造車的四大工藝與汽車工業(yè)機器人
對汽車工業(yè)來說，可以分為歐美和日本兩大流派，日系是垂直供應鏈，以豐田最為典型。豐田旗下的電裝、愛信、愛知制鋼、豐田紡織、豐田合成、JTEKT都是全球前30大汽車零部件企業(yè)，如果不計輪胎業(yè)務（個人認為，輪胎屬化工范疇，不能算汽車行業(yè)），電裝與愛信分別在全球汽車零部件企業(yè)中排名第二和第四。不僅是上游零部件，像原材料，如鋼鐵，豐田所屬的三井財閥不僅擁有大量鐵礦石礦山和強大的遠洋運輸團隊，還擁有全球第一大汽車鋼板供應商新日鐵住金，這家企業(yè)的中國市場占有率超過60%。垂直供應鏈保證了產品品質和利潤率。歐美則是平行供應鏈，除發(fā)動機外幾乎所有關鍵原材料和零部件都外購。而發(fā)動機的原材料和零部件自然也是外購，而日系可以做到在一個集團內部完成。
汽油機的門檻實際上是不高的，擁有自主發(fā)動機更容易降低整車成本和控制性能，因此中國目前大多數車廠都自主生產發(fā)動機，并且進一步延伸，開始自主生產變速箱。進入新能源車時代，由于電機是高度成熟的工業(yè)產品，門檻很低，加上新能源車不需要變速箱，這就讓新能源造車門檻大幅度降低，所有的關鍵零部件都可以委托外部開發(fā)并采購。
對于整車廠來說，只有四大工藝是其核心內容，這就是沖壓、焊接、噴涂和總裝。由于沖壓工藝簡單，標準化程度高，一條沖壓線可以多種車型，目前沖壓領域也出現(xiàn)了獨立廠家，為多個廠家提供沖壓件。不過焊接、噴涂和總裝生產線定制化程度極高，一條線基本上只能對應一種車型，不大可能出現(xiàn)獨立廠家。
汽車領域有個專門的術語叫JPH，可以稱之為每小時產量。汽車行業(yè)大量使用工業(yè)機器人，這樣做的好處是高品質與高效率，缺點是缺乏靈活性。簡單地說，使用工業(yè)機器人越多，效率與品質就越高，以國內德系合資廠而言，JPH大約為48，也就是75秒生產一輛車；日系廠可以做到60，也就是1分鐘1輛車；韓系可以做到65，不到1分鐘生產一輛車；自主車廠比較差的是30，也就是2分鐘1輛車。通常1年工作日是250天，每天工作8小時，JPH30的話，年產能就是6萬輛。生產線的最好保養(yǎng)方式是：一直保持適度運轉。如果長時間停滯的話，突然投入生產，可以會發(fā)生各種種樣的故障，如部件老化失效、潤滑油泄露、工位調適不當、工人操作失誤等帶來的一系列問題。所以，一般整車廠即使淡季也要造車，即使明知道庫存滿手也不得不繼續(xù)造車。
我們以觀致汽車為例，下表為觀致汽車1-6月產量，觀致汽車的生產線為36JPH，也就是說單班制的話，每天生產288臺。
很明顯，進入2017年后，觀致的偶數月產量極低，奇數月為正常生產，偶數月為保養(yǎng)式運轉。直到今年6月，連這種基本的運轉也無力承擔了，干脆停產。3-6月，觀致只生產了2709輛，也就是說開工不到10天。可是工人4個月的工資，還有五險一金，少一毛錢也不行；還有生產線可沒停，生產線的運轉成本可是不低的。觀致的虧損也就不奇怪了。
所以汽車行業(yè)，如果你要使用機器人的話，最低的門檻也是大約年產能5-6萬輛。
第一個是沖壓車間，沖壓是所有工序的第一步。先是把鋼板在切割機上切割出合適的大小，這個時候一般只進行沖孔、切邊之類的動作，然后進入真正的沖壓成形工序。每一個工件都有一個模具，只要把各種各樣的模具裝到沖壓機床上就可以沖出各種各樣的工件，模具的作用是非常大的，模具的質量直接決定著工件的質量。沖壓工序可分為四個基本工序。
沖裁：使板料實現(xiàn)分離的沖壓工序（包括沖孔、落料、修邊、剖切等）。
彎曲：將板料沿彎曲線成一定的角度和形狀的沖壓工序。
拉深：將平面板料變成各種開口空心零件，或把空心件的形狀、尺寸作進一步改變的沖壓工序。
局部成形：用各種不同性質的局部變形來改變毛坯或沖壓成形工序（包括翻邊、脹形、校平和整形工序等）。
包括車門、頂蓋、側翼板、立柱、發(fā)動機罩等等，車身70%以上的零部件由沖壓設備沖壓而成。沖壓機的壓力使鋼板發(fā)生拉伸或硬壓，為鋼板開孔，并切掉無用的部分。作為汽車四大工藝之首，沖壓線又被稱為印鈔線，屬汽車制造裝備的關鍵設備。對于占汽車車身10%的超大型沖壓件，一般采用總噸位6000t以上的沖壓線；25%左右的大中型沖壓件，采用4000t左右沖壓線；25%左右的中型沖壓件，采用2500t左右沖壓線；其余40%左右中小件，基本采用1000t以下生產線。通常采用6序或5序沖壓機設置，即一臺大噸位沖壓機之后交由4到5臺小沖壓機。
以一汽大眾成都廠為例，共有5條沖壓線，其中德國米勒萬家頓4條，分別為310/320/340/350，其中：310/320/350線同是8100噸大線，均為6序，頭臺壓機公稱壓力2100噸，后續(xù)五臺壓機公稱壓力1200噸；340線為5200噸小線，共有5序，頭臺壓機公稱壓力2000噸，后續(xù)四臺壓機公稱壓力800噸。330線是濟二制造的國產全自動化壓機生產線，機器人維修，于2012年8月通過96%功能驗證，2013年7月通過終驗收。共有5序，頭臺壓機公稱壓力2100噸，后續(xù)4臺壓機公稱壓力1200噸。最大整線生產節(jié)拍可達15次/分鐘，全自動換模時間僅為6分鐘。國內除日系和德系廠家，基本都選擇濟南第二機床廠的沖壓機，濟南第二機床廠的沖壓機絲毫不次于德國的米勒萬家頓，高端產品上，價格甚至略高于德國廠家，在北美福特車廠一樣是采用濟南第二機床廠的沖壓機。美系國內廠家?guī)缀跞慷际菨系诙䴔C床廠的沖壓機。日系則多用小松和富士。
在沖壓之前，需要對鋼板進行清洗、開卷、還原和粗剪。即便是粗剪的精度也有0.1毫米，與一根頭發(fā)絲直徑相當。這就需要SMT清洗機、開卷機和一套進料與傳輸系統(tǒng)。橫桿雙臂傳輸線是目前主流，通常要用到2臺六軸機器人和5臺七軸機器人。為了保證車間的高整潔度，大廠家會采用無塵室。汽車工業(yè)用百萬級無塵室就足夠了，制藥廠通常是十萬級無塵室，而半導體最高可達千級。無塵室會增加不少基建成本和運營成本。一條年產量6萬輛汽車的沖壓生產線投資大約2-2.5億人民幣。
第二個車間是焊接車間，沖壓好的車身板件局部加熱或同時加熱、加壓而接合在一起形成車身總成。在汽車車身制造中應用最廣的是點焊，焊接的好壞直接影響了車身的強度。汽車車身是由薄板構成的結構件，沖壓成形后的板料通過裝配和焊接形成車身殼體（白車身），所以裝焊是車身成形的關鍵。裝焊工藝是車身制造工藝的主要部分。汽車車身殼體是一個復雜的結構件，它是由百余種、甚至數百種（例如轎車）薄板沖壓件經焊接、鉚接、機械聯(lián)結及粘接等方法聯(lián)結而成的。由于車身沖壓件的材料大都是具有良好焊接性能的低碳鋼，所以焊接是現(xiàn)代車身制造中應用最廣泛的聯(lián)結方式。