2015年汽车行业工业4.0发展研究报告.ppt

,2015汽车工业4.0专题研究报告,2015/6/1,大数据,大价值,3,工业4.0简介 汽车工业4.0定义及生态系统 全球市场发展现状分析 中国市场发展现状分析 典型案例分析,目录 1 2 3 4 5,2015/6/1,大数据,大价值,4,工业4.0的来源及概念, “工业4.0”是德国联邦教研部与联邦经济技术部在 2013年汉诺威工业博览会上提出的概念。德国学术界 和产业界认为，“工业4.0”概念即是以智能制造为主 导的第四次工业革命，或革命性的生产方法。该战略旨 在通过充分利用信息通讯技术和网络空间虚拟系统信 息物理系统（cyber-physical system)相结合的手段， 将制造业向智能化转型。 工业4.0描绘了制造业的未来愿景，提出继蒸汽机的应 用、规模化生产和电子信息技术等三次工业革命后，人 类将迎来以信息物理系统(cps)为基础，打通所有生产 环节的数据壁垒，无线网掌控一切。旨在提升制造业的 智能化水平，建立具有适应性、资源效率及人因工程学 的智慧工厂，在商业流程及价值流程中整合客户及商业 伙伴。其技术基础是网络实体系统及物联网。 工业4.0提倡以生产高度数字化、网络化、机器自组织 为标志的第四次工业革命。,库存 生产线,客户 产品,设备 信息物理系统cps 由传感器、嵌入式终端系统、 智能控制系统、通信设施等 组成 供应链 工厂,2015/6/1,大数据,大价值,5,工业4.0的基础 - 建立信息物理融合系统,人类互联网 cps 系统平台,社交 媒体,智能建筑 智能家居,智能工厂 智能车间,智能 电网,服务型 互联网,商业 网站,互联网 汽车及 其他交 通工具,建立信息物理系统（cps）后，就可以将物 理设备（各类传感器）连接到互联网上，让 物理设备具备计算、通信、精确控制、远程 协调、自治、数据采集等功能，从而实现虚 拟网络世界与现实物理世界的融合。,cps可以将资源、信息、物体以及人紧密联 系在一起，从而创造物联网及相关服务，并 将生产工厂转变为一个智能环境。这是实现 工业4.0的基础。,重点战略任务,造业结构调,整,床和机器人,中国制造2025,航空航天,装备,新材料,十大重点领域,中国制造2025的战略重点及应用领域,提高国家制造业创新能力 提高制造业 推进信息化与 国际化发展 工业化深度融 水平 合 中国制造2025 积极发展 服务型制 强化工业 造和生产 基础能力 性服务业 深入推进制 加强质量 品牌建设 大力推动重点领 全面推行绿色制造 域突破发展 中国制造2025力争通过“三步走”实现制造强国的战略目标： 第一步，力争用十年时间，到2025年迈入制造强国行列； 第二步，到2035年，我国制造业整体达到世界制造强国阵营中等水平； 第三步，新中国成立一百年时，制造业大国地位更加巩固，综合实力进入世 界制造强国前列。,2015/6/1,大数据,大价值,7,标准化、模块化和数字化是实现工业4.0的基础和前提,智能化 信息化 数字化 自动化 模块化 标准化 中国制造业目前的状况发展不平衡，处在没有总体完成 工业2.0（大规模制造机械化）和工业3.0（工业自动 化），就需要面对工业4.0（工业自动化和信息化深度融 合）的形势。中国工业制造的发展，不像西方发达国家 走的是工业2.0、工业3.0，进而工业4.0的串行发展，而 应该是工业2.0、工业3.0和工业4.0并行发展的道路。 实现工业4.0转变的基础和前提是实现生产、制造的标准 化、模块化以及数字化。这是实现工业4.0的重要基础和 前提。,加快制定智能制造 标准化路线图 建立包括电子、通信、 装备、软件、自动化 等行业代表组成的智 能制造标准工作组 加快制定智能制造综 合标准化体系，研究 制订智能制造系统互 联互通的相关标准， 确定在系统架构、基 本原理、技术系统、 组织流程等重点领域 的标准化需求,启动优先急需领域 标准化制订工作 重点支持智能装备、 智能生产线、智能车 间、智能工厂等领域 技术标准和规范的研 制 加快制订智能产品的 相关标准，包括智能 工业软件和智能工业 电子产品统一的系统 集成、测评测试规范 研究制定面向工业控 制系统、工业互联网 的智能制造信息与网 络安全标准,建设和推广企业 两化融合管理体系 将实施两化融合管理 体系作为推进两化融 合实现智能制造的重 要手段，推进两化融 合管理体系标准的研 制、发布和国际化， 加强两化融合管理体 系的试点应用和推广 率先培养一批专业的 咨询、认定和培训服 务人才 积极培养和规范第三 方咨询、认定和培训 服务市场,2015/6/1,大数据,大价值,8,目录 1 2 3 4 5,工业4.0简介 汽车工业4.0定义及生态系统 全球市场发展现状分析 中国市场发展现状分析 典型案例分析,2015/6/1,大数据,大价值,9,研究定义 汽车工业4.0：依托信息物理系统（cps）和信息通讯技术相结合使汽车车间实现自动化、智能化、互联网化的 汽车生产制造过程，包括无线射频技术、工业以太网、在线条码、二维码比对、影像识别、机器人等技术应用。 信息物理系统（cps,cyber-physical systems）：是一个综合计算、网络和物理环境的多维复杂系统，通过3c （computing、communication、control）技术的有机融合与深度协作，实现大型工程系统的实时感知、动 态控制和信息服务。 spm（strokes per minute 每分种冲程次数）：是冲压机每分钟对零部件的加工次数，是冲压车间生产节拍的 一项指标。物联网 internet of things（iot）：利用局部网络或互联网等通信技术把传感器、控制器、机器、人员和物等 通过新的方式联在一起，形成人与物、物与物相联，实现信息化、远程管理控制和智能化的网络。物联网是互 联网的延伸，它包括互联网及互联网上所有的资源，兼容互联网所有的应用，但物联网中所有的元素（所有的 设备、资源及通信等）都是个性化和私有化。,2015/6/1,大数据,大价值,10,汽车工业4.0发展历程, ,1903年亨利福特创立了福特 汽车公司并推出了t型车。 1914年美国福特汽车公司安装 的汽车装配流水线大大增强了 汽车的生产效率，推动了汽车 产业的发展。, ,1769年nj居纽制造了世界上第 一辆蒸汽车驱动三轮汽车。 1804年脱威迪克设计制造了第一 辆蒸汽汽车 1896年福特试制出第一台汽车。,18世纪末，第一次工业革命 爆发，伴随着蒸汽驱动的机 械制造设备的出现，人类开 始进入“蒸汽时代”。 18世纪末,20世纪初，伴随着基于劳 动分工的，电力驱动的大 规模生产的出现，人类进 入了大批量生产的流水线 式及“电气时代” 20世纪初,第三次工业革命的标志是 大规模自动化生产制造工 艺的落地，电子技术、工 业机器人和it技术的大规 模使用提升了生产效率 20世纪70年代,截至目前，随着移动互联网的快速 发展，依托物联网、大数据、云计 算等技术支撑和制造业智能化、服 务化概念的兴起，以智能工厂/智能 制造为核心的第四次工业革命爆发 now, 智能机器人、红外传感器、3d 打印等技术的成熟和规模应用， 为智能工厂的建立和智能生产提供 技术保障。, ,电子技术、机器人及传感器等技 术应用的快速发展，大大提升了 汽车工业的生产效率和精度。 工业机器人的引入对汽车厂商减 少企业运营成本、提高流水线生 产效率、降低能耗和安全风险， 提升产品精密度起到关键作用。,2015/6/1,大数据,大价值,11,成本管控,加强生产/质检 精度,降低高危操作 风险,机器人制造具备高度的柔 性，可以实现多品种、多 批量的个性化生产。 柔性生产,工业4.0智能工厂的落地为汽车厂商带来的优势 机器人可以的在车厂 中从事高强度重复的 劳动，稳定性较强。 提升生产效率,高度标准化、模块化设备 及系统的应用将大幅节省 汽车生产制造的中间成本 和人工成本。,传感器、3d打印、大数据等技术的应 用将大幅提升零部件加工和检验工序 的精密度，降低人为操作失误几率。,机器人可在各类生产环境中 持久工作，降低人员工作风 险。,2015/6/1,大数据,大价值,12,汽车产业价值逐步由“硬件”（终端）向“软服务” （个性服务）转变,设计研发,价值链,技术、专利 系统集成 研发设计 零部件供应/加工 整车生产,高 利 润,低,整车制造,整车销售,汽车后市场,其他 lbs服务 维修/保养服务 品牌运营 电子商务/第三方支付 营销推广, 机器人设备布 控并集成系统 根据用户诉求 设计产品模具, ,碎片消除 大规模定制 快速还原 产品检验, 碳纤维、镁合金等 新材料和纳米技术 的使用为车厂柔性 加工提供基础保障, 先进技术的应用对 汽车生产实现智能 化提供支撑，实现 技术差异化应用, 车间内流程优化、 提升效率、提升安 全性、节约成本,大数据,大价值,13,3d扫描 超高速3d打印,先进材料 纳米技术,机器人/智能机床 可穿戴技术/ar/vr,自动车辆/轨道车辆/ 吊车,云安全 更强的网络保护和数据保护,汽车智能工厂, ,对象标记 实时数据采集 优化库存 个性化车辆定制 lbs服务 用户,物联网,研发设计 系统集成,汽车工业4.0的生态系统 供应商,汽车 零部 件供 应商 机器 人及 零部 件供 应商,系统集 成商,云计算及大数据技术处理 云存储 大数据 更强的异地数据存储、备份数据 数据处理、数据分析/可视化、协同个性生产 智能化/自动化生产线,个性化车辆定制,实 时 数 据 传 送 物流配送, ,集成供应链 互联系统 完美调控 端到端服务,智能物流,14,汽车智能工厂服务流程,2015/6/1,大数据,大价值,15,目录 1 2 3 4 5,工业4.0简介 汽车工业4.0定义及生态系统 全球市场发展现状分析 中国市场发展现状分析 典型案例分析,17,2015/6/1,大数据,大价值,德国、美国的汽车工业4.0发展处于领先地位,双向实时数据传输和 互动，基于车联网的 增值服务丰富,产能提高30% 人员、物流、管理 成本 加工精密度高，减 少原材料浪费 智能操控机器人生 产加工，省时省力 模块化管理和生产， 减少人为干预，实时 的系统监控和系统告 警功能 车型、内饰、轮毂等 零部件实现个性生产,提升生产效率 “三个降低” 节能减排，绿色 环保 提升员工工作安 全性和舒适度 风险管控 定制汽车及服务,用户满意度提升,机器人和数控系统的使用促进汽车车间实现自动化、智 能化、模块化生产,30% 25% 20% 15% 10% 5% 0%,10000 8000 6000 4000 2000 0,2009,2010,2011,2012,2013,2009-2013年全球汽车产量,汽车产量（万辆）,增长率,analysys 易观智库世界汽车制造商协会（oica）,说明：此处统计的汽车总量包含乘用车和商用车,驱 动,近年来，工业机器人的快速发展和普及，是汽车厂商实现自动化生产的基础，为汽车厂商提升生产效率和精度、降低生产成本和 安全风险、实现柔性制造提供技术支撑。同时，关键工位的机器人直接影响着汽车车间的生产效率，机器人的低故障率和容错控 制技术的发展为汽车工业4.0生态的完善提供保障。 18,汽车 39%,2013年全球机器人销量在行业中的份额,汽车 电子电气 金属和机械 橡胶和化工 食品和饮料 其他,, analysys 易观智库国际机器人联盟（ifr）,a g v,a g v,a g v,2015/6/1,大数据,大价值,19,汽车厂商车间生产流程,冲压,冲压成型是指靠压力机和模 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）的加工成型方法。 主要用于汽车车身、底盘等 零部件的加工。,汽车工业制造四大工序,焊接,焊接是指通过加热加压/激 光等方法，在使用或不使用 填充金属的情况下，使两块 金属连接在一起的一种加工 工艺方法。在汽车焊接过程 中，主要包含激光焊接、点 焊、mig焊接等方法。 主要用于汽车车身、车顶、 侧围等零部件的加工。,搬运机 器人 （agv ）运输,搬运机 器人 （agv ）运输,涂装,涂装是指通过喷涂方式将 底材覆盖上一层涂膜，通 过对金属和非金属表面覆 盖保护层或装饰层的一种 加工工艺。涂装方法包括 刷涂、辊涂、淋涂、喷 涂、刮涂等。 主要用于对汽车外围的加 工。,搬运机 器人 （agv ）运输,总装,总装是指将汽车零部件按 规定的技术条件和质量要 求联接组合成整车的加工 过程。 主要用于汽车车身、仪表 盘、发动机、座椅等零部 件的组装。,2015/6/1,大数据,大价值,20,汽车工业制造工序冲压车间的自动化率较高,冲压是汽车工业制造的首道工序， 主要根据模具通过裁剪、冲压等工 艺对原材料加工成型。在冲压车 间，冲压机等机器自动化使用率较 高，人工主要负责冲压件的回收及 检验工作。 当前国际主流汽车厂商及国内厂商 使用的冲压机包括舒勒、米勒万家 顿、济南二机床等，品类分为全自 动封闭式和半封闭式。 自动化流水线的布控大大加强了冲 压工序的生产效率和精度，通过冲 压机可以实现15spm的生产节拍。,冲压,2015/6/1,大数据,大价值,21,汽车工业制造工序焊接车间的自动化率高达90%,焊接是汽车工业制造的第二道工 序，主要通过机器人或人工方式对 汽车顶部、侧围、车门、地板总成 等零部件进行加工合成，包括密封 涂胶、点焊、mig焊等工序。人工 主要负责零部件运输、机器人维 护、质检、次品运输等工作。 当前国际主流汽车厂商及国内厂商 使用的焊接机器人包括发那科 （fanuc）、库卡（kuka）、现 代重工等。 焊接是汽车生产自动化较高的车 间，国际知名汽车及部分国内品牌 的焊接自动化率已达到90%以上。,焊接,2015/6/1,大数据,大价值,22,汽车工业制造工序涂装车间的自动化率已达到80%,涂装是汽车工业制造的第三道工 序，主要通过机器人或人工方式对 汽车车身进行前处理、电泳、涂漆 等工序，机器人负责涂胶、电泳等 工艺，人工主要负责对涂胶工序的 检验和完善工作。 当前国际主流汽车厂商及国内厂商 使用的涂装机器人包括abb、杜尔 （durr）、安川motoman等。 涂装车间对工作环境有较高的要 求，机器人的应用有效提升生产效 率和良品率，主流汽车厂商的涂装 车间自动化率已达到80%以上。,涂装,2015/6/1,大数据,大价值,23,汽车工业制造工序总装车间的自动化率相对最低,总装是汽车工业制造的最后一道工 序，主要通过人工方式将汽车发动 机、仪表盘、组装线、玻璃等零部 件与汽车车身组装的过程、电泳等 工艺。在总装车间内，机器人是降 低工人劳动强度和提升生产效率的 辅助工具。 当前国际主流汽车厂商及国内厂商使 用的涂装机器人包括abb、杜尔 （durr）等。 总装车间的自动化率相比其他车间低 很多，在组装车辆尤其是线路等精细 度比较高的工作中，现有机器人的智 能化程度还不能满足完成车辆组装加 工的需求。,总装,2015/6/1,大数据,大价值,24,目录 1 2 3 4 5,工业4.0简介 汽车工业4.0定义及生态系统 全球市场发展现状分析 中国市场发展现状分析 典型案例分析,2015/6/1,25,互联网化阶段,中国制造业智能化、互联网化程度较发达国家低，尚处 于起步阶段 互联网化程度 替 换 创 新 优 化,从信息化向互联网化过渡,互联网+活跃,融会贯通,26,中国汽车工业制造pest分析,2014年10月，中德两国签署的中德合作行动纲 要明确，双方将在工业4.0方面加强合作。 2015年3月，政府工作报告首次提出“互联网” 行动计划”，将培育更多的新兴产业和新兴业态， 形成新的经济增长点。 2015年5月19日，中国国务院印发中国制造 2025，部署全面推进实施制造强国战略。,中国经济发展迅速，居民的收入水平和生活质量 大幅提升，对汽车消费的意识逐渐增强，促进中 国汽车市场的高速蓬勃发展。,中国人口红利消失，劳动力老龄化日趋严重，而 汽车自主品牌较低的信息化制造水平和优秀人才 的缺失将导致与国际知名厂商的差距逐渐拉大。 中国汽车工业正处于高速发展期，截至2014年， 汽车产销均已突破2000万辆，连续6年居于全球 首位。,大数据、云计算、物联网、智能控制等技术的迅 速发展，推动智能机器人、3d打印、云服务等新 兴产业的发展，为智能工厂的发展提供技术支撑。,pest,技 术 发 展 支 撑,国 家 政 策 保 障,社 会 环 境 驱 动,国 民 经 济 助 力,2015/6/1,大数据,大价值,27,中国汽车制造业进入成熟发展期，市场需求稳定增长,1,379.1,1,841.9,1,927.2,2,211.7,2,372.3,32.4% 1,826.5,14.8%,10% 0%,20%,40% 30%,500 0,1000,1500,2500 2000,2009,2010,0.8% 2011,4.6% 2012,2013,7.3% 2014,2009-2014年中国汽车产量,汽车产量（万辆）,增长率,说明：此处统计的汽车总量包含乘用车和商用车,1,364.5,1,850.5,1,930.6,2,198.4,2,349.2,46.2% 1,806.2,32.4%,10% 0%,20%,30%,50% 40%,500 0,1000,1500,2500 2000,2009,2010,2.5% 2011,4.3% 2012,13.9% 2013,6.9% 2014,2009-2014年中国汽车销量,汽车销量（万辆）,增长率,说明：此处统计的汽车总量包含乘用车和商用车,中国汽车工业4.0发展与国际发达国家的比较 中国市场,国际市场,政策法规 标准规范 专利技术,人员素质, 2015年5月19日，经李克强总理签批，中国国务院印发 中国制造2025，部署全面推进实施制造强国战略。 国内自主品牌的零部件供货系统和品牌复杂，没有统一的 行业标准，零部件数字化、标准化难度大。 国内合资品牌商的基本处于产业链的中下游，汽车生产的 原材料、专利、技术、数据、系统等核心价值多数处于被 外商垄断的地位。, 德国在2013年已提出“工业4.0”概念，且在工业制造信 息化方面处于全球领先地位。 行业标准完善，汽车零部件及机器人设备具备高度标准化 的供货来源，工业制造自动化、标准化程度高。 国际知名厂商的专利技术远高于国内厂商，在发动机制 造、机器人技术、模块化生产和管理等方面处于优势地 位。, 国内汽车工业4.0领域人才紧缺，多数现有从业人员在物联 国际知名厂商员工在生产自动化、智能化方面的熟练度较 网、大数据、云计算等新兴技术方面缺乏认知。 高，服务人员专业水平较高，经过专业的职业培训。,软件支撑, 国内软件发展较国际市场成熟度低，各类复杂产品设计 和企业管理的智能化高端软件产品缺失。计算机辅助设 计等关键技术与发达国家差距较大。, 国际成熟市场的软件系统集成应用广泛，在汽车、医疗、 保险等多领域的跨界数据资源丰富，为汽车柔性生产提供 保障。,总结, 中国汽车工业制造水平与发达国家差距显著，自主汽车品牌生产制造的自动化、智能化水平较低，而合资汽车品牌缺乏 在工业制造中的专利、数据、系统等核心技术，在产业价值链中扮演加工、组装、劳动力供给等附加值较低的角色。随 着中国人口红利消失和劳动力供给缺口加大，汽车厂商将迫切寻求提升生产效率的方式，加强与国际知名厂商的合作， 学习和引进国际先进经验和技术，将加快中国汽车制造业进入“工业4.0”时代的进程。 29,2015/6/1,大数据,大价值,30,外资品牌 合资品牌 自主品牌,工厂智能/自动化制造程度,自动化率：80%90% 自动化率：60%90% 自动化率：40%70%,较高 中等 较低,国内自主汽车品牌商的生产加工自动化程度与国际知 名厂商存在一定差距 汽车厂商车间自动化程度比较,汽车工业4.0在中国落地的策略建议 中国汽车工业4.0的发展与德国等发达国家存在较大差距，大规模机器人和人工智能替换传统的人工生产方式需要一个较长的教 育过程，面对未来可能存在的就业、用工缺失、软硬件技术不成熟、安全等问题，我们给出了以下几点策略建议。,制定整体策略,制定适应中国汽车工业4.0发展整体 战略路线图，制定并实施国家层面 的中国制造2025发展规划纲要，打 造以制造业数字化、智能化为核心 特征的工业升级版。根据区域现状 制定符合当地发展的研究路线。,1,加快汽车制造业转型,加快部署“互联网+”汽车的政 策，将汽车生产制造以互联网平台 化模式运行，实现全流程的信息打 通 横向集成：推动零配件、生产工艺 等标准化、数字化和模块化。,2,加快先进技术引进,加强与欧美发达国家的技术交流， 引入国际知名厂商来华搭建联合研 究平台，引进机器人、传感器、3d 打印等新兴技术，学习国外汽车生 产、企业管理、精准营销等先进经 验。,3,加快车联网产业的推进,加快落实车联网产业的布局，车联 网产业的发展将为汽车工业制造提 升到一个新的阶段，汽车产业的价 值链将逐渐转型，用户需求的改变 倒逼汽车厂商实现智能制造。,4,加快大数据产业的应用,大数据、云计算、网络技术的成熟 应用，不仅提升了汽车厂商生产过 程的数据可视化，实现实时的生 产、制造全流程质量管理。还将打 通与互联网、餐饮、娱乐等各领域 的跨界应用，帮助企业寻找新的盈 利增长点。,5,加快培养新兴技术人才,汽车工业4.0是融合生产制造、物联 网、人工智能、大数据、系统集成 等多种技术应用的集合体，当前专 业人才的缺失和劳动力老龄化可能 会导致未来的用工荒，企业应引进 和培养高端技术人才为汽车工业4.0 的落地提供人员储备。 32,6,2015/6/1,大数据,大价值,33,目录 1 2 3 4 5,工业4.0简介 汽车工业4.0定义及生态系统 全球市场发展现状分析 中国市场发展现状分析 典型案例分析,2015/6/1,特斯拉全球新能源汽车业的领导者, ,特斯拉汽车公司 （tesla motors）成立于2003年是全 球领先的新能源汽车制造商。 特斯拉致力于用最具创新力的技术，加速可持续交通的发 展。特斯拉在技术上为实现可持续能源供应提供了高效方 式，减少全球交通对石油类的依赖；通过开放专利以及与 其它汽车厂商合作，大力推动了纯电动汽车在全球的发 展。 特斯拉注重在产品研发方面的创新能力，2014年研发投 入强度达到14.5%，位居汽车厂商之首。,0%,1000% 500%,0,4 3 2 1,2010,2011,2012,2013,2014,优势：新能源汽车、先进的电池技术、系统平台和车联网技术应用 处于