造车的四大工艺与汽车工业机器人

　　对于整车厂来说，只有四大工艺是其核心内容，这就是冲压、焊接、喷涂和总装。由于冲压工艺简单，标准化程度高，一条冲压线可以多种车型，目前冲压领域也出现了独立厂家，为多个厂家提供冲压件。不过焊接、喷涂和总装生产线定制化程度极高，一条线基本上只能对应一种车型，不大可能出现独立厂家。

　　汽车领域的工业机器人，除了四大家族外，还有意大利菲亚特克莱斯勒旗下的COMAU（柯马）、日本的NACHI（那智不二越，为奇瑞提供108台机器人）、日本的川崎重工、韩国的现代重工值得一提。柯马在白车身领域全球第二。韩国罗普伺达、阿尔帕也为现代汽车提供机器人。此外日本有些厂家如丰田旗下的电装也有能力自制工业机器人。

　　我们以观致汽车为例，下表为观致汽车1-6月产量，观致汽车的生产线为36JPH，也就是说单班制的话，每天生产288台。

　　包括车门、顶盖、侧翼板、立柱、发动机罩等等，车身70%以上的零部件由冲压设备冲压而成。冲压机的压力使钢板发生拉伸或硬压，为钢板开孔，并切掉无用的部分。作为汽车四大工艺之首，冲压线又被称为“印钞线”，属汽车制造装备的关键设备。对于占汽车车身10%的超大型冲压件，一般采用总吨位6000t以上的冲压线；25%左右的大中型冲压件，采用4000t左右冲压线；25%左右的中型冲压件，采用2500t左右冲压线；其余40%左右中小件，基本采用1000t以下生产线。通常采用6序或5序冲压机设置，即一台大吨位冲压机之后交由4到5台小冲压机。

　　工业机器人领域有ABB、KUKA、FANUC、YASKAWA四大家族，市场占有率合计超过75%，这其中日本的FANUC全球第一，YASKAWA全球第三。美国没有大的工业机器人制造厂家，因为美国的机械制造也已经呈现空心化，美国对金融和新经济更有兴趣。四大家族中，KUKA以汽车工业为主要市场，全球汽车工业用机器人市场占有率第一，中国的美的是其第二大股东。

　　拉深：将平面板料变成各种开口空心零件，或把空心件的形状、尺寸作进一步改变的冲压工序。

　　焊接是机器人使用最多的车间，对国内厂家来说，年产能20万辆的焊接车间，早期通常使用60-80台机器人，如奇瑞A3生产线62台机器人，江淮乘用车79台机器人。2014年后则大幅度提升，如江铃小蓝二期基地为60台（年产能10万辆），吉利宝鸡基地采用128台焊接机器人，广汽菲克广州则高达440台，长城徐水二期基地也是大约300台。国外比例更高，特斯拉Model3的年产能大约25万辆，使用大约420个焊接机器人。长安福特杭州厂产能为25万辆，使用503个日本川崎重工的机器人。宝马铁西工厂，年产能30万辆，使用685个工业机器人，一汽大众佛山厂年产能36万辆，使用842个焊接机器人，效率高达72JPH。广汽菲克的自动化率最高，达98%。

　　焊接车间的投资弹性最大，就看你要达到多高的自动化率，当然自动化率越高，产品一致性就越高，质量也越高。实际单纯机器人的价格也不算太贵，最贵的焊接机器人，ABB大约30万一台。但汽车工厂的机器人都要针对某一车型单独开发控制和操作系统，还有夹具、检具、供电系统、电脑网络系统、自动检测系统，还需要厂家培训员工。开发和服务费昂贵。一般来说年产能6万辆，自动化率45%的焊接车间投资大约2亿人民币，自动化率达到75%的话，伺服电机维修，估计投资需要7-8亿。宝马的铁西工厂焊接自动率达到95%，估计投资在20-25亿人民币左右。

　　冲裁：使板料实现分离的冲压工序(包括冲孔、落料、修边、剖切等)。

　　对汽车工业来说，可以分为欧美和日本两大流派，日系是垂直供应链，以丰田最为典型。丰田旗下的电装、爱信、爱知制钢、丰田纺织、丰田合成、JTEKT都是全球前30大汽车零部件企业，如果不计轮胎业务（个人认为，轮胎属化工范畴，不能算汽车行业），电装与爱信分别在全球汽车零部件企业中排名第二和第四。不仅是上游零部件，像原材料，如钢铁，丰田所属的三井财阀不仅拥有大量铁矿石矿山和强大的远洋运输团队，还拥有全球第一大汽车钢板供应商新日铁住金，这家企业的中国市场占有率超过60%。垂直供应链保证了产品品质和利润率。欧美则是平行供应链，除发动机外几乎所有关键原材料和零部件都外购。而发动机的原材料和零部件自然也是外购，而日系可以做到在一个集团内部完成。

　　机器人生产线缺点就是缺乏灵活性，发那科机器人维修，它的控制系统、夹具、捡具都是专为某一车型定制的，如果车的外型改变，需要先将所有机器人停工，重新设计控制系统、夹具、捡具。如果是ABB的机器人，需要大约半年的时间，甚至时间更长，而这半年内，你仍然要给员工发工资。因为对固定焊装线来说，一旦车身外型要改变，焊装线上的所有点焊工位都须从电极加压系统、气动系统多点焊机使用的液压系统、焊接变压器的二次供电系统——包括焊接变压器的二次侧电缆线焊接变压器的二次侧焊接电流与电压及其它焊接参数的测量系统、所有电极、焊接变压器内部、焊接主电路中的大功率晶闸管等的冷却系统及控制系统（控制箱）须全盘变动，这实上是很困难的，成本相当高。

　　汽车领域有个专门的术语叫JPH，可以称之为每小时产量。汽车行业大量使用工业机器人，这样做的好处是高品质与高效率，缺点是缺乏灵活性。简单地说，使用工业机器人越多，效率与品质就越高，以国内德系合资厂而言，JPH大约为48，也就是75秒生产一辆车；日系厂可以做到60，也就是1分钟1辆车；韩系可以做到65，不到1分钟生产一辆车；自主车厂比较差的是30，也就是2分钟1辆车。通常1年工作日是250天，每天工作8小时，JPH30的话，年产能就是6万辆。生产线的最好保养方式是：一直保持适度运转。如果长时间停滞的话，突然投入生产，可以会发生各种种样的故障，如部件老化失效、润滑油泄露、工位调适不当、工人操作失误等带来的一系列问题。所以，一般整车厂即使淡季也要造车，即使明知道库存满手也不得不继续造车。