特斯拉的極度制造文化

特斯拉一騎絕塵，以一己之力帶動(dòng)了純電動(dòng)汽車(chē)打開(kāi)了局面。2020 年1-6 月，全球新能源乘用車(chē)?yán)塾?jì)銷(xiāo)量為94.7 萬(wàn)輛。特斯拉銷(xiāo)量近18 萬(wàn)輛排名第一，市場(chǎng)占有率19%，是排在第2-4 名的大眾、寶馬、比亞迪的總和。然而不為人所熟悉的是，這家企業(yè)在制造技術(shù)上，也是做到了極致。

鑄造創(chuàng)新

全球最大的汽車(chē)壓鑄機(jī)已安裝好，它可以讓汽車(chē)的車(chē)身后部，包括防撞梁，實(shí)現(xiàn)一體成型。這就是2020 年8 月份美國(guó)特斯拉純電動(dòng)汽車(chē)工廠的一個(gè)場(chǎng)景，它的SUV 車(chē)型：Model Y 將采用全新的制造工藝。

以前，對(duì)于不同的車(chē)架部件，使用不同的壓鑄機(jī)。先壓鑄成單個(gè)部件，然后重新組裝在一起形成一個(gè)完整車(chē)架。整個(gè)裝配過(guò)程費(fèi)時(shí)費(fèi)力，成本還很高。而特斯拉的這款壓鑄機(jī)使用了最新的鋁鑄工藝，它會(huì)將特斯拉Model Y 的鑄造零件從70 個(gè)，降到1 個(gè)，同時(shí)大幅度提升車(chē)身的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。這意味著，現(xiàn)在一臺(tái)機(jī)器，就可以完成絕大部分車(chē)架的鑄造工作。將原來(lái)大大小小的壓鑄零件集成到一起，比一模多鑄要好得多，節(jié)省精加工和裝配等中間環(huán)節(jié)，成本會(huì)下降70%以上。這意味著，50 臺(tái)壓鑄機(jī)和200 臺(tái)加工中心的工作，現(xiàn)在由一臺(tái)大型壓鑄機(jī)完成。壓鑄機(jī)要達(dá)到高速、高壓的功能，是一個(gè)宏大的工程，僅憑壓鑄機(jī)制造商是不可能完成的，必須跟用戶(hù)、研究院等一起合作，將產(chǎn)品設(shè)計(jì)與壓鑄機(jī)、壓鑄模設(shè)計(jì)一體完成。

實(shí)際上，特斯拉一直在簡(jiǎn)化汽車(chē)平臺(tái)的設(shè)計(jì)，并在制造過(guò)程中實(shí)現(xiàn)更高的自動(dòng)化程度。2020 年夏季，該公司就發(fā)布了“用于車(chē)架的多方向一體式鑄造機(jī)”的專(zhuān)利，公開(kāi)了特斯拉打算用于Y 型車(chē)的新型鑄造機(jī)。為了輕量化，盡量使多件合一的產(chǎn)品設(shè)計(jì)，國(guó)內(nèi)已經(jīng)有一些進(jìn)展，如國(guó)內(nèi)慧成的摩托車(chē)件的組合設(shè)計(jì)。但特斯拉的壓鑄機(jī)，卻是一個(gè)龐然大物。這意味著特斯拉，不僅是在造車(chē)，也在制造機(jī)器。這是一個(gè)深度制造的理念。

反常規(guī)設(shè)計(jì)

還記得2020 年特斯拉電動(dòng)皮卡發(fā)布會(huì)，那個(gè)外形讓人吐槽的Cyber-Truck 嗎？棱角分明，折線明顯。特斯拉為什么要拋棄了延續(xù)多年的流線型設(shè)計(jì)語(yǔ)言，轉(zhuǎn)而以銳利平直的線條來(lái)打造一款皮卡？

出于對(duì)皮卡嚴(yán)苛粗糙的應(yīng)用場(chǎng)景和車(chē)身強(qiáng)度的訴求，特斯拉選擇用一種高強(qiáng)度的超硬冷軋不銹鋼合金。即使對(duì)于9 毫米口徑的手槍?zhuān)珻yber-Truck 也具有防彈效果。而這種不銹鋼合金材料無(wú)法沖壓，因?yàn)檫@種材料會(huì)破壞沖壓機(jī)。由于常規(guī)的車(chē)身制造方法已經(jīng)不再適用，特斯拉不得不探索新的制造方法。它將不銹鋼板刻痕并彎曲，就像折紙一樣彎曲成皮卡的平面形狀，然后焊接成形。這種新的車(chē)身制造方法還將通過(guò)特有的簡(jiǎn)單平板設(shè)計(jì)為特斯拉提供調(diào)整，降低成本和縮短制造時(shí)間的靈活性。馬斯克就這樣給自己設(shè)置材料與制造的循環(huán)難題。而一旦解決，則產(chǎn)生一個(gè)躍升性的高度。

特斯拉旗下的SpaceX 公司所開(kāi)發(fā)的“星舟”重型運(yùn)載火箭，也使得了同樣的材料。一種材料，可以兼容應(yīng)用于火箭和汽車(chē)。尋找大規(guī)模重復(fù)使用的方式，正是特斯拉的一貫方法。而這種材料的負(fù)責(zé)人，則同時(shí)在特斯拉汽車(chē)和SpaceX 宇航部門(mén)任職。這位負(fù)責(zé)人，正是美國(guó)做集成計(jì)算材料工程ICEM 的一位重要人士，通過(guò)對(duì)材料物性的計(jì)算來(lái)研發(fā)合金，也就是“設(shè)計(jì)材料”，從而大大降低材料開(kāi)發(fā)的成本。

馬斯克有一套“工程交叉方法論”，早在2017 年他就解釋?zhuān)匾鈱⑻厮估蚐paceX 的核心技術(shù)部門(mén)進(jìn)行打通，從而使得火箭、宇宙飛船領(lǐng)域，與汽車(chē)工業(yè)領(lǐng)域的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，進(jìn)行交叉應(yīng)用。在SpaceX 科學(xué)家的幫助下，特斯拉工程師將Model 3 的制造工時(shí)降低了8 小時(shí)。

獨(dú)出心裁的瘦身術(shù)

一輛車(chē)最重的部分，除了發(fā)動(dòng)機(jī)和底盤(pán)，第三重的是什么？

一般人可能想不到：那就是電氣線束。重量無(wú)論是對(duì)于油耗，還是電池續(xù)航歷程，都是一個(gè)大障礙。而線束，除了帶來(lái)重量的問(wèn)題，還制約了汽車(chē)生產(chǎn)的效率。作為四大工藝之一的車(chē)輛總裝，相對(duì)于其它三大工藝而言，自動(dòng)化率一直是最低的。汽車(chē)總裝的時(shí)候，車(chē)體內(nèi)復(fù)雜穿梭的線束，全部需要靠人工來(lái)完成。

馬斯克對(duì)于制造的看法是，只有“機(jī)器制造機(jī)器”，才能將成本大幅度降低。使用更便宜、可擴(kuò)展的程序可以讓SpaceX 低成本而高效地完成發(fā)射任務(wù)，這是美國(guó)宇航局的傳統(tǒng)制造方法無(wú)法相比的。既然要用“機(jī)器制造機(jī)器”，那么首先就要對(duì)線材的工藝進(jìn)行改造，這樣使得機(jī)器人也能在總裝過(guò)程中“穿針引線”，大大減少人力成本。而且，盡可能減少線束長(zhǎng)度，也變成了一個(gè)新目標(biāo)。特斯拉已經(jīng)取得了巨大的進(jìn)步。Model S 整車(chē)線束有3公里長(zhǎng)，而到了Model 3 就縮減一半，只有1500 米。如此重大的進(jìn)步得益于汽車(chē)全新電子電氣E/E 架構(gòu)的創(chuàng)新。以往分布式的電控單元（帶來(lái)復(fù)雜的布線），已經(jīng)被中央集控所取代。以前一臺(tái)車(chē)70-80 個(gè)電控單元ECU，現(xiàn)在只需要少數(shù)幾個(gè)電控單元即可。這得益于強(qiáng)大的芯片計(jì)算和存儲(chǔ)能力。類(lèi)似駕駛輔助與娛樂(lè)系統(tǒng)的控制，都合并到了中央計(jì)算模塊當(dāng)中。同時(shí)電源分配架構(gòu)，也充分考慮了電源冗余要求。這些都大大減少了布線。

而在Model Y 上，線束長(zhǎng)度打算直接降到100 米，僅有Model S 的3%。真是驚人的進(jìn)步。目前是否真的實(shí)現(xiàn)，還有待觀察。這背后跟航空技術(shù)也有關(guān)系。用在火星探測(cè)器好奇號(hào)的柔性印刷電路FPC 技術(shù)，也被使用到Model Y 的線束之上。這種從太空借用到地面的技術(shù)，將產(chǎn)生驚人的技術(shù)效果。

線束的瘦身，將使得車(chē)輛輕量化效果明顯。因?yàn)檐?chē)重與續(xù)航息息相關(guān)。雖然Model Y 車(chē)體更大，耗費(fèi)的材料也更多，但在生產(chǎn)成本方面將與Model 3 保持一致。這都是特斯拉的“經(jīng)濟(jì)第一性”的制造原則。

極度制造

這背后，則是特斯拉兩個(gè)“極度制造”的理念。一方面追求“極限制造”，向最大最復(fù)雜的制造工藝進(jìn)軍，而且要追求大批量的效果。極限制造也是裝備制造業(yè)中常見(jiàn)的一種，適應(yīng)極寒極熱等惡劣環(huán)境。但一般都是小批量、甚至是單件制造。而大批量的極限制造，更是一種煉獄式的煎熬。它對(duì)工藝、材料都是巨大的挑戰(zhàn)，需要更深的底層理論基礎(chǔ)作為支撐。

另一方面，特斯拉也追求“極速制造”。在充滿(mǎn)自動(dòng)化、沖壓機(jī)、以及機(jī)器人的嘈雜車(chē)間上面，有一個(gè)充滿(mǎn)傳奇的“特斯拉的二樓”。那里有電池、電子設(shè)備和傳動(dòng)系統(tǒng)的研發(fā)。它才是公司中最先進(jìn)的制造技術(shù)的聚集之地。例如比車(chē)間運(yùn)轉(zhuǎn)速度還要快的機(jī)器人，機(jī)械臂往往采用碳纖維而不是鋼材。那里正是特斯拉追求快速研發(fā)的地方。通過(guò)仿真技術(shù)和小試驗(yàn)室的工藝磨合，實(shí)現(xiàn)快速迭代。并且迅速?gòu)亩茄邪l(fā)，傳遞到一樓制造現(xiàn)場(chǎng)?？恐@種方法，特斯拉每周最多對(duì)產(chǎn)品能夠進(jìn)行50 次改進(jìn)。這種自有的小規(guī)模生產(chǎn)車(chē)間，可以讓操作工人，與工程師、設(shè)計(jì)師以及產(chǎn)品團(tuán)隊(duì)在一起，利用試產(chǎn)來(lái)鞏固必備知識(shí)。當(dāng)量產(chǎn)規(guī)模超出這一超級(jí)二樓的制造能力后，就意味著這個(gè)產(chǎn)品的工藝，已經(jīng)打磨完畢，那么外包給代工制造商就順利成章。那些代理商，接手的不僅僅是訂單，而是經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的制造工藝。這些，都是特斯拉制造獨(dú)特的地方。制造的邊界被推向了極致。

以單一車(chē)型贏市場(chǎng)

傳統(tǒng)車(chē)廠早就進(jìn)入紅海競(jìng)爭(zhēng)，底盤(pán)三年一小改，五年一大改，車(chē)身甚至一年一小改，五年一大改。傳統(tǒng)車(chē)廠雖然頻繁更換車(chē)型，僵化地追求客戶(hù)定義價(jià)值，但用戶(hù)早已審美疲勞，很容易挑花眼。

而特斯拉的思路完全不同，它為每個(gè)單一車(chē)型，都賭上一個(gè)巨量的產(chǎn)能。這種思維，其實(shí)與蘋(píng)果如出一轍。蘋(píng)果手機(jī)當(dāng)年也是靠單一機(jī)型，碾壓其他品牌的多款機(jī)型。而蘋(píng)果應(yīng)用商店App Store 生態(tài)，則滿(mǎn)足了多樣化的需求。相比而言，手機(jī)的外形反而變成了最不重要的事情。它的服務(wù)收入已經(jīng)成主營(yíng)業(yè)務(wù)。同樣，特斯拉可以靠著軟件定義功能，通過(guò)遠(yuǎn)程軟件升級(jí)，在不追加車(chē)輛投資的情況下，繼續(xù)提升車(chē)輛性能。這就意味著單一車(chē)型，同樣可以橫掃市場(chǎng)。

Model Y 才是特斯拉未來(lái)真正的利潤(rùn)收割機(jī)。首先是SUV 有著龐大的市場(chǎng)需求，全球SUV 市場(chǎng)出現(xiàn)了爆炸式的增長(zhǎng)，2018 年SUV 車(chē)型銷(xiāo)量已達(dá)3 千萬(wàn)輛，它意味著幾乎每秒鐘，市場(chǎng)上就能賣(mài)出一輛SUV。而從廠商角度來(lái)看，豐田、日產(chǎn)、本田、Jeep、現(xiàn)代、福特、大眾和起亞的SUV 車(chē)型年銷(xiāo)量都超過(guò)100 萬(wàn)輛。顯然，只要Model Y能從SUV 市場(chǎng)分到一小塊蛋糕，特斯拉就能賺的盆滿(mǎn)缽滿(mǎn)。對(duì)特斯拉來(lái)說(shuō)，這并非難事。在北美市場(chǎng)，Model 3 在短時(shí)間內(nèi)就以摧枯拉朽之勢(shì)拿到了同級(jí)別銷(xiāo)量冠軍。在美國(guó)中小型豪華汽車(chē)細(xì)分市場(chǎng)，其市占率甚至高達(dá)24%，且一直處在供不應(yīng)求的狀態(tài)。

特斯拉計(jì)劃每年從這款SUV 的Model Y 架構(gòu)平臺(tái)上組裝多達(dá)100 萬(wàn)輛汽車(chē)。而且估計(jì)五年才會(huì)大改車(chē)身（甚至五年可能都不改）。這就意味著總產(chǎn)量是500 萬(wàn)輛。只有在這個(gè)前提下，特斯拉才可以對(duì)設(shè)備投資不惜血本。能夠大規(guī)模投資“極度制造”，根本的自信心來(lái)自于銷(xiāo)量，而不完全是技術(shù)本身。

特斯拉在持續(xù)不斷地對(duì)機(jī)器進(jìn)行優(yōu)化，以不斷降低車(chē)輛制造的復(fù)雜度，在節(jié)省成本的同時(shí)提升制造效率。在爬出Model 3 生產(chǎn)地獄的過(guò)程中，特斯拉應(yīng)該是特別注重制造經(jīng)驗(yàn)的積累。這是百年汽車(chē)制造業(yè)，為新銳汽車(chē)制造勢(shì)力留下的一個(gè)巨大的坑。既然已經(jīng)爬出了這些坑，特斯拉打算把這些經(jīng)驗(yàn)都用在Model Y 的量產(chǎn)中。Model Y 的零部件中有75%都來(lái)自Model 3。這就是特斯拉的“經(jīng)濟(jì)第一性”原則：重用、重用，就是最好的選擇。

在量產(chǎn)上走了無(wú)數(shù)彎路的馬斯克，認(rèn)為“最好的零部件就是沒(méi)有零部件，而最棒的工藝就是不需要工藝”。這種聽(tīng)上去像是廢話的言論，會(huì)激發(fā)一批天才工程師去思考。它需要一種顛覆性的設(shè)計(jì)理念，從經(jīng)濟(jì)性原則，在材料、工藝方法、數(shù)字化等各個(gè)領(lǐng)域相互較勁，殺出一條顛覆性的制造之路。