，就带来了不必要的电力浪费和大量的机械维护成本。

采用低压变频器控制，轻松实现电机速度可调（近乎无极）。尤其在正常的节假日，完全可以在极低速运行。能源节约至少40%，因为改造而增加的费用，单就电费最多1年可以节约收回投入。其他机械的维护节约就不必计算了。

3、调控方便直观，应急发生时缩短处理时间。

由于软启动器控制，并非智能化设备，不能实现网络控制，也很难实现远程监控，调控时就要到控制柜直接调整，单人操作还不能实现，至少需要2人配合。当有应急事件发生时，也要从生产车间到控制室来操作或做急停处理，这样就会带来处理时间长，增加危险事件发生的概率。