自动化新能源汽车及动力电池行业白皮书

新能源汽车及动力电池行业智能制造探索与实践 ——罗克韦尔自动化新能源汽车及动力电池行业白皮书 白皮书 www.rockwellautomation.com.cn 关于我们 罗克韦尔自动化(NYSE:ROK)是全球最大的工业自动化和数字化转型领域的企业之一。我们致力于充分发挥人类的想像力与科技的潜力，为人类创造更多的可能性，让世界更具生产力和可持续性。罗克韦尔自动化公司总部位于美国威斯康星州密尔沃基，拥有员工约24,000名，客户遍布全球100多个国家和地区。 罗克韦尔自动化于1988年进入中国，迄今已超过三十载。我们在国内拥有超过2,000 名雇员，并设有24个销售机构（包括香港和台湾地区）。目前已成立4个培训中心，1个研发中心，大连软件开发中心，深圳、上海和北京OEM应用开发中心，两个生产基地。 作为智能制造引领者，罗克韦尔自动化将SEEE（安全、节能、环保、高效）可持续发展观全面贯彻于智能制造，旨在通过领先的自动化、数字化和智能化技术为各行业深度赋能，依托IT/OT融合创新的互联企业解决方案，推动中国社会的可持续发展，引领未来无限可能。 编辑委员会 戴鹏飞 罗克韦尔自动化（中国）有限公司智能制造研究院院长 张鹏 罗克韦尔自动化（中国）有限公司行业经理 韩碰军 罗克韦尔自动化（中国）有限公司智能制造顾问经理 史占星 罗克韦尔自动化（中国）有限公司方案顾问经理 感谢参与撰写罗克韦尔自动化《新能源汽车及动力电池行业白皮书》的各位编者，感谢他们基于对行业发展和相关技术应用的洞察，提出的独到见解和前瞻看法。 新能源汽车及动力电池行业白皮书1 目录CATALOGUE 行业洞察 1.1新能源汽车产业快速发展的核心驱动力4 1.2新能源汽车、动力电池市场的竞争格局及未来展望5 1.3当下新能源汽车及动力电池企业的痛点与挑战8 产业升级 2.1头部企业愿景和目标10 2.2智能制造顶层规划蓝图及实施路径12 2.3如何打造面向未来的数字化工厂14 2.4以需求为导向的敏捷供应链15 解决方案 3.1罗克韦尔自动化智能制造整体解决方案18 3.2磁悬浮输送技术颠覆传统输送系统20 3.3从精益生产到智能制造22 3.4采用MES系统打造智慧车间23 3.5工业物联网赋能新能源车企业务升级24 3.6面向未来智能工厂的工业以太网25 3.7电控系统标准化助力造车新势力快速发展26 3.8数字孪生技术超越现实27 3.9智能运维体系全面提升竞争力29 3.10基于SaaS平台的信息化布局31 3.11智慧厂务系统全方位支持数字化工厂32 实践案例 4.1新能源汽车四大工艺系列案例35 4.2支持电池包生产线的快速投产40 4.3助力新能源企业打造世界级灯塔工厂42 4.4构建工业物联网平台45 4.5可视化的智能制造云平台47 2新能源汽车及动力电池行业白皮书 Report 行业洞察 在新一轮科技变革之下，新能源汽车行业呈现快速发展的态势。作为国家战略性新兴产业，来自政府和地方的政策支持，加速新能源汽车产业朝着“低碳化、信息化、智能化”方向发展。各大车企高度重视新能源汽车产品，供应链资源优先向新能源汽车集中，随着市场渗透率的持续提升，新能源汽车已然成为汽车行业的确定性趋势。特别是随着气候变化对环境的影响，全球汽车排放标准日益严苛。面对“碳达峰”“碳中和”的目标，新能源汽车行业的发展将会对节能、环保、减排、减碳起到强劲的推动作用。 能源汽车及动力电池行业 能制造探索与实践 新智 1.1新能源汽车产业 快速发展的核心驱动力 科技驱动 在新一轮科技变革之下，电动化、网联化、智能化、共享化已成为全球汽车产业的发展趋势，大力发展新能源汽车，是世界各国的前瞻共识。 科技创新是新能源汽车产业快速发展的核心驱动力。 围绕新能源汽车的关键部件，诸如电池、电机、电控等，无论是设计与开发，还是生产和制造，乃至应用与服务，都在持续创新迭代，这使得新能源汽车的整车性能不断提高，终端消费者的用户满意度也在逐步提升。2021年，全球新能源汽车继续呈现爆发式增长的良好态势，这也在某种程度上反映了科技创新的强大力量。 政策引领 针对气候变化对环境的影响，全球汽车排放标准日益严苛。2020年9月，中国政府明确提出了2030 年“碳达峰”与2060年“碳中和”的目标。汽车行业作为碳排放大户，在节能、环保、减排、减碳方面任重道远。“双碳”目标势必对新能源汽车的发展起到强有力的推动作用。 中国政府高度重视新能源汽车的发展，将其作为国家战略性新兴产业的重点发展对象，国家和地方先后推出了包括购车补贴在内的600多项支持政策，涵盖技术创新、推广应用、安全监督等各个方面，加上“双积分”政策，都将加速新能源汽车产业朝着“低碳化、信息化、智能化”方向发展。 市场飙升 我国新能源汽车销量2011年仅为0.8万辆， 2016年开始爆发式增长，2018年快速突破了100万 辆，2021年继续跃升到了352.1万辆，并从2015年起， 连续7年保持着全球第一的地位。截至2022年6月底， 中国新能源汽车保有量已突破1000万辆，占全球新能源汽车保有量的一半以上。 中国汽车工业协会2022年7月发布的数据显示： 2022年1～6月，我国新能源汽车产销分别完成了 266.1万辆和260万辆，同比均增长1.2倍，市场占有率达到21.6%。其中，新能源乘用车销量占乘用车总销量的比重达到24.0%，中国品牌乘用车中新能源汽车占比更是达到了39.8%。2022年上半年，新能源汽车产销尽管也受到了疫情的影响，但各大车企高度重视新能源汽车产品，供应链资源优先向新能源汽车集中，从目前发展态势来看，整体产销完成情况超出预期。随着市场渗透率的持续提升，新能源汽车已然成为汽车行业的确定性趋势。 400352.1 300 200136.6 100 0 51.7 79.4127124.2 0.81.31.87.93.4 数据来源：中国汽车工业协会 2011年 2012年 2013年 2014年 2015年 2016年 2017年 2018年 2019年 2020年 2021年 2011年到2021年中国新能源汽车年度产销量增长趋势 （万辆） 60 59.6 40 20 0 1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月 2020年2021年2022年 数据来源：中国汽车工业协会 近三年中国新能源汽车月度产销量增长趋势 1.2新能源汽车、动力电池市场的竞争格局及未来展望 新能源汽车市场竞争格局 在新能源汽车发展的国际赛道上，全球多个国家和城市已提出了明确的燃油车禁售时间表，部分国家还出台了多项扶持政策以促进行业发展，所有车企都制定了中长期的电气化战略并积极行动，汽车市场的竞争格局正在因电气化而全面重构。在中国，新能源汽车市场格局目前已初具雏形，传统车企在这一领域中仍占绝对优势，但“新势力”的发展后劲也不可小觑。 尽管这几年特斯拉发展势头一直非常强劲，但在中国市场的表现来看，从2021年开始，比亚迪已经 超越了特斯拉。根据2022年6月相关数据，比亚迪 的新能源汽车销量连续4个月破10万＋，成为2022年上半年的全球新能源汽车销量冠军。在乘联会发布的“2022年8月新能源汽车行业月报”中，累计来看，新能源厂商前十榜单排名相对稳定，比亚迪、上汽通用五菱和特斯拉（中国）位居前三。 资料来源：中国汽车流通协会 2021年中国新能源汽车市场格局 传统车企一直持续发力，希望在新能源汽车市场中弯道超车。一汽提出“十四五”战略目标是营收过万亿，其中新能源车销量超过100万辆。上汽计划到 2025年在全球实现新能源汽车销量超过270万辆， 2022年上汽将继续加快发展新能源汽车，同时希望 2022年8月新能源市场排名TOP10厂商 2022年1-8月新能源市场排名TOP10厂商 单位：辆 单位：辆 同比占比 同比 占比 比亚迪 156,108209.4%32.5% 比亚迪 863,604291.0%28.6% 上海通用五菱36,7045.6%7.6%上海通用五菱292,86221.9%9.7% 特斯拉（中国）35,638174.3%7.4%特斯拉（中国）242,77757.9%8.1% 长安汽车22,879187.2%4.8%广汽埃安128,83497.0%4.3% 广汽埃安22,53789.5%4.7%奇瑞新能源121,478176.3%4.0% 吉利汽车16,602 158.5%3.5% 长安汽车103,989 111.9%3.4% 奇瑞新能源13,736 75.7%2.9% 吉利汽车91,563 176.1%3.0% 合众汽车11,760 94.8%2.4% 小鹏汽车89,962 101.4%3.0% 一汽-大众10,691 118.3%2.2% 合众汽车82,113 180.1%2.7% 蔚来汽车10,57063.2%2.2%理想76,58157.2%2.5% 数据来源：WAYS监测零售量 2022年8月/1-8月新能源市场销量排名图片来源：乘联会 排名 企业 装机量(2021年1~5月) 装机量(2022年1~5月) 同比增长% 市占率%(2021年1~5) 市占率%（2022年1~5月） 1 宁德时代 25.1GWh 53.3GWh 112.1 28.3 33.9 2 LG 20.9GWh 22.6GWh 7.9 23.6 14.4 3 比亚迪 6.1GWh 19GWh 210.5 6.9 12.1 4 松下 13.3GWh 16.5GWh 24.3 15 10.5 5 SKON 4.7GWh 10.8GWh 131.6 5.2 6.8 6 三星SDI 5.2GWh 6.9GWh 32.5 5.9 4.4 7 中创新航 2.6GWh 6.7GWh 154.3 3 4.3 8 国轩高科 1.7GWh 4.2GWh 144.8 1.9 2.7 9 欣旺达 0.3GWh 2.4GWh 780.4 0.3 1.5 10 蜂巢能源 0.8GWh 2GWh 153.9 0.9 1.3 2022年1～5月全球动力电池行业企业排行榜数据来源：SNEResearch 已推出的新品牌——智己汽车能够成为国内自主智能电动豪华品牌的新标杆。长安汽车将进一步推进“香格里拉”计划，未来几年将推出全系列自主板块26款全新智能电动汽车；江淮汽车深耕新能源汽车领域十年以上，累计推广应用新能源汽车超过17万辆。此外，上汽通用五菱、吉利汽车、奇瑞汽车、广汽埃安等，均在新能源汽车领域发展向好。 造车新势力当中，蔚来汽车、小鹏汽车、理想汽车等在高端化产品方面逐渐实现突破，随着品牌提升和车型矩阵铺开，市场份额加速扩张。 根据蔚来汽车公布的2025年高速换电网络、第三代换电站、500kW超充桩等规划，蔚来将计划陆续推出峰值功率500kW、峰值电流650A的液冷超级快充桩和第三代换电站等全新加电设施。小鹏汽车持续完善自己的车型矩阵，并在三电、自动驾驶以及智能座舱方面持续深入研发。理想汽车2025年的战略目标是20%的市场份额，致力于成为中国第一的智能电动车企业。 动力电池市场的竞争格局 作为新能源汽车的核心零部件，以锂离子电池为 主流的动力电池，不仅承载着新能源汽车能量存储的基本功能，而且是转换装置的重要单元。动力电池市场的格局走势对整个新能源汽车行业发展至关重要。 中国汽车动力电池产业创新联盟发布的相关数据显示，2022年1～5月，全球动力电池装机总量为 157.4GWh，同比上升77.3%，已连续23个月呈增长态势。在2022年1～5月的全球动力电池行业月度排 名中，中国企业占了TOP10当中的6个席位，宁德时代位居榜首，比亚迪排名第三。宁德时代1～5月的全球装机量为53.3GWh，同比提高112%。比亚迪位列榜单第三位，其今年1～5月装机总量达到19GWh，市占率超过12%。2021年全年，松下的动力电池装机量位居全球第三，比亚迪则排名第四，而2022年上半年，