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             行業動態


        壓鑄顛覆汽車行業,系統是什么?
         

          學會以“系統”的觀點認識、分析、處理客觀對象,是科學技術發展的需要,也是人類在認識論與方法論上的一大進步。隨著生產的發展,生產工具、生產設備、產品與工程結構均變得愈來愈復雜,這種復雜性主要表現在其內部各組成部分之間,它們與外界環境之間的聯系變得愈來愈密切,以至于其中某部分的一些變化可能會引起一連串的響應而波及全局,即“牽一發而動全身”。在這種情況下,孤立地研究各個部分已不能滿足要求,而必須將有關的部分聯系起來,作為一個有機的整體加以認識、分析與處理。這個有機的整體稱為“系統”。我們所研究的“系統”就是由相互聯系、相互作用的若干部分構成的,而且有一定的目的或一定的運動規律的一個整體。其實,在自然界、社會上或工程中,存在著也只存在著各式各樣的系統,任何一個系統莫不處于同外界(即同其他系統)相互聯系之中,也莫不處于運動之中。系統由于其內部相應的機制,又由于其同外界相互的作用,就會有相應的行為、響應或輸出。外界對系統的作用和系統對外界的作用,分別以“輸入”及“輸出”表示。

          組成系統的各個部分可以是元件,也可以是下一級的系統,后者稱為“子系統”;

          傳統汽車車體制造采用鈑金沖壓+焊接工藝生產,特斯拉在Model Y率先采用鋁合金壓鑄工藝將車身后部結構件一體壓鑄,并計劃在下一代車型在全車身制造采用一體壓鑄工藝。一體壓鑄工藝是過去百年以來車體制造工藝的顛覆性革新,壓鑄機未來有望成為汽車制造的核心裝備。

          一體壓鑄技術可大幅降低輕量化車身制造成本,同時簡化產業鏈制程。

          根據我們測算,采用一體壓鑄工藝理論上可使全鋁車身較傳統沖壓+焊接工藝總成本下降約70%,較鋼鋁混合車身成本下降約50%,接近鋼制焊接車身成本。同時一體壓鑄工藝具有減少車身零件數量、簡化供應鏈環節、降低車重減少電池成本、原材料利用率高、工廠占地面積減少等多種優點,是未來行業發展大趨勢。

        而整個系統又可以是上一層系統的子系統。必須注意,一個系統的特性并不能看成是組成它的元件或子系統的特性的簡單總和。比起元件或子系統的特性來,系統特性要復雜得多,豐富得多。要了解一個系統,不僅需要知道組成它的各個部分,而且必須了解各部分之間的關系以及它們所組成的系統。

        這一系統由兩個元件-質塊與彈簧-組成,m表示質塊的質量,k表示彈簧的剛度。若孤立地考察這兩個元件,其特性均十分簡單:質塊的加速度y(t)與受到的力成正比,即Newton第二定律;假彈簧是線性的,彈簧的變形y(t)與受到的力成正比,即Hooke定律。

        這一動力學方程表現出來的性質卻比兩個元件各自的性質復雜得多。例如,系統在一個初始位移yo或初始速度y.的作用下,會開始做“簡諧振動”,即質塊按照正弦或余弦規律做往復運動,這是由于質塊與彈簧兩者結合在一個系統中相互作用而造成的,分別研究兩個元件,無論如何也得不出這一結論。

          一體壓鑄趨勢下,壓鑄機和壓鑄模具將成為造車核心設備。

          傳統沖壓+焊接白車身制造的設備主要為壓力機、沖壓模具和工業機器人以及周邊配套的焊接設備。改為一體壓鑄工藝后,核心設備變為壓鑄機和壓鑄模具。目前看,車身、四門及尾門結構件改為一體壓鑄已成為大趨勢,底盤副車架、懸架件輕量化多采用鋁合金低壓鑄造工藝,座椅結構件具備采用壓鑄工藝的技術及市場潛力。

          一體壓鑄變革有望驅動壓鑄設備未來十年爆發式增長。

          過去十年我國壓鑄機市場整體呈增長趨勢,但總規模尚不足30億,下游以汽車行業為主,其中行業龍頭力勁科技占據約57%份額。過去三年我國壓鑄模具市場規模約240億~260億,行業格局極度分散。我們預計一體壓鑄車體滲透達到90%的周期需要10~15年,假設2030年一體壓鑄在新能源車滲透率70%、燃油車領域20%,預計2030年全球車身+車門結構件需新增壓鑄機及系統總投資約1735億,壓鑄模具總投資363億元,未來10年行業CAGR60%。同時壓鑄機大型化將帶來多領域新增需求,應用范圍拓展空間廣闊,一體壓鑄工藝具備向多領域外延的潛力。

          風險因素:

          特斯拉等龍頭廠商一體壓鑄技術推進低于預期、鋁合金相與鋼材相對成本大幅上漲、碳纖維等復合材料大幅降本,綜合成本優于鋁合金。

          投資策略。

          我們預計未來10~15年汽車產業現有沖壓+焊接設備將逐步替換為壓鑄設備,預計壓鑄產業鏈新設備投資高峰期在2030年左右,未來十年行業CAGR約60%。我們預計從2022年開始后的數年間,2000噸以上大型壓鑄機需求將呈爆發式增長,設備將供不應求。建議重點關注特斯拉一體壓鑄的設備供應商力勁科技,公司在國內壓鑄機市占率50%,為行業絕對龍頭。

        以實現一定的機械運動、承受一定的機械載荷為目的,由機械元件組成的系統稱為機械系統。這是一類廣泛存在的系統,例如各種工作機械、機床、動力設備、交通運輸工具以及某些工程結構等均是機械系統。機械系統的輸入與輸出,往往又分別稱為“激勵”(excitation)與“響應”。機械系統的“激勵”一般是指外界對系統的作用,如作用在系統上的力,即載荷等,而“響應”則一般是系統的變形或位移等。一個系統的激勵,如果是人為地、有意識地加上去的,往往又稱為“控制”,而如果該激勵是因偶然因素而產生,一般無法完全人為控制,則稱為“擾動”(disturbance).

         

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