前瞻新技术之七：特斯拉Unboxed Process，革新百年汽车流水线

汽车生产线经历了单件生产→流水线→平台化→模块化的发展历程： 单件生产：以小批量和定制生产形式为主，人的因素起到了决定性作用。 流水线：标志着现代工业生产体系的诞生，大幅度降低了生产周期和成本。 平台化：不同车型可以共线生产，从而摊薄产线的成本。 模块化：零部件的集成度、通用性进一步提高。 Unboxed Process：创新性以车身区域为核心，集成六大模块 Unboxed Process即开箱式组装工艺，最早提出是在2023年3月1日特斯拉的Investor Day。 传统流水线具备以下缺点：四门两盖重复组装、总装线需要安装的零部件数量多、总装线占地面积大、自动化程度低等因素。 Unboxed Process进行针对性改良：没有重复组装、总装线需要安装的零部件数量及总装线长度大幅降低、效率及自动化程度提升、占地面积降低40%、制造成本降低50%、灵活性提升、与机器人更加适配等。 Unboxed Process有望显著提升车企毛利率。根据我们测算，售价20w，毛利率15%的车型，采用Unboxed Process生产工艺后，毛利率有望提升至23%~37%。 细分行业及标的 车身连接——螺栓：Unboxed Process提升了集成度，同时将车身钢梁连接的工艺从焊接更改为螺栓。Unboxed Process的专利图中显示至少采用了30根螺栓对车身零件进行连接。 超捷股份：2023年收入4.93亿，汽车行业收入占比82.14%，紧固件收入占比88.2%，其中螺栓螺钉类收入占比39.36%。 新型产线：新的生产工艺需要搭配新的产线，制造成本降低将促进车企更新产线，产线设备供应商有望受益于新技术的应用。 豪森智能：智能生产线和智能设备集成供应商，为特斯拉上海工厂提供电池生产线。 一体化压铸：用特大吨位压铸机，将多个、分散的零部件高度集成，一次压铸成型为大型铝铸件，最后再将所有零件组装在一起形成整车。 多利科技：从事汽车冲压零部件、一体化压铸零部件及冲压零部件相关模具的开发、生产、销售，具备较强的配套开发和生产制造能力。 广东鸿图：压铸板块拥有150多台国内领先的160T至16000T卧式冷室压铸设备，以及1700台套各类机械加工设备。 机器人：人形机器人是AI技术落地物理世界的优质载体，人形机器人将首先应用于汽车生产线中，新产线与人形机器人适配度提升。 贝斯特：自主研发人形机器人的线性执行器核心部件——标准式、反转式行星滚柱丝杠等。 北特科技：2024年上半年重点建设了人形机器人用丝杠产线，未来有望受益于人形机器人产业趋势。 双林股份：2023年7月，公司对滚珠丝杠轴承单元项目进行立项，启动相关研发及制造工作，计划2024年12月实现批量配套生产能力。 鼎智科技：公司具有行星滚柱丝杆、反向梯形丝杆、小微型滚珠丝杆、微型精密齿轮箱等产品，2024H1线性执行器收入占比达到了61.3%。 风险提示：汽车行业竞争加剧，汽车产销量不及预期；新技术研发进度不及预期，新技术应用竞争优势不及预期，新技术降本不及预期。 重点公司盈利预测、估值及投资评级 投资主题 报告亮点 报告对汽车制造流水线近百年的发展历史进行全面复盘，分别介绍了单件生产模式、流水线生产、平台化生产和模块化生产；Unboxed Process生产方式创新性按照所在车身区域集成为六大模块，摒弃了以零部件为核心进行集成的理念；报告指出了传统工序的四大缺点，相较之下Unboxed Process工艺具备没有重复组装、总装线需要安装的零部件数量及总装线长度大幅降低、效率及自动化程度提升、占地面积降低40%、制造成本降低50%、灵活性提升、与机器人更加适配等优点。报告同时对Unboxed Process工艺及相关公司进行分析。 投资逻辑 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。Unboxed process的核心在于重新思考和简化汽车的生产流程，以提高效率、降低成本，最终更多的产品投入需求；同时生产模式的转型也将增加对设备产线，以及增量零部件的需求。 一、汽车生产方式变革：单件生产模式→流水线→平台化→模块化 1、第一阶段：单件生产模式 手工作坊式生产模式(Craft Production,CP)也叫单件生产模式，是人类经历的第一种生产方式，这种模式产生于l6世纪的欧洲，主要以小批量和定制生产形式为主，生产效率低而产品价格高，质量难以持续保证，服务的市场面狭窄，生产周期较长，单件生产模式下的生产物流管理一般是凭借个人的劳动经验和师傅定的行规进行的，因此个人的经验智慧和技术水平起了决定性的作用。 2、第二阶段：流水线生产 汽车生产流水线是现代工业化的标志，已经在汽车行业传承百年。福特T型车流水线诞生于1913年，采用标准化部件以及连续流动生产线，车辆在生产线上依次通过各个装配站，每个站点完成特定的装配任务，组装单台汽车时间由原来的750分钟缩短到93分钟，大幅度降低了生产周期和成本，同时也降低了售价。流水线不仅标志着现代工业生产体系的诞生，还使得汽车从奢侈品变成了普通消费品，从而普及到千家万户。 图表1美国诞生的第一辆汽车，单件生产模式 图表2福特T型车流水线 3、第三阶段：平台化生产 “汽车平台”是由汽车制造厂商设计的几个车型共用的产品平台。因为汽车生产线非常昂贵，为了让不同车型可以共线生产，车企开发了汽车平台概念，通过不同车型摊薄产线成本。同一平台的不同车辆具有相同的结构要素，部分配件通用。 4、第四阶段：模块化设计 模块化生产促进零部件集成度和通用性进一步提升。模块化打破了以往共用底盘的束缚，可以在多维度零配件间进行事先设计好的选择，不同的轴距，不同的发动机，不同的变速箱，不同的车身结构，不同的空间尺寸都可以进行组合。在这样的模式下，不仅大幅度提升了生产效率，而且还可以让产品多样化，跨级别化，以满足不同市场的需求。同时模块化集成度提升，也同时将汽车装配生产线上的部分装配劳动转移到装配生产线以外的地方去进行，提高了装配线的生产效率。 图表3汽车平台 图表4模块化 二、Unboxed Process：创新性以车身区域为核心，集成六大模块 1、Unboxed Process的定义：开箱式组装工艺 Unboxed Process是特斯拉命名的新生产方式。Unboxed Process最早提出是在2023年3月1日特斯拉的Investor Day，Unboxed Process并没有统一的中文翻译，其中unboxed通常指的是从盒子中取出某物，即“开箱”的意思，可翻译为“开箱式组装工艺”。 图表5传统流水线示意图 图表6 Unboxed Process示意图 设计思路差异：传统以大型零部件为模块，Unboxed process创新性以车身区域为核心，集成为六大模块。传统汽车平台一般采用零件模块化，例如发动机总成，电驱总成，座椅总成为单独模块。而特斯拉摒弃了以零部件为核心进行集成的理念，而是按照车身区域进行集成，例如将车辆分为几个大模块（例如左侧、右侧、底部、前部、后部、其他模块），底部模块包括电池总成、座椅总成、中央扶手箱总成、地垫等零件，在传统流水线中，这些都是单独在总装线上安装的零件。每个模块独立生产，然后再组装成整车。 图表7以零部件为模块化核心的设计理念 图表8以车身区域为模块的设计理念 2、传统流水线缺点分析 传统工序主要分为冲压、焊接、涂装、总装，存在以下缺点： 重复组装：在涂装前四门两盖需要进行首次组装，涂装后移除四门两盖，然后在进行子零件的安装，最后再第二次安装四门两盖等。 总装线需要安装的零部件数量多：由于空间、安装顺序等限制，零部件的集成度低，总装线上安装的零件数量多。 总装线占地面积大：流水线必须运输车辆的整个重量和占地面积才能组装，包括很小的部件（例如前照灯、热棒、车轮等），造成总装线工站多，占地面积大，效率低下等。 自动化水平低：总装线中，整车级别上对组件进行基准/定位变得困难/昂贵，只能依靠人工或者机械臂辅助，限制了自动化程度的提升。 图表9传统流水线生产示意图 3、Unboxed process针对流水线的缺点进行针对性改良 没有重复组装：四门两盖等零件是单独冲压、涂装，然后完成模块组装，全程没有重复组装。 总装线需要安装的零部件数量及总装线长度大幅降低：模块组装时不会受到车身空间的制约，集成化程度大幅提升，例如：汽车座椅、中央扶手箱、电池、地垫都是集成为底部模块，在总装线上只占据一道工序。而传统流水线上都是分开安装的，至少需要4道工序。 效率提升：工站操作员密度提升44%，时间空间效率提升30%。传统汽车流水线由于车身已经装好，只能容纳一定数量的工人在乘客舱内部和周围安装部件。而Unboxed Process是先生产模块，再组装成为整车，在模块生产线上的可以容纳更多的工人，从而提高操作员密度及时间空间效率。 自动化程度提升：模块级别上对组件进行基准/定位比整车级别容易很多，更容易提升自动化程度。 制造成本及占地面积：占地面积减小40%，制造成本降低50%。 停线概率：汽车零部件数量众多，因零部件质量等突发情况导致停线会降低产量； 而Unboxed Process将众多子零件的安装放在模块产线中进行，总装线的工站数量、安装的零件数量均大幅降低，总装线停线的概率也大幅降低。 灵活性：新的生产方式允许更快地适应新车型的生产，因为模块可以在不改变总装线的情况下进行更换或升级。 与机器人的适配度提升：人形机器人目前的智能化水平有限，在汽车总装线中能胜任的岗位有限；新的生产工艺中总装线将针对机器人做适配，使得机器人可以胜任更多的工作岗位。例如中央扶手箱的安装，之前必须钻入乘客舱才可以安装，对人形机器人而言难度很高；新的生产工艺中，中央扶手箱直接安装在电池盖板上，省去了钻入乘客舱的步骤，对人形机器人的难度大幅降低。 图表10 Unboxed Process生产示意图 图表11占地面积与制造成本对比 图表12操作员密度与时间空间效率对比 图表13 Unboxed Process与传统流水线的差异性 4、Unboxed Process将显著提升车企毛利率 Unboxed Process的工艺更加简单，制造成本降低50%，同时由于系统集成度提升，会减少零部件数量，间接降低BOM成本。通过测算发现，假设售价不变的条件下，Unboxed Process将显著提升车企毛利率。 Base：假设采用流水线的方案，单价20万的车型，其中BOM成本为14万，制造成本3万，毛利3万，毛利率为15%。 假设方案1：BOM成本不变，制造成本降低50%，车企毛利率提升至23%。 假设方案2~5：BOM成本降低5%~20%，制造成本降低50%，车企毛利率提升至26%~37%。 图表14 Unboxed Process对车企毛利率的影响 三、细分行业及标的 （一）车身连接：螺栓 传统车身连接采用的焊接工艺，限制了集成度提升。传统汽车制造工序中的四大车间：冲压、焊接、涂装、总装。其中焊接工序将金属零件构造为车身，车身完成后所有零部件的安装都受限于车身的空间及位置，例如： 乘客舱内包含的零件众多，例如前排座椅、中央扶手箱都是安装底板上，但受制于座椅尺寸及安装循序，两者并没有办法集成为一个模块，在传统流水线中只能单独安装，限制了集成化的提升。 进气格栅和发动机虽然都安装在汽车前部，但是进气格栅在车身最前端，而发动机在汽车前舱内，两者中间间隔着水箱、防撞梁等零件，它们都是固定在车身钢梁上，而注定了进气格栅无法和发动机集成为一个模块，制约了集成度的提升。 图表15发动机舱布局 Unboxed Process提升了集成度，同时将车身钢梁连接的工艺从焊接更改为螺栓。传统工序是先焊接车身，然后再安装其他零件。Unboxed Process先集成包含内饰件的模块，然后再组装，如果依然