朗讀工業機器人行業專題報告：從美國“2mm工程”看國產化空間第工業機器人行業專題報告：從美國“2mm工程”看國產化空間

《工業機器人行業專題報告：從美國“2mm工程”看國產化空間》
未來智庫優質創作者20 世紀 70 年代開始，日系車進入美國市場，市場份額快速上升，迅速搶奪了美國汽車市場約 20%的份額。日系車在美暢銷，除了制定了正確的營銷策略順應了石油危機的影響和 迎合了消費者的需求外，其主要原因在於日系汽車的質量明顯高於車身精度較低、尺寸偏差 較大的美國汽車。為了應對市場份額流失，20 世紀 90 年代，美國汽車行業發起了旨在提高 汽車質量、降低車身誤差、挽回市場份額的“2mm 工程”。在“2mm 工程”開展的 3 年 （1992-1995），美國汽車質量明顯提高，工程取得良好成果。（1）美國汽車工業成熟發達，千人汽車保有量世界第一美國被稱為“車輪上的國家”，汽車工業成熟且發達。美國密集的公路是人流、物流的 重要運輸命脈，同時也促使了美國汽車行業的崛起。美國汽車產業自 20 世紀以來發展至今， 已經經曆了完整的起步、成長、成熟階段。 汽車制造業是美國制造業的支柱，機動車產出占制造業行業增加值常年穩定在 15%~25% 的區間，對維持制造業產出起到了重要的作用。同時，美國汽車的總保有量與人均保有量也 長期穩居世界第一，根據世界銀行 2019 年公布的數據，美國每千人汽車保有量 837 輛，幾 乎人均配有一輛汽車。（2）90 年代高質量日系車搶占市場，美國“2mm 工程”應運而生20 世紀 70 年代日系汽車大舉進軍美國市場，嚴重侵蝕美國市場份額。20 世紀 70 年代 之前，美國三大車企福特、通用、克萊斯勒常年占有美國汽車銷售市場份額的 80%以上，而 日系汽車在美市場占有率幾乎為 0。 兩次石油危機之後（1973-1974 年、1979-1980 年），低油耗、高質量的日系汽車迅速搶 占美國汽車市場，本田、豐田和日產於 1990 年共獲得了 18.03%的美國汽車銷售市場份額， 而與之相對的則是美國車企市場份額的迅速下降，福特、通用、克萊斯勒的市場份額之和從 1965 年的最高值 90.60%下降至 1990 年的 70.96%，失去了近 20%的市場份額。這對美國汽 車制造業產生巨大沖擊，並在相當程度上影響了美國整個國民經濟的發展。20 世紀 90 年代，為提高美國汽車質量使之能與日系汽車抗衡，美國汽車行業開展了 “2mm 工程”。日系汽車之所以能迅速獲得美國汽車市場份額，除了其價格低、油耗低的特點之外，還有一個重要的原因就是質量高。20 世紀 80 年代末，日本依靠全面質量管理（TQC） 使其品牌產品的車身制造綜合偏差控制在 2mm 以內，為日本轎車產品全面占領歐美市場奠 定了基礎。1991 年，美國密西根大學（University of Michigan）吳賢明教授提出了命名為“2mm 工 程”的計劃構想，從系統的觀點出發對汽車產品采用車身制造綜合誤差指數（continuous improvement indicator），即“6σ”來控制車身制造質量，從而得以用最經濟的制造成本提 高汽車產品的整體質量。當時，日本汽車白車身（即不包括附件及裝飾件的未塗漆的車身） 尺寸誤差綜合指數控制在 2mm 以內，歐洲汽車控制在 2.5~3mm 以內，而美國汽車僅某些車 型控制在 4mm 以內，部分車型誤差值高達 5~6mm。白車身通常是指尚未裝配門蓋和發動機罩的未塗裝的車身基本骨架，轎車白車身通常由 前圍、後圍、左右側圍、車頂、底板等幾大部分組成，在轎車車身生產中，白車身的裝配質 量很大程度上影響到最終整車性能，車身的精度也直接影響到整車的外觀、使用性能和其商 品價值。1美國汽車車身尺寸誤差較大，直接影響了美國汽車的質量，降低了美國汽車的競 爭力。汽車白車身精度的控制涉及沖壓工藝分析、沖模結構的構思、總成件檢具的使用、焊接 工藝分析、焊接夾具機構的構想、零部件公差的正確選取與合理分配等眾多方面。一般而言， 典型的轎車車身由 400 多個零件，經過 200 多道裝配工序，2500 個工裝定位點，由 4000、 6000 個焊點焊裝而成。白車身產品結構和制造工藝都非常複雜，工藝質量控制十分困難。車身尺寸控制的好壞不僅能反映在整車外觀及裝配性的優劣，影響到顧客對產品的評價 及汽車產品的市場前景，而且車身尺寸偏差還與整車性能息息相關，影響到產品的密封、噪 音、壽命、動力性等性能。根據 J.D.Power 全世界汽車產品質量關鍵問題調查評估的報告顯 示：有 41%的汽車產品質量問題由車身制造尺寸偏差所造成。因此，對車身制造尺寸偏差的研究及控制尤為重要。為改變在質量上落後的局面，美國汽車行業在美國密歇根大學華裔教授吳賢名和倪軍的倡導下，聯合通用、克萊斯勒等車企以及美國商務部等政府部門，與美國密歇根大學等科學院所共同投資，開展了一項旨在提高車身制造質量的全面計劃，目標是將美國汽車的白車身 尺寸誤差降低至日系車水平，這就是“2mm 工程”(2mm Project)。（3）CII 指數法控制誤差，“2mm 工程”成效斐然1992 年，“2mm 工程”正式啟動。吳賢名教授 Michigan 大學團隊、通用、克萊斯勒、等 八家供應商、兩所大學（密大和韋恩州立大學）向美國國家標准局（NIST）提出成立“車體 精密制造聯盟”（Auto Body Consortium）的提案，目標就是利用各個汽車裝配廠測量機的 海量數據，由大學團隊下工廠，提供數據分析支持，與車廠和供應商人員組成多個混合團隊， 集思廣議，挖質量問題根源，提出測試和落實解決質量改進方案。這個提案在 1992 年得到 批准，並得到三年（1992-1995）約一千四百萬美元的資金。“2mm 工程”的核心目標是降低車身制造誤差，控制車身制造質量，主要的測評方法是 CII 指數法。CII 指數（Continuous Improvement Index，持續改進指數）是 Michigan 大學 吳賢名先進制造技術研究中心提出的質量評價指標，它的計算方法是：在一定的時間段內， 對車身全部測量點進行尺寸誤差測量，計算 6σ（均方差的六倍），並從小到大進行排序，取 第 95%測點的 6σ 值作為白車身的 CII 值。例如，假設有一串共 100 個數字由小到大排序 0.01、 0.02、0.03……1.00，代表了車身上 100 個測量點的尺寸誤差 6σ 值，第 95%測點的 6σ 值為 0.95，則 0.95 就是當次生產車身的 CII 值。對尺寸誤差大於該 CII 值的測量點所在區域，需 要重點進行質量控制。將車身精度控制在“2mm”，是指車身至少 95%的測量點的尺寸誤差 6σ 值小於 2mm，不可將其簡單理解為接縫的寬度小於 2mm。運用 CII 指數，可以直接尋找車身尺寸誤差嚴重的區域並進行控制。CII 指數具有的重大創新意義，不僅在於提出了新的車身尺寸波動水平的度量指標，更在於通過鎖定尺寸誤差 最大的 5%的測點所在位置，可以明確需要重點質量控制的區域。應用 CII 指數時，大體上 需要經過如下幾個步驟：（1）測量車身各處誤差，求出每個測點的 6σ 值並由大到小進行排 序，取第 95%的測點的 6σ 值，即為 CII 值；（2）確定 6σ 值大於 CII 值的測點，並判斷造成尺寸波動的區域和需要控制的對象；（3）列出所有可能產生此問題的原因，根據數據分析和實際經驗確定各原因的權重；（4）針對問題提出改進措施，並爭取獲得其他部門支持；（5）重複上述步驟，確定新的波動控制點，再進行改良。如此不斷改進，車身的整體尺寸質量就會達到很高的水平。
1992-1995 年的“2mm 工程”，在提高車身質量和創新運營模式兩方面取得了優秀的成 績。自 1992 年啟動，曆經 3 年努力的“2mm 工程”很快顯現出了效果，參與其中的兩大主 機廠（通用和克萊斯勒）將 CII 值成功地控制在了 2mm 以內，車身質量得到顯著提高。同 時，一方面精度的提高減少了返修的發生，從而降低了生產成本；另一方面誤差小了也就減 少不必要的耗材，質量精度提高帶來的技術性研發費用也可以通過量產來抵消，因而從這一 方面來說也是對成本有很好的消減作用。 “2mm 工程”的成功之處不僅在於提高了白車身的制造質量，而且在於形成了一種提高 產業精度的可行運營模式。在 1995 年，由於“2mm 工程”的重大成功，及密大團隊其它的 項目業績，美國國家標准局（NIST）批准並贊助了汽車機械加工精度有關的 14 個聯盟項目， 工作範圍擴大至噴漆、焊接、輕金屬加工、薄板沖壓等領域，同時也和非汽車產業公司如波 音、GE 等進行合作。若幹制造業中心也用類似的運營模式，這些聯盟一定程度上增強了汽 車業的技術能力，改善了汽車工業的質量。二、尺寸偏差源於多方面，工業機器人僅為因素之一實施“2mm 工程”的難點主要體現在沖壓件尺寸偏差、焊接夾具、焊接變形、零部件及操作四個方面，影響整個車身制造尺寸偏差的影響因素多種多樣，因此我們也可以理解為僅有一小方面的誤差來源於汽車行業工業機器人的加工精度。白車身總成件是轎車車身的基礎，典型的車身由若幹個沖壓件經過焊接、壓合、粘接、 鉚接等工藝過程合成分總成件，分總成又合成為總成零件，最後組裝成汽車白車身。在零部件制造的過程中，零部件裝配總成的過程中，加工及裝配的尺寸誤差會不斷累積，工人操作技能也會最終反饋到白車身的誤差當中。根據汽車白車身精度控制思路與方法的探討，以大眾公司的邁騰汽車的左後門輪廓尺寸為例，在測量零件、總成和車身時，根據零件的統一基准按六點定位准則直接建立在測量坐標系上，檢驗 RPS 點尺寸合格後就可以進行零件單點尺寸的測量。邁騰左後車門的部分功能尺寸被要求控制在所在坐標系平面、所在軸向距離±1.0mm 或+1.5/-0.5mm 範圍內，此精度要求是遠高於工業機器人可實現的重複定位及加工精度範圍，多餘的精度誤差範圍可留給其他的尺寸偏差影響因素。（1）沖壓件尺寸偏差影響整體尺寸精度沖壓件的尺寸誤差將在工件相互壓緊時，產生變形，影響車身尺寸的精度。車身是由成百上千的沖壓件互相連接、組焊形成的，在各件之間都會有貼合面或焊接面，這些面被稱為搭接面，工件的尺寸精度通過這些搭接面傳遞形成車身的尺寸精度。假設在某一工序中的沖壓件尺寸發生了偏差，導致在裝配時工件搭接面之間間隙或幹涉，過渡不協調，在夾具上用較大的壓緊力強行把工件搭接在一起時，工件之間將產生強制變形，必然會造成裝焊誤差， 影響車身尺寸的精度及穩定性。以下方法和途徑可有效提高沖壓件尺寸的精度和穩定性。（1）產品結構的控制。一是簡化產品結構，降低沖壓工藝難度，提高工件的成型性和穩定性；二是采用整體沖壓工藝， 如“整體門框”、“整體側圍”等；三是為工件定位設置專用的定位孔和定位面，提高工件在夾具定位時的重複定位的精度；四是為工件增加拉伸筋，用於收料和提高工件的強度，提高工件在大批量生產時的一致性。（2）模具的保證。模具的精度要高，材質必須耐磨，保證模具在大批量生產時的耐用性和制件穩定性；定期進行模具維護，並且在維護後進行沖壓件的檢測，以保證沖壓件的一致性。（3）沖壓機床的保證。各模具在制件時，盡量使用相同的機床；其模具在沖壓機床中的擺放位置、擺放的方向盡量一致，以使模具的平行度盡量一致。（4）板材。鋼板在使用前，應先檢測其性能，根據不同的性能用於不同的工件。（2）焊接夾具或是制造缺陷的重大因素焊接夾具與汽車制造的精度具有很大的關系。焊接夾具在車身生產中的作用是：通過夾 具上的定位銷、基准面、夾緊臂等組件的協調作用，將工件安裝到工藝設定的位置上並夾緊， 不讓工件活動位移，保證車身焊接尺寸精度的一致性和穩定性。夾具定位不可靠、夾具磨損、 定位松動、夾緊失效等問題必定會造成工件焊接位置偏差，而導致分總成尺寸偏差，影響到 車身總成的尺寸偏差。美國 2mm 工程報告指出，有 75%的制造缺陷和夾具失效有關。 從焊接夾具設計、制造精度、調整、使用和維護等幾方面可對進行精度控制。（1）夾具設計。夾具設計從以下幾個方面考慮：一是汽車焊接夾具的設計中，方式定位采用“N-2-1” 定位原理；二是焊接夾具設計基准與車身設計基准、沖壓基准、檢測基准統一；三是夾具設計時要求夾具定位結構規範化，便於調試及維護；四是輔助支撐設置要合理，避免過定位。（2）夾具制造精度。夾具的精度應能確保零件在夾具上自由服帖，當所有夾緊點夾緊後工件不會有松動竄動的現象；（3）夾具調整。夾具調整前要分析是否會造成其他影響， 調整時要進行試驗，驗證合格後方能進行調整，調整後要時下工序做好跟蹤驗證，如出現其他問題時需要馬上恢複夾具，夾具調整需要做好更改及驗證記錄；（4）夾具使用和維護。 操作者要按照標准化操作正確使用夾具，定期對夾具進行點檢和維護；定期使用檢測設備對夾具進行測量，以確定夾具是否需要維修和精度恢複。（3）焊接變形難以定量計算焊接變形引起的焊裝誤差一般比較難於定量計算，對焊接工件造成的尺寸誤差也可能較大。焊接變形量的確定應通過理論分析與實際測量相結合，對不同的部位、不同的焊接方法、 焊接規範和不同的焊接順序等都要具體分析。 一般可通過以下幾方面控制焊接變形量。（1）焊接方法。汽車車身焊裝所采用的焊接方法以電阻點焊為主，CO2保護焊為輔。采用先進焊接設備，如機械手、自動焊、引出焊等， 這些設備不僅能使車身焊接時焊點均勻，點焊順序穩定，而且能提高焊接速度，最大限度減 少車身焊接變形量。（2）焊接工藝。在定位夾具夾緊的狀態下設定定位焊點，在補焊台實現補焊。這要求在工藝文件上對焊點位置、數量、間距和點焊順序都應明確規定，並且要求 操作者嚴格執行。（3）焊接規範。汽車點焊采用強規範，即用大電流和短時間焊接，使薄板件的焊接變形較小。合理設置焊接參數，調試焊接壓緊力，減少焊接變形。（4）人工操作亦影響零部件尺寸零部件的質量、包裝和人工操作也會對車身質量產生影響。零部件尺寸不合格會造成焊 接誤差，從而影響車身尺寸偏差。所謂零件尺寸不合格，是指零件實物尺寸和產品設計圖紙 不一致。在整車所包含的零部件中，有很多是由不同的供應商提供的，因存在技術水平上的 差異，提供的零部件質量也存在一定的差異，這些差異在整車制造過程中產生累積誤差，影響車身尺寸精度及整車品質。物流包裝影響零部件不同的包裝方式及運輸方式會對零部件尺 寸和變形產生不同的影響，而零部件定位孔、搭接邊變形會影響車身尺寸偏差。人工操作過 程產生的誤操作也會對車身精度產生影響。 因此，必須要嚴格控制零部件尺寸精度，所有焊接零件必須檢驗合格才能投入使用，特 別是車身上一些主要的裝配孔、工藝孔的位置尺寸和搭接面尺寸是必須控制的；必須改善各 供應商的零部件包裝及物流方式，將物流過程中的零部件狀態變化納入質量管理範疇，防止 運輸過程中零部件之間的碰撞變形；必須正確評估分總成的轉運工具和吊裝工具對尺寸和變 形的影響，操作者要嚴格按照操作規範來操作，操作過程中保證焊鉗與工件垂直，減少操作 不規範、不正確帶來的隨機的制造誤差。監控質保部門進行尺寸監控。通過建立功能尺寸系統，掌握總成尺寸監控點的位置，定 期對車身結構尺寸進行測量監控，及時發現問題，並進行反饋整改。內外表面精測樣架。汽車內飾由部件構成並且任意點都為零基准。用於測量零件幾何尺 寸和功能檢驗。可以對內飾件的裝配和零件之間的匹配進行評價，也包括對天窗、前後風窗 的匹配尺寸評價等。對車身外覆蓋件的總成匹配進行評價，包括從白車身到總裝的外表面件。 在首批樣件的檢驗和認可中做測量分析，對壓合件和沖壓單件的輪廓尺寸進行評價，為下一 步尺寸改進確定優化方向。生產過程中的檢測手段。（1）使用輔助檢具樣板。在產品研發初期，先期采購定制的輔 助量、檢具，包括：車身四門兩蓋檢具、前後風窗檢具、天窗檢具、後尾燈檢具、前端檢具、 間隙平度測量兩塊等。在生產過程中，根據實際需求可自制檢具，檢查實車功能尺寸狀態， 出現問題及時與上下道工序溝通反饋，及時整改。（2）匹配尺寸監控。根據產品匹配數據要 求，確定匹配檢查控制項目及檢查頻次，監控車身尺寸狀態。（3）激光在線測量技術。通過 在線檢測，可以測量車身特征部位的三維坐標值，綜合精度不低於 0.1mm。測量公差可根據 需要自行設定，出現偏差自動報警，實現尺寸控制的自動化。簡而言之，美國汽車行業為提高汽車質量而發起的“2mm 工程”，其難點在於空間工序 上的誤差累積、設備磨損與誤操作以及設計水平與裝備水平等方面，相較之下對工業機器人的要求並非極高。不論是廣泛到“2mm 工程”的實施還是具體到邁騰左後車門的輪廓尺寸， 汽車白車身或其他工業品的加工總成都涉及多項加工工藝、工藝流程設計、作業者操作等多方面，在整個過程中誤差會不斷累積，因此，相對來說工業機器人對零部件加工工序僅為其中的一環，對工業機器人的加工要求並非極高。三、國產汽車機器人精度緊跟國外，或迎百億市場空間影響汽車制造精度的因素多種多樣，處於制造環節的工業機器人是其中重要的一環，為研究國產汽車工業機器人能否滿足汽車生產的要求，我們對比了國內外汽車工業機器人在 “2mm 工程”中主要運用到的工序（焊接、沖壓、折彎）的精度與其他參數，我們認為國產汽車工業機器人的精度雖做不到極致，但在滿足焊接和折彎領域的汽車加工工藝上，已經可以達到要求的加工精度。2020 年，我國工業機器人行業銷量明顯呈回暖趨勢，同時汽車行業存在邊際改善，應用 於汽車行業的工業機器人需求空間大。經測算，我們認為中國汽車工業機器人市場規模達百億元，市場空間廣闊但國產機器人的滲透率仍然較低，未來隨著國產工業機器人在汽車制造業逐步得到認證，國產替代空間有望進一步打開。（1）國產工業機器人精度及各項指標不遜於國外品牌工業機器人在汽車制造生產中的運用廣泛，包括焊接、噴塗、沖壓、搬運、裝配、折彎 等，在“2mm 工程”中主要涉及的運用工序有焊接、折彎和沖壓。本文通過查閱公司官網與 產品手冊，以不同工序為分類基礎，在同等負載量級的情況下，將國內部分工業機器人公司 的產品精度及其他參數與國外機器人“四大家族”ABB、安川、庫卡、發那科的工業機器人 進行對比。不同的企業可能對工業機器人的負載級別劃分標准不盡相同。如埃斯頓將負載級別分為 四類：小負載（0~30kg）、中負載（30~100kg）、大負載（100~350kg）和超大負載（＞350kg）。 而安川則將負載級別分為五類：小型、一般小型、中型、大型、超大型。在對國內外工業機 器人進行精度比較時，首先需要確定功能用途，其次便是確定其負載級別。本文采用的是埃 斯頓的負載分類標准。我們選擇相同自由度條件下的工業機器人進行參數對比，自由度越高的機器人可以完成 的動作越複雜，通用性越強，應用範圍也越廣，但相應地其技術難度也越大，以下我們選取 的均為六自由度機器人。除自由度指標外，工作空間反映機器人可以應用手爪進行工作的空 間範圍，運動速度會影響機器人的工作效率和運動周期，位置精度決定工業機器人在作業中 的定位精度和重複定位精度，都是衡量機器人工作質量的重要技術指標，因此我們主要選擇以上幾個參數將國產及進口機器人進行對比。在小負載焊接領域，國產工業機器人的重複定位精度已與“四大家族”產品大體相當， 在最大速度上則稍遜於國外品牌。埃斯頓 ER6-1600 型重複定位精度達 0.08mm，新松 SR10C、 新時達 SA1800 和埃夫特 ER6-1400 型號重複定位精度均可達 0.05mm，和 ABB 的 IRB 1600 系列相當，不遜於安川 AR1440 的 0.08mm。在臂展上，國產小負載焊接機器人最大工作距離均能達到 1400mm 以上，與國外品牌平齊。而在最大速度上，國產品牌相較國外品牌有一定的差距。根據資料，點焊機器人的精度要求一般在 0.25mm 以下，弧焊機器人要求的重複定位精度則應小於焊絲直徑的 1/2，即 0.2~0.4mm。在 2016 年中國機器人產業聯盟公布的三項標准中，《弧焊機器人系統通用技術條件》明確表示重複定位精度的數值應小於等於 0.2mm。 由此可見，國產品牌焊接機器人精度足以滿足汽車焊接生產的需要。在中負載折彎領域，國產機器人精度接近部分國外機器人型號，小負載折彎領域國產機器人精度與國外相當。新時達 SR85B 系列的重複精度達 0.1mm，接近了 ABB 和安川的產品。 埃斯頓折彎機器人 ER80（世界首款六自由度折彎專用機器人）榮獲 CAIMRS-2019 年度“工 業機器人獎”，據埃斯頓公司 2018 年 1 月 19 日投資者關系活動記錄表：“以折彎機器人為例，埃斯頓對鈑金折彎有二十多年的技術沉澱和對工藝的透徹研究，埃斯頓折彎機器人已占 據該細分應用領域很高的市場份額。”根據無錫微色奇科技有限公司官網介紹，配天機器人 技術有限公司生產的 AIR20-A 型號六軸折彎機器人，在 20kg 的負重下重複定位精度可達 0.03mm。根據 ImRobtic 機器人在線網絡及上海圖靈制造機器人有限公司數據顯示，目前國 內市場主要機器人重複定位精度較大份額在 0.2mm 及其以上，由此可以顯示國產機器人和國 外機器人均可以滿足目前國內市場的主要需求。沖壓機器人領域，國產部分機型精度與國外品牌精度平齊。埃斯頓 ER170-2650 與新松 SR120D 重複定位精度達 0.2mm 與安川 EPH130D 相同，但相對於庫卡和發那科的 0.05mm、 0.03mm 尚存一定差距，有向國際先進產品接近的空間。在小負載沖壓領域，埃夫特於 2017 年推出的 ER12-C304 沖壓機器人重複定位精度可達 0.07mm，向高精度沖壓領域前進。另外， 據國產品牌拓斯達官網，其在沖壓自動化解決方案中運用了一款自產沖壓機械手產品，其重 複定位精度可達 0.1mm。在在 2016 年中國機器人產業聯盟公布的三項標准中，目前埃斯頓 等國產品牌均符合《沖壓機器人系統通用技術條件》顯示的重複定位精度國家標准。我國國產品牌汽車工業機器人市場滲透率目前仍低，國內汽車生產商主要運用的還是國 外品牌機器人。通過對不同種類機器人的工作參數分析，我們認為目前國產工業機器人的加 工精度雖不及四大家族，但對於當前汽車制造業的加工要求已能夠滿足，未來伴隨我國汽車 制造業的發展，國產工業機器人的加工精度也會提高，有追趕國外品牌的潛力。由於進入汽 車行業需要一段時間的認證周期，需要下遊企業對國產產品力進行確認，在國產化的大趨勢下，我們認為國產品牌汽車工業機器人擴增本土市場份額指日可待。（2）汽車工業邊際改善，產量銷量有望回升隨著全面複工複產的推進以及促進汽車消費政策的出台，我國汽車工業行業逐漸轉暖。汽車行業在 2020 年上半年受新冠疫情影響，銷量暫時陷入低迷。二季度以來，各級政府部 門陸續出台鼓勵汽車消費舉措：上海市印發《關於促進本市汽車消費若幹措施》的通知；深 圳市推出了促進新能源汽車消費的政策，放寬個人新能源小汽車增量指標申請條件，擴大個 人增購新能源小汽車車型範圍，對個人新購新能源小汽車給予綜合使用財政補貼。此外，天 津、重慶等城市也出台相關刺激政策，政策托底作用逐漸顯現。據國家統計局數據，2020 年 1-11 月汽車工業增加值持續強勢 V 型回升，由年初的-31.80% 回升至 6.3%，11 月當月汽車工業增加值同比增速為 11.10%，持續維持高位。從 PPI 數據來 看，2020 年 1-12 月汽車制造業 PPI 累計同比為-0.40%，降幅持續小幅縮窄，與年初相比小 幅回升，2020 年 12 月汽車制造業 PPI 環比為-0.2%，我國汽車制造業正在邊際改善。汽車銷量持續回暖，2021 年仍有望保持增長趨勢。從需求端看，根據歷史汽車銷量數 據，在一個自然年度當中通常下半年汽車銷量明顯高於上半年，9-12 月為汽車銷售旺季。2020 年下半年，政策刺激疊加疫情期間延後釋放的消費需求，汽車銷量有逐漸上升的趨勢。從供 給端看，2020 年 1-12 月汽車制造業固定資產投資完成額累計同比由年初的-41.00%回升至 -12.40%，固定資產投資完成額的邊際修複為汽車產量上升提供了支持，反映了汽車行業的 信心正在恢複。（3）工業機器人市場回暖趨勢明顯，國產汽車工業機器人空間廣闊國內工業機器人市場回暖趨勢明顯，12 月機器人產量同比增速達 32.40%，2020 全年累計產量增速達到 19.1%。2009-2016 年中國工業機器人市場銷量保持高速增長，2017 年末開始，由於下遊 3C 及汽車市場景氣承壓，相應固定資產投資放緩，中國工業機器人產量增速開始持續下行。2019 年四季度起，中國工業機器人行業逐漸複蘇，2019 年 Q4 產量同比大幅上升 54.53%。2020 年 Q1 工業機器人在疫情影響最嚴重的期間，展現出了行業的韌性，產量實現同比 7.16%的增長。2020 年第二季度開始工業機器人產量呈現持續強勢複蘇。2019 年 10 月至今，工業機器人產量連續同比增速為正，行業回暖趨勢明顯。制造業勞動力成本逐漸提高，驅動中國工業機器人密度上升。隨著產業升級導致的低技術、重複勞動工作減少，疊加勞動力供不應求的現狀，我國各行業用勞成本明顯提高，而制造業工資上升明顯高於其他行業。2019 年，我國制造業就業人員平均工資為 78,147 元/年， 制造業平均工資高出建築業、居民服務和其他服務業、住宿和餐飲業 19.16%、29.74%、55.22%。 工業機器人的發展與制造業息息相關，由於制造業用勞成本不斷提高，越來越多的企業把工業機器人作為勞動力的替代品。2011 年我國工業機器人密度為 10 台/萬名工人，2018 年已提 高至 140 台/萬名工人，CAGR 達 33.35%。工業機器人下遊應用廣泛，主要應用行業包括汽車、電子電器、金屬制品、化學橡膠塑料、食品制造等行業，根據 IFR 統計，2019 年全球範圍內工業機器人在上述行業中的應用占比分別為 39.90％、29.05％、12.15％、7.87％、3.50％，汽車行業和 3C 占據工業機器人需求超過 50%。其中，汽車行業應用比例雖然呈現逐漸下降的趨勢，但以其龐大的行業規模基礎和較高的自動化率，常年穩居工業機器人下遊需求規模第一位。
中國汽車工業機器人本體市場有百億元級的市場規模。據 CRIA 與 IFR 統計，2018 年中 國工業機器人市場累計銷售工業機器人 15.6 萬台，其中汽車制造業新增 4 萬台，汽車制造業 工業機器人的銷售數量占例為 25.64%；自主品牌機器人銷售 4.36 萬台，數量比例為 27.95%。 根據《中國工業機器人產業發展白皮書（2020）》，中國工業機器人市場規模的增速在 2017 至 2019 年有所放緩，但未來幾年隨著下遊產業需求的提升，市場規模增速仍可穩步抬升， 中國工業機器人 2020 至 2022 的市場規模預計可實現 422.1 億元、478.8 億元、552.3 億元。根據 CRIA 和 IFR 的數據我們假設汽車行業所用工業機器人占我國工業機器人總市場規 模的比例區間為，推算出我國汽車制造業所使用的工業機器人在 2020 至 2022 年的市場規模區間分別為億元、億元、億元。由 於我國老齡化進程加速及用勞成本的增加等原因，國內自動化改造需求仍然較大，據我們推 算以汽車行業為下遊的工業機器人市場規模仍然樂觀。國產工業機器人替代空間較大。根據《2020 世界機器人報告》，目前中國各行業所使用 的機器人，仍主要來自國外廠商，在新安裝的機器人中，有 71%來自外國供應商。對於中國 本土制造商，一方面他們的產品主要迎合國內市場，海外市場尚處開拓階段；另一方面他們 在國內市場所占的份額不大，汽車行業的中國供應商僅有的市場份額更是比較有限。因此， 國內工業自動化市場國產化率的提升空間很大，未來有巨大潛力可以挖掘。根據中國機器人產業聯盟《2018 中國工業機器人產業市場報告》，多關節機器人的國產 化率僅為 17.50%。多關節機器人技術水平要高於其他機械結構機器人，目前國內企業在多 關節機器人技術水平上與外資存在一定差異。在汽車制造業、3C 電子制造業中應用的焊接、 裝配機器人對一致性、可靠性的要求較高，因而所應用的工業機器人技術水平要高於其他功 能的機器人，在這些領域工業機器人的國產化率也相對較低。根據 CRIA 的數據，我們假設國產工業機器人在整個工業機器人市場中的滲透率在 2020 年為 20%左右，而且未來每年可提升 3%~5%。以《中國工業機器人產業發展白皮書（2020）》 中預計的中國工業機器人市場規模（2020 年至 2022 年預計可實現 422.1 億元、478.8 億元、 552.3 億元的市場規模）為基准，推算出我國國產工業機器人在 2022 年的市場規模區間在 143.6~165.7 億元，跟隨中國工業機器人市場規模的擴大，並疊加國產工業機器人滲透率的提 升，我國國產工業機器人預期對應的市場規模年均增速預計可達 30%以上。 總結來看，1992 年，美國汽車行業為應對日系車大舉進軍美國市場的威脅，提出了提高 車身質量、挽回已失市場的“2mm 工程”，並取得了卓越的成效，成功地將車身誤差 CII 指數 降低至 2mm 以下。實施“2mm 工程”主要難點源於以下幾個方面：沖壓件/零部件尺寸偏差、 焊接夾具定位不穩定、焊接變形及操作影響，而其中涉及工業機器人精度要求並非極高。針對“2mm 工程”中工業機器人涉及的工序，對比國產與國外機器人的重複定位精度及其他參數， 我們認為國產工業機器人在焊接、折彎等領域的精度已經接近國外機器人，同時足以滿足汽 車生產的需求。在我國工業機器人市場回暖趨勢明顯、汽車行業保持工業機器人下遊需求規 模第一位的情況下，我們認為中國汽車工業機器人市場規模仍有廣闊空間，國產替代能力正 逐步增強。……（本文僅供參考，不代表我們的任何投資建議。如需使用相關信息，請參閱報告原文。）精選報告來源：【未來智庫官網】。
《工業機器人行業專題報告：從美國“2mm工程”看國產化空間》完，請繼續朗讀精采文章。
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