學(xué)會(huì )以“系統”的觀(guān)點(diǎn)認識、分析、處理客觀(guān)對象,是科學(xué)技術(shù)發(fā)展的需要,也是人類(lèi)在認識論與方法論上的一大進(jìn)步。隨著(zhù)生產(chǎn)的發(fā)展,生產(chǎn)工具、生產(chǎn)設備、產(chǎn)品與工程結構均變得愈來(lái)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(huán)境之間的聯(lián)系變得愈來(lái)愈密切,以至于其中某部分的一些變化可能會(huì )引起一連串的響應而波及全局,即“牽一發(fā)而動(dòng)全身”。在這種情況下,孤立地研究各個(gè)部分已不能滿(mǎn)足要求,而必須將有關(guān)的部分聯(lián)系起來(lái),作為一個(gè)有機的整體加以認識、分析與處理。這個(gè)有機的整體稱(chēng)為“系統”。我們所研究的“系統”就是由相互聯(lián)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(dòng)規律的一個(gè)整體。其實(shí),在自然界、社會(huì )上或工程中,存在著(zhù)也只存在著(zhù)各式各樣的系統,任何一個(gè)系統莫不處于同外界(即同其他系統)相互聯(lián)系之中,也莫不處于運動(dòng)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(huì )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(gè)部分可以是元件,也可以是下一級的系統,后者稱(chēng)為“子系統”;
傳統汽車(chē)車(chē)體制造采用鈑金沖壓+焊接工藝生產(chǎn),特斯拉在Model Y率先采用鋁合金壓鑄工藝將車(chē)身后部結構件一體壓鑄,并計劃在下一代車(chē)型在全車(chē)身制造采用一體壓鑄工藝。一體壓鑄工藝是過(guò)去百年以來(lái)車(chē)體制造工藝的顛覆性革新,壓鑄機未來(lái)有望成為汽車(chē)制造的核心裝備。
一體壓鑄技術(shù)可大幅降低輕量化車(chē)身制造成本,同時(shí)簡(jiǎn)化產(chǎn)業(yè)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(chē)身較傳統沖壓+焊接工藝總成本下降約70%,較鋼鋁混合車(chē)身成本下降約50%,接近鋼制焊接車(chē)身成本。同時(shí)一體壓鑄工藝具有減少車(chē)身零件數量、簡(jiǎn)化供應鏈環(huán)節、降低車(chē)重減少電池成本、原材料利用率高、工廠(chǎng)占地面積減少等多種優(yōu)點(diǎn),是未來(lái)行業(yè)發(fā)展大趨勢。
而整個(gè)系統又可以是上一層系統的子系統。必須注意,一個(gè)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(jiǎn)單總和。比起元件或子系統的特性來(lái),系統特性要復雜得多,豐富得多。要了解一個(gè)系統,不僅需要知道組成它的各個(gè)部分,而且必須了解各部分之間的關(guān)系以及它們所組成的系統。
這一系統由兩個(gè)元件-質(zhì)塊與彈簧-組成,m表示質(zhì)塊的質(zhì)量,k表示彈簧的剛度。若孤立地考察這兩個(gè)元件,其特性均十分簡(jiǎn)單:質(zhì)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(xiàn)性的,彈簧的變形y(t)與受到的力成正比,即Hooke定律。
這一動(dòng)力學(xué)方程表現出來(lái)的性質(zhì)卻比兩個(gè)元件各自的性質(zhì)復雜得多。例如,系統在一個(gè)初始位移yo或初始速度y.的作用下,會(huì )開(kāi)始做“簡(jiǎn)諧振動(dòng)”,即質(zhì)塊按照正弦或余弦規律做往復運動(dòng),這是由于質(zhì)塊與彈簧兩者結合在一個(gè)系統中相互作用而造成的,分別研究?jì)蓚(gè)元件,無(wú)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(chē)核心設備。
傳統沖壓+焊接白車(chē)身制造的設備主要為壓力機、沖壓模具和工業(yè)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?yōu)閴鸿T機和壓鑄模具。目前看,車(chē)身、四門(mén)及尾門(mén)結構件改為一體壓鑄已成為大趨勢,底盤(pán)副車(chē)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(shù)及市場(chǎng)潛力。
一體壓鑄變革有望驅動(dòng)壓鑄設備未來(lái)十年爆發(fā)式增長(cháng)。
過(guò)去十年我國壓鑄機市場(chǎng)整體呈增長(cháng)趨勢,但總規模尚不足30億,下游以汽車(chē)行業(yè)為主,其中行業(yè)龍頭力勁科技占據約57%份額。過(guò)去三年我國壓鑄模具市場(chǎng)規模約240億~260億,行業(yè)格局極度分散。我們預計一體壓鑄車(chē)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(chē)滲透率70%、燃油車(chē)領(lǐng)域20%,預計2030年全球車(chē)身+車(chē)門(mén)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(lái)10年行業(yè)CAGR60%。同時(shí)壓鑄機大型化將帶來(lái)多領(lǐng)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(lǐng)域外延的潛力。
風(fēng)險因素:
特斯拉等龍頭廠(chǎng)商一體壓鑄技術(shù)推進(jìn)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(yōu)于鋁合金。
投資策略。
我們預計未來(lái)10~15年汽車(chē)產(chǎn)業(yè)現有沖壓+焊接設備將逐步替換為壓鑄設備,預計壓鑄產(chǎn)業(yè)鏈新設備投資高峰期在2030年左右,未來(lái)十年行業(yè)CAGR約60%。我們預計從2022年開(kāi)始后的數年間,2000噸以上大型壓鑄機需求將呈爆發(fā)式增長(cháng),設備將供不應求。建議重點(diǎn)關(guān)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(yè)絕對龍頭。
以實(shí)現一定的機械運動(dòng)、承受一定的機械載荷為目的,由機械元件組成的系統稱(chēng)為機械系統。這是一類(lèi)廣泛存在的系統,例如各種工作機械、機床、動(dòng)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(chēng)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(gè)系統的激勵,如果是人為地、有意識地加上去的,往往又稱(chēng)為“控制”,而如果該激勵是因偶然因素而產(chǎn)生,一般無(wú)法完全人為控制,則稱(chēng)為“擾動(dòng)”(disturbance). |