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与补偿技术实现机床空间精度误差分析

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空间精度量测技术是一种在机床上有效得知机器精度的技术之一,本文将简述此技术的益处,和透过此技术能分析整机空间中任一点之误差,并且对机台精度做预估,预先分析精度检验路径精度,最终能对机台做补偿,以提升机台精度表现,现今此技术仍具有一定门坎,希望借由本文能让读者进一步了解此技术。
线性轴几何误差与机构链的关联

机床所有误差来源中静态误差占了70%而几何误差为静态误差中的主要成分,其可分为部件误差以及位置误差,部件误差系指误差随部件移动位置不同而有不同的误差值,可视为一误差函数对应不同位置,例如:定位精度、真直度、PITCH、ROLL、YAW。位置误差则不随移动而改变,是一固定数值,例如:垂直度、旋转中心误差……等。

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图1 运动角度误差与不同位置定位精度之关系

五轴机床一般含有三个线性轴以及两个旋转轴(包含一旋转轴、一倾斜轴),在线性轴部分,由三个线性轴所组成的坐标系统中,含有三个因垂直度造成的位置误差,以及每一线性轴中共含有6个自由度部件误差,故在三个线性轴所组成的坐标系统中,共含有二十一项误差,而一旋转轴中共有5个位置误差以及6个自由度部件(定位精度、两方向真直度、PITCH、ROLL、YAW)误差共11项误差,因此五轴机床一共含有线性轴21项误差加上两个旋转轴22项误差,共有43个误差项。

空间精度误差来源中,除原有的零部件质量及加工组装技术所造成的定位精度与真直度外,运动角度是一大关键(PITCH、ROLL、YAW),由图1可知,当X轴运动过程中产生角度误差时,会使得定位精度在不同Z位置造成影响,此影响因子也会同时表现在真直度误差里。空间精度误差补偿功能

前述的运动角度关系在会被不同线性轴堆栈的关系所影响,因此必须针对机台构型建立机构链,以掌握刀尖与工件的相对位置,使得线性轴与旋转轴的堆栈关系能完整建立在控制器内,使其运算及补偿机制能够正常运作。其简单概念是由刀端点出发经过各驱动轴后至工件坐标原点而形成一个封闭架构。

故如能将各线性轴之6自由度误差量测出来,再按照其构型建立相对应之误差模型,即可计算出空间各位置之刀尖点误差,如图2所示。

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图2 机构链模型流程图

目前机床业界常用之CNC三大商用控制器,皆可支持空间精度补偿,并可按照空间精度补偿方式分为欧系(HEIDENHAIN、SIEMENS)与日系(FANUC)两种补偿方式。欧系控制器系利用机构链补偿、日系控制器则是利用空间格点方式补偿。

举例来说,假设一机床X、Y、Z三轴各轴量测各10点6自由度部件误差,则在欧系控制器上则仅需输入X、Y、Z三轴各10点之6自由度部件误差信息,控制器即能借由此误差讯息,透过机构链对空间中各位置做计算补偿。如图3所示,补偿点数如需增加,则需增加量测点数,然而日系控制器则需要计算出空间中每一点、即10×10×10共1000点位置之误差值,并按照控制器之排列规则输入。故为了要计算出上述空间中各点之误差值,必须建立其机构链模型(kinematicmodel),借由输入各轴六自由度误差,并且按照不同机型之机构链模型,得以计算出空间任一位置之刀尖点误差值。另一方法则可利用激光追踪仪(eTalonLaserTracer)即可量测到空间中各点之误差,但该量测仪器成本稍高且量测时间较长,本文此次暂不讨论此方法。

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图3 空间中各误差点

将上述技术与实际机台补偿结合时,还需要将量测位置与实际补偿之刀长信息一同做输入进误差模型里,因为需要将实际量测位置回推至机台原点(主轴鼻端)。空间精度误差分析技术

有鉴于此,本中心所开发之空间精度分析技术,可将各轴六自由度误差,借由不同机构链之误差模型,分析出改机器空间各点之刀尖点误差,并可模拟不同误差(真直度、角度、垂直度)将空间误差可视化,如图4所示,能输入量测信息、机台机构链、量测镜组与主轴鼻端OFFSET等信息,并可将针对各平面误差,输入不同刀长、垂直度误差、坐标位置以分析各平面之误差,在额外的功能方面,分析功能可将三轴共21项误差进行分析,将整机空间精度误差可视化,让使用者能更清楚了解到机台整机空间精度。

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图4 误差模型建立功能开发分析软件以提升机台精度表现

透过市售6D激光量测仪器,能快速得知机台线性轴各自由度误差,本中心所开发之空间精度量测分析软件能直接汇入量测档案,未来将可结合业界现

有常见仪器,激光干涉仪、自动视准仪、水平仪等量测设备,并不一定受限于量测仪器之限制,仪器使用自由度及方便性提高。

按照各机型之机构链做误差分析将有助于误差可视化,可帮助使用者快速了解机器误差,并且能快速调整各误差项做分析模拟,以预估不同组装精度所造成机台精度的变化,还能做检验路径精度预估或加工路径精度预估,最终能透过补偿功能产生相对应之补偿数据结合控制器补偿机制,以改善整机机台空间精度误差,以提升机台现有精度表现。

智慧机械2.0(上)扎稳根基、整合服务、连结在地

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在面对全球工业4.0浪潮中,中国台湾推出智能制造,以连结在地、连结未来、连接国际等3大策略,并将推动作法区分为高度及广度等2个不同层次,协助中国台湾机械产业、终端应用制造业迈向智能化升级。近几年来推动成果亮眼并获业者一致好评。

近年来面对中美贸易冲突与新冠肺炎疫情的冲击,已对全球产业的布局造成一定程度的影响,面对供应链与生产制造版图的迁徙,中国台湾延续过去智慧机械产业推动方案的执行成果,并广纳产业公协会代表的意见,汇整了智慧机械产业推动方案未来推动策略与作法,期待借由政府资源的挹注,加速产业升级与转型,同时在面对全球供应链体系与生产基地移转的同时,亦能奠定产业未来黄金10年发展之基础。

在新一期程的智慧机械产业推动方案(下称智能机械2.0)将对准“亚洲高阶制造中心”政策目标,其内涵包含提升附加价值、建立完整产业供应链以及成为智能制造基地。为达成这样的政策目标,在推动方向上区分为智能机械及智能制造。智慧机械是延续过去精密机械的成果逐步迈向智慧机械,而智能制造则是将生产制造过程导入智能化技术,两者相辅相成。另外、除了延续过去连结在地、连结未来、连结国际等3项具体策略外,更近一步细分了基盘扎根化、服务整合化、系统智能化、应用云端化、平台国际化、市场全球化等6个精进作法。

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图1 智能机械产业愿景与目标

这6个精进做法,相对于过去所提IaaS、PaaS、SaaS的架构,基盘扎根化大致可对应到IaaS,其内涵包含扎根基础工艺、强化技术自主以及培育跨领域人才等。而在平台国际化约可对应至PaaS,内涵包含推动国际平台与机械设备的整合及链结国际量测通讯接口标准。而SaaS应用服务模块的部分,即由应用云端化建立云端应用模块,并推展机械云加值。而在技术能量的扩增上,也将藉由服务整合化的推动,扩大系统整合厂商的家数与技术能量,进而以系统智能化为目标引导业者将新科技逐步扩散、应用至中小企业。最终我们期待能以市场全球化为目标,将具备IaaS、PaaS、SaaS特色的解决方案,链结国际市场需求,并切入全球高阶市场。

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图2 推动智慧机械的3 项具体策略与6 个精进作法

为使读者更深入智慧机械2.0之内涵,将透过智慧机2.0(上)、(下)两篇专文,分别就6个精进作法进行框架式、摘要性说明,智慧机械2.0(上)主要聚焦于基盘扎根化、服务整合化以连结在地的具体策略,以期初步先盘点、整合技术、人才、系统服务商的能量,再串联未来的平台加值应用以及国际市场需求。

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图3 智慧机械未来推动策略与作法

基盘扎根化,以厚实基础强化产业竞争力

在机械产业发展中,工业基础技术是厚实中国台湾机械产业发展基石,需要政府长期规划及支持,且中国台湾产业长久以来以代工为主,许多核心技术仰赖其他地区和国家,导致关键零部件(如:传感器、激光源等)研发能力不足,易使产业便成无头工业。另在智慧机械推动的过程中,跨领域人才培育亦是产业持续发展所需要同步努力的课题之一,尤其在鼓励学生及早接触并投入机械领域,更有赖产业伙伴戮力支持。

另鉴于中国台湾半导体产业在世界扮演举足轻重的角色,惟半导体前段制程技术门坎偏高,若能务实聚焦后段先进封装制程,鼓励国产设备的自制率,不仅有助于扩大中国台湾机械产业规模,更能提升中国台湾机械产业技术能量水平。

故在基盘扎根化部分,拟以“扎根基础工艺与计量标准,提升质量一致性与稳定性”、“突破关键零部件缺口,强化技术自主性”及“培育跨领域人才,奠定产业发展基础”为目标,强化可靠度工程、质量、技术自主性及跨领域人才培育等产业基础,奠定中国台湾机械产业稳固厚实的竞争力。兹分述如下:

在“扎根基础工艺与计量标准,提升质量一致性与稳定性”部分,以精进可靠度工程技术、热处理技术或其质量检测、基础材料技术为目标,同时强化精实管理、量测技术与标准追溯,详细内容请见图4。

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图4 “扎根基础工艺与计量标准,提升质量一致性与稳定性”推动作法

在“突破关键零部件缺口,强化技术自主性”部分,则是多管齐下,投入硅制程、化合物半导体制程、传感器模块开发与应用、激光源模块开发与应用,以推动外商设备制造在地化、先进封装设备国产化,提升技术自主性,详细内容请见图五。

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图5 “突破关键零部件缺口,强化技术自主性”推动作法

在“培育跨领域人才,奠定产业发展基础”部分,借由透过在学训练、在职训练的方式,建立跨领域学习的课程,以培养智能制造、数字转型所需之职能,另期待链结公协会强化专业实作训练,让产学密切保持合作,促使源源不绝的人才投入,巩固产业发展基础!详细内容请见图六。

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图6 “培育跨领域人才,奠定产业发展基础”推动作法

服务整合化,扩增系统整合能量

在智能机械与智能制造的推动过程中,系统整合商在产业转型升级上扮演相当关键的角色,政府应持续协助系统整合(SI)业者,使系统整合(SI)业者能扣合智能制造应用端公司的需求与专业(domain-knowhow),两者相互合作,借由系统整合(SI)技术能量的提升后,再扩散其辅导能量至相关产业。同时亦应鼓励机械业者整合应用端需求及资通讯应用技术,逐步扩增系统整合能量,以协助客户导入智能制造,转型成为系统整合(SI)角色。

再者、在面对全球产业版图的迁徙过程中,中国台湾地区推动投资中国台湾三大方案吸引优质制造业者回台投资,在回台投资的过程中,政府也将借由智能制造辅导团协助媒合系统整合(SI)业者导入智能制造解决方案,透过场域试炼厚实系统整合服务能量。

故在服务整合化部分,拟以“促成转型或新创,以扩大系统整合商家数”与“媒合场域试炼,扩大系统整合服务件数”等,旨在强健中国台湾系统整合(SI)能量,并借此扩散加速中国台湾产业转型。详细内容请见图七。

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图7 “服务整合化”推动作法

疫外大流行重创全球机床市场

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2020年新冠肺炎疫情冲击全球,从年度选字当中亦能推敲得出当下时代的形貌,以美国辞典界具代表的出版商韦氏公司为例,挑选出“大流行”(pandemic)为2020年度代表字,在韦氏官网提及“大流行”被定义为一种疾病在广泛区域中爆发,例如在数个国家或多个洲,通常会对于很大一部分的人口有所影响。得确2020年这样的“大流行”流窜在各个层面,无论是政治、经济、社会、科技或生态都产生了重大的影响,更遑论于产业的冲击。

Gardner于近期发布2020全球机床产销调查报告指出,从各国产销数据可以很清楚的看到,因新冠疫情导致经济封锁全球受重创,也进而也造成机床市场遭受严重的冲击,2020年全球机床消费较2019年短少了五分之一,2020年与2009年在金融危机下的机床消费衰退的总额相比差距甚微。

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图1 全球机床消费趋势

检视Gardner产销报告统计资料,2020年全球机床消费总额约668亿美元,相较2019年减少20.1%,主要消费前14大国家依序分别为中国、美国、德国、日本、意大利、韩国、印度、俄罗斯、墨西哥、加拿大、法国、土耳其、巴西与泰国,然而在排名前14名国家之中仅只有土耳其在机床消费呈现增长,其余各个市场皆呈现消费衰退的状态。由于排名前14名的市场消费总额占全球机床消费80%,因此当各国消费需求下滑从5%至49%区间不等的情况下,对于全球机床整体消费减幅的反应就相当明显,但所幸整体的消费需求表现未如预期情况糟。

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就中国而言,2020年机床消费总额为213.1亿美元,相较2019年约减少12亿美元,下滑5.4%,然而中国在机床消费缩减的幅度,较其他主要消费市场表现是相对优异,最主要的因素是由于中国在疫情当中快步复苏,中国双循环的经济政策不但让国内市场需求重新燃起生机,也一并带动其他国家的市场经济,在这波疫情纷乱的时空背景之下,中国成为了拉动全球经济的重要引擎,驱动各国的市场经济。

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在美国的部分,2020年机床消费总额为83.4亿美元,相较2019年约减少11.7亿美元,下滑12.5%。这次的疫情有别于过去几次的衰退经验,过往受冲击的多为景气敏感组群的制造业为主,对于服务业的影响较轻微,然而这次在疫情的袭击之下无论是制造业或服务业无一幸免,使得美国经济发生严重的衰退,2020年经济萎缩3.5%,是近11年来首次负增长,美国政府虽持续采极宽松货币政策来活络经济,但市场活动力仍不如预期。

中国台湾地区在2020年机床消费虽也是递减,但在全球机床消费排名却从2019年的第11位跃升至2020年第8位,这是因为正当全球深陷疫情的泥沼之时,中国台湾的公卫反应因应变得宜,使得岛内经济受到的冲击较小。2020年中国台湾地区机床消费总额为14.4亿美元,相较2019年约减少2.7亿美元,下滑15.5%。

2020年全球机床生产总额约为680亿美元,相较2019年减少约19.9%,若与2009年金融危机时的产值仅相距3%。

细究主要生产前15大市场的生产总额则是占全球机床产值的九成左右,而这些主要机床生产国当中,仅俄罗斯的产值呈小幅的增长之外,其余国家的产值皆较2019年衰退,从衰退幅度来看,只有中国与美国产值减少未达10%,其余各国家的下滑幅度落在14%至45%区间不等。全球机床生产排名依序为为中国、德国、日本、美国、意大利、韩国、瑞士、奥地利、西班牙、巴西、法国、印度及俄罗斯,从统计数据可推得在各国在疫情垄罩之下,造成许多城市开始紧缩活动限制,因此人力、物资出现严重的短缺,使得制造供应链陷入断链的危机。

在全球机床生产排名当中,中国仍是稳居第一位,2020年机床生产总额为193.6亿美元,相较2019年微幅下滑1.3%。中国无论在消费或生产皆为霸主,可从美国制造业外移的时间点论述起,在美国制造业外移后生产链分散各国,为能使生产制造更有效率的被完成,全球化供应链的模式衍然而生,由于中国拥有庞大的人口红利及低廉生产成本,因而成为此波趋势的最大受益国,在制造业发展畅旺的情况下,中国在机床的消费地位总是居高不下,而中国为满足国内市场、降低进口需求,故透过政策提升机床机台的自制率,并带动机床出口至其他新兴国家,而这样的策略与过去美国为能成为全球经济霸主的作法略有相仿。

以工业生产为重的德国,在疫情的冲击之下损伤也是相当惨烈,2020年德国机床生产总额近99亿美元,相较2019年大幅下滑30.9%。德国经济高度仰赖汽车产业,疫情下封城与各种隔离措施,导致汽车产业的供应链停滞、销售量大幅衰退,加上近年来各国政府大力提倡电动车的消费,使得德国汽车产业的复苏面临重大挑战,这也直接冲击到德国机床的生产与消费需求。

日本同样为工业制造大国,新冠病毒虽不断的扰乱的产业发展,2020年日本机床生产总额为93.9亿美元,相较2019年也是大幅下滑29.3%。在疫情爆发后,出现了暂停设备投资的状况,这也让日本机床产值快速的坠落,直至2020年末在中国基础建设与汽车厂订单需求的拉动之下,才终于摆脱疫情的阴霾,掌握到与疫情共存的生产节奏。

2020年全球机床出口排名前十位的国家分别为德国、日本、中国、意大利、瑞士、韩国、美国、比利时及西班牙,主要出口国当中仅中国出口衰退幅度小于10%以外,其余各国平均出口下滑幅度落在30%左右。2020年全球机床进口排名前十位的国家则分别为中国、美国、德国、墨西哥、印度、法国、土耳其、越南、韩国与泰国,各国平均进口国下滑区间则介于12%至51%。由于阻断病毒蔓延传播,采取封锁策略的国家不在少数,也使得机台设备出口运输严重受阻,在对外运输需求升高、物流系统的运能下滑等因素之下,全球机床出口动能受到拖累。从出口国或进口国之进出口目的地可发现,全球机床供应链由“长”变“短”的趋势愈来愈明显。从机床主要出口国及进口国来看,以亚洲市场为例,无论是日本、韩国对于中国的出口比重都加深不少,出口占比增长约6.3%至8.8%区间不等;而中国从日本进口比重也是增长,相对的中国至德国进口机床的占比则是下滑。

2019年美中贸易纷争为短链供应链的革命揭开序幕,2020年在新冠疫情的侵袭之下,生产所需的原物料、劳动力、运输服务等要素取得更加困难,无疑加快了供应链重整的速度,而这也考验着产业因应环境变化的韧性。如何从逆境中快速回复的能力,已成为后疫情时代不被趋势淘汰所应具备的条件之一。2020年中国饱受疫情的冲击,为迎击不可控的环境变化、拉开与竞争者距离,数字转型的变革行动即成为重要的解方,善用数据迎战未智能制造,从数据、人才、流程与技术四大面向加速创新,才有机会反转逆境创造优势。

业界新闻

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烟台福山区汽车部件产业跻身全省特色产业集群

7月9日,从省工信厅传出喜讯,位于烟台市福山区的汽车部件特色产业集群成功跻身2021年度山东省特色产业集群公示名单,这一产业集群俨然是一个“单项产业冠军”。福山区汽车部件产业拥有汽车部件企业近200家,形成了汽车变速器、汽车线束、高档车灯、转向系统、座椅和汽车冲压件、汽车内饰等七大主导产品。近年来,福山区汽车部件产业立足自身优势、破除行业局限,强化产品特色,部分企业蓬勃发展,其中坤泰汽车地毯远销世界各地、博世华域转向系统在全国占据首位。2020年,汽车部件产业总产值近180亿元。

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锐科光纤激光也被美国拉进实体清单

2021年7月9日,美国商务部将22家中国公司列入美国“实体清单”,涉及AI、大数据、云、网络安全、工业互联网、智慧城市、存储等诸多领域科技公司,其中便有武汉锐科光纤激光技术股份有限公司(简称锐科激光)。

聚焦冰箱主业发展奥马电器上半年净利预增

7月14日,奥马电器发布2021年半年度业绩预告,报告期内,公司预计实现归属于上市公司股东的净利润7349.02万元至11023.52万元,比上年同期增长34.40%至101.60%。

公告称,公司归属于上市公司股东的净利润同比增长,主要得益于公司冰箱板块业务销售数量增加与销售结构改善,以及远期外汇交割产生投资收益。公司正积极推进处置金融科技业务工作,聚焦冰箱主业发展。

因电池问题,又有两大知名车企召回电动汽车!

7月16日,来自国家市场监督管理总局的消息显示,因动力电池存在问题,两大知名车企长城汽车与奇瑞汽车出现了电动汽车召回事件。虽然都属于主动备案召回计划,但召回的电动汽车可不少。

长城汽车决定自2021年7月16日起,召回2018年7月7日至2019年10月30日期间生产的长城欧拉IQ电动汽车,共计16216辆;奇瑞汽车决定自2021年7月16日起,召回2018年7月20日至2019年5月28日生产的部分奇瑞艾瑞泽5e电动汽车,共计1407辆。

百度徐宝强:无人车月成本为8000元比肩网约车运营价格

7月16日,百度AI开放日在百度大厦举行。走进百度大厦的园区内,数辆无人车和无人巴士正在缓缓行驶,在行进过程中,该车辆路遇行人会自动进行刹车等智能操作。

根据徐宝强的介绍,目前百度在自动驾驶方面进展迅速,无人车积累测试里程突破1200万公里,目前ApolloMoon成本仅为48万元,质保期为五年,月成本仅为8000元,可达到网约车运营成本区间,而ApolloGO已在北京、长沙、沧州等多地面向公众开放运营。未来三年百度将覆盖30座城,运营3000辆车,覆盖300万名用户。

现代起亚前5个月新能源汽车出口同比增近45%

7月19日,韩国汽车产业协会发布的数据显示,现代汽车和起亚今年前五个月出口的新能源汽车累计14.5781辆,同比增加44.8%。具体来看,现代汽车和起亚分别出口8.1278万辆和

6.4503万辆,同比分别增长45.5%和43.8%。

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超三分之一央企正在制定氢能全产业链布局

国务院国资委秘书长、新闻发言人彭华岗表示,超过三分之一的中央企业已经在制定包括制氢、储氢、加氢、用氢等全产业链布局,取得了一批技术研发和示范应用成果。

彭华岗介绍,对于碳达峰、碳中和行动,国资委高度重视,正在积极研究制定有关意见和方案,推动中央企业更好地在碳达峰、碳中和行动中发挥作用。同时,国资委正组织中央企业加强低碳零碳负碳的科技攻关,引领带动绿色低碳技术的突破。

海马与一汽彻底分手,老掌门回归欲重振旗鼓

7月20日晚,海马汽车发布公告称,公司收到控股子公司一汽海马汽车有限公司(以下简称“一汽海马”)少数股东中国第一汽车股份有限公司(以下简称“一汽股份”)通知。经批准,一汽股份持有的一汽海马49%股权,拟无偿划转给海南省发展控股有限公司(以下简称“海南控股”)。本次股权划转完成后,海马汽车持有的一汽海马股权比例仍为51%,海南控股持有一汽海马股权比例为49%。

海马汽车创始人兼董事长景柱曾表示,海马想要做成事,必须要懂规律、戒陋习、心放平、有追求。在景柱看来,一汽海马的市场表现差,有产品投资失败、经营水平不高等多重原因,但最致命的因素还是体制的制约。“一汽海马的股东会和董事会很少正常召开过,对产品、投资、研发等战略决策慢、效率低,效果也非常差。”

2018年5月份,有关各方达成共识,正式探讨股权调整问题。2019年5月份,景柱回任海马汽车董事长,全面接手一汽海马的管理权,并迅速组织对一汽海马的“输血”再造。经过多措并举,一汽海马2020年业绩实现扭亏为盈,迈入全新发展阶段。2021年5月27日,海马汽车成功摘掉ST帽子。

我科学家在小型化自由电子激光研究中取得突破性进展

7月22日,从中国科学院上海光学精密机械研究所获悉,该所强场激光物理国家重点实验室利用自行研制的具有国际领先综合性能的超强超短激光装置,在基于激光加速器的小型化自由电子激光研究方面取得突破性进展。22日,相关研究成果作为封面文章发表于《自然》(Nature)杂志。

自由电子激光是实现X射线波段高亮度相干光源的迄今最佳技术途径,X射线自由电子激光可用于探测物质内部动态结构和研究光与原子、分子和凝聚态物质的相互作用过程,极大促进物理、化学、结构生物学、医学、材料、能源、环境等多学科发展。研制小型化、低成本的X射线自由电子激光,成为其重要的发展方向,对于拓展应用和产生变革型技术都极其重要。

记者了解到,该研究团队通过显著提升激光尾波场加速的电子束品质,并结合创新设计的紧凑型束流传输与辐射系统,实验上首次实现了基于激光加速器的自由电子激光放大输出,典型激光波长27纳米,最短激光波长可达10纳米级,单脉冲能量可达100纳焦级,在国际上率先完成台式化自由电子激光原理的实验验证,这对于发展小型化、低成本自由电子激光器具有重大意义。

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长荣股份拟与海目星设合资公司共同解决新能源行业产能瓶颈问题

长荣股份拟与海目星签订合资协议书,以货币方式共同出资设立“常州市长荣海目星智能装备制造有限公司”(以下简称“长荣海目星”),注册资本4200万元人民币。其中,长荣股份以自有资金出资2142万元,持股比例为51%;海目星出资2058.00万元,持股比例49%。合资公司经营涵盖新兴能源装备技术研发;专用设备及零部件研发、生产、销售(不含许可类专业设备);设备租赁及维修、安装、新材料技术研发门维修、上门安装;国内贸易,货物及技术进出口等。对于合作事宜,长荣股份表示,双方能够发挥各自优势,并在激光行业解决方案、激光自动化、新能源行业客户资源方面形成战略协同,优势互补,双方致力于共同努力解决新能源行业快速发展遇到的产能瓶颈问题。

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又一个钣金加工企业深圳铭利达申请创业板上市

精密结构件及模具生产商深圳市铭利达精密技术股份有限公司(简称:铭利达)日前递交创业板发行申请,国泰君安为主承销商。

铭利达拟公开发行不少于4001万股,拟募资7.81亿元。相关资金将用于轻量化铝镁合金精密结构件及塑胶件智能制造项目、研发中心建设项目、补充流动资金。

铭利达是一家集科研、开发、生产、销售于一体民营高新技术企业,主要提供模具设计与制造、压铸生产、塑胶射出、精密机加工、铝型材加工、冲压钣金、表面处理等结构产品。公司致力于新能源汽车、太阳能发电、大健康、安防、新型行业等核心精密零部件成型加工。

我国医疗器械产业发展现状及思考

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前言:工欲善其事,必先利其器。医疗器械作为现代医疗的重要工具,在疾病的预防、诊断与治疗中发挥着极其重要的作用,是我国医疗卫生体系建设中的基础装备,其战略地位受到世界各国的高度重视。

当前,我国医疗器械产业市场规模已达到7300亿元,未来更将持续增长。伴随着医疗保障需求的日益增长,人们对包括医疗器械在内的医疗卫生技术、产品及体系建设提出了更高的要求。本文带你走近我国医疗器械领域,了解医疗器械产业的现状及未来的发展趋势。医疗器械产业概述医疗器械是指直接或者间接用于人体的仪器、设备、器具、体外诊断试剂及校准物、材料以及其他类似或者相关的物品,包括所需要的计算机软件;其效用主要通过物理等方式获得,不是通过药理学、免疫学或者代谢的方式获得,或者虽然有这些方式参与但是只是起辅助作用。

医疗器械主要用于:

①疾病的诊断、预防、监护、治疗或者缓解;

②损伤的诊断、监护、治疗、缓解或者功能补偿;

③生理结构或者生理过程的检验、替代、调节或者支持;

④生命的支持或者维持;

⑤妊娠控制;

⑥通过对来自人体的样本进行检查,为医疗或者诊断目的提供信息。

高端医疗器械,包括骨科固定植入材料、人工关节、人工晶体、植入式心脏起搏器、人工心脏瓣膜(生物瓣膜和机械瓣膜)、心血管支架、介入医用导管和其他高分子植入耗材,以及大型诊疗设备,例如CT机和核磁共振仪等。高端医疗器械具有品种繁多、型号复杂、价格风险大等特点,其质量、功能直接影响到使用者的身体康复,甚至生命安全。任何潜在的风险,都有可能造成极其严重的后果。

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医疗器械产业市场规模

全球市场有望保持稳定增长

近年来,随着全球居民生活水平的提高和医疗保健意识的增强,医疗器械产品需求持续增长。2020年全球医疗器械行业市场规模为4774亿美元,同比增长5.63%,预计到2024年全球医疗器械行业规模将达接近6000亿美元,2017~2024年复合增长率为5.6%,行业有望保持稳定增长。

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图1 2017 ~ 2024 年全球医疗器械行业市场规模预测

中国市场发展空间大,增速快

国内医疗器械市场将保持20%的增速发展,未来市场空间巨大。我国医疗器械和药品人均消费额的比例仅为0.35:1,远低于0.7:1的全球平均水平,更低于欧美发达国家0.98:1的水平。

因为消费群体庞大、健康需求不断增加以及政府的积极支持,我国医疗器械市场发展空间极为广阔。

中国医疗器械市场近年表现突出,截至2020年,中国医疗器械市场规模约为7341亿元,同比增长18.3%,接近全球医疗器械增速的4倍,维持在较高的增长水平,中国已经成为仅次于美国的全球第二大医疗器械市场。预计未来5年,器械领域市场规模年均复合增长率约为14%,至2023年将突破万亿。从医疗器械市场规模与药品市场规模的对比来看,全球医疗器械市场规模大致为全球药品市场规模的33%,我国该比例仅为12%。

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图2 中国医疗器械市场规模及趋势(亿元)

据火石创造数据平台统计,截至2020年12月底,全国医疗器械生产企业数量达30047家,较2019年底增长66.24%。其中,可生产Ⅰ类产品企业15924家,可生产Ⅱ类产品13813家,可生产Ⅲ类产品2310家。

2015~2019年,中国医疗器械行业累计披露投资案例1733起,披露投资金额1036亿元,并购重组是未来我国医疗器械发展的重要趋势,将推动市场集中度提升。聚焦高端,体外诊断、高值耗材、影像设备为最受关注的重点细分领域。

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图3 中国医疗器械生产企业规模(家)

从全球医疗器械前10大细分领域看,体外诊断领域是当前全球医疗器械市场中占比最大的细分领域,2018年全球体外诊断市场销售额达526亿美元,占比高达13%,其次是心血管、影像、骨科、眼科等。预计到2022年,体外诊断将以700亿美元的销售额继续位居各细分领域之首。从我国医疗器械市场的产品结构看,影像诊断设备占据最大的市场份额;其次是体外诊断,占据14%的市场份额;低值耗材占据13%的市场份额;剩余的市场份额被心血管、骨科及其他类器械所占据。从细分领域的市场占比来看,市场份额占比较高的细分领域基本是创新性较强、研发投入高、行业壁垒也相对较高的高端医疗器械领域,例如体外诊断中的分子诊断、即时检验(POCT)的子领域产品,心血管领域的支架、起搏器等植介入器械,影像领域的大型影像设备以及骨科和眼科等领域的植入式高值耗材等。

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图4 中国医疗器械生产厂家分布(家)

随着国家鼓励创新医疗器械研发生产、医疗器械国产化及进口替代政策的实施,我国自主创新的医疗器械将会加速涌现,产品实现中低端市场向高端市场的不断突破。以体外诊断试剂、骨科医疗器械、心血管医疗器械、医学影像设备和高值耗材为主的细分领域成为国家鼓励发展和行业投资重点。

我国医疗器械产业格局分析

随着中国医疗器械产业的发展,全国已形成了几个医疗器械产业集聚区和制造业发展带,粤港澳大湾区、长三角地区及京津环渤海湾3大区域成为国内的医疗器械产业集聚区。据不完全统计,3大区域医疗器械的总产值和总销售额占全国总量的80%以上。因为各区域所具有的条件不同,这3大产业集聚区呈现出不同的地域特点。

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图5 2018 年全球医疗器械细分领域市场占比情况

粤港澳大湾区地区(深圳):突显高科技特色

粤港澳大湾区以深圳为中心,包括珠海、广州等地。该地区医疗器械的发展经历了两个阶段。第一阶段是创业阶段:在这一时期,一些富有冒险精神的创业者聚集于此,从事新产品的研发与生产;国家也在这一时期投巨资创办了几个对后来发展有很大影响的企业,例如深圳安科公司等;粤港澳大湾区的电子元器件、部件及相关产业较为发达,电子部件价格相对低廉;电子工程类工程师人才聚集,观念超前,拆解、设计能力也较强;物流业发达,可借鉴的国外产品丰富。这些特点使医疗电子产品在这里具有配套加工基础,得以迅速发展。

以深圳为中心的粤港澳大湾区在综

合性高科技医疗器械的研发、生产上具有明显优势,主要产品涵盖监护仪、超声诊断仪、磁共振仪等医学影响设备,以及伽马刀、X刀等大型立体定向放疗设备、肿瘤热疗设备等。其中,深圳医疗器械产业区的总产值以每年超过30%的速度递增,出口贸易发展迅速。相比其他地区,深圳医疗器械产业的优势在于其电子、计算机、通信及机电一体化等领域多年积累的工业基础。深圳的现代医疗器械产业,正是综合了自身在这些领域的高新技术成果,再加上当地政府优惠的政策、开放的机制和市场等因素的激励,逐渐形成了集约化优势,才得以蓬勃发展。

在过去的30年时间里,深圳医疗器械产业得到了迅速的发展。现已拥有600多家医疗器械生产企业,1500多家医疗器械经营企业,年产值超过240亿元,产品外销比例超过60%,成为中国最重要的医疗器械产业集群之一。随着深圳经济特区的迅速崛起,深圳成功完成了第一次产业升级,高科技产业现已成为深圳的核心支柱。20世纪80年代末,深圳安科高科技股份有限公司的成立,标志着以高科技为主的深圳医疗器械产业的起步。此后,一批创业者在深圳开始了艰难的创业历程,其中的佼佼者现已成长为产业的龙头企业。

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环渤海地区(京津冀):诊断治疗产业群引人注目

环渤海地区主要以北京为中心,包括河北省、天津市等。进入了21世纪后,随着国内其他地区基础加工业的快速发展,加之环渤海湾地区医疗器械产业发展势头较好,包括天津、辽宁、山东地区,一个涵盖数字X射线设备(DR)、磁共振成像系统(MRI)仪、数字超声仪、医用加速器、导航定位设备、呼吸麻醉机、骨科器材、心血管器材等产品的企业群正在形成。

在环渤海湾地区,除了一些引进的大企业之外,地区内的企业大体可分为两类:

一类是有着国企背景的大企业,它们拥有一定的产业基础、技术积累、规模优势、大型生产设备和厂房等,中小企业曾经比较难与之竞争。但由于国企受到体制、机制上的制约,企业的创新动力不如民营中小企业。

另一类是中小型创新企业,这类企业通常能够抓住技术更新换代所带来的契机,并借助政府的政策支持及本身所具有的科技能力,在数字化医疗设备这一领域取得突出成绩。然而技术上的优势转换成产品优势或品牌优势并非易事,受多种因素影响,靠技术优势进入医疗器械领域的企业,如何实现可持续发展正面临较为严峻的挑战。以北京地区为核心的研发成果向外扩散是环渤海湾地区医疗器械产业的一个突出特点,由于北京地区生产成本较高,导致许多技术成果向其他地区转移,其中向粤港澳大湾区和长三角地区转移较多。清华大学、北京大学、北京航空航天大学分别在深圳建立了分院,中国科学院也分别在深圳、苏州建立了医疗器械研究院等。

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长三角地区:中小型企业表现突出长三角地区以上海为中心,包括浙江、江苏、安徽等省。众所周知,上海具备雄厚的工业基础。在计划经济时代,无论在产品质量上还是在技术研发上,上海医疗器械产业都被视为中国医疗器械产业的领头羊。

长江三角地区医疗器械产业聚集区发展迅速,中小企业活跃,产业特色比较明显。长三角地区的一次性医疗器械和医用耗材在国内市场的占有率超过一半,代表性的产业有苏州的眼科设备、无锡的医用超声、南京的微波设备和射频肿瘤热疗设备、宁波的MRI产业等。加之以高科技为特征的上海医疗器械产业,长三角地区医疗器械产业聚集区已成为我国医疗器械创新、研发与生产的重要基地。

长三角地区,尤其是江、浙两省的医疗器械还有一个特点就是小而全。产品包括眼科、骨科、手术器械、一次性医疗器械等多个方面,基本涵盖了医院日常需要的常规医疗器械。目前,长三角地区的医疗器械规模与产值在国内所占比例最大,江苏省是全国最大的医疗器械生产区域,上海随着科技创新中心建设的不断推进,一批新兴的医疗器械前沿技术与创新产品陆续问世,发展前景广阔。

未来医疗器械产业的发展趋势与思考

随着科学技术的不断进步,以及高新技术在医疗器械领域的广泛应用,医疗器械的发展进入了一个新的阶段。现代医疗器械产品对于疾病的预防、诊断与治疗具有极其重要的作用。其特点主要表现在:

技术综合化

医疗器械产业是一个多学科交叉、知识密集、资金密集、技术集成融合型的高技术产业。其科技含量高,创新性强,涉及医学、计算机、电子信息工程、机械加工、生物化学、自动控制、材料等多个学科,是当前少数几个涉及学科最多的产业之一。

许多大型医疗器械是多技术、多学科交叉融合的成果,例如计算机断层扫描成像(CT)、MRI、发射型计算机断层扫描仪(ECT)、正电子发射计算机断层扫描(PET)、手术机器人、血管造影机、全自动生化分析仪、多参数多功能床边监护系统,都是综合性技术交叉型产品。

战略性新兴产业着重扶持

随着医学的进步及其新技术、新成果的不断涌现,现代卫生事业对医疗装备的要求也越来越高,加之市场的激烈竞争,促使医疗器械对新技术高度敏感。世界各国,尤其是发达国家都把医疗器械作为战略性新兴产业着重扶持,重点发展。

自动化、智能化程度高

随着计算机和人工智能技术的发展,医疗器械不断朝着自动化与智能化的方向发展,自动功能代替人工操作,机器学习辅助甚至代替人工诊断,例如,临床检验工作已摆脱繁琐的手工操作,而被全自动生化分析仪、血细胞分析系统等大型检验设备所替代,这些设备的共同特点是:样品量少、检验指标多。

现代检验设备可根据设定的程序进行自动处理和检测,结果准确,重复性好。新兴的放射组学技术,通过机器学习的方法,已经可以实现对病变部位的准确定位和诊断。手术机器人、手术导航等可以实现微创、精准的介入、检测与外科治疗。

可靠性、安全性要求高

医疗器械作用于人体,其安全性、有效性直接涉及人体健康与生命安全。因此,对其安全性和有效性具有非常高的要求。

质量不断提高,价格逐渐下降

先进制造技术和高性能材料的应用,大规模自动化的生产,以及市场上的激烈竞争,迫使生产厂家不断改进技术、降低成本。产品性能和质量不断提升,价格却逐渐下降。

无维修设计和一次性应用在大型医疗器械向多功能、综合化和自动化方向发展的同时,一些常规小型医疗器械则向简便、实用、稳定可靠、无维修设计方向发展。此外,一些一次性医疗器械的应用,不仅安全方便,并且更加符合人体特征,在减少了交叉感染的同时,也一定程度上减少了患者的创伤与痛苦。

结语

新冠疫情影响下,我国医疗器械产业存在供应链产能应急不足、技术储备少、关键技术“卡脖子”及短期研发能力差等现实问题。

未来我国器械产业应当在诊断及临床检验设备、试剂、生命救治支持设备、互联网医疗及AI等多方维度重视和加大投入,针对政策演变对产业发展的影响,加快产业升级,加强企业间合作。同时,注重支持产权的专利合作,增加国际协同的专业化创新产品,注重医学转化及科技成果转化,形成“海外技术—中国制造—全球市场”的新型商业模式,用好委托开发、代工生产、市场服务等专业化的器械CDMO企业助力行业快速发展。

网红员工怎样加值企业的雇主品牌

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国内很多公司,不希望自己的员工创建个人品牌在外招摇。本文鼓励员工创造个人品牌只要不涉及公司机密,都应该在容许的范围内。

本文指出,员工的个人品牌,反而能加值组织本身的雇主品牌。

明星员工可能带来的宣传效益,可能超过组织本身的声誉,同时又能迭加在组织之上,可以带动组织、个人一起成长。

国内很多企业,比如某些知名的电梯外资企业,明文规定不允许员工外出进行技术讲座,此举确实一时确保了技术人才的流动,确保了自己在全球电梯市场的垄断地位,但是对于本土的品牌而言,确实不是一个好的消息,因为技术过于封闭。金属板材成形行业很多企业普遍存在此类现象。这其实也是国内很多公司遇到的情况,在国内除了新创外,大多企业是不会希望自己员工在外太过招摇。也有很多年轻伙伴会问我,怕自己在外面架个人网站写文章经营个人品牌,公司跟老板知道会不开心。

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但我觉得这种既定看法要在新时代进行调整了,我觉得在这个变动的时代,公司可以因为大环境调整组织结构,精简人力;那同样的个体也要有新的思维去想自己的定位。

这个时代每个人都应该要有创业的精神,那不是要大家都去做自雇者或者跑去开公司,而是把公司当成自己的联盟伙伴、客户。自己提供专业技术跟服务给组织,而组织只是自己其中的一个客户。传统雇佣的从属关系思维应该被打破。

工业时代,员工是公司的一部份,公司提供工作与平台,交换员工的努力打拼,然后以公司的目标跟价值观为先,个人想法次之。这也可以说是从过去贵族领主与农民的从属关系延伸而来的,这样的集体思想注重以组织方向为大。然而这个时代我们不能期待公司的目标成为员工的唯一目标。疫情后更多的是注重自己的人生方向,这也一部分可以解释美国为什么会出现疫情后的大离职潮。

而那些具有创业精神的人才,势必会想要塑造出与组织不同的个人品牌,也就是属于自己的想法、价值体系跟目标愿景。企业当宗旨跟目标当然重要,员工可以去拥护他,并且作为伙伴支持与之相符合价值主张的公司。但员工不需要有我要为了公司奉献余生的思维,因为这也不切实际。

反过来说,员工的个人品牌反而能加值组织本身的雇主品牌。明星员工可能带来的宣传效益是能超过组织本身的声誉,同时又能迭加在组织之上。

但这不代表找个人品牌塑造好的就是加分,还要在价值观、利益上看是否一致。意思是,我们需要鼓励员工塑造自己的个人品牌,我们也应该召募有良好领域名声的明星员工,但不见得等于找到这样的人就是一定加分。

我就常常听过营销的伙伴分享,公司找了有名的KOL协助营销,但最后成效却很差。这其实很好理解,假设你今天是卖床具这种面向家庭的,比起找搞笑型的网红,不如找家庭类型的KOL,才会因为TA重迭产生效益。

而找到价值观跟利益契合的员工伙伴,最重要的是组织本身要认识自身在运作上的风格跟文化,同时针对这样的内容进行宣传。因为价值观即便一致,在运作模式上有差异也会造成磨合上的困扰。

所以很重要的是,组织在自身的雇主品牌形象上也要有明确的定义与传播策略,才能找到真正在行为模式、价值观与利益上一致的明星员工。但最根本的,国内企业本身也要放弃过去那种不鼓励员工在外抛头露面的想法,反而甚至要鼓励员工多在外演讲,分享看法,不应该单纯害怕公司的业务机密是不是会被泄露,而是要制定规范画出准则,让员工在对外上知道哪些层面可以谈论,那些应该要持保留态度。

比如对于技术型人才,我们可以鼓励他谈论的是非机密的技术层次,对于其他员工,我们应该鼓励他面向青年大众分享职涯,只要不涉及公司机密,都应该在容许的范围内。

总而言之,在后疫情时代,想样把握住真正的创业型人才,就应该放下过去以组织为重的从属型思维,改为策略联盟的合作思维,员工要把自己当成专业的供货商与顾问,服务于组织。

企业也要把员工当成一个个体,而非自己的所有物,去鼓励他们找到自己的目标,甚至业余时间斜杠接案,增加技能。员工本身的能力、声誉提升,自然能让组织的水平提高。

你怎样看这个看法呢?欢迎你留言跟我分享。

也跟大家分享我们定期会举办读书会,谈论议题从人文、社会科学到心理学等不同主题,欢迎大家来我们的活动。

天田中国:全力推动智能化升级

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2020年以来,中国的智能制造行业进入快速发展阶段。劳动密集型制造业向中西部转移,华东和华南都出现了熟练工人的短缺现象。中国经济强势反弹,加上大量订单从国外流入中国,考验沿海城市制造企业的接单能力。作为钣金自动化和数字化工厂的龙头企业,天田中国在过去一年有哪些最新情况呢?MFC的记者于2021年7月初采访了天田(中国)有限公司的董事长兼总经理、天田国际工贸(上海)有限公司董事长总经理山本浩司先生。

MFC:2021年到目前为止,天田发布了哪些新品机型?

山本浩司:请允许我一边回顾去年的情况,如市场的急剧变化、顾客的新需求和价值观的变化等,一边来介绍一下天田的新商品。

首先是市场:2020年是发生巨变的一年,受全球新冠疫情的影响,人和物的流动被迫停止,世界进入了一个新的状态。中国最早采取措施,抑制了新冠疫情的扩散,并重启经济活动。2020年7月以后,只有中国跟之前相比扩大了市场。在这样的环境下,中国制造业加速了自动化和智能化的进程,从以往的追求量的扩大到灵活应对客户的要求,市场意识发生了很大的变化。特别是对拥有第二工厂或海外工厂的客户而言,工厂的“管理”和“可视化”是必经之路,这与天田在全球推进的IoT解决方案的“V-factory”数字工厂所描述的场景越来越吻合。

基于这样的外部环境变化和天田与客户共赴未来的决心,2020年,我们暂停了在中国通用机床的生产,重点转向提供更具自动化和智能化理念的产品和服务。为了应对客户需求的变化,我们将产品换成了最先进的复合加工机、自动进行工前准备(自动更换模具)的折弯机和全工序的自动编程等。与此同时,通过网络直播的形式举行了关于新加工技术提案的研讨会,由上海技术中心向全中国发布。

以下为满足顾客需求的新产品:1)ACIES-TK:支持小批量生产灵活自动运转的复合加工机。2)HRBC-ATC:包括自动更换模具在内的自动编程软件和折弯系统。3)FLW-ENSIS:应对各种激光焊接的天田特有的光束调节系统。4)全工序可视化的V-factory:将现有NT机全部连网的AMADAIoT生产智能化VC-BOX。

5)适应各种材料的最优加工VENTIS:以天田特有的轨迹控制提供最优加工,在首次在国内发布。

6)基于材料属性的全工序自动编程VPSS3i联动全工序需求的软件。

包括顾客以前使用的NT(Network)机在内,全工序的AMADA设备可以通过V-factory进行可视化,并且可以进行运转分析。天田将在2021年的上海的全球性展会-MWCS数控机床与金属加工展(9月14~18日)和CIIE中国国际进口博览会(11月5~10日)上发布上述新品和服务,欢迎届时参观。

MFC:2020年天田成立了AMADA AI INNOVATION LABORATORY,请问此研究室成立以来,发布了哪些研究成果,能否做详细介绍?AI技术的成熟,您认为可以给工厂带来哪些变化,对未来天田在展览展示和快速为客户提供解决方案上有哪些变化?

山本浩司:您很了解我们的动态。天田集团在切削、冲压、钣金、焊接和金属加工的各个事业领域都不断地开发新技术和创造新商业模式。我们考虑到一些作为制造业中存在的世界性课题,比如人手不足、加工现场的安全性和环境问题等,迄今为止依靠人来判断的很多事情可以用AI来分析,通过IT技术的灵活运用,我们致力于研究和开发够为客户做出贡献的产品。此外,我们还和不同行业、学校等联合开展活动。主要的事业目的如下:

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①灵活运用AI等尖端技术,拓宽金属板加工的可能性

天田集团下属各公司相互合作,根据世界不同地区的需求,将生产工序整体优化,并将熟练技术人员的经验进行数字化传承,致力于加工支援。

②着眼于几十年后的社会,探索尚未显著化的需求。

实施旨在培养新事业和新技术的培养的营销活动,抢先开发未来的原材料和加工,开发加工机、软件和自动设备。天田通过大量的研究和经验,积累了多年的数据,了解人们是如何思考的,需要怎样的技术来推进钣金加工的工作和程序。我们将以这些知识为基础,进行与天田集团的中长期发展息息相关的调查研究,并掌握以AI为中心的尖端技术。

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MFC:疫情之后,智能化的进程一直很快,请问天田的IoTV-Factory目前国内有哪些客户?2021年以来,咨询此方案的客户多不多?主要集中在哪些行业?

山本浩司:2020年,天田的IoT解决方案“V-factory”获得了作为数据汇集系统的VC-BOX的CCC认证,在中国正式开始向客户供货。天田的V-factory可以从已经销售了20年以上的NT(网络)机上收集数据,每个工厂只需要导入一台v-box,就可以实现各个工厂机器整体的可视化。并且,它是能够分析钣金加工工序的最优化的数字工具。因此,很多拥有天田制造的机器的客户对钣金加工的智能化和效率改善、交货期、进度管理等诸多功能非常关心。特别是考虑设立新工厂的客户,以及在海外拥有工厂的客户,即使在偏远地区,也能在瞬间实现分厂的运营管理,如亲临现场一般。而且客户还可以进行月度、年度的比较,不仅可以管理交货期和进度,还可以利用空闲时间确保工作,从经营性的判断到维护的事前保全,其效果得到了高度评价。

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MFC:电动汽车是未来的趋势,电动汽车对于轻量化需求更加迫切,天田能为电池包提供哪些工艺和解决方案?您认为电动汽车的发展,能为天田带来哪些机遇?

山本浩司:在新能源相关的电动车领域,中国的制造内容和产量在世界上也处于领先地位。天田针对这些新产品的加工课题,积极向客户提出解决方案,例如针对轻量化的强度和精度方面,以及新材料的加工等方面。电池组的零件的成形和挤压加工等要求高度尺寸和强度的精度,最后的焊接也是高精度和稳定性的关键。

天田集团负责冲压业务的天田冲压系统和负责激光微细焊接业务的天田焊接技术公司等,各公司在各工序中提供解决方案,以综合提案为我们的优势。在中国,我们各事业部紧密合作开展活动,有相关需要请随时联系我们。

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MFC:面对全球疫情和地缘政治的变化,天田在客户交付方面和客户服务方面做了那些调整?

山本浩司:在中国日益扩大的经济环境下,即期交货的要求很高,我们将中国各地的市场信息收集到上海的天田中国总部,根据适当的需求预测来进行适当库存的生产计划。另外,除了在中国3个地区进行库存保管的机器之外,零部件和模具也由总部的供应链管理部门统一管理,统一了发货业务。因此,针对来自中国各地的要求,完善了必要的东西在必要的时候能及时应对的体制。

另外,疫情后开始的客户服务热线也继续使用。从顾客的机械故障问题信息和利用v-factory的维护数据来把握设备的状况,并通过与在日本积累的数据比对,来预测设备停止的原因,将必要零件的选定、修理的顺序等解决方案更快、更准确地传达到客户端,使高质量的现场服务成为可能。

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MFC:2021年,天田下半年还有哪些市场规划?

山本浩司:在新冠疫情扩大后的一年里,天田中国彻底更换了产品和体制,旨在与客户共赴未来。特别是通过自动化和数字化灵活应用使设备可视化,首先致力于处理满足有生产效率提高要求的产品。今后,我们将进一步进行加工改革,为了让客户现场的加工更加高效,我们将针对设备和程序的使用方法等进行技术研讨会和个别提案,并通过网络直播的形式进行提案。

此外,到2021年7月为止,考虑到防止新冠病毒感染蔓延,天田停止了所有国际展会的出展。但是,我们预计将从2021年9月在中国的国际展览会上重新开始展出,向客户传达这一年的新生天田中国的变化。同时,关于新材料加工、医疗、半导体、测试设备以及包括空调在内的特殊功能的精密加工问题,我们将与各集团公司联合起来,投入生产能够解决客户课题的新产品。

MFC:您认为中国的钣金加工行业发展到了一个什么程度?与全球还存在哪些差距?

山本浩司:我们天田在中国与制造业的客户进行了约40年的合作。中国的制造业无论在产量、方法、成本等方面都是世界上最强的国家,也是高端需求最多的市场。我觉得,特别是钣金加工方面,产量之多是其他国家无法比拟的,钣金加工和金属加工的自动化要求也特别高。

与世界的钣金市场相比,最大的区别在于数量。今后为了能进行更广泛的国际合作,必须要应对设计和规格的不同,以及应对根据交货期和分期交货的JIT实时生产系统等,这迫使我们必须对多品种的对应要另辟蹊径,而能否达到这样的对应程度就体现了我们的制造力。如果中国的工厂也能做到只在必要的时候生产必要的量,就能确保产品放置空间,也能省去追加工等多余的时间和浪费。从这个意义上来说,中国今后所追求的制造自动化和智能化,和天田所追求的V-factory的数码工厂的构想不谋而合。天田不仅要实现机械本身的自动化,还要通过V-factory来实现代替人的程序、模具准备、从作业顺序到材料管理等加工全工序的自动化。

今天,承蒙您的采访,为我们提供了一个与客户信息共享的机会,非常感谢!

今后,AMADA也会继续精进,与客户共赴未来。在中国的天田新体制下的新产品已准备就绪,今后也请多多关照。

厚度2.02mm 贯通式门槛辊压轻量化开发

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厚度2.02mm贯通式门槛辊压件为左右纵梁加强板,使用材料HCT1180X+ZG10/10,处于A柱与C柱之间,零件长度1759.5mmm。HCT1180X+Z钢板属于超高强度钢板,其材料抗拉强度达到1196MPa,屈服强度933MPa,延伸率≥4%。压成型工艺是卷料通过多组不同的截形的辊轮连续轧制得到所需要的零件截面形状的工艺,通过纵对纵梁加强板开发过程中的研究,为以后同厚度高强板辊压件的开发提供了宝贵经验。

由于节能减排的需要,汽车的轻量化的局势越来越紧迫。实验证明,汽车质量降低一半,燃料消耗也会降低将近一半,相应排量也会根据燃耗减小。

为保证汽车强度和安全性能,汽车轻量化必须在保证结构强度的条件下降低零件重量的条件下达成。近年,国外大型汽车厂商所开发的新车型中,辊压型钢零件已占比超过60%,辊压门槛在国内合资品牌厂商应用也逐渐普及,辊压件减重在汽车轻量化中也是不可或缺的,相比传统冲压件焊接总成,辊压成型工艺减重甚至能达到50%。

研究背景

1180Mpa级厚度2.02mm辊压件的开发应用项目依托于新车型E43-PHEV项目电动车产品开发,该项目辊压零件左/右纵梁加强板较以往辊压件使用的材料,强度高,延伸率更低,料厚也更厚。

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零件形状如下

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零件截面图

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零件俯视图

CAE分析

通过COPRA软件进行CAE分析,得到辊压件卷料宽度为236.3mm,辊压成型工艺卷料宽度公差较高,一般为-0.2~0mm公差带,过宽会使条料边沿挤压到辊轮内壁产生锌皮碎屑甚至使醒面挤压变形,还会产生巨大噪音,过短容易产生折弯角度不良。其辊花图如下:

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辊花图

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应变分析

通过CAE分析结果可得,根据数据应变曲线图,所有应变峰值没有超过(0.51%为应变极限),结果表明辊花变形设计是合理的,能满足产品的生产。

工艺工序

纵梁加强板零件左右件完全对称,即辊轮工装使用一套即可。该零件成形过程中回弹量大,回弹角度补偿角度超过20°。

工艺过程如下:

开卷——校平——冲孔修边——21段辊轮成型——1段辊轮整形——1段辊轮矫正——切断——检验装箱。

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切断位置

零件切断形状如图所示,步距1785mm,计算得到材料利用率达到92%。

实际开发

圆角开裂

前期回厂材料延伸率为5%,上线后状态如下图所示。

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上线开裂

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截面弧长

根据中性层计算方式:中性层弧长L=π(180°-74°)/180°×(6+2×0.41)=12.617mm

则外弧线延长率ɑ=(14.981-12.617)

/12.617×100%=18.74%;可得材料延伸率不满足外弧长延长率。

解决方案

要求更换延伸率在7%的材料进行调试,零件外R开裂减小,但仍会偶尔出现。

为彻底解决开裂问题,设计通过将零件上R大小由R8改至R9,并加大辊轮上下轮折弯间隙零件外R不再开裂,如下图。此时固化材料供应商生产参数,保证量产后材料性能。

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外R 不再开裂

R边沿裂纹

由于切断工装不能一次性切断纵梁加强板,需要在辊压前工序冲孔进行局部预切,如下图所示。2.02mm厚度高强板修边光亮带极小,由于板料冲裁方向向下,辊弯方向朝上,使得毛刺带在R外沿,弯曲时极易产生撕裂。

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解决方案

通过增大冲切位置R角的过渡圆弧大小,减小弯曲时内外弧的长度比,使外沿部分减小延伸率,从而使得外沿不再发生裂纹,如下图所示。

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法兰折弯回弹

从下图中可以看出,零件法兰边全部向上翘曲,这是由于实际生产过程中,上下轮的间隙未调至合适大小,辊轮未给予足够的折弯回弹补偿量。通过合理调整辊轮间隙,根据辊花图布置校形和整形工序,最终将零件回弹予以消除。

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法兰边回弹

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回弹补偿

纵梁加强板相对于以往辊压件来说,其特点就是材料延伸率低,材料厚,这就造成零件在折弯过程中特别容易产生开裂。左右纵梁加强板零件单边重量6.19kg,整个侧围门槛部位总成仅由7个子件焊接,大大减少焊装工序和门槛部位总重量,零件的减少也就意味着工装投入的减少。很好的顺应汽车轻量化的发展。

结论

1.零件采用辊压件形式进行设计,材料利用率达到92%以上,这是普通冲压零件普遍无法达到的材料利用率,大大的减少了材料的浪费。

2.纵梁加强板零件设计成1759.5mm长,贯穿AC柱之间,减少普通纵梁设计时产生的多个零件焊接工序,大幅度减少了工装的投入和中间工序,节约成本。

3.纵梁加强板左右键截形一致,辊轮工装左右通用,减少辊压成本的投入。

4.将纵梁直接设计为一个零件连接前后柱,减少了焊接工序,从而减小了累计误差,提高整车精度。

通过减少焊接工序件的设计,减小整车重量,降低油耗,实现轻量化发展。

行业观察——MFC金属板材成形第七期

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6月财新中国制造业PMI录得51.3降至三个月低点

7月1日公布的2021年6月财新中国制造业PMI(采购经理指数)微降至51.3,低于5月0.7个百分点,为三个月以来的低点,显示受疫情反复和供应链受阻影响,6月中国制造业增长势头减弱。

这一走势与国家统计局制造业PMI一致。国家统计局公布的2021年6月制造业PMI录得50.9,较5月下降0.1个百分点。

6月制造业供给与需求增速放缓,生产指数高于50.0临界值,但已降至2020年4月以来最低。新订单指数录得三个月来最低,新出口订单指数仅略高于荣枯分界线,受访企业表示近期国内外疫情反复对供求两侧均有负面影响。

与新增业务的趋势一致,数据显示,6月采购活动增速同样放缓,整体仅有小幅扩张。企业反映,供应商存货不足,加上物流交付迟缓,导致供应链出现问题。

就业方面,制造业企业继续增加用工,就业连续第三个月保持扩张,就业指数录得近七个月最高。部分企业表示,新业务持续增长,厂商计划增加产能。与此同时,积压业务量连续第四个月上升,但积压率尚小。

6月采购库存指数2021年以来首次升入扩张区间,为交付订单,部分企业增加动用现有产成品库存,导致制造业成品库存降幅扩大,产成品库存指数创2016年5月以来新低。

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持续攀升的价格指数略有放缓。6月中国制造业平均投入成本涨幅有所放缓,但仍属显著。主要原因在于金属和燃料等生产资料价格上涨,加剧了成本负担。部分制造商选择上调销售价格,成本端压力传导至需求侧,出厂价格走势与投入价格一致,但涨幅较5月明显放缓。

6月制造业产出预期指数与5月持平,同为五个月来最低。不过,相比历史数据而言,当月整体乐观度仍然高企。未来随着疫情防控和新产品发布,国内外需求有望继续复苏。

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财新智库高级经济学家王喆表示,海内外疫情对经济虽有不利影响,但制造业总体仍稳步扩张,市场供需保持稳定,就业市场持续改善,后疫情时代经济恢复动能犹在。通胀压力有所缓解,但制造业购进价格和出厂价格仍在上涨,局部原材料短缺问题仍然存在。进入下半年,随着低基数效应不断减弱,经济下行与通货膨胀压力交织仍是严峻挑战。

2021年6月内燃机行业销量环比同比小幅下降

内燃机行业上半年整体运行平稳。2021年6月,多因素影响终端市场销量出现了一定程度的回落,加上同期基数抬高,内燃机行业销量也发生一定变化:环比、同比均小幅下降。其影响的主要原因是,占比较大的乘用车、摩托车需求继续回落;商用车市场受国五、六切换影响销售出现明显下滑;工程机械结束了前期高增长继续向平稳增长回归;农业机械与5月基本持平;发电及园林机械略有增长。1~6月累计涨幅较前5个月有8个百分点的回落,同比增长28.16%,而与2019年同期相比仍有11.70%增长,增幅基本保持前4个月增长态势。

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销量总体概述:6月,内燃机销量399.87万台,环比增长-4.28%,同比增长-2.59%;功率完成19706.62万千瓦,环比增长-9.37%,同比增长-16.61%。1~6月内燃机累计销

量2506.94万台,同比增长28.16%;累计功率完成135943.77万千瓦,同比增长25.54%。

分市场用途情况:6月,在分用途市场可比口径中,船用、发电机组用、园林机械用、通机用环比增长,其它用途环比均有不同程度下降。具体为:乘用车用增长-7.86%,商用车用增长-12.83%,工程机械用增长-8.57%,农业机械用增长-2.82%,船用增长20.23%,发电机组用增长15.23%,园林机械用增长11.80%,摩托车用增长-3.19%,通机用增长8.34%。

与2020年同期比,除乘用车用、商用车用及农业机械用下降外其余用途均有不同程度增长。具体为:乘用车用增长-18.56%,商用车用增长-21.02%,工程机械用增长11.75%,农业机械用用增长-0.07%,船用增长20.53%,发电机组用增长7.03%,园林机械用增长7.13%,摩托车用增长18.78%,通机用增长138.66%。

与2020年累计比,各分类用途幅度增长较5月有多回落。具体为:乘用车用增长23.03%,商用车用增长25.14%,工程机械用增长35.98%,农业机械用用增长38.21%,船用增长43.31%,发电机组用增长15.32%,园林机械用增长27.62%,摩托车用增长32.25%,通机用增长39.72%。6月,乘用车用销售135.11万台,商用车用29.67万台,工程机械用9.64万台,农业机械用38.79万台,船用0.44万台,发电机组用14.20万台,园林机械用25.02万台,摩托车用144.29万台,通机用2.70万台。1~6月,乘用车用累计销售889.18万台,商用车用223.38万台,工程机械用63.37万台,农业机械用263.54万台,船用2.26万台,发电机组用67.17万台,园林机械用134.82万台,摩托车用849.79万台,通机用13.42万台。

碳交易市场上线,首日均价51.2元/吨

2021年7月16日上午9:30,全国碳排放权交易市场在上海环境能源交易所(上海环交所)正式启动。首批参与全国碳排放权交易的发电行业重点排放单位超过了2162家,这些企业碳排放量超过40亿吨二氧化碳,意味着中国的碳排放权交易市场,将成为全球覆盖温室气体排放量规模最大的碳市场。首日数据:首日成交品种仅包括碳配额挂牌协议交易,截至收盘,碳配额最新价格51.2元/吨,涨幅6.7%,均价51.2元/吨,当天最高价52.8元/吨,最低价48.2元/吨。交易总量410.4万吨,交易总金额2.1亿元。其中,首笔全国碳交易成交价格为每吨52.78元、成交16万吨、交易额790万元。

2021年6月汽车销量同比2019年下降11%

从市场情况来看,本月汽车产销同比下降,商用车降幅大于乘用车,但新能源汽车与出口依然表现强劲,销量双双刷新历史记录。

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6月汽车销量201.5万辆,同比下降12.4%

6月,汽车产销分别完成194.3万辆和201.5万辆,环比分别下降4.8%和5.3%,同比分别下降16.5%和12.4%。与2019年同期相比,产量同比增长2.4%,销量同比下降2.2%,产量增幅比5月回落7.9个百分点,销量增速较5月已由正转负。

1~6月,汽车产销分别完成1256.9万辆和1289.1万辆,同比分别增长24.2%和25.6%,增幅比1~5月继续回落12.2和11个百分点。与2019年同期相比,产销同比分别增长3.4%和4.4%,增幅比1~5月回落0.2和1.4个百分点。

6月,新能源汽车产销分别完成24.8万辆和25.6万辆,同比分别增长1.3倍和1.4倍,其中纯电动汽车产销分别完成20.4万辆和21.1万辆,同比均增长1.5倍;插电式混合动力汽车产销分别完成4.3万辆和4.4万辆,同比分别增长86.5%和1.1倍;燃料电池汽车产销分别完成444辆和272辆,同比分别增长4.3倍和2.3倍。本月新能源产量刷新当月历史记录,新能源销量则刷新历史记录,再创新高。从细分车型来看,纯电动销量、插电式混合动力产销均刷新历史记录。

本月商用车降幅大于乘用车,乘用车在芯片短缺、原材料价格上涨等不利因素影响下,销量依然超过1000万辆。

6月份分品牌类型指数均环比上升从分品牌类型情况看,6月进口&豪华品牌指数、主流合资品牌指数、自主品牌指数环比上升。

7月暑假,在校学生及家庭出游增加,经销商客流及成交量受到影响。此外,芯片短缺持续,对终端市场产生一定影响,供给结构矛盾和市场需求不足,导致销量进一步下降,经销商保价力度持续加强,预计7月销量环比6月,下降5%左右。

如果下半年芯片短缺问题缓解,厂家加快生产节奏,批发量目标提升,预计经销商下半年库存水平将明显上升。

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集团销量与份额变化

1~6月,汽车销量排名前十位的企业集团销量合计为1114.3万辆,同比增长23.5%,占汽车销售总量的86.4%,低于2020年同期1.5个百分点。

乘用车市场:累计销量同比增长

6月,乘用车产销分别完成155.5万辆和156.9万辆,环比分别下降3.8%和4.7%,同比分别下降13.7%和11.1%,分车型来看,4类车型产销中除SUV销量同比下降9.3%,其余车型的产销(含SUV生产)同比均呈现两位数下降。与2019年相比,乘用车产销同比下降3%和9.4%,产销增速较5月均由正转负。

1~6月,乘用车产销分别完成984.0万辆和1000.7万辆,同比分别增长26.8%和27.0%,增幅比1~5月继续回落12.3和11.1个百分点。与2019年同期相比,产销同比分别下降1.6%和1.4%,其中产量降幅比1~5月扩大0.2个百分点,销量增速由正转负。

商用车市场:6月同比继续下降

6月,商用车产销分别完成38.8

万辆和44.6万辆,环比分别下降8.3%和7.4%;同比分别下降26.3%和16.8%。分车型情况看,货车产销同比大幅下降,客车产销同比大幅增长。与2019年同期相比,商用车产销同比增长31.2%和35.8%,其中产量增幅比5月扩大12.5个百分点,销量增幅比5月回落1.3个百分点。

1~6月,商用车产销分别完成273.0万辆和288.4万辆,同比分别增长15.7%和20.9%,增幅比1~5月分别回落12.1和11个百分点。与2019年同期相比,商用车产销同比增长26.7%和31.3%,产销增幅比1~5月分别均扩大0.7个百分点。2021年6月,货车产销分别完成33.7万辆和39.4万辆,同比分别下降

30.8%和20.2%。

2021年6月,客车产销分别完成5.1万辆和5.3万辆,同比分别增长29.1%和23.5%。

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6月欧洲电动车季末冲量超预期,上修全年销量至220万辆

欧洲6月主流十国合计20.8万辆,同环比+156%/35%,预计整体可达22万辆,1H销量超过90万辆,全年销量预期上修至210~220万辆(原预期200万辆),增+70%。其中,法国:6月电动车注册3.7万辆,同比+78%,环比+53%,其中纯电注册2.1万辆,插混注册1.6万辆,电动车渗透率18.7%,同环比+9.8/+1.4%。挪威:6月电动车注册1.7万辆,同比+128%,环比+48%,其中纯电注册1.3万辆,插混注册0.4万辆,电动车渗透率84.9%,同环比+18.6/+1.6%。

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欧洲电动化或大超预期,引领全球加速

7月14日Fitfor55一揽子计划中公布,提议汽车和箱式货车二氧化碳排放标准将要求新车的平均排放量2030年和2035年较2021年分别下降55%(此前为65%)和100%,从而加速向零排放汽车的过渡。现行标准为乘用车/商用车每公里碳排放不超过每公里95g/147g,且目标30年下降37.5%/31%。按此前目标,欧洲2030年新车碳排放量低于59.4g/km,对应当年电动车销量850万辆,电动化率为45%;按最新提案,30年标准将至42.5g/kg,对应当年电动车销量1100万辆,电动化率将达到60%;35年实现100%电动化,较预期提前15年。提案由欧盟委员会提出后,需等待欧盟理事会、欧洲议会通过后方能生效。

光伏和风电上半年同比增速显著

1~6月户用光伏新增装机5.89GW,同比+181%,超预期!根据国家能源局数据,21年1~6月户用光伏新增装机5.89GW,同比+181%,其中6月装机1.73GW,同环比+125%/+12%。21年户用补贴3分/kwh,补贴盘子5亿元,全部直接并网消纳,假设利用小时按1000小时计算,规模达到16.7GW+,我们预计2020年户用新增装机将达18GW+,同增78%+(20年户用装机10.12GW)。明年补贴退坡后户用平价时代到来,平价市场空间预计超30GW。

中电联发布月度风电、光伏并网数据。根据中电联统计,2021年6月光伏新增发电容量3.10GW,同比下降23%,1~6月累计光伏新增发电容量13.01GW,同比增加28.18%;2021年6月风电新增发电容量3.05GW,同比增加114.8%,1~6月累计风电新增发电容量10.84GW,同比增加71.52%。

动力锂电池产能结构性不足,一、二线电池企业将持续加速扩产根据中汽协数据,6月新能源汽车销量为25.6万辆,同比增长1.4倍。

其中,纯电动车销量达21.1万辆,同比增长1.5倍;插电式混合动力汽车销量达4.4万辆,同比增长1.1倍。2021年上半年,新能源车销量达120.6万辆,同比增长2倍。随着技术进步、续航里程提升,新能源车消费步入市场化,同时“双积分”也驱动车企提高产品品质,国内新能源汽车市场景气度有望持续上升。乘联会预计全年新能源乘用车销量超过240万辆,同比接近翻倍。

新能源汽车市场的持续向好,也带动了动力锂电池的旺盛需求。据盖世汽车不完全统计,2021年一季度,以宁德时代、比亚迪、国轩高科、中航锂电等动力电池企业相继公布了20多个动力电池相关新投建项目,投资高达1600多亿元,建设年产能超过350GWh。进入二季度,动力电池的新一轮扩产竞赛仍在继续,宁德时代、国轩高科、中航锂电、蜂巢能源、孚能科技、LG新能源、亿纬锂能在二季度均有扩建投产项目。

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家电出货端:5月空调产销略有下滑,4月冰洗内销持续放量

内销:2021年5月空调与19年同比仍为负值-14.5%,21年4月油烟机与2019年同期存在较大缺口,为-11.98%;冰、洗基本恢复至2019年同期水平,较2019年同期增速为-8.38%/-8.11%。2021年1~5月较2019年同期空调缺口环比略有收窄(-19.41%),21年1~4月较2019年同期,冰箱实现正增速(+0.42%),洗衣机继续放量(-6.43%),油烟机缺口持续修复(-20.53%)。

外销:2021年5月空调外销持续向好,较19年同期增长12.81%;2021年4月,冰箱、油烟机较19年同期实现双位数增长,分别+26.54%/+18.92%;洗衣机较2019年同期为7.37%。21年1~5月空调较2019年同比增长15.46%;21年1~4月,冰、洗、油烟机较2019年同期修复明显,分别+41.37%/+11.50%/38.31%。

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6月挖掘机销量内外需求延续分化,钢铁价格回调对成本影响减弱

2021年6月挖掘机销量23100台,同比下降6.19%,环比下降15.14%。CME预测6月挖掘机同比下降17.75%,实际挖掘机销量同比好于预期,同比下降速度较平缓。国内销量16965台,同比下降21.91%,环比下降23.13%;4~6月挖掘机销量及内销的连续负增长,主要是疫情后挖掘机销量的高基数,叠加开工早挖掘机需求透支等因素导致。出口量为6135台,同比增长111.48%,环比上升19.13%,海外销量持续表现亮眼。吨位产品结构方面,6月大挖销量2493台、中挖销量4908台、小挖销量9564台,分别同比下降25.50%、12.50%、25.10%。2021年1~6月挖掘机累计销量22.38万台,同比增长31.34%;国内销量累计达19.37万台,同比增长24.25%;出口累计达3.01万台,同比增长107.36%。2021年1~5月原材料钢铁价格呈上升趋势,龙头企业纷纷发布年内第二轮涨价公告。5月中钢铁价格触顶后回落,原材料的影响减弱,叠加成本转移至下游,2021Q3企业的盈利能力有望得到改善。

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下半年专项债或蓄势待发,有望支撑工程机械设备稳定增长

2021年1~5月基建(不含电力)固定资产投资完成额和房地产开发投资完成额分别累计同比增长11.8%、18.3%,较1~4月分别下降6.6pct、3.3pct。2021年1~6月新增专项债仅1.01万亿,占全年限额的27.79%,远低于2019年和2020年同期的64.50%、59.50%。在上半年发行量较低的情况下,下半年或迎来发债高峰,将拉动工程机械设备需求,有望支撑下半年工程机械设备的稳定增长。另外,2022年12月将实施的国四排放标准将加速工程机械更新换代的进程。同时在国家政策的推动下,工程机械的绿色化、数字化、智能化将是行业的转型方向,行业技术将得到进一步提升。

热冲压工艺的应用及前景

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2013年,雾霾成为年度关键词,世界上污染最严重的10个城市,有7个在中国。

雾霾危害:雾霾中的物质会对人体的呼吸系统,心血管系统等产生危害。

雾霾来源:以北京为例,该市PM2.5来源中,机动车排放占31.1%。

最经济的轻量化方式

汽车轻量化是未来汽车重要的发展方向之一。主要原因是:⑴资源短缺;⑵环境污染,汽车保有量攀升,排放增大;⑶新能源汽车续航能力不足。

减轻100kg整车重量,每百公里油耗可降低0.3~0.6L,每公里减少9gCO2排放量。世界节能与环境协会的研究报告:汽车整车重量降低10%,燃油效率可提高6%~8%。

《节能与新能源汽车产业发展规划(2012~2020年)》、GB/19578《乘用车燃料消耗量限值》、GB/27999《乘用车燃料消耗量评价方法及指标》中平均燃料消耗量水平在2020年下降至5L/100km,对应二氧化碳排放约为120g/km。通过国家颁布的这些文章可以说明汽车轻量化势在必行!其中,碳纤维——有钱任性的选择,铝合金——理性消费者轻奢路线,热冲压——“减肥”也能经济实惠。从成本与性能双重角度来看热成型等高强度钢是目前满足车身轻量化、同时提升碰撞安全性能的最佳材料之一。

汽车工业的对策

超高强钢热冲压技术

采用高强钢有以下优势:①降低成本,减少零件数量,高温下成型压机吨位较小,一步成型,简化工序,车身结构优化。②降低油耗,减小排放。通过厚度减薄,减轻零件重量,通过结构优化,取消某些加强件减轻重量。③提高性能。高强钢强度可达到1500MPa以上。④零件成型精度高。目前,全国范围内排放和碰撞法规日益严格,追求确保汽车安全舒适前提下的轻量化是行业发展趋势,热冲压零件的应用呈现快速增长态势。

热冲压市场分析

如果每辆车的A柱、B柱、四个车门防撞杆以及部分底盘件等10多个零件都逐渐使用热成形件,最终将形成一个约2.3亿件热成形件的市场需求。

目前中国热冲压线数量已经超过100条,未来需求还在60条左右,发展前景广阔。 

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热冲压成型工艺介绍

热冲压工艺

开卷落料,板料堆垛;自动化上料;板料出加热炉;板料加热;送料;热压、保压;取件;出件;检验;激光切割;定位。

热冲压板材的类型

等厚板,激光拼焊板(TWB),轧制差厚板(TRB),补丁板,等厚变强度板。目前普遍应用的是等厚、等强度板热冲压技术。激光拼焊板、轧制差厚板、补丁板、等厚变强度板正逐步推广应用。

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热冲压的技术优势

强度高,提高车型的安全性能;实现更大程度的车身轻量化;减小油耗和二氧化碳排放;零件成型性相对较好,内应力小,几乎没有回弹,尺寸精度高;车身结构设计简单,加强版数量有效减少;成型力小,降低压机吨位要求;有效提高零件的表面硬度及其耐磨性;降低冲压噪声;通过车身结构优化设计,可以有效控制综合制造成本。

热冲压的未来提升方向

生产节拍慢达到3件/分钟;需要激光切割进行切边、切孔;工艺影响因素比冷冲压复杂的多;无镀层板冲压过程会产生氧化皮,需要定期清理;工作环境比冷冲压差;能耗高,钢板需要加热到930~950摄氏度。

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热冲压的应用及案例

热冲压的应用

热冲压技术在欧美,特别是欧洲得到非常广泛的应用,被普遍认为是有效减轻车重、提高碰撞性能和降低车身制造成本的有效手段。大众系列车型中一般有10%以上的热冲压零件使用比例;FIAT拟在后续新车型使用16%以上热冲压零件;Volvo拟在后续新车型使用35%以上热冲压零件。

热成型零件在车身设计中的使用可以达到40个,甚至

更多。下挡板;顶盖前横梁;顶盖拱横梁;顶盖后横梁;后纵梁后部可设计成软区区域(后碰溃缩吸能)结构可以是TWB,TRB,软区,具有一定可变形长度;踏板横梁;前座椅后横梁;前座椅前横梁;通道;前纵梁前部可设计成软区具有一定可变形长度区域(正碰溃缩吸能),结构可以是TWB、TRB、软区。

结束语

未来,热冲压在整车的结构件上的应用会越来越多;近几年热冲压的项目也将会越来越多;作为一个冲压人应该提升自己的业务水平以及知识储备来为客户提供更好的设。

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