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     行业动态


压铸颠覆汽车行业,系统是什么?
 

  学会以“系统”的观点认识、分析、处理客观对象,是科学技术发展的需要,也是人类在认识论与方法论上的一大进步。随着生产的发展,生产工具、生产设备、产品与工程结构均变得愈来愈复杂,这种复杂性主要表现在其内部各组成部分之间,它们与外界环境之间的联系变得愈来愈密切,以至于其中某部分的一些变化可能会引起一连串的响应而波及全局,即“牵一发而动全身”。在这种情况下,孤立地研究各个部分已不能满足要求,而必须将有关的部分联系起来,作为一个有机的整体加以认识、分析与处理。这个有机的整体称为“系统”。我们所研究的“系统”就是由相互联系、相互作用的若干部分构成的,而且有一定的目的或一定的运动规律的一个整体。其实,在自然界、社会上或工程中,存在着也只存在着各式各样的系统,任何一个系统莫不处于同外界(即同其他系统)相互联系之中,也莫不处于运动之中。系统由于其内部相应的机制,又由于其同外界相互的作用,就会有相应的行为、响应或输出。外界对系统的作用和系统对外界的作用,分别以“输入”及“输出”表示。

  组成系统的各个部分可以是元件,也可以是下一级的系统,后者称为“子系统”;

  传统汽车车体制造采用钣金冲压+焊接工艺生产,特斯拉在Model Y率先采用铝合金压铸工艺将车身后部结构件一体压铸,并计划在下一代车型在全车身制造采用一体压铸工艺。一体压铸工艺是过去百年以来车体制造工艺的颠覆性革新,压铸机未来有望成为汽车制造的核心装备。

  一体压铸技术可大幅降低轻量化车身制造成本,同时简化产业链制程。

  根据我们测算,采用一体压铸工艺理论上可使全铝车身较传统冲压+焊接工艺总成本下降约70%,较钢铝混合车身成本下降约50%,接近钢制焊接车身成本。同时一体压铸工艺具有减少车身零件数量、简化供应链环节、降低车重减少电池成本、原材料利用率高、工厂占地面积减少等多种优点,是未来行业发展大趋势。

而整个系统又可以是上一层系统的子系统。必须注意,一个系统的特性并不能看成是组成它的元件或子系统的特性的简单总和。比起元件或子系统的特性来,系统特性要复杂得多,丰富得多。要了解一个系统,不仅需要知道组成它的各个部分,而且必须了解各部分之间的关系以及它们所组成的系统。

这一系统由两个元件-质块与弹簧-组成,m表示质块的质量,k表示弹簧的刚度。若孤立地考察这两个元件,其特性均十分简单:质块的加速度y(t)与受到的力成正比,即Newton第二定律;假弹簧是线性的,弹簧的变形y(t)与受到的力成正比,即Hooke定律。

这一动力学方程表现出来的性质却比两个元件各自的性质复杂得多。例如,系统在一个初始位移yo或初始速度y.的作用下,会开始做“简谐振动”,即质块按照正弦或余弦规律做往复运动,这是由于质块与弹簧两者结合在一个系统中相互作用而造成的,分别研究两个元件,无论如何也得不出这一结论。

  一体压铸趋势下,压铸机和压铸模具将成为造车核心设备。

  传统冲压+焊接白车身制造的设备主要为压力机、冲压模具和工业机器人以及周边配套的焊接设备。改为一体压铸工艺后,核心设备变为压铸机和压铸模具。目前看,车身、四门及尾门结构件改为一体压铸已成为大趋势,底盘副车架、悬架件轻量化多采用铝合金低压铸造工艺,座椅结构件具备采用压铸工艺的技术及市场潜力。

  一体压铸变革有望驱动压铸设备未来十年爆发式增长。

  过去十年我国压铸机市场整体呈增长趋势,但总规模尚不足30亿,下游以汽车行业为主,其中行业龙头力劲科技占据约57%份额。过去三年我国压铸模具市场规模约240亿~260亿,行业格局极度分散。我们预计一体压铸车体渗透达到90%的周期需要10~15年,假设2030年一体压铸在新能源车渗透率70%、燃油车领域20%,预计2030年全球车身+车门结构件需新增压铸机及系统总投资约1735亿,压铸模具总投资363亿元,未来10年行业CAGR60%。同时压铸机大型化将带来多领域新增需求,应用范围拓展空间广阔,一体压铸工艺具备向多领域外延的潜力。

  风险因素:

  特斯拉等龙头厂商一体压铸技术推进低于预期、铝合金相与钢材相对成本大幅上涨、碳纤维等复合材料大幅降本,综合成本优于铝合金。

  投资策略。

  我们预计未来10~15年汽车产业现有冲压+焊接设备将逐步替换为压铸设备,预计压铸产业链新设备投资高峰期在2030年左右,未来十年行业CAGR约60%。我们预计从2022年开始后的数年间,2000吨以上大型压铸机需求将呈爆发式增长,设备将供不应求。建议重点关注特斯拉一体压铸的设备供应商力劲科技,公司在国内压铸机市占率50%,为行业绝对龙头。

以实现一定的机械运动、承受一定的机械载荷为目的,由机械元件组成的系统称为机械系统。这是一类广泛存在的系统,例如各种工作机械、机床、动力设备、交通运输工具以及某些工程结构等均是机械系统。机械系统的输入与输出,往往又分别称为“激励”(excitation)与“响应”。机械系统的“激励”一般是指外界对系统的作用,如作用在系统上的力,即载荷等,而“响应”则一般是系统的变形或位移等。一个系统的激励,如果是人为地、有意识地加上去的,往往又称为“控制”,而如果该激励是因偶然因素而产生,一般无法完全人为控制,则称为“扰动”(disturbance).

 

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