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特斯拉一骑绝尘,以一己之力带动了纯电动汽车打开了局面。年1-6月,全球新能源乘用车累计销量为94.7万辆。特斯拉销量近18万辆排名第一,市场占有率19%,是排在第2-4名的大众、宝马、比亚迪的总和。
然而不为人所熟悉的是,这家企业在制造技术上,也是做到了极致。
全球最大的汽车压铸机已安装好,它可以可让汽车的车身后部,包括防撞梁,实现一体成型。
这就是8月份美国特斯拉纯电动汽车工厂的一个场景,它的SUV车型:ModelY将采用全新的制造工艺。
以前,对于不同的车架部件,使用不同的压铸机。先压铸成单个部件,然后重新组装在一起形成一个完整车架。整个装配过程费时费力,成本还很高。
而特斯拉的这款压铸机使用了最新的铝铸工艺,它会将特斯拉ModelY的铸造零件从70个,降到1个,同时大幅度提升车身的结构稳定性。这意味着,现在一台机器,就可以完成绝大部分车架的铸造工作。将原来大大小小的压铸零件集成到一起,比一模多铸要好得多,节省精加工和装配等中间环节,成本会下降70%以上。这意味着,50台压铸机和台加工中心的工作,现在由一台大型压铸机完成。
为了轻量化,尽量使多件合一的产品设计,国内已经有一些进展,如国内慧成的摩托车件的组合设计。但特斯拉的压铸机,却是一个庞然大物。
这意味着特斯拉,不光是在造车,也在制造机器。这是一个深度制造的理念。
值得注意的是,特斯拉旗下的SpaceX公司所开发的“星舟”重型运载火箭,也使得了同样的材料。一种材料,可以兼容应用于火箭和汽车。寻找大规模重复使用的方式,正是特斯拉的一贯方法。而这种材料的负责人,则同时在特斯拉汽车和SpaceX宇航部门任职。这位负责人,正是美国做集成计算材料工程ICEM的一位重要人士,通过对材料物性的计算来研发合金,也就是“设计材料”,从而大大降低材料开发的成本。
马斯克有一套“工程交叉方法论”,早在年他就解释,特意将特斯拉和SpaceX的核心技术部门进行打通,从而使得火箭、宇宙飞船领域,与汽车工业领域的专业知识,进行交叉应用。在SpaceX科学家的帮助下,特斯拉工程师将Model3的制造工时降低了8个小时。
从天到地,设计与制造,都能找到相同之处。
独出心裁的瘦身术
一辆车最重的部分,除了发动机和底盘,第三重的是什么?一般人可能想不到:那就是电气线束。重量无论是对于油耗,还是电池续航里程,都是一个大障碍。而线束,除了带来重量的问题,还制约了汽车生产的效率。作为四大工艺之一的车辆总装,相对于其它三大工艺而言,自动化率一直是最低的。汽车总装的时候,车体内复杂穿梭的线束,全部需要靠人工来完成。
马斯克对于制造的看法是,只有“机器制造机器”,才能将成本大幅度降低。使用更便宜、可扩展的程序可以让SpaceX低成本而高效地完成发射任务,这是美国宇航局的传统制造方法无法相比的。
既然要用“机器制造机器”,那么首先就要对线材的工艺进行改造,这样使得机器人也能在总装过程中“穿针引线”,大大减少人力成本。
线束的瘦身,将使得车辆轻量化效果明显。因为车重与续航息息相关。虽然ModelY车体更大,耗费的材料也更多,但在生产成本方面将与Model3保持一致。这都是特斯拉的“经济第一性”的制造原则。
极度制造
这背后,则是特斯拉两个“极度制造”的理念。
一方面追求“极限制造”,向最大最复杂的制造工艺进军,而且要追求大批量的效果。极限制造也是装备制造业中常见的一种,适应极寒极热等恶劣环境。但一般都是小批量、甚至是单件制造。而大批量的极限制造,更是一种炼狱式的煎熬。它对工艺、材料都是巨大的挑战,需要更深的底层理论基础作为支撑。
另一方面,特斯拉也追求极速制造。在充满自动化、冲压机、以及机器人的嘈杂车间上面,有一个充满传奇的“特斯拉的二楼”。那里有电池、电子设备和传动系统的研发。它才是公司中最先进的制造技术的聚集之地。
真正赌什么?
传统车厂早就进入红海竞争,底盘三年一小改,五年一大改,车身甚至一年一小改,五年一大改。传统车厂虽频繁更换车型,僵化地追求客户定义价值,但用户早已审美疲劳,很容易挑花眼。
ModelY是特斯拉未来真正的利润收割机。首先是SUV有着庞大的市场需求,全球SUV市场出现了爆炸式的增长,年SUV车型销量已达3千万辆,它意味着几乎每秒钟,市场上就能卖出一辆SUV。而从厂商角度来看,丰田、日产、本田、Jeep、现代、福特、大众和起亚的SUV车型年销量都超过万辆。
在北美市场,Model3在短时间内就以摧枯拉朽之势拿到了同级别销量冠军。在美国中小型豪华汽车细分市场,其市占率甚至高达24%,且一直处在供不应求的状态。
特斯拉计划每年从这款SUV的ModelY架构平台上组装多达万辆汽车。而且估计五年才会大改车身(甚至五年可能都不改)。这就意味着总产量是万辆。只有在这个前提下,特斯拉才可以对设备投资不惜血本。
在量产上走了无数弯路的马斯克,认为“最好的零部件就是没有零部件,而最棒的工艺就是不需要工艺”。这种听上去像是废话的言论,会激发一批天才工程师去思考。它需要一种颠覆性的设计理念,从经济性原则,在材料、工艺方法、数字化等各个领域相互较劲,杀出一条颠覆性的制造之路。