汽車行業(yè)研究報告：汽車生產(chǎn)模式的第三次變革從舊式生產(chǎn)力到新質(zhì)生產(chǎn)力

在福特1914年汽車裝配流水線運作之前，汽車主要以手工制造。據(jù)《改變世界的機器》，“手工制造方式的產(chǎn)量十分低，每年生產(chǎn)大概1000輛或者以下的汽車?！?908年福特T型車問世，并在1914年建成的流水線上生產(chǎn)。福特生產(chǎn)效率得到了大幅提升，從1906年的100輛，到1921年每分鐘生產(chǎn)一輛汽車，直到1925年平均每10秒生產(chǎn)一輛汽車的速度。我們認(rèn)為福特流水線的實施至少得益于以下兩個方向的創(chuàng)新：工藝、設(shè)備等創(chuàng)新使得零部件標(biāo)準(zhǔn)化成為可能生產(chǎn)流程切割圖1：手工生產(chǎn)與大批量生產(chǎn)組裝工廠對比（1913與1914）

單位：分鐘資料來源：《改變世界的機器-精益生產(chǎn)之道》（詹姆斯.沃麥克、丹尼爾.瓊斯、丹尼爾.魯斯），東興證券研究所p3東興證券股份有限公司證券研究報告敬請參閱報告結(jié)尾處的免責(zé)聲明借助于流水線生產(chǎn)模式，福特銷量取得了快速增長,1923年T型車銷量達(dá)到頂峰，單一車型年銷量超過200萬輛。同時T型車價格也不斷下降，1910年T型車的售價為780美元，1911年降至690美元。流水線模式下，1914年T型車價格降至360美元。圖2：福特T型車的銷量

單位：輛數(shù)據(jù)來源：Model

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American；東興證券研究所-100.0%-50.0%0.0%50.0%100.0%150.0%200.0%050000010000001500000200000025000001909

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T增速p4東興證券股份有限公司證券研究報告敬請參閱報告結(jié)尾處的免責(zé)聲明資料來源：搜狐《世界第一條流水裝配線誕生記》，東興證券研究所數(shù)據(jù)來源：iFinD，東興證券研究所產(chǎn)品的單一化與用戶需求多樣化的矛盾：福特流水線工廠建成后，長期只生產(chǎn)一款T型車，尤其20世紀(jì)70年代爆發(fā)的石油危機，石油價格大幅增長，美國用戶對節(jié)能汽車的需求大幅增加，但流水線模式很難快速提供多樣化產(chǎn)品各生產(chǎn)環(huán)節(jié)存在“浪費”：首先，工廠為了保障流水線順利進(jìn)行而允許不良零件流通到下一個工序，采用在最后環(huán)節(jié)返工的模式，大量返工進(jìn)一步導(dǎo)致了工時的浪費。其次，流水線生產(chǎn)方式設(shè)備缺少靈活性，各個生產(chǎn)單元間都設(shè)有緩沖庫存，過剩的庫存成了生產(chǎn)效率進(jìn)一步提升的阻力。圖3：福特T型車

1909-1914年 圖4：20世紀(jì)70年代石油危機下布倫特原油價格

美元/桶40353025201510501976

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1988p5東興證券股份有限公司證券研究報告敬請參閱報告結(jié)尾處的免責(zé)聲明第一次變革：福特流水線大規(guī)模生產(chǎn)模式取代手工制造第二次變革：豐田精益制造對流水線模式的持續(xù)改善第三次變革呼之欲出投資建議風(fēng)險提示p6東興證券股份有限公司證券研究報告敬請參閱報告結(jié)尾處的免責(zé)聲明精益制造是以豐田為代表的日本車企主導(dǎo)的生產(chǎn)模式變革，豐田汽車成立于1937年，當(dāng)時福特大規(guī)模流水線生產(chǎn)模式并不適合日本，主要體現(xiàn)在：日本汽車市場規(guī)模小，且需求更多樣：1961年，日本國內(nèi)汽車銷量接近50萬輛，而1923年的福特T型車年銷量已經(jīng)超過了200萬輛日本也同樣缺少大批量勞工：尤其是二戰(zhàn)后，日本經(jīng)濟復(fù)蘇，日本缺乏大規(guī)模流水線生產(chǎn)模式需要的大量勞工人員圖5：日本國內(nèi)汽車銷量

1950-1961年

單位：輛 圖6：日本20世紀(jì)60年代的經(jīng)濟高速增長數(shù)據(jù)來源：豐田汽車官網(wǎng)，東興證券研究所

注：由豐田國內(nèi)汽車除以其市占率數(shù)據(jù)來源：iFinD，東興證券研究所010000020000030000040000050000060000019501951195219531954195519561957195819591960

1961024681012141961196219631964

19651966196719681969日本:實際GDP增長率（%）日本:實際GDP增長率（%）p7東興證券股份有限公司證券研究報告敬請參閱報告結(jié)尾處的免責(zé)聲明精益制造在幾個重要方向上實現(xiàn)對大規(guī)模流水線生產(chǎn)方式的改善：小批量，多樣化生產(chǎn)：豐田開創(chuàng)的精益生產(chǎn)模式可以實現(xiàn)多批次、小批量生產(chǎn)，從而滿足用戶的多樣化需求，其中快速更換模具是重要的技術(shù)創(chuàng)新，20世紀(jì)50年代后期，豐田已經(jīng)實現(xiàn)將換模時間從一天縮短至3分鐘準(zhǔn)時化生產(chǎn)（Justin

Time）：豐田努力打消各個環(huán)節(jié)產(chǎn)生的庫存，杜絕過量生產(chǎn)造成的浪費。該模式要求上游工序生產(chǎn)的零件只夠供應(yīng)下一步驟立即的需求。當(dāng)下游工序容器內(nèi)的零部件用完時，容器就會被送回到上一道工序，以避免上游工序的過量生產(chǎn)。以價值流打通從客戶、工廠、供應(yīng)鏈各個環(huán)節(jié)：客戶訂單是這個價值鏈的起點，拉動整個價值鏈條的啟動，所有環(huán)節(jié)都杜絕生產(chǎn)超出訂單需求的量。不同于流水線模式的生產(chǎn)單元相互割裂，各環(huán)節(jié)融合一起共同為提質(zhì)增效努力。p8東興證券股份有限公司證券研究報告敬請參閱報告結(jié)尾處的免責(zé)聲明豐田汽車于1949年陸續(xù)剝離汽車零部件業(yè)務(wù)，成立電裝、豐田合成、、豐田紡織等。但與歐美車企不同，豐田汽車并非把他們等同于第三方供應(yīng)商，而是采用緊密的交叉持股實現(xiàn)供應(yīng)鏈系統(tǒng)的利益綁定。豐田汽車與供應(yīng)商企業(yè)共同致力于汽車生產(chǎn)各環(huán)節(jié)的降本增效，同時各供應(yīng)商之間還可以開展技術(shù)、制造工藝的交流。圖7：豐田汽車與供應(yīng)鏈公司的交叉持股數(shù)據(jù)來源：marketscreener；東興證券研究所p9東興證券股份有限公司證券研究報告敬請參閱報告結(jié)尾處的免責(zé)聲明豐田的精益制造工廠在總裝環(huán)節(jié)的效率明顯領(lǐng)先于同時期的通用汽車，而且產(chǎn)品不良率也大幅低于通用。豐田在日本國內(nèi)市場份額，從1960年的37%穩(wěn)步提升到70年代的40%以上，2010年達(dá)到了48%。豐田在海外市場更是彰顯了強勢的競爭力，海外銷量從1975年的90萬輛到2007年684萬輛。由于缺少更早期的數(shù)據(jù)，僅上世紀(jì)90年代看，豐田汽車表現(xiàn)出更高的資產(chǎn)周轉(zhuǎn)效率，尤其是90年度前五年，豐田的總資產(chǎn)周轉(zhuǎn)率明顯快于福特。圖8：豐田汽車日本及海外銷量單位：輛 數(shù)據(jù)來源：豐田汽車官網(wǎng)，東興證券研究所圖9：豐田汽車與福特汽車總資產(chǎn)周轉(zhuǎn)率對比（

） 數(shù)據(jù)來源：彭博，豐田汽車官網(wǎng)，東興證券研究所圖10：豐田汽車與福特汽車銷量對比單位：輛 彭博，豐田汽車官網(wǎng)，東興證券研究所0100000020000003000000400000050000006000000700000080000009000000197519781981198419871990199319961999200220052008

2011日本日本以外市場0.000.200.400.600.801.001.201.401989

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1999豐田資產(chǎn)周轉(zhuǎn)率福特資產(chǎn)周轉(zhuǎn)率0100000020000003000000400000050000006000000700000080000001976

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2004豐田汽車福特汽車p10東興證券股份有限公司證券研究報告敬請參閱報告結(jié)尾處的免責(zé)聲明汽車價值鏈條中存在的浪費需要車企持續(xù)不斷的進(jìn)行改善，這種持續(xù)性體現(xiàn)在以下兩個方面：部分浪費現(xiàn)象受制于當(dāng)前工藝等技術(shù)限制，現(xiàn)階段無法完全避免。隨著技術(shù)等不斷進(jìn)步，這類浪費有望根除。從技術(shù)層面上，精益制造也是一個持續(xù)不斷的過程。精益制造模式需要打破企業(yè)邊界，以客戶訂單為起點，工廠制造、設(shè)計、供應(yīng)商共同參與的過程。因此，豐田精益制造最早發(fā)生在制造環(huán)節(jié)，不斷深入到銷售系統(tǒng)（渠道、訂單系統(tǒng)等）。并擴展到一級供應(yīng)商，不斷滲透至二級供應(yīng)商和三級供應(yīng)商。p11東興證券股份有限公司證券研究報告敬請參閱報告結(jié)尾處的免責(zé)聲明第一次變革：福特流水線大規(guī)模生產(chǎn)模式取代手工制造第二次變革：豐田精益制造對流水線模式的持續(xù)改善第三次變革呼之欲出投資建議風(fēng)險提示p12東興證券股份有限公司證券研究報告敬請參閱報告結(jié)尾處的免責(zé)聲明沖-焊-涂-總的生產(chǎn)流程：沖壓：典型的沖壓產(chǎn)品有四門、兩蓋、翼子板左右、側(cè)圍左右、頂蓋等。焊接：通過各種焊接工藝將沖壓車間形成的沖壓件形成一個完整的白車身。涂裝：將焊接產(chǎn)線生產(chǎn)的白車身整體進(jìn)行電泳、噴漆?？傃b：將已經(jīng)噴漆后的白車身進(jìn)行內(nèi)飾件、動力總成、底盤系統(tǒng)等進(jìn)行安裝，最終形成完整車輛。圖11：沖-焊-涂-總四大工藝資料來源：人民網(wǎng)、鳳凰網(wǎng)、太平洋汽車網(wǎng)；東興證券研究所p13東興證券股份有限公司證券研究報告敬請參閱報告結(jié)尾處的免責(zé)聲明當(dāng)前的總裝線上，存在幾個主要的待改善點：冗長的串聯(lián)模式，一個環(huán)節(jié)出問題將導(dǎo)致流程阻塞。車身空間（box）狹小，制約安裝效率，總裝環(huán)節(jié)自動化率低于其他幾個環(huán)節(jié)。白車身在通往下一個工序的運輸過程中存在著工時浪費。一些重復(fù)工序的浪費，如焊接工序結(jié)束，需要將車門安裝到車身上，進(jìn)入涂裝環(huán)節(jié)。涂裝結(jié)束，進(jìn)入總裝需要將車門拆卸下來，以方便工人進(jìn)出安裝內(nèi)飾件，然后再裝上車門。圖12：目前的汽車制造工藝的串聯(lián)架構(gòu)資料來源：特斯拉官網(wǎng)，東興證券研究所圖13：目前總裝產(chǎn)線中車輛傳遞至下一個工序資料來源：新浪網(wǎng)，東興證券研究所p14東興證券股份有限公司證券研究報告敬請參閱報告結(jié)尾處的免責(zé)聲明2023年3月，特斯拉展示了他們的新生產(chǎn)模式unbox。Unbox的解決方案是借力一體化壓鑄和電池底盤一體化實現(xiàn)汽車零部件數(shù)量的大幅減少，將汽車車身的組裝從原來的串聯(lián)模式改成并聯(lián)+串聯(lián)。特斯拉將車身拆分成6大部分（unbox）：資料來源：特斯拉官網(wǎng)，東興證券研究所車尾部分：包括后車輪系統(tǒng)、后地板、后排座椅底盤部分：將電池包作為底盤，并將座椅安裝至底盤上車頭部分：包括前車輪系統(tǒng)、儀表臺總成、前機艙（一體化壓鑄實現(xiàn)）左側(cè)圍：一體化沖壓，A、B、C柱右側(cè)圍：同左側(cè)圍四門兩蓋+車頂：前后四個車門、前后行李箱蓋，均采用沖壓車型。圖14：unbox的并聯(lián)與串聯(lián)架構(gòu) 圖15：Unbox將汽車解構(gòu)為6個部分資料來源：特斯拉官網(wǎng)，東興證券研究所p15東興證券股份有限公司證券研究報告敬請參閱報告結(jié)尾處的免責(zé)聲明Unbox將明顯提升效率，降低成本：資料來源：特斯拉官網(wǎng)，東興證券研究所六大部分采用并聯(lián)模式。六個部分同時進(jìn)行的好處在于大幅提升工時效率。對于涂裝，在unbox模式中，僅需要對必要的部件進(jìn)行涂裝，如四門兩蓋等，而不需要整個車身涂裝，這將減少涂裝產(chǎn)線的投入?？傃b線變成了完全開放空間，提升了操作便利性，將更有利于自動化率的提升，以及后期機器人的使用。unbox模式將提升44%的操作工密度，減少工人的無效移動，同時時空效率提升30%。Unbox模式將使新的工廠投入下降超過40%，與現(xiàn)在的Model

3和y相比，下一代特斯拉車型成本下降50%。圖16：unbox的效能 圖17：unbox模式的效能提升資料來源：特斯拉官網(wǎng)，東興證券研究所p16東興證券股份有限公司證券研究報告敬請參閱報告結(jié)尾處的免責(zé)聲明2023年6月，豐田舉辦的technical

workship上宣布了下一代電動車的部分生產(chǎn)裝備狀態(tài)。為了確保電動車的盈利能力，豐田需要在技術(shù)和制造兩個領(lǐng)域共同發(fā)力：Giga

casting（一體化壓鑄）：使得電動車車身在結(jié)構(gòu)上變得簡單。其中，豐田繼續(xù)發(fā)揮他在換模領(lǐng)域的優(yōu)勢，可以將壓鑄模具更換周期縮短至20分鐘，以減少操作中的浪費。解構(gòu)車身：豐田將汽車分成前中后三個部分，與unbox相似，豐田稱新的模式可以使組裝工作在一個開放的空間進(jìn)行，有利于提升組裝效率。圖18：豐田的一體化壓鑄工藝資料來源：豐田汽車官網(wǎng)，東興證券研究所圖19：豐田汽車前中后三個部分資料來源：豐田汽車官網(wǎng)，東興證券研究所p17東興證券股份有限公司證券研究報告敬請參閱報告結(jié)尾處的免責(zé)聲明2023年6月，豐田舉辦的technical

workship上宣布了下一代電動車的部分生產(chǎn)裝備狀態(tài)。為了確保電動車的盈利能力，豐田需要在技術(shù)和制造兩個領(lǐng)域共同發(fā)力：資料來源：豐田汽車官網(wǎng)，東興證券研究所Self-propelling

組裝線：豐田將在下一代生產(chǎn)車間取消傳輸機的概念，通過安裝在工廠的傳感器和控制系統(tǒng)與車身上的傳感器結(jié)合，實現(xiàn)從外部對車輛運行控制。傳輸機設(shè)備的取消將有利于工廠的靈活布局。能顯著減少工廠投入。數(shù)字技術(shù)的大量運用：Giga

casting和Self-propelling裝配線等技術(shù)與數(shù)字化相兼容，數(shù)字化技術(shù)將積極應(yīng)用于工廠設(shè)計，包括工藝研究和改進(jìn)。圖20：豐田Self-propelling

組裝線 圖21：數(shù)字技術(shù)的運用資料來源：豐田汽車官網(wǎng)，東興證券研究所p18東興證券股份有限公司證券研究報告敬請參閱報告結(jié)尾處的免責(zé)聲明豐田將于2026年全面推出下一代電動車，2030年豐田純電工廠將提供350萬輛（電動車目標(biāo)）的170萬輛。新一代電動車在開發(fā)費用在2026年下降30%，未來下降50%。工廠投資下降50%圖22：豐田汽車電動車規(guī)劃數(shù)據(jù)來源：豐田汽車官網(wǎng)；東興證券研究所p19東興證券股份有限公司證券研究報告敬請參閱報告結(jié)尾處的免責(zé)聲明一體化壓鑄的應(yīng)用使得汽車結(jié)構(gòu)更加簡化，汽車零部件數(shù)量減少。如特斯拉Modely通用運用一體化壓鑄的后地板和前機艙成功實現(xiàn)從原來171個零部件減少到2個大壓鑄零部件。極氪009、小米su7和小鵬汽車也采用了一體化壓鑄工藝。一體化壓鑄工藝的實現(xiàn)得益于大型壓鑄設(shè)備及鋁合金材料端的進(jìn)步：資料來源：特斯拉官網(wǎng)2022Q1季報，東興證券研究所大噸位壓鑄機的不斷進(jìn)步。1966年IDRA推出第一臺2000T的設(shè)備，在2020年，IDRA收到了世界上第一份6200噸和8000噸壓鑄機的訂單。合金材料及模具等配套產(chǎn)業(yè)的不斷成熟。圖23：特斯拉后地板一體化 圖24：IDRA6100T壓鑄機IDRA官網(wǎng)；東興證券研究所p20東興證券股份有限公司證券研究報告敬請參閱報告結(jié)尾處的免責(zé)聲明電池包與汽車底盤的融合設(shè)計成為行業(yè)的趨勢，2020年特斯拉電池日發(fā)布了其電池包底盤的設(shè)計方案，該方案將有效減少370個零部件，也將使得底盤（融合了電池包）的工廠投入每GWH下降55%，工廠空間下降35%。電池底盤一體化方案也得到其他車企的應(yīng)用。如2022年4月零跑發(fā)布CTC(cell

tochassis)技術(shù)，將電池與底盤集成化設(shè)計。2022年5月比亞迪發(fā)布CTB（cell

tobody）技術(shù)并首次搭載到海豹車型上，電池包上蓋與車身底板集成設(shè)計。2023年6月發(fā)布的小鵬G6采用了CIB技術(shù)，也同樣為電池和底盤的融合設(shè)計。資料來源：特斯拉2020年電池日，東興證券研究所圖25：底盤電池一體化大幅簡化底盤結(jié)構(gòu) 圖26：零跑CTC方案零跑汽車公眾號，東興證券研究所p21東興證券股份有限公司證券研究報告敬請參閱報告結(jié)尾處的免責(zé)聲明AI等技術(shù)的進(jìn)步也將助力新生產(chǎn)模式的到來。特斯拉在2022年的AI

Day上所發(fā)布的最新版Optimus人形機器人，100W

靜坐功耗、500W

快走功耗、200

檔以上的關(guān)節(jié)自由度，以及27檔手部自由度。Unbox方案實現(xiàn)了開放的組裝空間，這將更方便機器人和人的操作。我們認(rèn)為，汽車組裝環(huán)節(jié)目前存在大量的機械性工作（如擰螺絲），隨著組裝空間的打開，將有利于自動化率的提升。Unbox的組裝環(huán)節(jié)或?qū)⒊蔀槿诵螜C器人較好的應(yīng)用場景。資料來源：特斯拉2022年AI

DAY，東興證券研究所圖27：特斯拉Optimus機器人參數(shù) 圖28：unbox模式中機器人將有用武之地特斯拉2023投資者日，嗶哩嗶哩，東興證券研究所p22東興證券股份有限公司證券研究報告敬請參閱報告結(jié)尾處的免責(zé)聲明第一次變革：福特流水線大規(guī)模生產(chǎn)模式取代手工制造第二次變革：豐田精益制造對流水線模式的持續(xù)改善第三次變革呼之欲出投資建議風(fēng)險提示p23東興證券股份有限公司證券研究報告敬請參閱報告結(jié)尾處的免責(zé)聲明汽車生產(chǎn)模式的變革符合