工業(yè)機(jī)器人行業(yè)專題分析報(bào)告

1、 工業(yè)機(jī)器人行業(yè)專題研究報(bào)告：從美國“2mm工程”看國產(chǎn)化空間 報(bào)告綜述工業(yè)機(jī)器人汽車行業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域保持下游需求規(guī)模第一位。工業(yè)機(jī)器人下游應(yīng)用廣泛，主要應(yīng)用行業(yè)包括汽車、電子電器、化學(xué)橡膠塑 料、金屬制品、食品制造等行業(yè)。根據(jù) IFR 統(tǒng)計(jì)，2019 年全球范圍 內(nèi)工業(yè)機(jī)器人在汽車和電子電氣中的應(yīng)用占比達(dá) 28.15、23.59， 合計(jì)占據(jù)工業(yè)機(jī)器人需求超過 50%。其中工業(yè)機(jī)器人在汽車行業(yè)中 的應(yīng)用比例，受電子行業(yè)規(guī)模擴(kuò)張，基數(shù)變大的影響略有下滑，但 汽車行業(yè)以其龐大的行業(yè)規(guī)模基礎(chǔ)和較高的自動(dòng)化率，我們預(yù)計(jì)汽車行業(yè)工業(yè)機(jī)器人下游需求規(guī)模仍將穩(wěn)居高位。20 世紀(jì) 90 年代美國汽車市場(chǎng)發(fā)起“2m

2、m 工程”以應(yīng)對(duì)日系車對(duì)市場(chǎng)份額的威脅。20 世紀(jì) 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(chǎng)份額的 80%以上。兩次石油危機(jī) 之后，日系車迅速搶占美國汽車市場(chǎng)，本田、豐田、日產(chǎn)共獲得美 國汽車市場(chǎng)份額的 18.03%，日系車在美暢銷的一大原因在于其車身 尺寸誤差小，整車質(zhì)量高、返修率低。為提高美國汽車品質(zhì)以與日 系車抗衡，美國汽車行業(yè)開展了“2mm 工程”，該工程已成為系統(tǒng)性 工程并延續(xù)至今，其主要目標(biāo)就是將白車身的綜合誤差指數(shù)提升至 日系車水平，從而提升汽車整車的質(zhì)量，追回失去的市場(chǎng)份額?！?mm”的尺寸偏差涉及多項(xiàng)工藝、涉及與操作等領(lǐng)域，工業(yè)機(jī)器人對(duì)產(chǎn)成品

3、的精度影響僅占一小部分?？臻g工序上的誤差累積、設(shè)備 磨損與誤操作以及設(shè)計(jì)水平與裝備水平等多方面都會(huì)對(duì)產(chǎn)成品造 成尺寸誤差，美國汽車行業(yè)為提高汽車質(zhì)量而發(fā)起的“2mm 工程”提 出應(yīng)重點(diǎn)控制沖壓件尺寸偏差、焊接變形、人工操作等因素，相較 之下，對(duì)零部件加工精度的要求是低于工業(yè)機(jī)器人可實(shí)現(xiàn)的重復(fù)定 位及加工精度范圍，工業(yè)機(jī)器人加工產(chǎn)生的尺寸誤差的僅為整個(gè)生產(chǎn)過程中尺寸誤差鏈中的一環(huán)。國產(chǎn)汽車機(jī)器人精度緊跟國外，或迎百億市場(chǎng)空間。本文通過查閱公司官網(wǎng)與產(chǎn)品手冊(cè)，以“2mm 工程”中工業(yè)機(jī)器人主要涉及的工序?yàn)榉诸惢A(chǔ)，比較同等負(fù)載量級(jí)下國內(nèi)外機(jī)器人精度與其他參數(shù)， 我們認(rèn)為國產(chǎn)機(jī)器人在焊接、折彎等領(lǐng)域

4、精度已經(jīng)接近國外同類型產(chǎn)品。一方面，我國工業(yè)機(jī)器人行業(yè)明顯呈回暖趨勢(shì)，汽車行業(yè)邊 際改善，汽車行業(yè)工業(yè)機(jī)器人的使用需求量存在提升空間。另一方面，我國國產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人的滲透率仍有很大提升空間，跟隨中國工 業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模的擴(kuò)大，并疊加國產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人滲透率的提升， 我國國產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人 2022 年預(yù)期對(duì)應(yīng)的市場(chǎng)規(guī)模區(qū)間在 143.6165.7 億元，年均增速預(yù)計(jì)可達(dá) 30%以上。一、回顧美國汽車行業(yè)的“2mm 工程”20 世紀(jì) 90 年代，為應(yīng)對(duì)日系汽車在美市場(chǎng)份額擴(kuò)大的挑戰(zhàn)，美國汽車行業(yè)開展了“2mm 工程”，取得了良好的成果。美國是車輪上的國家，汽車工業(yè)是美國制造業(yè)的支柱產(chǎn)業(yè)，機(jī)動(dòng)車產(chǎn)出占制造業(yè)

5、行業(yè)增加值的 15%25%。在 20 世紀(jì) 70 年代之前，美國三大汽車公司市場(chǎng)占有率總和高于 80%。20 世紀(jì) 70 年代開始，日系車進(jìn)入美國市場(chǎng)，市場(chǎng)份額快速上升，迅速搶奪了美國汽車市場(chǎng)約 20%的份額。日系車在美暢銷，除了制定了正確的營(yíng)銷策略順應(yīng)了石油危機(jī)的影響和 迎合了消費(fèi)者的需求外，其主要原因在于日系汽車的質(zhì)量明顯高于車身精度較低、尺寸偏差 較大的美國汽車。為了應(yīng)對(duì)市場(chǎng)份額流失，20 世紀(jì) 90 年代，美國汽車行業(yè)發(fā)起了旨在提高 汽車質(zhì)量、降低車身誤差、挽回市場(chǎng)份額的“2mm 工程”。在“2mm 工程”開展的 3 年 （1992-1995），美國汽車質(zhì)量明顯提高，工程取得良好成果。

6、（1）美國汽車工業(yè)成熟發(fā)達(dá)，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(yè)成熟且發(fā)達(dá)。美國密集的公路是人流、物流的 重要運(yùn)輸命脈，同時(shí)也促使了美國汽車行業(yè)的崛起。美國汽車產(chǎn)業(yè)自 20 世紀(jì)以來發(fā)展至今， 已經(jīng)經(jīng)歷了完整的起步、成長(zhǎng)、成熟階段。 汽車制造業(yè)是美國制造業(yè)的支柱，機(jī)動(dòng)車產(chǎn)出占制造業(yè)行業(yè)增加值常年穩(wěn)定在 15%25% 的區(qū)間，對(duì)維持制造業(yè)產(chǎn)出起到了重要的作用。同時(shí)，美國汽車的總保有量與人均保有量也 長(zhǎng)期穩(wěn)居世界第一，根據(jù)世界銀行 2019 年公布的數(shù)據(jù)，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(zhì)量日系車搶占市場(chǎng)，美國“2mm 工程”應(yīng)運(yùn)而

7、生20 世紀(jì) 70 年代日系汽車大舉進(jìn)軍美國市場(chǎng)，嚴(yán)重侵蝕美國市場(chǎng)份額。20 世紀(jì) 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(chǎng)份額的 80%以上，而 日系汽車在美市場(chǎng)占有率幾乎為 0。 兩次石油危機(jī)之后（1973-1974 年、1979-1980 年），低油耗、高質(zhì)量的日系汽車迅速搶 占美國汽車市場(chǎng)，本田、豐田和日產(chǎn)于 1990 年共獲得了 18.03%的美國汽車銷售市場(chǎng)份額， 而與之相對(duì)的則是美國車企市場(chǎng)份額的迅速下降，福特、通用、克萊斯勒的市場(chǎng)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(chǎng)份額。這對(duì)

8、美國汽 車制造業(yè)產(chǎn)生巨大沖擊，并在相當(dāng)程度上影響了美國整個(gè)國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。20 世紀(jì) 90 年代，為提高美國汽車質(zhì)量使之能與日系汽車抗衡，美國汽車行業(yè)開展了 “2mm 工程”。日系汽車之所以能迅速獲得美國汽車市場(chǎng)份額，除了其價(jià)格低、油耗低的特點(diǎn)之外，還有一個(gè)重要的原因就是質(zhì)量高。20 世紀(jì) 80 年代末，日本依靠全面質(zhì)量管理（TQC） 使其品牌產(chǎn)品的車身制造綜合偏差控制在 2mm 以內(nèi)，為日本轎車產(chǎn)品全面占領(lǐng)歐美市場(chǎng)奠 定了基礎(chǔ)。1991 年，美國密西根大學(xué)（University of Michigan）吳賢明教授提出了命名為“2mm 工 程”的計(jì)劃構(gòu)想，從系統(tǒng)的觀點(diǎn)出發(fā)對(duì)汽車產(chǎn)品采用車身制造

9、綜合誤差指數(shù)（continuous improvement indicator），即“6”來控制車身制造質(zhì)量，從而得以用最經(jīng)濟(jì)的制造成本提 高汽車產(chǎn)品的整體質(zhì)量。當(dāng)時(shí)，日本汽車白車身（即不包括附件及裝飾件的未涂漆的車身） 尺寸誤差綜合指數(shù)控制在 2mm 以內(nèi)，歐洲汽車控制在 2.53mm 以內(nèi)，而美國汽車僅某些車 型控制在 4mm 以內(nèi)，部分車型誤差值高達(dá) 56mm。白車身通常是指尚未裝配門蓋和發(fā)動(dòng)機(jī)罩的未涂裝的車身基本骨架，轎車白車身通常由 前圍、后圍、左右側(cè)圍、車頂、底板等幾大部分組成，在轎車車身生產(chǎn)中，白車身的裝配質(zhì) 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

10、性能和其商 品價(jià)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(zhì)量，降低了美國汽車的競(jìng) 爭(zhēng)力。汽車白車身精度的控制涉及沖壓工藝分析、沖模結(jié)構(gòu)的構(gòu)思、總成件檢具的使用、焊接 工藝分析、焊接夾具機(jī)構(gòu)的構(gòu)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(gè)零件，經(jīng)過 200 多道裝配工序，2500 個(gè)工裝定位點(diǎn)，由 4000、 6000 個(gè)焊點(diǎn)焊裝而成。白車身產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和制造工藝都非常復(fù)雜，工藝質(zhì)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(yōu)劣，影響到顧客對(duì)產(chǎn)品的評(píng)價(jià) 及汽車產(chǎn)品的市場(chǎng)前景，而且車身尺寸偏差還與整車性能息息相關(guān)，影響到產(chǎn)品的

11、密封、噪 音、壽命、動(dòng)力性等性能。根據(jù) J.D.Power 全世界汽車產(chǎn)品質(zhì)量關(guān)鍵問題調(diào)查評(píng)估的報(bào)告顯 示：有 41%的汽車產(chǎn)品質(zhì)量問題由車身制造尺寸偏差所造成。因此，對(duì)車身制造尺寸偏差的研究及控制尤為重要。為改變?cè)谫|(zhì)量上落后的局面，美國汽車行業(yè)在美國密歇根大學(xué)華裔教授吳賢名和倪軍的倡導(dǎo)下，聯(lián)合通用、克萊斯勒等車企以及美國商務(wù)部等政府部門，與美國密歇根大學(xué)等科學(xué)院所共同投資，開展了一項(xiàng)旨在提高車身制造質(zhì)量的全面計(jì)劃，目標(biāo)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(shù)法控制誤差，“2mm 工程”成效斐然1992 年，“2mm

12、工程”正式啟動(dòng)。吳賢名教授 Michigan 大學(xué)團(tuán)隊(duì)、通用、克萊斯勒、等 八家供應(yīng)商、兩所大學(xué)（密大和韋恩州立大學(xué)）向美國國家標(biāo)準(zhǔn)局（NIST）提出成立“車體 精密制造聯(lián)盟”（Auto Body Consortium）的提案，目標(biāo)就是利用各個(gè)汽車裝配廠測(cè)量機(jī)的 海量數(shù)據(jù)，由大學(xué)團(tuán)隊(duì)下工廠，提供數(shù)據(jù)分析支持，與車廠和供應(yīng)商人員組成多個(gè)混合團(tuán)隊(duì)， 集思廣議，挖質(zhì)量問題根源，提出測(cè)試和落實(shí)解決質(zhì)量改進(jìn)方案。這個(gè)提案在 1992 年得到 批準(zhǔn)，并得到三年（1992-1995）約一千四百萬美元的資金?！?mm 工程”的核心目標(biāo)是降低車身制造誤差，控制車身制造質(zhì)量，主要的測(cè)評(píng)方法是 CII 指數(shù)法。CI

13、I 指數(shù)（Continuous Improvement Index，持續(xù)改進(jìn)指數(shù)）是 Michigan 大學(xué) 吳賢名先進(jìn)制造技術(shù)研究中心提出的質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)，它的計(jì)算方法是：在一定的時(shí)間段內(nèi)， 對(duì)車身全部測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行尺寸誤差測(cè)量，計(jì)算 6（均方差的六倍），并從小到大進(jìn)行排序，取 第 95%測(cè)點(diǎn)的 6 值作為白車身的 CII 值。例如，假設(shè)有一串共 100 個(gè)數(shù)字由小到大排序 0.01、 0.02、0.031.00，代表了車身上 100 個(gè)測(cè)量點(diǎn)的尺寸誤差 6 值，第 95%測(cè)點(diǎn)的 6 值為 0.95，則 0.95 就是當(dāng)次生產(chǎn)車身的 CII 值。對(duì)尺寸誤差大于該 CII 值的測(cè)量點(diǎn)所在區(qū)域，需 要

14、重點(diǎn)進(jìn)行質(zhì)量控制。將車身精度控制在“2mm”，是指車身至少 95%的測(cè)量點(diǎn)的尺寸誤差 6 值小于 2mm，不可將其簡(jiǎn)單理解為接縫的寬度小于 2mm。運(yùn)用 CII 指數(shù)，可以直接尋找車身尺寸誤差嚴(yán)重的區(qū)域并進(jìn)行控制。CII 指數(shù)具有的重大創(chuàng)新意義，不僅在于提出了新的車身尺寸波動(dòng)水平的度量指標(biāo)，更在于通過鎖定尺寸誤差 最大的 5%的測(cè)點(diǎn)所在位置，可以明確需要重點(diǎn)質(zhì)量控制的區(qū)域。應(yīng)用 CII 指數(shù)時(shí)，大體上 需要經(jīng)過如下幾個(gè)步驟：（1）測(cè)量車身各處誤差，求出每個(gè)測(cè)點(diǎn)的 6 值并由大到小進(jìn)行排 序，取第 95%的測(cè)點(diǎn)的 6 值，即為 CII 值；（2）確定 6 值大于 CII 值的測(cè)點(diǎn)，并判斷造成尺寸

15、波動(dòng)的區(qū)域和需要控制的對(duì)象；（3）列出所有可能產(chǎn)生此問題的原因，根據(jù)數(shù)據(jù)分析和實(shí)際經(jīng)驗(yàn)確定各原因的權(quán)重；（4）針對(duì)問題提出改進(jìn)措施，并爭(zhēng)取獲得其他部門支持；（5）重復(fù)上述步驟，確定新的波動(dòng)控制點(diǎn)，再進(jìn)行改良。如此不斷改進(jìn)，車身的整體尺寸質(zhì)量就會(huì)達(dá)到很高的水平。1992-1995 年的“2mm 工程”，在提高車身質(zhì)量和創(chuàng)新運(yùn)營(yíng)模式兩方面取得了優(yōu)秀的成 績(jī)。自 1992 年啟動(dòng)，歷經(jīng) 3 年努力的“2mm 工程”很快顯現(xiàn)出了效果，參與其中的兩大主 機(jī)廠（通用和克萊斯勒）將 CII 值成功地控制在了 2mm 以內(nèi)，車身質(zhì)量得到顯著提高。同 時(shí)，一方面精度的提高減少了返修的發(fā)生，從而降低了生產(chǎn)成本；另

16、一方面誤差小了也就減 少不必要的耗材，質(zhì)量精度提高帶來的技術(shù)性研發(fā)費(fèi)用也可以通過量產(chǎn)來抵消，因而從這一 方面來說也是對(duì)成本有很好的消減作用。 “2mm 工程”的成功之處不僅在于提高了白車身的制造質(zhì)量，而且在于形成了一種提高 產(chǎn)業(yè)精度的可行運(yùn)營(yíng)模式。在 1995 年，由于“2mm 工程”的重大成功，及密大團(tuán)隊(duì)其它的 項(xiàng)目業(yè)績(jī)，美國國家標(biāo)準(zhǔn)局（NIST）批準(zhǔn)并贊助了汽車機(jī)械加工精度有關(guān)的 14 個(gè)聯(lián)盟項(xiàng)目， 工作范圍擴(kuò)大至噴漆、焊接、輕金屬加工、薄板沖壓等領(lǐng)域，同時(shí)也和非汽車產(chǎn)業(yè)公司如波 音、GE 等進(jìn)行合作。若干制造業(yè)中心也用類似的運(yùn)營(yíng)模式，這些聯(lián)盟一定程度上增強(qiáng)了汽 車業(yè)的技術(shù)能力，改善了汽車

17、工業(yè)的質(zhì)量。二、尺寸偏差源于多方面，工業(yè)機(jī)器人僅為因素之一實(shí)施“2mm 工程”的難點(diǎn)主要體現(xiàn)在沖壓件尺寸偏差、焊接夾具、焊接變形、零部件及操作四個(gè)方面，影響整個(gè)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于汽車行業(yè)工業(yè)機(jī)器人的加工精度。白車身總成件是轎車車身的基礎(chǔ)，典型的車身由若干個(gè)沖壓件經(jīng)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，最后組裝成汽車白車身。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(huì)不斷累積，工人操作技能也會(huì)最終反饋到白車身的誤差當(dāng)中。根據(jù)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

18、汽車的左后門輪廓尺寸為例，在測(cè)量零件、總成和車身時(shí)，根據(jù)零件的統(tǒng)一基準(zhǔn)按六點(diǎn)定位準(zhǔn)則直接建立在測(cè)量坐標(biāo)系上，檢驗(yàn) RPS 點(diǎn)尺寸合格后就可以進(jìn)行零件單點(diǎn)尺寸的測(cè)量。邁騰左后車門的部分功能尺寸被要求控制在所在坐標(biāo)系平面、所在軸向距離1.0mm 或+1.5/-0.5mm 范圍內(nèi)，此精度要求是遠(yuǎn)高于工業(yè)機(jī)器人可實(shí)現(xiàn)的重復(fù)定位及加工精度范圍，多余的精度誤差范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(shí)，產(chǎn)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(huì)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

19、過這些搭接面?zhèn)鬟f形成車身的尺寸精度。假設(shè)在某一工序中的沖壓件尺寸發(fā)生了偏差，導(dǎo)致在裝配時(shí)工件搭接面之間間隙或干涉，過渡不協(xié)調(diào)，在夾具上用較大的壓緊力強(qiáng)行把工件搭接在一起時(shí)，工件之間將產(chǎn)生強(qiáng)制變形，必然會(huì)造成裝焊誤差， 影響車身尺寸的精度及穩(wěn)定性。以下方法和途徑可有效提高沖壓件尺寸的精度和穩(wěn)定性。（1）產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的控制。一是簡(jiǎn)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，降低沖壓工藝難度，提高工件的成型性和穩(wěn)定性；二是采用整體沖壓工藝， 如“整體門框”、“整體側(cè)圍”等；三是為工件定位設(shè)置專用的定位孔和定位面，提高工件在夾具定位時(shí)的重復(fù)定位的精度；四是為工件增加拉伸筋，用于收料和提高工件的強(qiáng)度，提高工件在大批量生產(chǎn)時(shí)的一致性。（2）

20、模具的保證。模具的精度要高，材質(zhì)必須耐磨，保證模具在大批量生產(chǎn)時(shí)的耐用性和制件穩(wěn)定性；定期進(jìn)行模具維護(hù)，并且在維護(hù)后進(jìn)行沖壓件的檢測(cè)，以保證沖壓件的一致性。（3）沖壓機(jī)床的保證。各模具在制件時(shí)，盡量使用相同的機(jī)床；其模具在沖壓機(jī)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(yīng)先檢測(cè)其性能，根據(jù)不同的性能用于不同的工件。（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(guān)系。焊接夾具在車身生產(chǎn)中的作用是：通過夾 具上的定位銷、基準(zhǔn)面、夾緊臂等組件的協(xié)調(diào)作用，將工件安裝到工藝設(shè)定的位置上并夾緊， 不讓工件活動(dòng)位移，保證車身焊接尺寸精度的

21、一致性和穩(wěn)定性。夾具定位不可靠、夾具磨損、 定位松動(dòng)、夾緊失效等問題必定會(huì)造成工件焊接位置偏差，而導(dǎo)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(bào)告指出，有 75%的制造缺陷和夾具失效有關(guān)。 從焊接夾具設(shè)計(jì)、制造精度、調(diào)整、使用和維護(hù)等幾方面可對(duì)進(jìn)行精度控制。（1）夾具設(shè)計(jì)。夾具設(shè)計(jì)從以下幾個(gè)方面考慮：一是汽車焊接夾具的設(shè)計(jì)中，方式定位采用“N-2-1” 定位原理；二是焊接夾具設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與車身設(shè)計(jì)基準(zhǔn)、沖壓基準(zhǔn)、檢測(cè)基準(zhǔn)統(tǒng)一；三是夾具設(shè)計(jì)時(shí)要求夾具定位結(jié)構(gòu)規(guī)范化，便于調(diào)試及維護(hù)；四是輔助支撐設(shè)置要合理，避免過定位。（2）夾具制造精度。夾具的精度應(yīng)能確保零件在夾具上自由服帖，當(dāng)

22、所有夾緊點(diǎn)夾緊后工件不會(huì)有松動(dòng)竄動(dòng)的現(xiàn)象；（3）夾具調(diào)整。夾具調(diào)整前要分析是否會(huì)造成其他影響， 調(diào)整時(shí)要進(jìn)行試驗(yàn)，驗(yàn)證合格后方能進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整后要時(shí)下工序做好跟蹤驗(yàn)證，如出現(xiàn)其他問題時(shí)需要馬上恢復(fù)夾具，夾具調(diào)整需要做好更改及驗(yàn)證記錄；（4）夾具使用和維護(hù)。 操作者要按照標(biāo)準(zhǔn)化操作正確使用夾具，定期對(duì)夾具進(jìn)行點(diǎn)檢和維護(hù)；定期使用檢測(cè)設(shè)備對(duì)夾具進(jìn)行測(cè)量，以確定夾具是否需要維修和精度恢復(fù)。（3）焊接變形難以定量計(jì)算焊接變形引起的焊裝誤差一般比較難于定量計(jì)算，對(duì)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(yīng)通過理論分析與實(shí)際測(cè)量相結(jié)合，對(duì)不同的部位、不同的焊接方法、 焊接規(guī)范和不同的焊接順序等都

23、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(diǎn)焊為主，CO2保護(hù)焊為輔。采用先進(jìn)焊接設(shè)備，如機(jī)械手、自動(dòng)焊、引出焊等， 這些設(shè)備不僅能使車身焊接時(shí)焊點(diǎn)均勻，點(diǎn)焊順序穩(wěn)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(tài)下設(shè)定定位焊點(diǎn)，在補(bǔ)焊臺(tái)實(shí)現(xiàn)補(bǔ)焊。這要求在工藝文件上對(duì)焊點(diǎn)位置、數(shù)量、間距和點(diǎn)焊順序都應(yīng)明確規(guī)定，并且要求 操作者嚴(yán)格執(zhí)行。（3）焊接規(guī)范。汽車點(diǎn)焊采用強(qiáng)規(guī)范，即用大電流和短時(shí)間焊接，使薄板件的焊接變形較小。合理設(shè)置焊接參數(shù)，調(diào)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

24、部件的質(zhì)量、包裝和人工操作也會(huì)對(duì)車身質(zhì)量產(chǎn)生影響。零部件尺寸不合格會(huì)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(shí)物尺寸和產(chǎn)品設(shè)計(jì)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(yīng)商提供的，因存在技術(shù)水平上的 差異，提供的零部件質(zhì)量也存在一定的差異，這些差異在整車制造過程中產(chǎn)生累積誤差，影響車身尺寸精度及整車品質(zhì)。物流包裝影響零部件不同的包裝方式及運(yùn)輸方式會(huì)對(duì)零部件尺 寸和變形產(chǎn)生不同的影響，而零部件定位孔、搭接邊變形會(huì)影響車身尺寸偏差。人工操作過 程產(chǎn)生的誤操作也會(huì)對(duì)車身精度產(chǎn)生影響。 因此，必須要嚴(yán)格控制零部件尺寸精度，所有焊接零件必須檢驗(yàn)合格才能投入使用，特

25、 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(yīng)商的零部件包裝及物流方式，將物流過程中的零部件狀態(tài)變化納入質(zhì)量管理范疇，防止 運(yùn)輸過程中零部件之間的碰撞變形；必須正確評(píng)估分總成的轉(zhuǎn)運(yùn)工具和吊裝工具對(duì)尺寸和變 形的影響，操作者要嚴(yán)格按照操作規(guī)范來操作，操作過程中保證焊鉗與工件垂直，減少操作 不規(guī)范、不正確帶來的隨機(jī)的制造誤差。監(jiān)控質(zhì)保部門進(jìn)行尺寸監(jiān)控。通過建立功能尺寸系統(tǒng)，掌握總成尺寸監(jiān)控點(diǎn)的位置，定 期對(duì)車身結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行測(cè)量監(jiān)控，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，并進(jìn)行反饋整改。內(nèi)外表面精測(cè)樣架。汽車內(nèi)飾由部件構(gòu)成并且任意點(diǎn)都為零基準(zhǔn)。用于測(cè)量零件幾何尺 寸和功能檢驗(yàn)。可以

26、對(duì)內(nèi)飾件的裝配和零件之間的匹配進(jìn)行評(píng)價(jià)，也包括對(duì)天窗、前后風(fēng)窗 的匹配尺寸評(píng)價(jià)等。對(duì)車身外覆蓋件的總成匹配進(jìn)行評(píng)價(jià)，包括從白車身到總裝的外表面件。 在首批樣件的檢驗(yàn)和認(rèn)可中做測(cè)量分析，對(duì)壓合件和沖壓?jiǎn)渭妮喞叽邕M(jìn)行評(píng)價(jià)，為下一 步尺寸改進(jìn)確定優(yōu)化方向。生產(chǎn)過程中的檢測(cè)手段。（1）使用輔助檢具樣板。在產(chǎn)品研發(fā)初期，先期采購定制的輔 助量、檢具，包括：車身四門兩蓋檢具、前后風(fēng)窗檢具、天窗檢具、后尾燈檢具、前端檢具、 間隙平度測(cè)量?jī)蓧K等。在生產(chǎn)過程中，根據(jù)實(shí)際需求可自制檢具，檢查實(shí)車功能尺寸狀態(tài)， 出現(xiàn)問題及時(shí)與上下道工序溝通反饋，及時(shí)整改。（2）匹配尺寸監(jiān)控。根據(jù)產(chǎn)品匹配數(shù)據(jù)要 求，確定匹配檢查

27、控制項(xiàng)目及檢查頻次，監(jiān)控車身尺寸狀態(tài)。（3）激光在線測(cè)量技術(shù)。通過 在線檢測(cè)，可以測(cè)量車身特征部位的三維坐標(biāo)值，綜合精度不低于 0.1mm。測(cè)量公差可根據(jù) 需要自行設(shè)定，出現(xiàn)偏差自動(dòng)報(bào)警，實(shí)現(xiàn)尺寸控制的自動(dòng)化。簡(jiǎn)而言之，美國汽車行業(yè)為提高汽車質(zhì)量而發(fā)起的“2mm 工程”，其難點(diǎn)在于空間工序 上的誤差累積、設(shè)備磨損與誤操作以及設(shè)計(jì)水平與裝備水平等方面，相較之下對(duì)工業(yè)機(jī)器人的要求并非極高。不論是廣泛到“2mm 工程”的實(shí)施還是具體到邁騰左后車門的輪廓尺寸， 汽車白車身或其他工業(yè)品的加工總成都涉及多項(xiàng)加工工藝、工藝流程設(shè)計(jì)、作業(yè)者操作等多方面，在整個(gè)過程中誤差會(huì)不斷累積，因此，相對(duì)來說工業(yè)機(jī)器人對(duì)零

28、部件加工工序僅為其中的一環(huán)，對(duì)工業(yè)機(jī)器人的加工要求并非極高。三、國產(chǎn)汽車機(jī)器人精度緊跟國外，或迎百億市場(chǎng)空間影響汽車制造精度的因素多種多樣，處于制造環(huán)節(jié)的工業(yè)機(jī)器人是其中重要的一環(huán)，為研究國產(chǎn)汽車工業(yè)機(jī)器人能否滿足汽車生產(chǎn)的要求，我們對(duì)比了國內(nèi)外汽車工業(yè)機(jī)器人在 “2mm 工程”中主要運(yùn)用到的工序（焊接、沖壓、折彎）的精度與其他參數(shù)，我們認(rèn)為國產(chǎn)汽車工業(yè)機(jī)器人的精度雖做不到極致，但在滿足焊接和折彎領(lǐng)域的汽車加工工藝上，已經(jīng)可以達(dá)到要求的加工精度。 2020 年，我國工業(yè)機(jī)器人行業(yè)銷量明顯呈回暖趨勢(shì)，同時(shí)汽車行業(yè)存在邊際改善，應(yīng)用 于汽車行業(yè)的工業(yè)機(jī)器人需求空間大。經(jīng)測(cè)算，我們認(rèn)為中國汽車工業(yè)機(jī)

29、器人市場(chǎng)規(guī)模達(dá)百億元，市場(chǎng)空間廣闊但國產(chǎn)機(jī)器人的滲透率仍然較低，未來隨著國產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人在汽車制造業(yè)逐步得到認(rèn)證，國產(chǎn)替代空間有望進(jìn)一步打開。（1）國產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人精度及各項(xiàng)指標(biāo)不遜于國外品牌工業(yè)機(jī)器人在汽車制造生產(chǎn)中的運(yùn)用廣泛，包括焊接、噴涂、沖壓、搬運(yùn)、裝配、折彎 等，在“2mm 工程”中主要涉及的運(yùn)用工序有焊接、折彎和沖壓。本文通過查閱公司官網(wǎng)與 產(chǎn)品手冊(cè)，以不同工序?yàn)榉诸惢A(chǔ)，在同等負(fù)載量級(jí)的情況下，將國內(nèi)部分工業(yè)機(jī)器人公司 的產(chǎn)品精度及其他參數(shù)與國外機(jī)器人“四大家族”ABB、安川、庫卡、發(fā)那科的工業(yè)機(jī)器人 進(jìn)行對(duì)比。不同的企業(yè)可能對(duì)工業(yè)機(jī)器人的負(fù)載級(jí)別劃分標(biāo)準(zhǔn)不盡相同。如埃斯頓將負(fù)載級(jí)別

30、分為 四類：小負(fù)載（030kg）、中負(fù)載（30100kg）、大負(fù)載（100350kg）和超大負(fù)載（350kg）。 而安川則將負(fù)載級(jí)別分為五類：小型、一般小型、中型、大型、超大型。在對(duì)國內(nèi)外工業(yè)機(jī) 器人進(jìn)行精度比較時(shí)，首先需要確定功能用途，其次便是確定其負(fù)載級(jí)別。本文采用的是埃 斯頓的負(fù)載分類標(biāo)準(zhǔn)。我們選擇相同自由度條件下的工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行參數(shù)對(duì)比，自由度越高的機(jī)器人可以完成 的動(dòng)作越復(fù)雜，通用性越強(qiáng)，應(yīng)用范圍也越廣，但相應(yīng)地其技術(shù)難度也越大，以下我們選取 的均為六自由度機(jī)器人。除自由度指標(biāo)外，工作空間反映機(jī)器人可以應(yīng)用手爪進(jìn)行工作的空 間范圍，運(yùn)動(dòng)速度會(huì)影響機(jī)器人的工作效率和運(yùn)動(dòng)周期，位置精度決

31、定工業(yè)機(jī)器人在作業(yè)中 的定位精度和重復(fù)定位精度，都是衡量機(jī)器人工作質(zhì)量的重要技術(shù)指標(biāo)，因此我們主要選擇以上幾個(gè)參數(shù)將國產(chǎn)及進(jìn)口機(jī)器人進(jìn)行對(duì)比。在小負(fù)載焊接領(lǐng)域，國產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人的重復(fù)定位精度已與“四大家族”產(chǎn)品大體相當(dāng)， 在最大速度上則稍遜于國外品牌。埃斯頓 ER6-1600 型重復(fù)定位精度達(dá) 0.08mm，新松 SR10C、 新時(shí)達(dá) SA1800 和埃夫特 ER6-1400 型號(hào)重復(fù)定位精度均可達(dá) 0.05mm，和 ABB 的 IRB 1600 系列相當(dāng)，不遜于安川 AR1440 的 0.08mm。在臂展上，國產(chǎn)小負(fù)載焊接機(jī)器人最大工作距離均能達(dá)到 1400mm 以上，與國外品牌平齊。而在最大

32、速度上，國產(chǎn)品牌相較國外品牌有一定的差距。根據(jù)資料，點(diǎn)焊機(jī)器人的精度要求一般在 0.25mm 以下，弧焊機(jī)器人要求的重復(fù)定位精度則應(yīng)小于焊絲直徑的 1/2，即 0.20.4mm。在 2016 年中國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟公布的三項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)中，弧焊機(jī)器人系統(tǒng)通用技術(shù)條件明確表示重復(fù)定位精度的數(shù)值應(yīng)小于等于 0.2mm。 由此可見，國產(chǎn)品牌焊接機(jī)器人精度足以滿足汽車焊接生產(chǎn)的需要。在中負(fù)載折彎領(lǐng)域，國產(chǎn)機(jī)器人精度接近部分國外機(jī)器人型號(hào)，小負(fù)載折彎領(lǐng)域國產(chǎn)機(jī)器人精度與國外相當(dāng)。新時(shí)達(dá) SR85B 系列的重復(fù)精度達(dá) 0.1mm，接近了 ABB 和安川的產(chǎn)品。 埃斯頓折彎?rùn)C(jī)器人 ER80（世界首款六自由度折彎專用機(jī)

33、器人）榮獲 CAIMRS-2019 年度“工 業(yè)機(jī)器人獎(jiǎng)”，據(jù)埃斯頓公司 2018 年 1 月 19 日投資者關(guān)系活動(dòng)記錄表：“以折彎?rùn)C(jī)器人為例，埃斯頓對(duì)鈑金折彎有二十多年的技術(shù)沉淀和對(duì)工藝的透徹研究，埃斯頓折彎?rùn)C(jī)器人已占 據(jù)該細(xì)分應(yīng)用領(lǐng)域很高的市場(chǎng)份額?！备鶕?jù)無錫微色奇科技有限公司官網(wǎng)介紹，配天機(jī)器人 技術(shù)有限公司生產(chǎn)的 AIR20-A 型號(hào)六軸折彎?rùn)C(jī)器人，在 20kg 的負(fù)重下重復(fù)定位精度可達(dá) 0.03mm。根據(jù) ImRobtic 機(jī)器人在線網(wǎng)絡(luò)及上海圖靈制造機(jī)器人有限公司數(shù)據(jù)顯示，目前國 內(nèi)市場(chǎng)主要機(jī)器人重復(fù)定位精度較大份額在 0.2mm 及其以上，由此可以顯示國產(chǎn)機(jī)器人和國 外機(jī)器人均

34、可以滿足目前國內(nèi)市場(chǎng)的主要需求。沖壓機(jī)器人領(lǐng)域，國產(chǎn)部分機(jī)型精度與國外品牌精度平齊。埃斯頓 ER170-2650 與新松 SR120D 重復(fù)定位精度達(dá) 0.2mm 與安川 EPH130D 相同，但相對(duì)于庫卡和發(fā)那科的 0.05mm、 0.03mm 尚存一定差距，有向國際先進(jìn)產(chǎn)品接近的空間。在小負(fù)載沖壓領(lǐng)域，埃夫特于 2017 年推出的 ER12-C304 沖壓機(jī)器人重復(fù)定位精度可達(dá) 0.07mm，向高精度沖壓領(lǐng)域前進(jìn)。另外， 據(jù)國產(chǎn)品牌拓斯達(dá)官網(wǎng)，其在沖壓自動(dòng)化解決方案中運(yùn)用了一款自產(chǎn)沖壓機(jī)械手產(chǎn)品，其重 復(fù)定位精度可達(dá) 0.1mm。在在 2016 年中國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟公布的三項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)中，目前埃

35、斯頓 等國產(chǎn)品牌均符合沖壓機(jī)器人系統(tǒng)通用技術(shù)條件顯示的重復(fù)定位精度國家標(biāo)準(zhǔn)。我國國產(chǎn)品牌汽車工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)滲透率目前仍低，國內(nèi)汽車生產(chǎn)商主要運(yùn)用的還是國 外品牌機(jī)器人。通過對(duì)不同種類機(jī)器人的工作參數(shù)分析，我們認(rèn)為目前國產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人的加 工精度雖不及四大家族，但對(duì)于當(dāng)前汽車制造業(yè)的加工要求已能夠滿足，未來伴隨我國汽車 制造業(yè)的發(fā)展，國產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人的加工精度也會(huì)提高，有追趕國外品牌的潛力。由于進(jìn)入汽 車行業(yè)需要一段時(shí)間的認(rèn)證周期，需要下游企業(yè)對(duì)國產(chǎn)產(chǎn)品力進(jìn)行確認(rèn)，在國產(chǎn)化的大趨勢(shì)下，我們認(rèn)為國產(chǎn)品牌汽車工業(yè)機(jī)器人擴(kuò)增本土市場(chǎng)份額指日可待。（2）汽車工業(yè)邊際改善，產(chǎn)量銷量有望回升隨著全面復(fù)工復(fù)產(chǎn)的推

36、進(jìn)以及促進(jìn)汽車消費(fèi)政策的出臺(tái)，我國汽車工業(yè)行業(yè)逐漸轉(zhuǎn)暖。 汽車行業(yè)在 2020 年上半年受新冠疫情影響，銷量暫時(shí)陷入低迷。二季度以來，各級(jí)政府部 門陸續(xù)出臺(tái)鼓勵(lì)汽車消費(fèi)舉措：上海市印發(fā)關(guān)于促進(jìn)本市汽車消費(fèi)若干措施的通知；深 圳市推出了促進(jìn)新能源汽車消費(fèi)的政策，放寬個(gè)人新能源小汽車增量指標(biāo)申請(qǐng)條件，擴(kuò)大個(gè) 人增購新能源小汽車車型范圍，對(duì)個(gè)人新購新能源小汽車給予綜合使用財(cái)政補(bǔ)貼。此外，天 津、重慶等城市也出臺(tái)相關(guān)刺激政策，政策托底作用逐漸顯現(xiàn)。據(jù)國家統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)，2020 年 1-11 月汽車工業(yè)增加值持續(xù)強(qiáng)勢(shì) V 型回升，由年初的-31.80% 回升至 6.3%，11 月當(dāng)月汽車工業(yè)增加值同比增速

37、為 11.10%，持續(xù)維持高位。從 PPI 數(shù)據(jù)來 看，2020 年 1-12 月汽車制造業(yè) PPI 累計(jì)同比為-0.40%，降幅持續(xù)小幅縮窄，與年初相比小 幅回升，2020 年 12 月汽車制造業(yè) PPI 環(huán)比為-0.2%，我國汽車制造業(yè)正在邊際改善。汽車銷量持續(xù)回暖，2021 年仍有望保持增長(zhǎng)趨勢(shì)。從需求端看，根據(jù)歷史汽車銷量數(shù) 據(jù)，在一個(gè)自然年度當(dāng)中通常下半年汽車銷量明顯高于上半年，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后釋放的消費(fèi)需求，汽車銷量有逐漸上升的趨勢(shì)。從供 給端看，2020 年 1-12 月汽車制造業(yè)固定資產(chǎn)投資完成額累計(jì)同比由年初的-41.0

38、0%回升至 -12.40%，固定資產(chǎn)投資完成額的邊際修復(fù)為汽車產(chǎn)量上升提供了支持，反映了汽車行業(yè)的 信心正在恢復(fù)。（3）工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)回暖趨勢(shì)明顯，國產(chǎn)汽車工業(yè)機(jī)器人空間廣闊國內(nèi)工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)回暖趨勢(shì)明顯，12 月機(jī)器人產(chǎn)量同比增速達(dá) 32.40%，2020 全年累計(jì)產(chǎn)量增速達(dá)到 19.1%。2009-2016 年中國工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)銷量保持高速增長(zhǎng)，2017 年末開始，由于下游 3C 及汽車市場(chǎng)景氣承壓，相應(yīng)固定資產(chǎn)投資放緩，中國工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)量增速開始持續(xù)下行。2019 年四季度起，中國工業(yè)機(jī)器人行業(yè)逐漸復(fù)蘇，2019 年 Q4 產(chǎn)量同比大幅上升 54.53%。2020 年 Q1 工業(yè)機(jī)器人在

39、疫情影響最嚴(yán)重的期間，展現(xiàn)出了行業(yè)的韌性，產(chǎn)量實(shí)現(xiàn)同比 7.16%的增長(zhǎng)。2020 年第二季度開始工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)量呈現(xiàn)持續(xù)強(qiáng)勢(shì)復(fù)蘇。2019 年 10 月至今，工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)量連續(xù)同比增速為正，行業(yè)回暖趨勢(shì)明顯。制造業(yè)勞動(dòng)力成本逐漸提高，驅(qū)動(dòng)中國工業(yè)機(jī)器人密度上升。隨著產(chǎn)業(yè)升級(jí)導(dǎo)致的低技術(shù)、重復(fù)勞動(dòng)工作減少，疊加勞動(dòng)力供不應(yīng)求的現(xiàn)狀，我國各行業(yè)用勞成本明顯提高，而制造業(yè)工資上升明顯高于其他行業(yè)。2019 年，我國制造業(yè)就業(yè)人員平均工資為 78,147 元/年， 制造業(yè)平均工資高出建筑業(yè)、居民服務(wù)和其他服務(wù)業(yè)、住宿和餐飲業(yè) 19.16%、29.74%、55.22%。 工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展與制造業(yè)息息相關(guān)

40、，由于制造業(yè)用勞成本不斷提高，越來越多的企業(yè)把工業(yè)機(jī)器人作為勞動(dòng)力的替代品。2011 年我國工業(yè)機(jī)器人密度為 10 臺(tái)/萬名工人，2018 年已提 高至 140 臺(tái)/萬名工人，CAGR 達(dá) 33.35%。工業(yè)機(jī)器人下游應(yīng)用廣泛，主要應(yīng)用行業(yè)包括汽車、電子電器、金屬制品、化學(xué)橡膠塑料、食品制造等行業(yè)，根據(jù) IFR 統(tǒng)計(jì)，2019 年全球范圍內(nèi)工業(yè)機(jī)器人在上述行業(yè)中的應(yīng)用占比分別為 39.90、29.05、12.15、7.87、3.50，汽車行業(yè)和 3C 占據(jù)工業(yè)機(jī)器人需求超過 50%。其中，汽車行業(yè)應(yīng)用比例雖然呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢(shì)，但以其龐大的行業(yè)規(guī)?；A(chǔ)和較高的自動(dòng)化率，常年穩(wěn)居工業(yè)機(jī)器人下游需求規(guī)模第一位。中國汽車工業(yè)機(jī)器人本體市場(chǎng)有百億元級(jí)的市場(chǎng)規(guī)模。據(jù) CRIA 與 IFR 統(tǒng)計(jì)，2018 年中 國工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)累計(jì)銷售工業(yè)機(jī)器人 15.6 萬臺(tái)，其中汽車制造業(yè)新增 4 萬臺(tái)，汽車制造業(yè) 工業(yè)機(jī)器人的銷售數(shù)量占例為 25.64%；自主品牌機(jī)器人銷售 4.36 萬臺(tái)，數(shù)量比例為 27.95%。 根據(jù)中國工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展白皮書（2020），中國工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模的增速在 2017 至 2019 年有所放緩，但未來幾年