汽车行业：汽车生产模式的第三次变革，从旧式生产力到新质生产力

行业研究 东兴证券股份有限公司证券研究报告 2024年4月19日 行业报告 汽车 看好/维持 汽车行业：汽车生产模式的第三次变革，从旧式生产力到新质生产力 分析师 李金锦 电话：010-66554142 邮箱：lijj-yjs@dxzq.net.cn 执业证书编号：S1480521030003 研究助理 吴征洋 电话：010-66554045 邮箱：wuzhy@dxzq.net.cn 执业证书编号：S1480123010003 投资摘要： 一百多年的汽车行业历史是一部不断创新和改善的产业进化史，也是不断向更高效率、更低成本的生产模式进化史。生产模式的变革是一系列技术、工艺创新融合生产流程再造和优化的复杂过程，并非由某一个技术创新所能带来，是一个从量变到质变的过程。 第一次变革-福特流水线替代手工制造。1908年福特ModelT问世，并在1914年建成的流水线上生产。福特生产效率得到了大幅提升，1923年T型车销量达到顶峰，单一车型年销量超过200万辆。T型车价格也不断下降，从1910年的780美 元降至1914年的360美元。工艺、设备等创新使得零部件标准化成为可能，这是流水线模式成型的重要一环。通过不断分工，将生产流程切割成小的生产单元，然后按照串联的先后顺序推进。福特流水线模式缺点也明显，产品的单一化与用户需求多样化的矛盾日益突出，各生产环节存在的浪费等。 第二次变革-丰田的精益制造对流水线模式的改善。丰田在快速更换模具等重要技术创新使得流水线生产满足了小批量，多样化生产需求。丰田推出准时化生产（JustinTime），努力打消各个环节产生的库存，打通从客户、工厂、供应链各个环节。 以客户订单为起点，所有环节都杜绝生产超出订单需求的量。不同于流水线模式的生产单元相互割裂，各环节融合一起共同为提质增效努力。精益制造最终在效率提升和降低不良率上成绩显著，丰田汽车不仅在国内市场取得较大市场份额，丰田全球汽车销量也于2005年超越了福特。 特斯拉、丰田对新生产模式的探索-第三次变革呼之欲出：汽车精益生产模式经历半个多世纪的演化或许再次来到了变革的时点，当前各车企的制造从流程上分成冲压、焊接、涂装和总装四个部分，成串联模式，这种模式仍然存在可消除的“浪费”。 特斯拉unbox方案：2023年3月，特斯拉召开投资者日，展示了他们的新生产模式unbox，借力一体化压铸和电池底盘一体化实现汽车零部件数量的大幅减少，特斯拉将汽车车身的组装从原来的串联模式改成并联+串联，车身被拆分成6大部分 （unbox），六大部分采用并联模式，同时进行组装。按照特斯拉的测算，unbox模式将提升44%的操作工密度，减少工人的无效移动，同时时空效率提升30%。Unbox模式将使新的工厂投入下降超过40%。与现在的Model3和y相比，下一代特斯拉车型成本下降50%。 丰田的Gigacasting&Self-propelling方案：2023年6月，丰田展示了其下一代电动车的部分生产线装备状态。为了确保电动车的盈利能力，丰田需要在技术和制造两个领域共同发力。1）引入一体化压铸，使得电动车车身结构简单。2）解构车身，丰田将汽车分成前中后三个部分。与unbox相似，丰田称新的模式可以使组装工作在一个开放的空间进行，有利于提升 组装效率。3）Self-propelling组装线：丰田将在下一代生产车间取消传输机，通过安装在工厂的传感器和控制系统与车身上的传感器结合，实现对车辆运行控制。传输机设备的取消将有利于工厂的灵活布局。丰田新一代电动车在开发费用在2026年下降30%，未来下降50%。工厂投资下降50% 新的技术创新尤其是一体化压铸、电池底盘一体化及人形机器人等的运用使得第三次变革成为可能：一体化压铸的应用使得汽车结构更加简化，汽车零部件数量减少。电池包与汽车底盘的融合设计成为行业的趋势，2020年特斯拉电池日发布了其电 池包底盘的设计方案，该方案将有效减少370个零部件。特斯拉在2022年的AIDay上所发布的最新版Optimus人形机器人。汽车组装环节目前存在大量的机械性工作（如拧螺丝），unbox模式下，组装空间被打开，将有利于自动化率的提升。 投资策略：新的汽车生产模式符合新质生产力的定位，汽车生产模式的每次变革都是技术创新、生产要素创新配置等推动的结果，最终都实现了更高效能，更高质量的发展。无论是特斯拉的unbox模式，还是丰田的Gigacasting&Self-propelling 都将对传统汽车生产线提出较大的变革。我们认为，随着汽车新生产模式的落地，首先将诞生更多新产线投入需求。其次原有模式产线的转型，也将催生对设备产线的更新需求。我们看好汽车产线智能装备行业，受益标的包括巨一科技（688162）、 P2东兴证券深度报告 汽车行业：汽车生产模式的第三次变革，从旧式生产力到新质生产力 派斯林（600215）、豪森智能（688529）等。 风险提示：生产变革涉及新技术推广不及预期、新生产模式推广不及预期。 行业重点公司盈利预测与评级 简称 2022A EPS(元) 2023E2024E 2025E 2022A PE 2023E 2024E 2025E PB 评级 巨一科技 1.08 -1.49 1.08 1.69 18.80 -13.68 18.90 12.06 1.16 推荐 派斯林* 0.31 0.45 0.68 0.89 18.73 18.89 12.72 9.63 1.96 — 豪森智能* 0.54 0.75 0.79 0.90 31.46 26.60 25.37 22.21 1.32 — 资料来源：公司财报、东兴证券研究所*注：派斯林预测数据为iFinD机构180天的一致预期，豪森智能为iFinD预测数据。对应2024年4月18日股价 P3 东兴证券深度报告 汽车行业：汽车生产模式的第三次变革，从旧式生产力到新质生产力 目录 1.第一次变革：福特流水线大规模生产模式取代手工制造5 1.1流水线生产模式：标准化、大规模5 1.2流水线大规模生产的局限性：单一性、浪费6 2.第二次变革：丰田精益制造对流水线模式的持续改善7 2.1精益制造是对流水线模式的改善7 2.2精益制造是持续不断的改善过程10 3.第三次变革呼之欲出10 3.1特斯拉、丰田对新生产模式的探索11 3.2新生产模式的促成因素14 3.2.1一体化压铸的运用14 3.2.2电池底盘一体化16 3.2.3人形机器等人工智能技术的运用17 4.投资建议17 5.风险提示18 相关报告汇总19 插图目录 图1：福特流水线5 图2：手工生产与大批量生产组装工厂对比（1913与1914）单位：分钟5 图3：福特T型车的销量单位：辆6 图4：福特T型车1909-1914年6 图5：20世纪70年代石油危机下布伦特原油价格美元/桶6 图6：日本国内汽车销量1950-1961年单位：辆7 图7：日本20世纪60年代的经济高速增长7 图8：丰田汽车与供应链公司的交叉持股8 图9：丰田在日本的汽车市场份额（%）9 图10：丰田汽车与福特汽车总资产周转率对比（%）9 图11：丰田汽车日本及海外销量单位：辆9 图12：丰田汽车与福特汽车销量对比单位：辆9 图13：丰田高冈工厂与通用弗雷明汉工厂对比10 图14：冲-焊-涂-总四大工艺11 图15：目前的汽车制造工艺的串联架构11 图16：汽车总装车间图示11 图17：目前总装产线中车辆传递至下一个工序12 图18：unbox的并联与串联架构12 图19：Unbox将汽车解构为6个部分12 图20：unbox的效能12 P4东兴证券深度报告 汽车行业：汽车生产模式的第三次变革，从旧式生产力到新质生产力 图21：unbox模式的效能提升13 图22：丰田的一体化压铸工艺13 图23：丰田汽车前中后三个部分13 图24：丰田Self-propelling组装线14 图25：数字技术的运用14 图26：丰田汽车电动车规划14 图27：特斯拉后地板一体化14 图28：极氪009采用的一体化后车身14 图29：小米汽车的一体化压铸15 图30：小鹏采用的一体化后车身15 图31：IDRA6100T压铸机15 图32：特斯拉的底盘电池一体化设计16 图33：底盘电池一体化大幅简化底盘结构16 图34：底盘装配线投入的下降16 图35：Unbox模式底盘装配的独立16 图36：零跑CTC方案17 图37：比亚迪CTB方案17 图38：特斯拉Optimus机器人参数17 图39：unbox模式中机器人将有用武之地17 P5 东兴证券深度报告 汽车行业：汽车生产模式的第三次变革，从旧式生产力到新质生产力 1.第一次变革：福特流水线大规模生产模式取代手工制造 1.1流水线生产模式：标准化、大规模 一百多年的汽车行业历史是一部不断创新和改善的产业进化史，也是不断向更高效率、更低成本生产模式的进化史。生产模式的变革是一系列技术、工艺创新融合生产流程再造和优化的复杂过程，并非由某一个技术创新所能带来，是一个从量变到质变的过程。 汽车工业初期-手工制造的非标准化、小批量和低效率：在福特1914年汽车装配流水线运作之前，汽车主要以手工制造。据《改变世界的机器》（詹姆斯.沃麦克、丹尼尔.琼斯、丹尼尔.鲁斯），“手工制造方式的产量十分低，每年生产大概1000辆或者以下的汽车，其中只有少数汽车是按照同样的设计图纸制造。即使在50辆汽车中，也不可能有两辆汽车会一模一样、毫厘不差，因为手工艺技术本身就存在差异”。在实施流水线生产之前，1906年福特年产量也仅为100辆。手工制造非常依赖具备专业技能的工人，这类人员数量制约了这种生产模式的进一步发扬光大。 零部件的标准化使得流水线模式成为可能：1794年，英国机械师莫兹利发明了装有滑动刀架的车床，开创了机器制造机器的时代，促进了制造工业的规模化与标准化生产。1850年代，美国普遍开始标准化部件的机器制造，被称为“美国制造体系”。这一体系的核心就是“通用制”或零部件可换体系，使得在缺少技术精湛的专业工人的情况下，提高生产效率成为可能。 福特流水线的诞生：1908年福特T型车问世，并在1914年建成的流水线上生产。福特生产效率得到了大幅提升，从1906年的100辆，到1921年每分钟生产一辆汽车，直到1925年平均每10秒生产一辆汽车的速度。我们认为福特流水线的实施至少得益于以下两个方向的创新： 工艺、设备等创新使得零部件标准化成为可能：零部件标准化是重要的一环，在此之前，工人需要对零部件进行再加工后，才能组装。先进的机床、加工设备的推出，使得标准零部件即相同精度、尺寸的零部件生产成为可能。工人只需要将加工好的标准零部件组装起来，省去了大量的锉平等再加工环节。同时，福特还在减少零部件数量上做了较多创新，如福特的四缸发动机的气缸体由一个单一复杂的铸件组成。而当时行业的普遍的做法是分别铸造每个缸体，然后将四个气缸体拴在一起。 生产流程切割：通过不断分工，将生产流程切割成小的生产单元，然后按照串联的先后顺序推进。每个工位仅完成固定，单一的任务即可。这样就大幅减少了对技术工人的依赖，而且通过不断重复同样的动作以提升生产效率。在流水线之前，福特一个装配工的平均周期时间（完成一项工作直到开始重复这个工作前的时间），总共为514分钟，1914年引入流水线后，组装工人的周期时间缩短到1.19分钟。 与手工制造相比，福特流水线取得了显著的成绩。福特在各个领域的组装效率都全面领先于手工制造。借助于流水线生产模式，福特销量取得了快速增长,1923年T型车销量达到顶峰，单一车型年销量超过200万辆。同时T型车价格也不断下降，1910年T型车的售价为780美元，1911年降至690美元。流水线模式下，1914年T型车价格降至360美元。 图1：福特流水线 图2：手工生产与大批量生产组装工厂对比（1913与1914）单位：分钟 P6东兴证券深度报告 汽车行业：汽车生产模式的