1、目录一、回顾美国汽车行业的“2mm 工程”4（1）美国汽车工业成熟发达，千人汽车保有量世界第一 5（2）90 年代高质量日系车抢占市场，美国“2mm 工程”应运而生 6（3）CII 指数法控制误差，“2mm 工程”成效斐然 8 二、尺寸偏差源于多方面，工业机器人仅为因素之一 9（1）冲压件尺寸偏差影响整体尺寸精度11（2）焊接夹具或是制造缺陷的重大因素11（3）焊接变形难以定量计算 12（4）人工操作亦影响零部件尺寸 12 三、国产汽车机器人精度紧跟国外，或迎百亿市场空间 14（1）国产工业机器人精度及各项指标不逊于国外品牌 14（2）汽车工业边际改善，产量销量有望回升 19（3）工业机器人市
2、场回暖趋势明显，国产汽车工业机器人空间广阔 20 四、投资建议 24（1）埃斯顿 25（2）机器人 28（3）拓斯达 321图表目录图 1：美国机动车产出占制造业行业增加值比例（1967-2019 年）5 图 2：美国千人汽车保有量 5 图 3：主要国家千人汽车保有量（2019 年）5 图 4：美国机动车产出占制造业行业增加值比例（1967-2019 年）6 图 5：美、日主要车企在美汽车销售市场份额之和（%）7 图 6：汽车白车身关键测点的总波动(6)8 图 7：“2mm 工程”中 CII 指数应用流程 9 图 8：车身制造尺寸偏差影响因素 10 图 9：迈腾左后门轮廓功能尺寸 10 图 1
3、0：压合产品出现的局部缺陷 11 图 11：冲压件出现的部分缺陷 11 图 14：焊接变形的多种情况 12 图 16：外表面精测样架 13 图 17：内表面精测样架 13 表 18：工业机器人应用于汽车生产的领域 14 表 19：工业机器人负载级别划分标准 15 表 20：国内外焊接机器人产品性能对比 16 表 21：国内外折弯机器人产品性能对比 17 表 22：国内外冲压机器人产品性能对比 18 表 23：国外品牌机器人厂商及其在汽车行业客户、特点分析情况 18 图 24：汽车制造业工业增加值当月与累计同比（%）19 图 25：汽车制造业 PPI 累计同比与环比（%）19 图 26：乘用车销
4、量及同比情况 20 图 27：乘用车销量累计销量及同比情况 20 图 28：中国工业机器人当月产量及当月同比 20 图 29：中国工业机器人累计产量及累计同比 20 图 30：制造业劳动力成本不断提高（单位：元/月）21 图 31：2011-2019 年中国工业机器人密度（台/万名工人）21 图 32：2019 年工业机器人下游需求结构 21 图 33：2015-2018 年工业机器人下游需求结构变化 21 图 34：2017-2022 年中国工业机器人市场规模情况 22 表 35：我国汽车工业机器人市场规模测算（单位：亿元）22 图 30：按 照 应 用 功 能 的 国 产 化 率 23 图
5、 31：按 照 机 械 结 构 的 国 产 化 率 23 表 35：国 产 工 业 机 器 人 市 场 规 模 测 算（单 位：亿 元）23 图 36：中 国 工 业 机 器 人 产 量 增 速（单 位：%）24 表 37：可 比 上 市 公 司 估 值（截 至 2021 年 1 月 15 日、*为 WIND 一 致 预 期）24 表 38：埃 斯 顿 主 要 业 务 25 图 39：埃 斯 顿 2015-2019 年 营 收 结 构（单 位：亿 元）2523图 40：埃斯顿 2015-2019 年毛利率变化 25图 41：埃斯顿近年外延并购事项 26 图 42：埃斯顿现金流情况（单位：百万元
6、）27 图 43：埃斯顿 2015-2019 年研发费用变化 27 表 44：埃斯顿各项业务预测（单位：亿元）28 表 45：机器人主要业务 28 图 46：机器人近年业务收入结构（单位：亿元）29 图 47：2020H1 机器人业务结构 29 图 48：机器人产业布局 30 图 49：机器人近年营收及同比情况（单位：亿元）30 图 50：机器人近年归母净利润情况（单位：亿元）30表 51：机器人智能物流装备产品 30 表 52：机器人各项业务预测（单位：亿元）31 表 53：拓斯达主要业务与产品 32 图 54：拓斯达近年业务收入结构（单位：亿元）33图 55：2020H1 拓斯达业务结构
7、33 图 56：拓斯达近年营收及同比情况（单位：亿元）34 图 57：拓斯达近年归母净利润情况（单位：亿元）34 图 58：拓斯达业务毛利率（单位：%）34 图 59：拓斯达产品产销情况 34 图 60：拓斯达研发支出情况（单位：亿元）35 图 61：拓斯达预收账款情况（单位：亿元）35 表 62：拓斯达各项业务预测（单位：亿元）351961 年，工业机器人率先在通用汽车的生产车间里投入使用。随后，工业机器人下游应 用日趋广泛，逐渐延伸至汽车、电子电器、金属制品、化学橡胶塑料、食品制造等行业。但 工业机器人在汽车行业中的应用依然以其庞大的行业规模基础和较高的自动化率，常年稳居 工业机器人下游需
8、求规模第一位。图图 1：一一台可编台可编程程工业工业机机器人器人“Unimate”汽车行业是美国制造业的支柱产业，机动车产出占制造业行业增加值 15%25%，然而 自 20 世纪 70 年代开始，美国汽车行业因车身精度不足，受到高质量、价格低、油耗低的日系汽车冲击，至 20 世纪 90 年代被日系车抢占了近 20%的市场份额。为挽回因车身尺寸精度 不及日系车而失去的市场份额，美国汽车行业提出了旨在提高汽车质量的“2mm 工程”，在 其开展的 3 年中，美国汽车质量明显提高，取得良好效果。反观我国工业机器人发展水平，工信部部长苗圩在 2019 世界机器人大会开幕式上表示，2018 年我国工业机器
9、人全球产量占比近四成。虽然我国工业机器人在铸造、喷涂、包装方面 不如国外“四大家族”机器人，但是在汽车加工的生产环节，如焊接、折弯等领域已经基本 能满足生产需要。在我国工业机器人市场回暖趋势明显、汽车行业工业增加值与固定资产投 资完成额边际改善的情况下，我们认为中国汽车工业机器人市场规模仍有广阔空间，同时国 产替代能力正逐步增强，市场渗透率有望进一步提高。一、回顾美国一、回顾美国汽汽车行业车行业的的“2mm 工程工程”20 世世纪纪 90 年年代代，为为应应对对日日系汽车系汽车在在美市美市场场份额份额扩扩大大的的挑战挑战，美美国国汽车汽车行行业开业开展展了了“2mm 工程工程”，取取得得了了良
10、好良好的的成成果果。美国是车轮上的国家，汽车工业是美国制造业的支柱产业，机 动车产出占制造业行业增加值的 15%25%。在 20 世纪 70 年代之前，美国三大汽车公司市 场占有率总和高于 80%。20 世纪 70 年代开始，日系车进入美国市场，市场份额快速上升，迅速抢夺了美国汽车4（1）美国汽车工业成熟发达，千人汽车保有量世界第一美国被称为“车轮上的国家”，汽车工业成熟且发达。美国密集的公路是人流、物流的 重要运输命脉，同时也促使了美国汽车行业的崛起。美国汽车产业自 20 世纪以来发展至今，已经经历了完整的起步、成长、成熟阶段。图图 2：美美国千人国千人汽汽车保车保有有量量图图 3：主主要国
11、家要国家千千人汽人汽车车保有保有量量（2019 年）年）汽车制造业是美国制造业的支柱，机动车产出占制造业行业增加值常年稳定在 15%25%0%5%25%30%050020%150015%100010%200025001967 1971 1975 1979 1983 19871991 1995 1999 2003 2007 2011 20152019市场约 20%的份额。日系车在美畅销，除了制定了正确的营销策略顺应了石油危机的影响和 迎合了消费者的需求外，其主要原因在于日系汽车的质量明显高于车身精度较低、尺寸偏差 较大的美国汽车。为了应对市场份额流失，20 世纪 90 年代，美国汽车行业发起了旨
12、在提高 汽车质量、降低车身误差、挽回市场份额的“2mm 工程”。在“2mm 工程”开展的 3 年（1992-1995），美国汽车质量明显提高，工程取得良好成果。图图 1：美美国机动国机动车车产出产出占占制造制造业业行业增行业增加加值比值比例例（1967-2019 年）年）美国:行业增加值:制造业机动车产出占制造业行业增加值比例7008601738408007008206008005007807607407204003002001000900 8375美国澳大利亚意大利加拿大日本德国英国法国马来西亚俄罗斯巴西墨西哥沙特土耳其伊朗南非中国印度尼西亚尼日利亚印度的区间，对维持制造业产出起到了重要的作
13、用。同时，美国汽车的总保有量与人均保有量也 长期稳居世界第一，根据世界银行 2019 年公布的数据，美国每千人汽车保有量 837 辆，几 乎人均配有一辆汽车。（2）90 年代高质量日系车抢占市场，美国“2mm 工程”应运而生20 世纪世纪 70 年年代日代日系系汽车大汽车大举举进进军军美国美国市市场，场，严严重重侵侵蚀蚀美美国国市市场份场份额额。20 世纪 70 年代 之前，美国三大车企福特、通用、克莱斯勒常年占有美国汽车销售市场份额的 80%以上，而 日系汽车在美市场占有率几乎为 0。两次石油危机之后（1973-1974 年、1979-1980 年），低油耗、高质量的日系汽车迅速抢 占美国汽
14、车市场，本田、丰田和日产于 1990 年共获得了 18.03%的美国汽车销售市场份额，而与之相对的则是美国车企市场份额的迅速下降，福特、通用、克莱斯勒的市场份额之和从1965 年的最高值 90.60%下降至 1990 年的 70.96%，失去了近 20%的市场份额。这对美国汽 车制造业产生巨大冲击，并在相当程度上影响了美国整个国民经济的发展。图图 4：美美国机动国机动车车产出产出占占制造制造业业行业增行业增加加值比值比例例（1967-2019 年）年）20 世世纪纪 90 年代，年代，为为提高美国汽车质提高美国汽车质量量使之能与日系汽车抗衡，美国汽车行业开展使之能与日系汽车抗衡，美国汽车行业开
15、展了了“2mm 工工程程”。日系汽车之所以能迅速获得美国汽车市场份额，除了其价格低、油耗低的特90%80%70%60%50%40%30%20%10%0%100%1961196319651967196919711973197519771979198119831985198719891991199319951997199920012003200520072009201120132015美国:汽车销售市场份额:福特美国:汽车销售市场份额:克莱斯勒 美国:汽车销售市场份额:丰田美国:汽车销售市场份额:通用 美国:汽车销售市场份额:本田 美国:汽车销售市场份额:日产6点之外，还有一个重要的原因就是质量高
16、。20 世纪 80 年代末，日本依靠全面质量管理（TQC）使其品牌产品的车身制造综合偏差控制在 2mm 以内，为日本轿车产品全面占领欧美市场奠 定了基础。1991 年，美国密西根大学（University of Michigan）吴贤明教授提出了命名为“2mm 工 程”的计划构想，从系统的观点出发对汽车产品采用车身制造综合误差指数（continuous improvement indicator），即“6”来控制车身制造质量，从而得以用最经济的制造成本提 高汽车产品的整体质量。当时，日本汽车白车身（即不包括附件及装饰件的未涂漆的车身）尺寸误差综合指数控制在 2mm 以内，欧洲汽车控制在 2.5
17、3mm 以内，而美国汽车仅某些车 型控制在 4mm 以内，部分车型误差值高达 56mm。图图 5：美美、日主、日主要要车企车企在在美汽美汽车车销售市销售市场场份额份额之之和和（%）白车身通常是指尚未装配门盖和发动机罩的未涂装的车身基本骨架，轿车白车身通常由 前围、后围、左右侧围、车顶、底板等几大部分组成，在轿车车身生产中，白车身的装配质 量很大程度上影响到最终整车性能，车身的精度也直接影响到整车的外观、使用性能和其商 品价值。1美国汽车车身尺寸误差较大，直接影响了美国汽车的质量，降低了美国汽车的竞 争力。汽车白车身精度的控制涉及冲压工艺分析、冲模结构的构思、总成件检具的使用、焊接 工艺分析、焊
18、接夹具机构的构想、零部件公差的正确选取与合理分配等众多方面。一般而言，典型的轿车车身由 400 多个零件，经过 200 多道装配工序，2500 个工装定位点，由 4000、6000 个焊点焊装而成。白车身产品结构和制造工艺都非常复杂，工艺质量控制十分困难。车身尺寸控制的好坏不仅能反映在整车外观及装配性的优劣，影响到顾客对产品的评价 及汽车产品的市场前景，而且车身尺寸偏差还与整车性能息息相关，影响到产品的密封、噪 音、寿命、动力性等性能。根据 J.D.Power 全世界汽车产品质量关键问题调查评估的报告显 示：有 41%的汽车产品质量问题由车身制造尺寸偏差所造成。因此，对车身制造尺寸偏差的196
19、1196419671970197319761979198219851988199119941997200020032006200920122015福特、通用、克莱斯勒市场份额之和 本田、丰田、日产市场份额之和100%90%80%70%60%50%40%30%20%10%0%7研究及控制尤为重要。2为改变在质量上落后的局面，美国汽车行业在美国密歇根大学华裔教授吴贤名和倪军的 倡导下，联合通用、克莱斯勒等车企以及美国商务部等政府部门，与美国密歇根大学等科学 院所共同投资，开展了一项旨在提高车身制造质量的全面计划，目标是将美国汽车的白车身 尺寸误差降低至日系车水平，这就是“2mm 工程”(2mm P
20、roject)。（3）CII 指数法控制误差，“2mm 工程”成效斐然1992 年，“2mm 工程”正式启动。吴贤名教授 Michigan 大学团队、通用、克莱斯勒、等八家供应商、两所大学（密大和韦恩州立大学）向美国国家标准局（NIST）提出成立“车体 精密制造联盟”（Auto Body Consortium）的提案，目标就是利用各个汽车装配厂测量机的 海量数据，由大学团队下工厂，提供数据分析支持，与车厂和供应商人员组成多个混合团队，集思广议，挖质量问题根源，提出测试和落实解决质量改进方案。这个提案在 1992 年得到 批准，并得到三年（1992-1995）约一千四百万美元的资金。“2mm 工
21、工程程”的核心的核心目标目标是降低是降低车车身制身制造造误差误差，控控制制车身制车身制造造质量质量，主要主要的的测测评评方法方法 是是 CII 指数法指数法。CII 指数（Continuous Improvement Index，持续改进指数）是 Michigan 大学吴贤名先进制造技术研究中心提出的质量评价指标，它的计算方法是：在一定的时间段内，对车身全部测量点进行尺寸误差测量，计算 6（均方差的六倍），并从小到大进行排序，取 第 95%测点的6 值作为白车身的CII 值。例如，假设有一串共 100 个数字由小到大排序 0.01、0.02、0.031.00，代表了车身上 100 个测量点的尺
22、寸误差 6 值，第 95%测点的 6 值为0.95，则 0.95 就是当次生产车身的 CII 值。对尺寸误差大于该 CII 值的测量点所在区域，需 要重点进行质量控制。将车身精度控制在“2mm”，是指车身至少 95%的测量点的尺寸误差6 值小于 2mm，不可将其简单理解为接缝的宽度小于 2mm。图图 6：汽汽车白车车白车身身关键关键测测点的点的总总波波动动(6)运运用用 CII 指数，可以指数，可以直直接接寻寻找车身找车身尺尺寸误寸误差差严重严重的的区区域域并进行并进行控控制制。CII 指数具有的重8大创新意义，不仅在于提出了新的车身尺寸波动水平的度量指标，更在于通过锁定尺寸误差 最大的 5%
23、的测点所在位置，可以明确需要重点质量控制的区域。应用 CII 指数时，大体上 需要经过如下几个步骤：（1）测量车身各处误差，求出每个测点的 6 值并由大到小进行排 序，取第 95%的测点的 6 值，即为 CII 值；（2）确定 6 值大于 CII 值的测点，并判断造 成尺寸波动的区域和需要控制的对象；（3）列出所有可能产生此问题的原因，根据数据分 析和实际经验确定各原因的权重；（4）针对问题提出改进措施，并争取获得其他部门支持；（5）重复上述步骤，确定新的波动控制点，再进行改良。如此不断改进，车身的整体尺寸 质量就会达到很高的水平。图图 7：“2mm 工程工程”中中 CII 指数指数应用流程应
24、用流程1992-1995 年的“2mm 工程”，在提高车身质量和创新运营模式两方面取得了优秀的成 绩。自 1992 年启动，历经 3 年努力的“2mm 工程”很快显现出了效果，参与其中的两大主 机厂（通用和克莱斯勒）将 CII 值成功地控制在了 2mm 以内，车身质量得到显著提高。同 时，一方面精度的提高减少了返修的发生，从而降低了生产成本；另一方面误差小了也就减 少不必要的耗材，质量精度提高带来的技术性研发费用也可以通过量产来抵消，因而从这一 方面来说也是对成本有很好的消减作用。“2mm 工程”的成功之处不仅在于提高了白车身的制造质量，而且在于形成了一种提高 产业精度的可行运营模式。在 19
25、95 年，由于“2mm 工程”的重大成功，及密大团队其它的项目业绩，美国国家标准局（NIST）批准并赞助了汽车机械加工精度有关的 14 个联盟项目，工作范围扩大至喷漆、焊接、轻金属加工、薄板冲压等领域，同时也和非汽车产业公司如波 音、GE 等进行合作。若干制造业中心也用类似的运营模式，这些联盟一定程度上增强了汽车业的技术能力，改善了汽车工业的质量。二、尺寸偏差二、尺寸偏差源源于于多方多方面面，工，工业业机器人仅为因机器人仅为因素素之之一一实施“2mm 工程”的难点主要体现在冲压件尺寸偏差、焊接夹具、焊接变形、零部件及 操作四个方面，影响整个车身制造尺寸偏差的影响因素多种多样，因此我们也可以理解
26、为仅 有一小方面的误差来源于汽车行业工业机器人的加工精度。9图图 8：车车身制造身制造尺尺寸偏寸偏差差影响影响因因素素白车身总成件是轿车车身的基础，典型的车身由若干个冲压件经过焊接、压合、粘接、铆接等工艺过程合成分总成件，分总成又合成为总成零件，最后组装成汽车白车身。在零部 件制造的过程中，零部件装配总成的过程中，加工及装配的尺寸误差会不断累积，工人操作 技能也会最终反馈到白车身的误差当中。图图 9：迈迈腾左后腾左后门门轮廓轮廓功功能尺寸能尺寸根据汽车白车身精度控制思路与方法的探讨，以大众公司的迈腾汽车的左后门轮廓尺寸 为例（图 9），在测量零件、总成和车身时，根据零件的统一基准按六点定位准则
27、直接建立在 测量坐标系上，检验 RPS 点尺寸合格后就可以进行零件单点尺寸的测量。迈腾左后车门的部 分功能尺寸被要求控制在所在坐标系平面、所在轴向距离1.0mm 或+1.5/-0.5mm 范围内，10此精度要求是远高于工业机器人可实现的重复定位及加工精度范围，多余的精度误差范围可 留给其他的尺寸偏差影响因素。（1）冲压件尺寸偏差影响整体尺寸精度冲压件冲压件的的尺寸尺寸误误差将差将在在工工件件相互压相互压紧紧时时，产产生生变形变形，影影响车身响车身尺尺寸的寸的精精度度。车身是由成 百上千的冲压件互相连接、组焊形成的，在各件之间都会有贴合面或焊接面，这些面被称为 搭接面，工件的尺寸精度通过这些搭接
28、面传递形成车身的尺寸精度。假设在某一工序中的冲 压件尺寸发生了偏差，导致在装配时工件搭接面之间间隙或干涉，过渡不协调，在夹具上用 较大的压紧力强行把工件搭接在一起时，工件之间将产生强制变形，必然会造成装焊误差，影响车身尺寸的精度及稳定性。图图 10：压合压合产产品出品出现现的局部缺陷的局部缺陷图图 11：冲压件冲压件出出现的现的部部分缺陷分缺陷以下方法和途径可有效提高冲压件尺寸的精度和稳定性。（1）产产品品结结构的构的控控制制。一是 简化产品结构，降低冲压工艺难度，提高工件的成型性和稳定性；二是采用整体冲压工艺，如“整体门框”、“整体侧围”等；三是为工件定位设置专用的定位孔和定位面，提高工件
29、在夹具定位时的重复定位的精度；四是为工件增加拉伸筋，用于收料和提高工件的强度，提 高工件在大批量生产时的一致性。（2）模模具的具的保保证证。模具的精度要高，材质必须耐磨，保 证模具在大批量生产时的耐用性和制件稳定性；定期进行模具维护，并且在维护后进行冲压 件的检测，以保证冲压件的一致性。（3）冲冲压机压机床床的的保保证证。各模具在制件时，尽量使用相 同的机床；其模具在冲压机床中的摆放位置、摆放的方向尽量一致，以使模具的平行度尽量 一致。（4）板材板材。钢板在使用前，应先检测其性能，根据不同的性能用于不同的工件。（2）焊接夹具或是制造缺陷的重大因素焊接夹焊接夹具具与汽与汽车车制造制造的的精精度度
30、具有很具有很大大的关的关系系。焊接夹具在车身生产中的作用是：通过夹 具上的定位销、基准面、夹紧臂等组件的协调作用，将工件安装到工艺设定的位置上并夹紧，不让工件活动位移，保证车身焊接尺寸精度的一致性和稳定性。夹具定位不可靠、夹具磨损、定位松动、夹紧失效等问题必定会造成工件焊接位置偏差，而导致分总成尺寸偏差，影响到 车身总成的尺寸偏差。美美国国 2mm 工工程报告指出，程报告指出，有有 75%的制造缺的制造缺陷陷和夹和夹具具失效失效有有关关。从焊接夹具设计、制造精度、调整、使用和维护等几方面可对进行精度控制。（1）夹夹11具设计具设计。夹具设计从以下几个方面考虑：一是汽车焊接夹具的设计中，方式定位
31、采用“N-2-1”定位原理；二是焊接夹具设计基准与车身设计基准、冲压基准、检测基准统一；三是夹具设 计时要求夹具定位结构规范化，便于调试及维护；四是辅助支撑设置要合理，避免过定位。（2）夹夹具具制制造精造精度度。夹具的精度应能确保零件在夹具上自由服帖，当所有夹紧点夹紧 后工件不会有松动窜动的现象；（3）夹夹具具调调整整。夹具调整前要分析是否会造成其他影响，调整时要进行试验，验证合格后方能进行调整，调整后要时下工序做好跟踪验证，如出现其 他问题时需要马上恢复夹具，夹具调整需要做好更改及验证记录；（4）夹夹具使用具使用和和维维护护。操作者要按照标准化操作正确使用夹具，定期对夹具进行点检和维护；定期
32、使用检测设备对 夹具进行测量，以确定夹具是否需要维修和精度恢复。（3）焊接变形难以定量计算焊接变焊接变形形引起引起的的焊装焊装误误差差一一般比较般比较难难于定于定量量计计算算，对对焊焊接工件接工件造造成的成的尺尺寸误寸误差差也也可可能能较较 大大。焊接变形量的确定应通过理论分析与实际测量相结合，对不同的部位、不同的焊接方法、焊接规范和不同的焊接顺序等都要具体分析。一般可通过以下几方面控制焊接变形量。（1）焊焊接接方方法法。汽车车身焊装所采用的焊接 方法以电阻点焊为主，CO2 保护焊为辅。采用先进焊接设备，如机械手、自动焊、引出焊等，这些设备不仅能使车身焊接时焊点均匀，点焊顺序稳定，而且能提高焊
33、接速度，最大限度减 少车身焊接变形量。（2）焊焊接工接工艺艺。在定位夹具夹紧的状态下设定定位焊点，在补焊台实 现补焊。这要求在工艺文件上对焊点位置、数量、间距和点焊顺序都应明确规定，并且要求 操作者严格执行。（3）焊接焊接规规范范。汽车点焊采用强规范，即用大电流和短时间焊接，使薄 板件的焊接变形较小。合理设置焊接参数，调试焊接压紧力，减少焊接变形。图图 12：焊接焊接变变形的形的多多种情况种情况（4）人工操作亦影响零部件尺寸零部件零部件的的质量质量、包装包装和和人人工工操作也操作也会会对车对车身身质量质量产产生生影影响响。零部件尺寸不合格会造成焊 接误差，从而影响车身尺寸偏差。所谓零件尺寸不合
34、格，是指零件实物尺寸和产品设计图纸 不一致。在整车所包含的零部件中，有很多是由不同的供应商提供的，因存在技术水平上的 差异，提供的零部件质量也存在一定的差异，这些差异在整车制造过程中产生累积误差，影12响车身尺寸精度及整车品质。物流包装影响零部件不同的包装方式及运输方式会对零部件尺 寸和变形产生不同的影响，而零部件定位孔、搭接边变形会影响车身尺寸偏差。人工操作过 程产生的误操作也会对车身精度产生影响。因此，必须要严格控制零部件尺寸精度，所有焊接零件必须检验合格才能投入使用，特 别是车身上一些主要的装配孔、工艺孔的位置尺寸和搭接面尺寸是必须控制的；必须改善各 供应商的零部件包装及物流方式，将物流
35、过程中的零部件状态变化纳入质量管理范畴，防止 运输过程中零部件之间的碰撞变形；必须正确评估分总成的转运工具和吊装工具对尺寸和变 形的影响，操作者要严格按照操作规范来操作，操作过程中保证焊钳与工件垂直，减少操作 不规范、不正确带来的随机的制造误差。监控质监控质保保部门部门进进行尺行尺寸寸监监控控。通过建立功能尺寸系统，掌握总成尺寸监控点的位置，定 期对车身结构尺寸进行测量监控，及时发现问题，并进行反馈整改。内外表内外表面面精测精测样样架架。汽车内饰由部件构成并且任意点都为零基准。用于测量零件几何尺 寸和功能检验。可以对内饰件的装配和零件之间的匹配进行评价，也包括对天窗、前后风窗 的匹配尺寸评价等
36、。对车身外覆盖件的总成匹配进行评价，包括从白车身到总装的外表面件。在首批样件的检验和认可中做测量分析，对压合件和冲压单件的轮廓尺寸进行评价，为下一 步尺寸改进确定优化方向。图图 13：外表外表面面精测精测样样架架图图 14：内表内表面面精测精测样样架架生产过生产过程程中的中的检检测手测手段段。（1）使用辅助检使用辅助检具具样板样板。在产品研发初期，先期采购定制的辅 助量、检具，包括：车身四门两盖检具、前后风窗检具、天窗检具、后尾灯检具、前端检具、间隙平度测量两块等。在生产过程中，根据实际需求可自制检具，检查实车功能尺寸状态，出现问题及时与上下道工序沟通反馈，及时整改。（2）匹配尺匹配尺寸寸监监
37、控控。根据产品匹配数据要 求，确定匹配检查控制项目及检查频次，监控车身尺寸状态。（3）激光激光在在线测线测量技量技术术。通过 在线检测，可以测量车身特征部位的三维坐标值，综合精度不低于 0.1mm。测量公差可根据 需要自行设定，出现偏差自动报警，实现尺寸控制的自动化。简而言之简而言之，美国汽车行业为提高汽车质量而发起的“2mm 工程”，其难点在于空间工序 上的误差累积、设备磨损与误操作以及设计水平与装备水平等方面，相较之下对工业机器人13的要求并非极高。不论是不论是广广泛泛到到“2mm 工工程程”的实的实施还施还是具体是具体到到迈腾迈腾左左后后车车门门的的轮轮廓尺寸廓尺寸，汽车白汽车白车车身或
38、身或其其他工他工业业品品的的加工总加工总成成都涉都涉及及多项多项加加工工工工艺艺、工工艺艺流程流程设设计计、作作业业者者操作等操作等多多 方面方面，在整在整个个过程过程中中误差误差会会不断累不断累积积，因因此此，相对相对来说来说工业机工业机器器人对人对零零部件部件加加工工工工序仅为序仅为其其 中的一中的一环环，对对工工业机业机器器人人的的加工要加工要求求并非并非极极高高。三、国产汽车三、国产汽车机机器人精度紧跟器人精度紧跟国国外外，或迎百亿或迎百亿市市场空场空间间影响汽车制造精度的因素多种多样，处于制造环节的工业机器人是其中重要的一环，为 研究国产汽车工业机器人能否满足汽车生产的要求，我们对比
39、了国内外汽车工业机器人在“2mm 工程”中主要运用到的工序（焊接、冲压、折弯）的精度与其他参数，我们我们认认为为国国 产汽车产汽车工工业机业机器器人的人的精精度度虽虽做不到做不到极极致致，但但在满在满足足焊焊接接和折弯和折弯领领域的域的汽汽车加车加工工工工艺艺上上，已已经经可以达可以达到到要求要求的的加工加工精精度度。2020 年，我国工业机器人行业销量明显呈回暖趋势，同时汽车行业存在边际改善，应用 于汽车行业的工业机器人需求空间大。经测算，我们认为中国汽车工业机器人市场规模达百 亿元，市场市场空空间广间广阔阔但国但国产产机器人机器人的的渗透渗透率率仍然仍然较较低低，未来随未来随着着国产国产工
40、工业机业机器器人人在在汽车制汽车制造造 业逐步业逐步得得到认到认证证，国，国产产替替代代空间有空间有望望进一进一步步打打开。（1）国产工业机器人精度及各项指标不逊于国外品牌工业机器人在汽车制造生产中的运用广泛，包括焊接、喷涂、冲压、搬运、装配、折弯 等，在“2mm 工程”中主要涉及的运用工序有焊接、折弯和冲压。本文通过查阅公司官网与 产品手册，以不同工序为分类基础，在同等负载量级的情况下，将国内部分工业机器人公司 的产品精度及其他参数与国外机器人“四大家族”ABB、安川、库卡、发那科的工业机器人 进行对比。表表 15：工业工业机机器人器人应应用于汽车用于汽车生生产的领域产的领域点焊机器人适用于
41、底板线、总拼工位、补焊工位、侧围及一些分拼工位等弧焊机器人适用于车身底板及车体内部等的焊接喷涂机器人适用于车体、车顶盖及侧围等部件的搬运作业14冲压机器人适用于压机之间的自动连线，代替人工完成上下料以及搬运的工 作搬运机器人适用于车体、车顶盖及侧围等部件的搬运作业装配机器人适用于车门、挡风玻璃等零件或部件的装配折弯机器人适用于汽车生产中需要的钣金加工及折弯工艺不同的企业可能对工业机器人的负载级别划分标准不尽相同。如埃斯顿将负载级别分为 四类：小负载（030kg）、中负载（30100kg）、大负载（100350kg）和超大负载（350kg）。而安川则将负载级别分为五类：小型、一般小型、中型、大型
42、、超大型。在对国内外工业机 器人进行精度比较时，首先需要确定功能用途，其次便是确定其负载级别。本文采用的是埃 斯顿的负载分类标准。表表 16：工业工业机机器人器人负负载级别划载级别划分分标准标准埃埃斯顿分斯顿分类类标准标准安安川分类川分类标标准准小负载030kg小型05kg中负载30100kg一般小型624kg大负载100350kg中型2580kg超大负载350kg大型81225kg超大型226kg800kg我们选择相同自由度条件下的工业机器人进行参数对比，自由度越高的机器人可以完成 的动作越复杂，通用性越强，应用范围也越广，但相应地其技术难度也越大，以下我们选取 的均为六自由度机器人。除自由
43、度指标外，工作空间反映机器人可以应用手爪进行工作的空 间范围，运动速度会影响机器人的工作效率和运动周期，位置精度决定工业机器人在作业中 的定位精度和重复定位精度，都是衡量机器人工作质量的重要技术指标，因此我们主要选择1516以上几个参数将国产及进口机器人进行对比。在小负载焊接领域，国产工业机器人的重复定位精度已与在小负载焊接领域，国产工业机器人的重复定位精度已与“四大家族四大家族”产品大体相当，产品大体相当，在最大在最大速速度上度上则则稍逊稍逊于于国国外外品品牌牌。埃斯顿 ER6-1600 型重复定位精度达 0.08mm，新松 SR10C、新时达 SA1800 和埃夫特 ER6-1400 型号
44、重复定位精度均可达 0.05mm，和 ABB 的 IRB 1600 系列相当，不逊于安川 AR1440 的 0.08mm。在臂展上，国产小负载焊接机器人最大工作距 离均能达到 1400mm 以上，与国外品牌平齐。而在最大速度上，国产品牌相较国外品牌有一 定的差距。根据资料，点焊机器人的精度要求一般在 0.25mm 以下，弧焊机器人要求的重复 定位精度则应小于焊丝直径的 1/2，即 0.20.4mm。在 2016 年中国机器人产业联盟公布的三 项标准中，弧焊机器人系统通用技术条件 明确表示重复定位精度的数值应小于等于 0.2mm。由此可见，国产国产品品牌焊牌焊接机接机器人精器人精度度足以足以满满
45、足汽足汽车车焊焊接接生产的生产的需需要要。表表 17：国内国内外外焊接焊接机机器人产品器人产品性性能对比能对比国产品牌国外品牌埃斯顿新松新时达埃夫特ABB库卡安川发那科选取型号ER6-1600SR10CSA1800 ER6-1400IRB 1600-10/1.45KR10 R1420AR1440ARC Mate 100iD用途弧焊专用弧焊、涂装、上下 料、等弧焊专用弧焊、上 下料装配、弧焊、搬 运等搬运、焊接、卸码垛等弧焊、激光加工、搬运等弧焊专用臂展（mm）16001393181814331561142014401441负载（kg）610866101212自重（kg）164160160145
46、250160130145重复定位精度（mm）0.080.050.050.050.050.040.080.02最大速度（/s）114812515017518022026026021091501501751802102302403214150160185185270260260444130036033038538147043055803003203604003114704506696400360600460492700720工作范围（）11801701651651801701703402-60+140-155+90-90+155-135+75-90+120-185+65-90+1552353-15
47、5+80-170+187-190+80-83+170-245+45-137+163-85+150455417018018518020018520038051801351201301151201503606360360360360400350455900在中负在中负载载折弯折弯领领域域，国国产产机机器人精器人精度度接近接近部部分国分国外外机机器器人型号人型号，小负小负载载折弯折弯领领域域国国产产机机 器人精器人精度度与国与国外外相相当当。新时达 SR85B 系列的重复精度达 0.1mm，接近了 ABB 和安川的产品。埃斯顿折弯机器人 ER80（世界首款六自由度折弯专用机器人）荣获 CAIMRS-
48、2019 年度“工 业机器人奖”，据埃斯顿公司 2018 年 1 月 19 日投资者关系活动记录表：“以折弯机器人为17例，埃斯顿对钣金折弯有二十多年的技术沉淀和对工艺的透彻研究，埃斯顿折弯机器人已占 据该细分应用领域很高的市场份额。”根据无锡微色奇科技有限公司官网介绍，配天机器人 技术有限公司生产的 AIR20-A 型号六轴折弯机器人，在 20kg 的负重下重复定位精度可达0.03mm。根据 ImRobtic 机器人在线网络及上海图灵制造机器人有限公司数据显示，目前国 内市场主要机器人重复定位精度较大份额在 0.2mm 及其以上，由此可以显示国产机器人和国 外机器人均可以满足目前国内市场的主
49、要需求。表表 18：国内国内外外折弯折弯机机器人产品器人产品性性能对比能对比国产品牌国外品牌埃斯顿新时达配天ABB安川发那科选取型号ER80-2565-BDSR85BAIR20-AIRB6700-200/2.6MH80M-710iC/70用途折弯专用折弯专用折弯通用通用通用臂展（mm）256525701702260020612050负载（kg）8085202008070自重（kg）7407302601250555560重复定位精度（mm）0.20.10.030.050.070.04最大速度（/s）1110110175110170160210510517511014012031301301701
50、10160120421521536019023022551601703601502302256205205600210350225工作范围（）11801801701701803602-67+150-67+150-95+155-65+85-90+1352253-190+66-190+66-95+170-180+70-170+251440417018018530036072051301201351301252506360360400360360720冲压机冲压机器器人领人领域域，国，国产产部部分分机型精机型精度度与国与国外外品牌品牌精精度度平平齐齐。埃斯顿 ER170-2650 与新松SR120D
