乘用车 特斯拉的核心竞争力:不只是车,还有工厂
詹弘化 POST:2020-10-30 14:02 复制链接 看图
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  来源:汽车新纪元

  当外界把目光多关注在特斯拉酷炫的产品、爆发式增长的业绩与天文数字的上市公司市值时,其在自动化生产领域的核心竞争力却被大大忽视了。

  陈之进 | 文

  1、特斯拉的高光业绩

  当受新冠肺炎疫情影响,全球各大汽车厂商出现不同程度的业绩下滑时,特斯拉近期发布的2020年Q3财报却显示,其第三季度全球交付数量达到13.9万辆,同比大涨44%,为特斯拉创下87.71亿美元的季度营收记录,同时实现了史上首次巨额盈利——3.69亿美元净利润,同比增长131%,环比增长218%。这也是特斯拉连续第五个季度实现盈利。

  特斯拉的靓丽业绩,很大程度得益于在中国市场的出色表现,根据中国乘联会(乘用车市场信息联席会)最新数据,2020年1到9月,特斯拉在中国累计销量78698辆,占中国纯电动车销量48.5万辆的16%,高居第一。要知道,上海特斯拉超级工厂2019年1月7日才开始建,当年年底才交付了第一批15辆车。可是,经过2020年初短暂的产能闯关,3月份Model 3产量便已突破1万辆,且半年时间,特斯拉(中国)已占全球Model 3销量的30%以上。

  特斯拉Model 3在中国市场的火爆,固然与上海超级工厂建厂的“中国速度”有关,与特斯拉在用户心目中强大的品牌影响力有关,但更离不开上海工厂的快速量产爬坡,毕竟,再科技再时尚的车,如果形不成产量规模,也是无法立足的,更别提领先了。而上海工厂的快速产能释放,不得不归功于特斯拉前期在自动化生产线上的长期积累与沉淀。

  2、自动化生产线

  谈起特斯拉的自动化生产线,还得从特斯拉2017年Model 3的交付开始说起。当时在Model 3开始交付后不久的2017三季度财报会议上,Musk就以“但丁的地狱”来形容特斯拉在提升产量时所面临的困难。当季Model 3交付量仅有222辆,与之前计划的九月单月生产1500辆的目标相差甚远。

  到了2018年1月,Musk依然认为特斯拉刚刚从但丁笔下的第9层地狱上升到第8层,而第7层就在眼前。特斯拉重新制定了生产目标:2018年一季末每周2500台,二季度末每周5000台。而2018年一季度的最后一周,仅生产了2020辆,又一次没有实现目标。

  为什么Model 3量产这么难?这期间又发生了什么?

  这一切源于特斯拉自建的Model 3高度自动化生产线。为支撑Model 3的生产,仅2017年,特斯拉就投资34.1亿美元购买房产和设备。大笔资金投入的目标是“用机器生产机器”的像“太空战舰”一样的生产线。Musk表示,引入的先进生产工艺,主要是面向未来,其永远不会中断,成本效益极高,这样的工厂看起来似乎不属于地球,而是来自外星。到了第三代版本,它看起来与其它工厂完全不同。生产线上不能有人,否则速度就会下降到人的水平,人参与的工作将是维护机器,升级机器,处理生产线的异常现象。特斯拉追求的是基于21世纪先进的自动化技术,重新构建汽车生产方式,引领零排放出行的革命并以此改变世界。

  传统汽车厂商以人为核心建立和组织生产线,机器仅接管其中一部分适合的工作。而特斯拉却以机器为核心,设计了拥有超过1000台机器人及装配机器的高度自动化生产线,机器人参与冲压生产、车身、烤漆与组装中的生产制造工作。不过在某种意义上,这类生产线就是未经测试的生产工艺“实验”,如果“实验”成功,特斯拉不仅可以成为一家面向大众市场的汽车厂商,更可以彻底颠覆传统汽车厂商的生产方式。

  伯恩斯坦研究公司(Bernstein Research)汽车分析师曾指出,Model 3生产线上的自动化操作过于宏大、冒险和复杂无比;自动化制造很难解决每个领域的问题。事实上,菲亚特和大众汽车都尝试过自动化制造,均以失败告终。而特斯拉却认为,如果传统思维使任务看上去不可能完成,那么就必须用突破的传统思维来思考问题。

  当然,特斯拉决定上马Model 3自动化生产线,并非盲目,也并非完全没有经验。在之前车型的生产线上,并不缺以机器为主,人工为辅的生产场景。Musk曾说,“你不会让人们通过用头撞墙的方法来穿过一道墙,我从不故意设定不可能实现的目标。”

  特斯拉投入了大量时间与精力在人机协作上,实践证明,某些工序上的全自动化是完全可行的。如在Model 3的装配线上,将电池组和电动机装配到车身的工作区仅有5个工作台且整个过程不需要任何装配工人的参与,而同样工序,在一条生产Model S和Model X的装配线上,需要14个工作台和17名装配工人。又如,在Model 3座位工厂,10多个机器人协同作战,组装座位,包括小型电机、铰链、加热装置、框架。特斯拉声称这条组装线是世界上第一条不需要人力的前座装配线。

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  然而,勃勃雄心并没有减少高度自动化生产线“实验”过程中遇到的难题。这一前所未有“实验”的复杂度与难度体现在方方面面,需要调整的,不仅是机器,还有思路。

  据《纽约时报》报道,在最后的总装区域,特斯拉最初使用机器人来安装Model 3的座椅。但是,在拧紧座椅的固定螺栓和连接座椅的供电线方面,这些机械动作缓慢且没有很好的一致性。特斯拉员工说,后来他们改造了工作台,用机器人将座椅挪到合适的位置,让装配工负责螺栓的紧固和供电线路的连接。又如,在Model 3喷漆房的故障中,搭载待喷漆车体的载具从油漆间出来的速度太快,导致传感器无法识别。再如,特斯拉工程师曾花几个月时间让一个机器人准确地引导螺栓穿过一个孔,以固定后刹车的部分组件。

  经过长时间与机器人、生产线磨合,特斯拉工程高管承认,公司高估了生产汽车的速度,并设计了一个被证明过于复杂的生产系统。两条高度自动化装配线生产未达预期,部分原因是试图使用机器人来完成更适合装配工人的任务;将那些对人来说非常容易,但对机器人来说非常难的事情自动化。

  对过度自动化问题达成共识后,特斯拉迅速进行了调整,抛弃了被证明不适合某些任务的复杂机器人,改善了生产流程,以一定程度的半自动化以及人工装配取代了部分全自动化。

  尽管如此,特斯拉表示,Model 3组装生产线的自动化程度仍然高达95%,包括运输、装载以及零部件焊接。可见,特斯拉并没有因为局部过度自动化引发的问题,而放弃自动化生产的方向,更没有动摇其一贯秉持的科技至上、追求极致的制造理念。

  即便在质量控制方面,特斯拉仍设计并实施了先进的自动化组件与流程。据《彭博社》报道,特斯拉在整个生产线上配置了大量的扫描台(Scanning Stations),部署了47个机器人,测量每辆Model 3上的1900个点,将结果与设计规格进行比对,误差仅为0.15毫米。在进行最终的赛道测试时,声音记录器会测试容易被忽略的异响,如吱吱声、咯咯声、风噪、路面噪声等。所有数据存储在每辆汽车独特的VIN(车辆识别号码)上,服务中心可追溯所有的车辆问题,还可溯源到工厂的原始数据,即使车辆交付到用户手中,也可以。

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  业内也有人认为,特斯拉高度自动化的想法并没有错,之所以没有达到预期,是因为技术发展还没有达到相应的水平。由于控制生产线机器人的软件不够完善,使得机器人无法处理未经预测的目标或复杂的切换。

  无论如何,得益于三周新建一条生产线并迅速投入使用(2018年6月最后一周,这条新建生产线承担了Model 3总装的20%工作量),2018年6月底,特斯拉最终达到Model 3周产5000辆的阶段性目标。

  “我们已经成为一家真正的汽车公司。”Musk在2018年7月1日给员工的邮件中称。前特斯拉资深供应商开发工程师Azizi Tucker认为,这是特斯拉发展史上的一个重大转折。“过去,特斯拉全心全力放在电动车的设计,产品就是车。现在,特斯拉将更多注意力转移到工厂身上,将工厂视为全新产品,将每一段流程、每一个零件重新设计、规划。”

  至此,Model 3量产爬坡暂告一段落。这是在某一技术阶段,一次人机合作边界的探索;是一个技术理想与生产现实博弈的故事;是一种对创新理念与卓越追求的坚持。通过Model 3周产5000辆的冲刺,特斯拉进一步拥有了基于高度自动化生产线的制造能力,而这种能力对特斯拉来说,又意味着什么呢?

  3、特斯拉的核心竞争力

  2018年6月底达成量产爬坡阶段性目标后,下半年Model 3的出货量持续攀升,当年,特斯拉收入达214.6亿美元,净利润从2017年亏损19.6亿美元缩窄至亏损9.8亿美元。2019年,随着产能持续增加,Model 3在美国的销量逐一超过同类型的宝马5系、奔驰E级、奥迪A6等传统豪华燃油车型,成为2019年美国中型豪华轿车市场冠军(如下图所示)。同期,Model 3在全球销量超30万,稳居新能源乘用车榜首。可见,经量产爬坡升级后的自动化生产,潜力有多大,支撑力有多强。

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  随着上海超级工厂的快速建成,上海工厂以明显高于加州工厂的量产速度实现了产能释放,充分体现了自动化生产能力在不断优化基础上的复用。

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  据特斯拉2020年Q3财报披露,特斯拉加州工厂Model 3/Y的年产量已提升至50万辆,上海工厂Model 3年产能达到25万辆,且将在2021年实现Model Y的量产。同时,特斯拉柏林工厂也有望在2021年投产。Musk曾说,“我们相信快速进化”,这就是快速进化的威力。

  特斯拉在自动化生产能力方面的努力与积累从未止步,逐渐使其成为公司的又一核心竞争力。

  据报道,由于机器人不擅长铺设冗长的软线束,人工必须介入该生产流程,影响生产进度,特斯拉一直在努力减少车身布线的长度。Model S的全车身线束总长大约3公里,而Model 3的线束总长仅为1.5公里。更甚的,特斯拉在2019年一份专利申请中表示,研发出一种新的车辆布线架构,有望使Model Y的线束总长度不超过100米,从而方便机器人组装,提高生产效率。相比之下,传统汽车的线束总长度可达数公里,组装线束只能人工操作,且需要大量工人。又如,在全新Model Y车型的生产上,特斯拉将使用铝制铸造机生产一个一体化组件,取代此前粘在车身后半部的70个零部件。消息人士透露,这只是新自动化生产的开端,车辆的前部模块和其他部件也将相继使用新的制造工艺。

  制造业咨询公司Munro&Associates首席执行官Sandy Munro在一次演讲中表示:“特斯拉刚开始生产汽车的时候,我们对他们非常挑剔。那时他们的车辆有着巨大的缝隙,焊缝飞溅到处都是,没有哪里是合适的。然而,从Model 3到体积更大的Model Y的转变,让特斯拉一步步地提高了自己的制造工艺。”

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  曾经福特T型车之所以成为世界第一爆款,全靠有史以来第一条大规模传递带式生产线的支撑。该生产线第一次以流水装配线大规模作业代替传统个体手工制作;在大型总装车间,第一次由机械传送带运送零件和工具;T型车的各种零件第一次被设计成统一规格,实现了零部件的标准化。福特T型车的组装流程,将原来涉及3000个组装部件的工序简化为84道工序。生产一辆T型车的时间从最初的12小时28分降到1914年的93分钟,到1925年平均每10秒钟一辆新车就可以下线。汽车价格可以从850美元降低至200美元。

  这种以机器代替人工,大幅提高生产效率,大幅降低生产成本的理念正是特斯拉一贯推崇并坚持的,差别是,随着科学技术的进步,在机器代替人工上升级了,生产线已高度自动化甚至全自动化了。

  不是没有车企在生产自动化上践行,而是目前没有比特斯拉走得更好更远的。有业内专家指出,在纯电动车市场,随着大众、丰田等传统OEM车厂的持续发力,谷歌、英伟达、Uber等高科技企业的深度介入,特斯拉在电动化领域的领先优势会被逐步缩小。身处这样激烈竞争的市场环境,特斯拉的自动化生产能力将为其又一次扩宽了护城河。

  当很多人谈论特斯拉在电动化、无人驾驶、品牌营销、用户体验等方面的优势时,很少人注意到该公司对制造本身的专注。当很多人被特斯拉汽车吸引时,很少人意识到工厂比车更具价值。特斯拉在自动化生产上拥有的能力被严重低估了。

  据说Musk对自动化生产的执着来自早年的一个梦:在梦中,他看到了未来的工厂,一个全自动的制造工厂,机器人可以高速建造所有零件,零件可以随处移动,传送带可以将每件货物及时地准确地运到正确的地方。

  长远来看,特斯拉的竞争力是工厂,而不是车。

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