激光及自动化装备研发中心项目可行性研究报告.docx

1、激光及自动化装备研发中心项目可行性研究报告2020年激光及自动化装备研发中心项目可行性研究报告2020年2月一、项目概况本次研发中心项目预计总投资额1.91亿元，其中设备购置及安装费用5,709.20万元，并将新增59人的研发团队。项目从2021年开始建设，建设周期共27个月。本项目主要研究方向有五个：一是超快激光技术的研发；二是锂电激光及自动化技术开发；三是氢能源激光及自动化技术开发；四是5G产业激光及自动化技术开发；五是半导体产业激光及自动化技术开发。二、项目背景高端装备制造业是先进制造业的核心和支柱，是支撑社会经济发展的基础性产业，是其他各行业产业升级、技术进步的基础条件。高度发达的装备

2、制造业是实现工业智能化的必要条件，也是一个国家的技术水平和综合国力的集中体现。近年，我国通过产业政策支持、供给侧结构调整、去产能化等措施加速推进产业升级，并在一些领域取得初步的成效，如在5G、新能源汽车、太阳能、工业机器人等领域，我国已逐步走在世界前列。然而，由于外部市场环境变化，2018年以来中美贸易战的爆发，以及伴随着美国政府在核心零部件方面对中国限制出口以及技术封锁，使得我国通过外部交流获取技术的难度加大。在外部技术获取难度加大的情况下，为顺利推进我国产业升级步伐，实现中国制造2025战略，国内高端装备制造业企业在技术研发方面自主研发投入加大。根据国家创新驱动发展战略纲要的指引，国务院2

3、016年7月印发的“十三五”国家科技创新规划提出激光制造是推动制造业智能发展的关键领域之一。2017年4月科技部印发的“十三五”先进制造技术领域科技创新专项规划对激光制造领域提出的总体目标是“面向航空航天、高端装备、电子制造、新能源、新材料、医疗仪器等战略新兴产业的迫切需求，实现高端产业激光制造装备的自主开发，形成激光制造的完整产业体系，促进我国激光制造技术与产业升级，大幅提升我国高端激光制造技术与装备的国际竞争力”。在国家政策的大力支持下，激光装备将在多个行业进一步完成对传统加工技术的替代，保障激光产业健康稳定的持续发展。三、项目实施的必要性1、新兴市场高端装备需求释放，需加大研发投入现代科

4、技高速发展，5G通信、人工智能、新型显示、生物医疗、“零排放”能源等新兴领域快速兴起，对高端装备需求开始大规模释放，如随着5G和人工智能等新产业的兴起，对全球5G终端领域和半导体领域的设备需求将进一步提升。同时，科技进步使得新技术迭代周期缩短，迭代速度加快，尤其是高科技领域，企业在一个领域的技术领先周期缩短到2-3年。这对企业的技术实力和下游市场扩展能力提出了更高的要求，需要企业紧跟新兴领域的技术趋势，加强在新兴领域的研发投入，提前储备布局，取得先发优势，强化公司在下游应用市场的竞争力，保障公司业务可持续发展。2、推动公司研发项目商业落地，进一步提升公司竞争力2015年以前，动力电池生产厂家以

5、日韩为主，动力电池生产设备大多来自于日韩，国内厂家以单工艺功能为主。2015年，公司打破国内外技术封锁，研发出一种激光极片成型设备，该设备致力于解决锂电五金模切机技术中存在的生产效率低、转运、管理以及中间存放成本高的问题。在公司掌握了扎实的动力锂电池成套装备生产技术的基础上，本次募投项目加快推动公司动力锂电池成套装备技术的商业化落地，把领先的产品和技术转化成产品，以更好的满足客户对公司产品的需求。研发中心项目将主要着力于超快激光器项目、应用于新能源领域的激光及自动化设备、应用于半导体领域的激光及自动化设备、应用于5G产业的激光及自动化设备的研发，一方面不断强化公司在新能源领域的优势，同时也基于

6、激光器的未来发展方向、新型行业的激光应用来开展新技术、新工艺的研发，为公司未来在行业内的业务拓展、核心竞争力的提升提供重要的技术保障。四、项目实施的可行性1、激光及自动化装备制造是国家科技与产业重点发展的战略方向智能制造装备主要包括新型传感器、智能控制系统、工业机器人、自动化成套生产线。智能装备是高端装备的核心，是制造装备的前沿和制造业的基础，已成为当今工业先进国家的竞争目标。在适龄劳动力数量减少、劳动力成本持续上升、自动化设备技术水平不断提高和我国产业结构面临转型调整压力等因素的综合影响下，智能装备产业作为实现中国制造2025规划、推动我国工业转型升级的基石产业，受到了我国政府的高度重视，产

7、业扶持力度不断加大。国务院智能制造装备产业“十二五”发展规划中明确指出，至2020年我国将建立完善的智能制造装备产业体系，产业销售收入超过3万亿元，实现装备的智能化及制造过程的自动化，使产业生产效率、产品技术水平和质量得到显著提高。研发中心项目符合智能制造的专业定位，是国家政策鼓励的产业和研究发展方向。2、激光及自动化设备下游应用领域广泛、市场空间大激光及自动化设备，下游应用领域广泛，如用于所有类型金属加工（焊接，切割，退火，钻孔）、半导体和微电子制造（光刻，划线，缺陷修复，通孔钻孔）、标记所有材料以及其他材料加工（如切割和焊接，快速原型制作和微加工）等。多领域的应用，使全球激光装备的市场规模

8、达到百亿美元以上，且呈上升趋势。根据Laser Focus world 统计，2018年全球激光装备市场规模137.6亿美元，同比增长5.27%。在中国，根据2019年中国激光产业报告统计，2018年中国激光装备市场规模为605亿元人民币，超过全球市场的一半，预计2019年中国激光装备市场规模有望超750亿元人民币。作为我国重点发展的战略性新兴产业，近年来中国新能源汽车产业在国家政策的支持下取得快速的发展。未来几年，由于政府公共用车领域新能源车的推广，传统燃油车企业将继续加大对新能源汽车领域的布局，满足市场要求。而且作为全球最大的新能源汽车市场，中国新能源汽车政策对外资进一步放开，特斯拉、大众

9、、戴姆勒等外资企业在国内独资或合资建设新能源车企进度加快，将进一步推动中国汽车电动化趋势，市场对动力电池的需求量也将继续保持高速增长态势。3、公司掌握关键核心技术，拥有扎实的技术积累和完善的研发体系公司基于对激光与材料特性的理解，通过理论建模以及凭借多年在激光器方面的开发经验，可以快速对不同客户提供针对性的激光及自动化解决方案。同时公司与苹果、华为、伟创力、CATL等大客户长期合作，积累了丰富的自动化方案解决经验。经过多年深耕激光及自动化装备行业，公司积累了13项激光器光学及控制技术。公司积极培养并吸收国内外高端技术人才，组成高水平、高稳定性的研发团队，并结合下游客户及自身发展的实际需要，通过

10、不断创新研发，开发出多项具有独立知识产权、达到国际先进水平的动力锂电池成套智能化设备。截至目前，公司拥有国内专利权248项，包括30项发明专利，216项实用新型专利及2项外观设计专利。公司核心产品的研发，采用集成产品开发模式，进行跨部门组建研发项目团队，开展包括市场需求调研、产品概念定义及竞品分析、概念设计、方案及计划制定、开发验证、小批量试产、结项发布等阶段性工作。各关键环节交付件由产品技术委员会和产品部门技术专家组进行联合质量评审，评审通过的各类技术方案归档为后续项目提供成熟方案和数据。公司已形成了完善健全的研发工作体系，是公司进一步开发新产品、新的行业应用的制度保障。五、项目研发方向1、

11、超快激光技术的研发（1）研发目标A、研发生产具备高转换效率的激光器种子源；B、实现超快激光功率放大工艺设计集成能力；C、实现高定制化激光器的研发生产能力；D、具备激光器快速迭代升级能力；E、实现激光器应用的在线监控技术设计集成能力。（2）研发内容研究激光及材料特性，丰富相关数据库和经验库；探索激光与材料特性与激光工艺的人工智能技术；研究锁模、CPA等超快激光功率放大技术，研发环形腔放大装置和双程两级放大装置；研究激光器控制软件编程技术，提高激光器多应用范围控制能力；研究激光应用视觉软件编程技术，提高激光器应用在线检测，纠偏能力；研究双光路激光器设计集成技术，实现多功能激光器的批量生产能力。2、

12、锂电激光及自动化技术开发（1）激光制片设备技术升级研发目标A、提高设备制片速度，增加设备产能；B、控制粉尘，降低产品毛刺，提高产品一致性和切割质量，提高产品良率；C、提高设备兼容性，实现多功能一体化加工；D、降低设备故障率，减少维护成本；研发内容开发短脉冲、高功率、短波长的高定制化激光器；强化流体、结构仿真技术，开发高稳定性激光切割机构设计技术；分析张力的影响因素，量化张力控制数据，积累相关数据模型，研究相关数据算法，通过控制算法和模型进行张力理论建模分析，开发集成式张力控制系统；研究未来张力变化趋势，调节张力模型，研究收放卷与主驱之间的跟随达到动态平衡的相关性，形成张力闭环控制系统；研究开发

13、高速脱机控制系统，结合PC技术、激光软件、驱动电机以及执行机构的响应速度和响应时间，设计极耳切割控制算法；研究带路控制系统，加强设备纠偏能力；（2）电芯焊接及装配线技术升级研发目标A、设定焊接角度，控制焊接轨迹，提高焊接精度；B、加强焊接功率，提高焊接速度，增强焊接质量；C、提高产能，保障客户生产效率同行竞争优势；D、提高装配质量和产品一致性，各环节设备稳定性，提高产品良率；E、提高定位、识别精度，实现装配高准确度和全程在线检测，做到信息全程可追溯。研发内容开发连续、复合焊接技术，提高焊缝表面平整度；开发在线检测技术，提高监测能力和检测精度；针对焊接过程中的轨迹偏差，实现对焊缝跟踪的实时纠偏控

14、制，提高焊缝跟踪的精度。具备50PPM的集群式电芯装配线的光机电软系统设计方法；基于现有的差补控制技术、四轴耦合和解耦控制技术、PC逻辑控制技术等控制技术，进一步设备组网架构。基于多维度CCD相机多角度采集组装过程各工艺段图像，实现机器视觉多维度应用和MES系统多类型对接；研究前馈神经网络，进行带有深度学习模型的缺陷识别算法研究，开发自有AI平台，进行数据收集、数据挖掘、和AI应用。3、氢能源激光及自动化技术开发项目（1）金属双极板激光及自动化相关技术研发研发目标A、研发针对金属双极板切割和焊接的适用性强，使用范围宽的激光器及相应的切割与焊接工艺，提高多型号产品的切割速度，增加设备产能；B、实

15、现切割和焊接全过程切割位点在线识别、切割边缘在线检测、实时追踪等功能，保障产品良率；C、实现激光切割和焊接设备与双极板生产线其余设备、企业MES的数据互通。研发内容开发短脉冲、高功率、短波长的高定制化激光器及相应的激光工艺；研究开发针对双极板生产过程的激光切割和焊接过程的差补控制软件；基于多维度CCD相机多角度采集组装过程各工艺段图像，进行机器视觉图像智能识别分析系统与上下工位设备、外设通讯、MES数据收集和上传等集成研究，实现机器视觉多维度应用和MES系统多类型对接；基于已有的软件平台，研究开发可对接多型号双极板整线的软件平台，优化控制系统，增加软件平台通用性；基于锂电等其他行业已有数据库，

16、开发建立针对氢燃料电池金属双极板生产工艺数据库。（2）膜电极激光及相关自动化技术研发研发目标A、进行CCM全自动干燥设备的开发，设备产能优良，低能耗；B、实现连续在线工件含水量及温度的自动检测，在热管理技术、无动力传送技术等方面得到突破性应用；C、进行MEA全自动化压合设备的开发，设备产能优良，低能耗；D、将CCM干燥环节、GDL生产或上料环节集成。研发内容温度在线实时测量记录与一致性控制技术；干燥腔体及工件的在线无损水分实时测量与记录；根据在线工件水分含量检测结果柔性调整与优化干燥工艺技术；研究开发高速脱机控制系统，结合PC、驱动电机以及执行机构的响应速度和响应时间，设计MEA压合控制算法；研究带路控制系统，提高设备纠偏能力；开发力学与材料学的模拟仿真系统，进行压合力控制算法开发。4、5G产业激光