轨道扣件机器人研发立项报告

麦格轨道扣件机器人开发项目立项申请应用技术研发中心2019年7月1-目录1 市场需求分析 21.1 项目目标 21.2 问题来源 21.3 目标客户和市场容量 31.4 给客户带来的价值 42 公司损益分析 42.1 公司收益分析 42.1.1 麦格的预期收入 42.1.2 麦格的运营投入 52.2 公司损失分析 52.3 市场机遇期 53 同行发展现状分析 63.1 同类产品现状 63.2 同行业商业模式 73.3 突破机会 74 竞争力分析 84.1 技术上的竞争力 84.2 其他竞争力 85 技术和资源的可行性 85.1 需求信息的可信度 85.2 公司开发能力分析 95.3 可调动的资源 95.4 上下游配套情况 106 可预见的风险分析 106.1 竞争风险 106.2 开发风险 116.3 市场推广风险 117 研发工作规划 117.1 关键技术和攻关目标 117.2 研发的成果形式 127.3 资源投入估算 127.4 开发工作总体计划 13 麦格“智慧工地”服务平台开发项目立项报告-市场需求分析项目目标用一句话描述本项目是要“做什么”，即开发的目标是一种什么样的产品、技术或服务体系？本项目计划开发的是一种钢轨扣件拆装机器人，这种机器人能够沿着铁轨自行走，自动寻找和照准铁轨扣件，能够按照预定的扭矩自动旋紧或旋松螺栓扣件，达到替代或减少人工，节省施工成本的目的。问题来源产品是为解决什么问题而规划开发的？产品是为了解决铁路施工和运营单位在铺轨安装、轨道精调、运营维护等现场施工环节中普遍存在的自动化程度低、劳动强度大，人员众多，成本高企的问题而规划开发的。如果行业客户能够广泛采用本产品，将在很大程度上缓解上述问题，为施工和运营单位降低人工成本、提高工作效率。目标客户和市场容量哪些行业的哪些目标客户存在这些问题？目标客户群体有多大？目前这些客户大多是通过什么方式解决问题或者克服困难的？有三类客户可能需要使用这个产品：第一类是铁路施工企业，包括中铁工一到十局，以及大桥局、隧道局等共20家单位，和中铁建20家相关单位，总计40家工程局，其中直接从事铁路施工的有大约35家。第二类是铁路施工承包单位，数量众多，没有铁路施工企业资质，却是铁路施工的实际承担者。第三类是铁路运营单位，包括全国十八个铁路局下辖的137个工务段。每个工务段下辖有重点维修车间、线路车间、桥梁车间等。产品市场容量方面，需要做一个简单计算。35家工程局每家按照需求500台计算，共1.75万台。铁路施工承包单位按照1.25万台计算。137个工务段按照每段100台计算，共约1.37万台。三类客户的需求数量总数约4.4万台。从另一方面计算需求量：每条轨枕两端共需要两套扣件，轨枕间距平均60cm，每公里1667条轨枕，3300套扣件。目前全国铁路通车里程13万公里，共涉及4.3亿套扣件。按照3公里（包含约1万套扣件）需要一台扣件机器人计算，全国共需要4.3万。另外，截止2017年底，全国城市轨道交通线路总计5027公里，其中地铁、轻轨和市域快轨三种类型占4800公里，会带来1600台的需求量。这样，全国铁路和城市轨道交通总计需要4.4~4.5万台扣件机器人，与上述按客户数量的估算结果相当。假定每台扣件机器人的市场售价7~8万，则全国有30~35亿元的市场容量。机器人的使用周期按3年计算，3年后需要重新购买或申请维修，则会继续产生30亿元左右的市场需要。平均下来，每年新增的市场需求大约有10亿元。如果麦格能争取到其中的10%，则每年会给麦格带来1亿元的潜在市场份额。给客户带来的价值将要研发的产品能为客户带来什么价值？（如帮助客户增加收入、降低成本、提高效率，应做具体说明）如果客户单位仍以传统道钉扳手为主，则每台扣件机器人可以代替3~4个人工。每个人工的薪酬和福利每年按照6万元计算，3人按18万元/年计算，则购买一台机器人的投资可以在5个月内全部收回，购买第一年就可为用户节省约10万元的人工成本。每台机器人的无故障工作时间按照3年计算，加上后期通过维修保养，可延长至5年，平均按4年计算，则在一台机器人的全生命周期内，可以为客户节省10+18*3=64万元的人力成本，相当于增加了同等金额的收益。如果客户单位以内燃机动扳手为主，每个机动扳手需要一个人员操作，而扣件机器人的自动化程度更高，一个人员可以操作2~3台机器人，相当于每台机器人可以节省0.5~0.7个人工，每年节省3-4万元人工费，两年可收回投资。4年可为用户节省人力成本6*2=12万元。目前客户单位常见的是传统扳手和机动扳手混合，一台机器人在4年内平均可为客户带来大约30万元的收益。如果客户单位采购了100台机器人，4年内节省的人工费用就达到3000万。公司损益分析公司收益分析该产品能给公司带来什么收益（盈利、竞争地位的提升等）？预计未来五年有多少收益？除了盈利，有没有其他收益？麦格的预期收入按照上述计算，全国每年新增10亿元的市场需求，如果麦格能占领先机，首先开发和占据10%的市场份额，则每年将给麦格带来1亿元的营业收入。研发成本将在本文第7章做计算，此处只计算制造成本。粗略估计，每台机器人的制造成本约2.5~3万元，售价按7-8万元计算，则毛利率为73%，1亿元的营业收入的毛利约为7300万元，税后约6600万元。其他收益方面，研发机器人可以提升公司品牌，并有可能由此形成公司核心竞争力。同时，通过推介产品促进与客户的关系，逐步形成与路局和工程局客户的深度合作。麦格的运营投入麦格需要建立一个研发小组（3人）来组织有关单位对机器人进行升级维护，修改Bug等，每年投入的人员薪酬和开发测试费用按照500~600万元计算，麦格在该项业务的纯利润约6000万元（未考虑营销成本和资金成本）。公司损失分析假设不做这个产品，公司将有多大损失？请分别做具体分析。如果不做这个产品，公司不会有直接损失，但可能会丧失抢占市场的机会。市场机遇期你认为最晚应该在什么时间推出我们的产品，否则就会错过客户忍耐的极限，或者被竞争对手完全占据市场，使我们丧失宝贵的市场机遇？一般分析认为，如果到今年年底前，最晚明年上半年都没有推出机器人产品的话，就会错过最佳市场机遇期，预计明年下半年会有多种同类产品推出。目前重庆交大已经制成样机，并在部分线路上测试。另有中铁十一局三公司对此产品的研发也表现出兴趣。如果我们犹豫不决，就会失去先机。那时候即便勉强推出，也属于跟随者，需要面对较为激烈的竞争。外协单位以高校为主，如果我们能在7月底之前完成项目论证和决策，可以让外协单位利用暑假完成预研设计并制定研发工作计划。如果错过了暑假，可能会将项目开始时间延后2个月，意味着我们的产品推出时间也将顺延2~3个月。同行发展现状分析同类产品现状当前这一领域的研究状况如何？哪些公司和科研机构已经具备了类似产品？各自成熟度如何？存在哪些技术缺陷或不足？有无成本和价格方面的劣势？双头内燃机动扳手（7000~11000元）手提型内燃扳手（2500~4800元）单头型（3000~5000元）道钉扳手（80元）定扭矩电动扳手（4500~6000元）自行走轨道扣件机器人扣件机器人属于施工工具类产品，类似的产品有很多。最原始的是道钉扳手，单价80元左右。最近几年涌现出较多的是内燃机驱动的机动扳手和电动扳手，内燃扳手如上图所示分为单头和双头两种类型，都是比较成熟的，售价在3000~11000元之间。使用人工手推前进和目测对准螺栓的工作方式，虽然比道钉扳手自动化程度和工作效率有了提高，但是毕竟还是需要人工推车、人工照准的，并没有完全解放劳动力。定扭矩电动扳手较为笨重，携带不便，无法在轨道上行走。本产品是一种自主行走，自主照准和扣紧螺栓，实现自动松紧螺栓的装置，工作效率比手推式内燃机动扳手更高，通过遥控装置，可以实现单人控制多台机器人，因此在节省人工方面有了更大提高。根据有限的调查，目前完成研发的只有重庆交大一家，完成的时间大约是2019年上半年，但是重庆交大的老师应该不擅长做市场推广和商业化运作，除非有一定市场资源的公司与重庆交大合作，否则，仅凭几个搞科研的教授和学生，很难做好产品的推广和销售工作。同行业商业模式内燃机动扳手的推广模式以产品销售为主，在淘宝、阿里巴巴上都可以找到，可能也有发展代理商。重庆交大的产品在市场上未见销售。突破机会通过上述同行业分析，你认为我公司在技术、价格、运营方式等方面的突破机会在哪里？本产品与道钉扳手、内燃机动扳手都属于施工工具，原则上可以避开严苛和漫长的铁总认证程序，从而缩短从研发到投放市场的周期。虽然与扳手属于同类，而机器人的单价要高得多，但是扣件机器人的自动化程度也要高得多，在技术上是一种全新的突破。与使用道钉扳手的传统作业模式相比，机器人在可以提高功效3-4倍，与内燃机动扳手相比，机器人可以提高功效1.5~2倍，可以为轨道施工和养护单位节省大量人力成本，所以他们会有购买和使用的愿望。同时，本产品虽然不属于原创，但是对于大多数客户来说还是非常新颖的，随着施工和养护单位的管理层逐渐年轻化，扣件机器人将对他们形成十足的吸引力，从而突破传统，在轨道施工和养护行业形成采购和使用机器人的热潮。从运营方式上，对于思维比较保守的客户，可以提供租赁服务，每年的租金在3~3.5万元，使他们以较小的资金压力尝试新技术，更容易形成购买的愿望。竞争力分析与现有同类技术和产品相比，我们产品的竞争力表现在哪些方面（在技术、价格、营销、客户等方面的优势和劣势分析）？技术上的竞争力本产品与内燃机动扳手相比，在技术有较强的竞争力：无须人力驱动，自动行走，自动照准，自动旋紧/旋松，单人可以控制2~3台机器人，节省人工，将人工成本降低至机动扳手的1/2~1/3。通过预设作业参数，使得每一颗螺栓都达到规定的扭矩，保证施工质量。通过内置电源作为动力，比内燃机作为动力的扳手更加环保和安全。其他竞争力我公司高铁事业部很多技术人员和管理人员有超过十年的铁路行业从业经历，拥有较为丰富的客户资源，在轨道施工和养护行业拥有较高的美誉度，已经形成一定的市场品牌和影响力，这些都可以为扣件机器人的推广奠定良好的基础。技术和资源的可行性需求信息的可信度从市场调研、客户沟通等渠道获得的对产品的需求信息（功能、性能、流程、产品形式等）是否足够客观、完整和清晰？由于市场上已经出现了类似的产品，其功能和产品形式都是确定的，我们的研发工作本质上属于仿制，因此研发的目标产品的功能定义是清晰的。但是对已经出现的类似产品的工作原理、系统构成、技术性能还缺乏足够的了解，建议采购一台类似产品回来进行解剖和研究，或者派人去重庆交大现场考察，以对现有产品的技术原理和性能加深理解，用于指导后续的研发和仿制，避免走弯路和延误开发周期。公司开发能力分析公司现有的技术储备哪些与开发目标直接或间接相关？公司现有的技术能力能否胜任规划中的产品开发工作？如果不能胜任，可以从哪些外部渠道获取这些能力？本系统的开发需要自动控制、图像识别、液压传动等方面的人才和技术积累，目前公司不具备该产品的独立开发能力，全部需要委托外部单位来协助开发。麦格负责整体功能设计、寻找外协单位并进行谈判和试用，在开发过程中负责单元测试和整机测试，以及现场实测和系统验收。应通过合同条款约定、必要的回避操作等方法避免外协单位之间相互串联，在麦格之外形成自己的系统集成能力，否则对麦格不利。可调动的资源为了在规定时间内完成产品开发，公司在设备、材料、场地、开发和测试条件、人员、时间等方面的资源是否足够？如果不够，如何解决？公司本身在产品开发方面的资源不足，需要通过外协来解决，但是公司在铁路施工行业的客户资源较为丰富，可以协调取得实验场地，因此在测试方面具有一定便利条件。产品包括整体设计、液压传动单元、自动控制单元，还需采购一些液压配件。根据前期的调研和了解，结合以往的合作历史，有如下资源调配计划：产品整体设计工作拟委托江苏大学机械与自动化学院赵教授负责；矿大（徐州）计算机系张教授备选；另有一家上海公司合作关系良好，也在备选名单中。自动控制单元的设计和开发拟委托矿大（徐州）的张教授负责，备选人选为西安交大计算机系的郭教授。液压传动单元的设计和开发拟委托徐工研究院的唐工来负责。内燃机动扳手、电动扳手以及液压配件都可从淘宝采购。整机装配和测试可委托岩石科技公司，备选麦格天农公司，麦格天宝集成事业部也作为备选单位。整机实测场地可协调位于河南三门峡的蒙华铁路铺轨工地，备选场地为位于陕西渭南的某铁路局工务段。上述外协单位以高校为主，7月、8月正值暑假，教授和学生们时间比较充裕，如果我们能够迅速决策和启动该项目，可以让协作单位利用假期完成预研设计和材料采买等工作，有利于后期研发计划的制定和完成。上下游配套情况产品开发对需要配套的上下游产业链是否严重依赖？目前的行业环境和产业链成熟情况怎么样？后续发展情况怎么样？产品开发所需的内燃机动扳手、电动扳手、自动控制系统硬件、液压传动系统以及必要的配件都属于较为常规的设备、器材和配件，容易从市场上采购到，供货充足，种类繁多，无须担心标准配件无处采购的问题，且价格也不会太高。可预见的风险分析竞争风险由于完全同类的产品很少，因此完全同质化的竞争很弱，我们需要面临的是来自传统道钉扳手和内燃机动扳手等可替代性产品的竞争。传统工具的价格较低，只有扣件机器人的1/10左右，对于谨小慎微和思想保守的客户而言，采购扣件机器人的投资较大，可能会倾向于观望和等待，给我们的产品推广造成消极影响，可以通过租赁、试用等方式降低客户决策的心理压力。另外，多组织与传统工具的现场比武等活动，吸引媒体的关注，可以让更多的人了解到扣件机器人的优势。开发风险技术难点、需求变更、商务运作、资金和人力投入、开发周期等方面的风险有哪些？你有相应的对策吗？本产品的开发涉及到自动控制技术、液压技术，图像识别技术等技术难点，目前这些技术难点没有一项是麦格擅长的，全部需要通过外协来解决。对外协团队的管理会带来较大的开发风险，可能会带来开发周期的延长，甚至无法实现既定目标，相应的对策是每项技术难点都寻找两家或以上外协团队，同步进行研发，择优采用。市场推广风险产品开发成功后在市场推广方面可能面临哪些风险？有无解决预案？产品开发成功后，可能在推广初期销售工作进展缓慢，原因可能国内客户相对保守，对于略显昂贵的机器人采取观望态度，不愿意第一批尝试。解决预案是：多组织与传统工具的比武活动，邀请轨道施工和养护单位来现场观摩，让机器人优于传统工具的理念深入人心。通过微信公众号宣传、参加行业展会、举办技术培训会和发布会等手段，吸引媒体宣传，尽快提升知名度。另外，在初期推广成功的前提下，涌现出较多的竞争对手，进行仿制和抄袭，推出类似的产品，形成强有力的竞争。解决方法是尽快申请知识产权，增加竞争对手的抄袭成本。同时，通过降价促销方式，挤压竞争对手的利润空间。研发工作规划关键技术和攻关目标包括与研发有关的、公司已经掌握的主要技术概述；需要学习和应用的现有成熟技术；行业内暂不成熟、有待攻克的技术难关。关键技术：传感器和自动控制技术；图像识别技术；液压传动技术；都是行业内成熟的技术，但是麦格都没有掌握，也缺乏相关的技术储备和人才储备。拟通过外协