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Annie导读

话说我们想要掌握任何一门或几门技能，都是为了谋得更好的职位，获得更好的发展。那么对于身处工控行业的你，知道现在的自动化工厂里的生产线标配有哪些吗？

如果你觉得这和你没关系，那就大错特错了。想要有长远的发展，决不能再将自己定位成“螺丝钉”，而要站在全局看问题。生产线上的每一个标配设备都意味着若干工作岗位。在经济不景气的当下，各大企业都面临节省人力成本的无奈选择。那么你懂的越多，是不是就越有竞争优势呢？

Annie今天推荐给大家的内容就从德国4.0的三条标杆自动化生产线入手，然后讲述现代智能化工厂里的自动化生产线都有哪些重要组成部分。聪明如你，知道该如何吸收此文中的精华了吗？

1.奔驰汽车生产线

车企一般都运用自动化生产线，奔驰的水平怎么样？视频里有真相！

2.宝马曲轴生产线

曲轴是发动机中最典型、最重要的零件之一，其功用是将活塞连杆传递来的气体压力转变为转矩，作为动力而输出做功，驱动器他工作机构，并带动内燃机辅助装备工作。这就意味着剧烈的加速和减速，并伴随高弯曲变形、高扭矩和振动冲击，导致非常高且多变的应力。如此极端化的应力需要精心的设计和计算、选择合适的材料以及批量加工工艺。

宝马曲轴生产线，自动化程度很高

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3.德国克朗斯灌装生产线

德国克朗斯灌装生产线，为Perla 珍珠冰泉天然矿泉水设计的，这样的生产线看着才是爽。据资料显示，2016年投资建设的今麦郎饮品五期工厂的两条高速灌装生产线就是克朗斯设计的，实现了单线日产量170万瓶的高产能。

根据公开资料，红牛饮料在中国的生产商华彬集团安装了至少17 条克朗斯易拉罐生产线，可见克朗斯的强大。

这些先进的自动化生产线看起来功能强大，系统庞杂，但实际也是由各个部分组建起来的，下面我们就来详细看看像这样的自动化生产线都包含哪些必备要素。

1、控制器

自动化工厂的大脑

控制器（英文名称：）是指按照预定顺序改变主电路或控制电路的接线和改变电路中电阻值来控制电动机的启动、调速、制动和反向的主令装置。它是发布命令的“决策机构”，即完成协调和指挥整个计算机系统的操作。

自动化工厂中常用的控制器有plc，工控机等。目前，PLC已被广泛应用于各种生产机械和生产过程的自动控制中，成为一种最重要、最普及、应用场合最多的工业控制装置，被公认为现代工业自动化的三大支柱（PLC、机器人、CAD/CAM）之一。

2、机器人

自动化工厂的执行者

Robot，机器人是自动执行工作的机器装置。国际上对机器人的概念已经逐渐趋近一致，即机器人是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。联合国标准化组织采纳了美国机器人协会给机器人下的定义：“一种可编程和多功能的操作机；或是为了执行不同的任务而具有可用电脑改变和可编程动作的专门系统。”一般由执行机构、驱动装置、检测装置和控制系统和复杂机械等组成。

它的任务是协助或取代人类工作的工作，例如生产业、建筑业，或是危险的工作。它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。

3、伺服电机

自动化工厂提供动力的肌肉

伺服电机（）是指在伺服系统中控制机械元件运转的发动机，是一种补助马达间接变速装置。伺服电机是闭环控制，即通过传感器实时反馈电机的运行状态，由控制芯片进行实时调节。

一般工业用的伺服电机都是三环控制，即电流环、速度环、位置环，分别能反馈电机运行的角加速度、角速度和旋转位置。芯片通过三者的反馈控制电机各相的驱动电流，实现电机的速度和位置都准确按照预定运行。

伺服电机可使控制速度，位置精度非常准确，可以将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象。其主要特点是，当信号电压为零时无自转现象，转速随着转矩的增加而匀速下降。

4、传感器

自动化工厂的触觉

传感器（英文名称：/）最广义地来说，传感器是一种能把物理量或化学量转变成便于利用的电信号的器件。按照GoPEl等的说法是：“传感器是包括承载体和电路连接的敏感元件”，而传感器系统则是组合有某种信息处理(模拟或数字)能力的传感器”。

传感器是传感器系统的一个组成部分，它是被测量信号输入的第一道关口。 传感器是接收信号或刺激并反应的器件，能将待测物理量或化学量转换成另一对应输出的装置。用于自动化控制、安防设备等。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。

在现代工业生产尤其是自动化生产过程中，要用各种传感器来监视和控制生产过程中的各个参数，使设备工作在正常状态或最佳状态，并使产品达到最好的质量。因此可以说，没有众多的优良的传感器，现代化生产也就失去了基础。

5、变频器

自动化工厂的交换器

变频器（- Drive，VFD）是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。 变频器主要由整流（交流变直流）、滤波、逆变（直流变交流）、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成的。

变频器是把工频电源(50Hz或60Hz)变换成各种频率的交流电源，以实现电机的变速运行的设备，通过改变电机定子绕组供电的频率来达到调速的目的。

变频器靠内部IGBT的开断来调整输出电源的电压和频率，根据电机的实际需要来提供其所需要的电源电压，进而达到节能、调速的目的，另外，变频器还有很多的保护功能，如过流、过压、过载保护等等。

6、电磁阀

自动化工厂的开关

电磁阀（ valve）是用电磁控制的工业设备，通过电磁铁线圈感应产生的力来带动阀芯动作，实现阀门的开关或流向切换，以此来控制介质的方向、流量、速度和其他的参数。

电磁阀属于执行器，并不限于液压、气动。电磁阀可以配合不同的电路来实现预期的控制，而控制的精度和灵活性都能够保证。

电磁阀根据功能不同，可分为多种结构形式。例如常见的2位3通和2位5通电磁阀，又如单电控与双电控电磁阀，3位5通电磁阀，先导式与直动式电磁阀等。不同的电磁阀在控制系统的不同位置发挥作用，最常用的是单向阀、安全阀、方向控制阀、速度调节阀等。

7、工业相机

自动化工厂的眼镜

工业相机是机器视觉系统中的一个关键组件，工业相机的性能强劲,稳定可靠，易于安装,相机结构紧凑结实不易损坏，连续工作时间长，可在较恶劣的环境下使用。工业相机一般安装在机器流水线上代替人眼来做测量和判断，通过数字图像摄取目标转换成图像信号，传送给专用的图像处理系统。

工业相机的图像传感器是逐行扫描的，其帧率远远高于普通相机，通常输出的是裸数据(raw data),其光谱范围也往往比较宽,比较适合进行高质量的图像处理算法。

8、仪器仪表

自动化工厂的调节系统

仪器仪表（英文：）仪器仪表是用以检出、测量、观察、计算各种物理量、物质成分、物性参数等的器具或设备。真空检漏仪、压力表、测长仪、显微镜、乘法器等均属于仪器。

自动化工厂中需要应用各种仪器仪表，比如测量压力、液位、流量、温度等一些控制过程所需要的参数值，就需要相关的仪器仪表。

9、自动化软件

自动化工厂的心脏

, 由于工业控制系统的管控一体化趋势控制工程网版权所有，使得工业控制系统与传统IT管理系统以及互联网相连通，内部也越来越多地采用了通用软件、通用硬件和通用协议。比较常见的是SCADA自动化软件。

SCADA自动化系统（ and data ），就是我们所说的数据采集与监控系统。它主要是受计算机技术得支撑，对各种生产过程进行调度自动化控制的系统。

SCADA自动化软件，可以在无人看管的情况下，自动化的对生产进行长时间的精准监椌，并且从中获取有效的信息数据，为监管的管理者提供有力的评价参考。

10、控制柜

自动化工厂的中枢系统

Panel, 控制柜又包括许多种，有电气控制柜、变频控制柜、低压控制柜、高压控制柜、水泵控制柜、电源控制柜、防爆控制柜、电梯控制柜、PLC控制柜、消防控制柜、砖机控制柜等等。

自动化工厂中涉及到电气、变频、电源、水泵等等控制柜，根据不同的需求选择不同的控制柜，实现不同的控制功能。

中央监控系统还可以对整栋大楼的空调、照明进行统一集中的远程可视化管理。利用楼内各处传感器监视室内的温度和湿度，然后将信息汇集到可编程控制器中，可编程控制器控制室外机，调整进气风量，使室内的进气温度和湿度保持适当的状态；同时，还可通过监视台的触摸屏开启或关闭楼内照明设备。

在FA生产大楼6楼的可编程控制器车间，共有16条通用SMT生产线，自动化率达到90%以上。

贴片自动加工流程为首先在电路板上印刷用于追溯的QR码，然后在其表面刷锡膏，机器可以自动检测锡膏薄厚是否均匀，每一道工序都设置了检测设备，虽然投入较大，但可以保证产品合格率。第二步将电子元件贴到电路板锡膏的位置，这条生产线的贴片机上使用的是三菱的线型伺服马达，每小时可贴装72000个电子元件。下一步使用回流焊固定元件，在回流炉中逐步加温使元件固定在锡膏上再冷却。最后对电路板进行机器和人工双重检测。

在“e-F@ctory解决方案”的应用中，利用MES接口组件实现了从各种贴装设备收集运行数据，生产线的数据在管理员的终端上自动显示，实现生产信息、运转信息、质量信息和错误信息的可视化，利用标准上下限对比方式迅速发现质量问题，可以加快问题的分析与处理，防止质量问题扩散，明显改善质量。

由于可编程控制器生产特点是批量小、品种多，每天需要换产，最多时达10次，为了缩短换产时间，专门设立了中央筹备区，换产最快可以在10分钟内完成，减小停工造成的影响，提高了生产效率。

在大楼两边有无人垂直搬运机用于运送组装的零部件和测试完成的产品，6楼贴装完毕后再运送到5楼，组装到显示器或可编程控制器中。

由于可编程控制器和显示器的品种众多，组装步骤和使用的零部件也各不相同，因此在插件加工车间里采用的是人机协作的单元化生产方式。可以根据生产指示灵活调整，但这种生产线模式因为有一线操作员的参与，因操作失误对产品质量的影响难于避免，因此，需要想办法减少人为错误造成的损失。在这方面，可编程控制器工厂采用了很多方法进行改善。如利用由生产指示书、显示器和开关螺丝存放箱盖的故障保护终端等构成的系统，帮助操作员正确取出零部件；通过在工具上安装防错装置，通过亮灯提醒工人抓取正确的工具，防止操作错误。

在车间生产线上，每个操作员接收各种工序指令，因机型不同，组装1台可编程控制器需要使用多种螺丝，而这些螺丝必须用不同的螺丝刀进行紧固。由于程序复杂，所以会发生新手误用螺丝刀的情况，而新人培养也需要一定时间。为了提高组装过程中质量，减少人为操作失误、缩短新员工培训时间和保证产品质量，车间引入了作业支援系统，它有两个关键点：“使用正确的零部件”和“用正确的方法安装零部件”。以拧螺丝为例，利用由生产指示书、显示器和开关螺丝存放箱盖的防错终端等构成的系统，帮助正确取出零部件。操作员只需读取由生产管理系统提供的作业指示书条形码，就会在其前方的显示器画面上显示出要锁定的位置。之后会从多个螺丝箱中打开需要使用的螺丝的箱盖，让作业员从中取出指定颗数的螺丝。这样一来，不熟练的作业员也能够正确地取出螺丝（图2）。

图2 根据步骤点亮螺丝刀上方的指示灯，并指示螺丝固定部位及顺序（来源：三菱电机）

操作员取出正确颗数的正确螺丝后，在前方的显示器上显示步骤，同时点亮内置在需要使用的螺丝刀中的指示灯。操作员使用该螺丝刀完成安装作业后，下一个要使用的螺丝刀的指示灯就会点亮，这样一来作业员就能够正确掌握每个零部件的安装顺序并区分使用螺丝刀（图3）。

图3 点亮灯光指导作业员取出螺丝（来源：三菱电机）

可儿工厂是名古屋制作所的分工厂，成立于1979年，占地65000平方米，主要生产的产品是电磁开关，此外也生产盘柜和热继电器。可儿工厂主要生产电磁开关，包括三个核心零件——接触片、线圈和铁心的自制与装配。在生产布局上，工厂的一层完成零件自制，二层完成部装与总装。自制件完成后送入JIT中心，再由高架运输机将物料配送至二层供装配。电磁开关的生产特点是种类特别多，多达1.3万种以上，同时产量大，因此生产组织面临这两个难点。针对这些难点，可儿工厂在生产中引入了“机器人组装单元化生产模式”，巧妙结合适用于多品种生产的人工单元化生产模式和可实现大批量生产的机器人生产模式，并应用e-F@ctory，通过FA与IT融合，让作业人员和机器人合理分工、各展所长，不仅实现了高速自动作业，还显著提高了作业精度，带来了效率和价值的提升。

可儿工厂的组装生产线可生产约25000种产品，依据每月产量不同，分别采用全自动生产线、LCA生产线（Low Cost ，机器+人工）、纯手工组装多种模式的生产线，每月5万个以上产量的产品采用全自动生产线，1～5万个之间采用LCA生产线，每月1万个以下的产量采用人工组装，从经济性角度出发，并非完全追求全自动生产。

图4 可儿工厂产品组装的柔性自动化单元

电磁开关的组装过程划分为不同的单元生产线，同一条生产线可以组装20种以上的不同产品。一个生产单元是一个单件流，配备一名操作工人，在单元生产线中执行局部组装和外观检测。这种产线模式可缩短工人的移动距离，提升效率的同时，降低了劳动强度。

装配过程中，可儿工厂关注细微处的改善，充分利用机器视觉、力觉传感器等技术不断提升制造效率。例如，在工件上用激光打印二维码，给产品一个身份标识，杜绝铭牌和型号错误，实现追溯；电磁开关的零部件尺寸都很小，为了提高传送效率，工厂对单元生产线上的送料装备做了优化，缩短传送的距离，方便工人投料。工人投料时，通过机器视觉识别二维码，防止错料；装配中有很多拧螺钉的动作，设备上加装了力觉传感器，控制拧紧程度，以及通过优化螺钉拧紧的操作，杜绝螺钉锁死的缺陷。

目前，可儿工厂基于产线布局优化、工艺优化及与e-F@ctory解决方案的融合，实现了生产过程和质量的可视化，生产效率提升了30%，运转率提高60%，工序数量下降55%、面积比下降85%。目前已实现100人完成50万件产品的生产，每15秒加工一个产品。

四家公司中，精达股份电磁线业务的收入规模最大，且明显高于其他三家公司。

2020年，精达股份的收入规模，是第二名长城科技的两倍多。

可见，对于一家连续三年电磁线产销量超20万吨的上市公司，精达股份确实是国内最大的特种电磁线制造商和龙头企业。

目前，精达股份电磁线市占率约为12%左右；其中，漆包圆铜线和包圆铝线产量均为国内第一。

3、产品有竞争优势

作为一家营收过百亿的行业龙头企业，精达股份的产品是有拿得出手的竞争优势的。

按照用途划分，精达股份的产品可分为家用电器用电磁线，特种工业电机用电磁线，新能源用扁平电磁线，超导电磁线，航空航天、移动基站用电磁线，高铁机车、风力发电、船舶用电磁线等类别。

其中，特种工业电机用电磁线具有耐高温、耐高频脉冲、耐化学性等性能。

精达股份还自主开发了风力发电机用特种电子线，附着性好、抗电晕性强，还能满足抗潮、耐盐雾等特殊要求。

另外，新能源用扁平电磁线也是精达股份的一大优势产品，可用于光伏逆变器、新能源汽车、充电桩等方面。

以新能源汽车为例，与传统的圆线电机相比，扁线电机具有能量转换效率高、体积更小、散热性能好、功率密度高、电磁噪音低等优点。

同时，扁线对生产工艺的要求也相对更高。精达股份是全国最早开始布局扁线的厂商，2015年开始研发，2019年小批量产，目前已完成日系、美系及国内头部车企的认证。

精达股份的产品收入构成是按照生产工艺口径划分的。

2020年，其营业收入主要来自漆包线、汽车和电子线、裸铜线、特种导体四大板块。

其中，漆包线的收入规模最大，实现85.25亿元，占比69%，汽车和电子线次之。

漆包线主要用于电机和家用电器方面；汽车和电子线主要用于汽车发电机、网络电缆等方面、特种导体主要用于通信、导体和航天设备等方面；裸铜线属于最基础的产品，技术含量和附加值最低。

4、毛利率同行最高

精达股份电磁线产品的主要原材料为电解铜、铝锭，因此，按照正常逻辑推测，上游原材料的价格应该会对其盈利能力产生一定影响。

但是，电磁线行业通常采用“原材料价格+加工费”的模式。这一模式，能够在很大程度上将铜价波动转移至下游行业，不会对其利润水平产生重大影响。

因此，电磁线行业具有“料重工轻”的特点，参考收入规模最大的漆包线业务，2020年，原材料成本占比达94.49%。

（计算公式：/销售量）

对比来看，2020年，四家公司的单位加工费用各有不同，精达股份为其中最高，一定程度上反映了精达股份的产品优势。

也因此，2015-2020年期间，精达股份漆包线的毛利率明显高于其他三家公司。

这同时也解释了另一个现象，即：为何超百亿元收入规模下，精达股份的利润规模尚不到5亿元。

三、也动过歪心思

过去三十年里，精达股份也并不是一门心思专注主业，期间也想过、并尝试过转型。

精达股份筹划的规模最大的一次转型，是在2016年，计划以60亿元的高价购买高锐视讯100%股权。

规模有多大呢？

60亿元的交易对价，是精达股份2016年末总资产的1.22倍，净资产的1.82倍。

同期，高锐视讯的净资产为29.71亿元，可见溢价率也是不低的。

高锐视讯的主营业务也与上市公司差着十万八千里，主要为提供物联网及网络运营平台整体解决方案，具体包括网络基础设施和智慧社区解决方案。

精达股份要借此发展“传统主业+新兴产业”双轮驱动战略，也为此筹划了一年多，也前后停牌了一年多。

要说这高锐视讯在当时最大的看点就是“三网融合”，被称为是一家助力三网融合的企业。

当然了，“三网融合”这一大浪曾经也造就过许多风光无限的企业，但浪潮过后仍能勇立潮头的又有几个呢。

所以，精达股份是不是会默默的庆幸这次交易的失败呢？

除了“三网融合”，精达股份还筹划过互联网小额贷款转型，但后来由于出台了限制网络借贷金额的规定，也不了了之。

总之，不管是主观意向，还是客观被动，精达股份的转型都是以失败告终。

站在当下的结果来看，是好是坏，就不用风云君多说了。

四、造血能力有不足

最后，财务视角的精达股份，最大的问题就要说到造血能力了。

精达股份在采购原材料时，一般要求预付货款或即时付款，但在成品销售时，又会给予客户30-90天不等的信用期，存在一定的回款周期。

从财务指标上也可以看出，2005-2020年期间，精达股份的应付账款周转率明显高于应收账款周转率。

不难理解，采购付款和销售收款之间的时间差，是影响精达股份现金流的最根本原因。

从现金转化能力上看，2005-2020年期间，精达股份的收现比整体比较稳定，在1.00水平上下徘徊，销售收入的现金转化能力没有太明显的问题。

同期，净现比的波动幅度要大很多，部分年份远高于1.00，而部分年份又远低于0，总之净利润在转化成现金时需要一定的时间。

考虑到2005年以来，精达股份的净利润一直保持为盈利状态，因此从净现比的大幅波动上也能够推测出其经营活动净现金流的大幅波动。

具体来看，自李光荣2005年接手精达股份以来，到2021年上半年，精达股份实现的现金流合计24.30亿元，与同期32.18亿元的归母净利润相比，还算可以。

但若要考虑上资本支出，精达股份2005-2020年合计创造的自由现金流仅-3.79亿元，尚为入不敷出的状态。

因此，精达股份需要募资补充流动资金，其中，2014年募集的9.84亿元，以及目前正在筹划的3.00亿元定增，都是用于补充流动资金，或者偿还银行贷款。

但精达股份的造血能力毕竟摆在那，所以，募资之后的分红水平并不高。

2015年以来，精达股份的分红规模有所扩大，目前上市后的累计派现金额为11.35亿元，但0.56的分红募资比，还是差那么点意思。

总结

最后，再来做个简单的总结。

李光荣2005年从精达集团手中接过精达股份至今，在经营电磁线这一传统业务上还算用心，产能、产品种类和收入规模不断扩大，并稳居行业龙头。

从这个角度来说，精达股份是专注的。

但受制于自身的业务模式，造血能力成为其最大的财务弱点。

另外，李老板也打过转型的主意，策划过几次不成功的转型。

另外，其一致行动人还存在高质押风险，这些都是值得注意。

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