当人们都在讨论特斯拉如何改变未来出行方式时,最容易忽略的,其实是生产制造能力给特斯拉带来的持续经营利润优化。
今年三月,特斯拉举办了长达近4小时的投资者日发布会,这也是特斯拉每年必不可少的常规动作。此次投资者日包装出的“宏图计划第三部分”,讨论了包括了可持续能源、循环材料利用、墨西哥超级工厂、Cybertruck进展等一系列话题,并没有新车发布,因此资本市场整体也反响平平。
抛开资本的反应不谈,聊些干货与细节,特斯拉此次埋的一个不大不小的“彩蛋”,倒是能引起一定的兴趣——特斯拉表示,后续将采用一种名为“开箱工艺”(Unboxed process)的整车生产方式,进行车辆组装。
这或许不会对产品本身带来巨大的可感知变化,但在我看来,“开箱工艺”可以视作特斯拉继一体化铸造工艺普及后,对生产这一环节进行的又一次大刀阔斧的改革。
传统流水线 vs 开箱工艺,差异何在?
了解开箱工艺之前,首先让我们来看一下传统的整车生产流程。特斯拉的演示动画做得非常形象,不妨一起看一下。
从亨利·福特发明现代工业流水线开始,汽车生产就一直遵循着严格的“线性装配顺序”,后人所做的,大部分是在每道工序工艺或自动化工具的不断创新,以及在质量管理、物料管理等方面的改良。
具体来说,汽车生产工艺严格遵循冲压-焊装-涂装-总装四大工艺流程:
1.车身原材料首先在冲压车间内被冲压成白车身的各部分
2.白车身各部分运送至焊装车间内焊接成白车身,并同时用螺栓临时固定上“四门两盖”
3.将车辆运送至涂装车间进行喷漆(也包括一些止震垫或胶水的涂装),拆下四个车门
4.进入总装车间,按顺序依次将内饰地板、底盘动力总成、座椅仪表总成、外饰件等以及车门、轮胎等附件安装至车身
这种流程的特点就像“一字长蛇阵”,将所有的工序都几乎安排在同一条主线上。记住传统整车生产工艺后,让我们再看开箱工艺是什么。
特斯拉用同一辆Model Y举例,做了对比展示:
1.冲压车间以一体铸造的形式,生产出前、中、后段下车体,侧车身以及“四门两盖”
2.将这些部分以零件的形式进行喷涂
3.以这些喷涂后的白车身为基础,安装车辆的内外饰件、座椅
4.中部下车体还需要安装电池,形成CTC电池底盘一体化结构,前后部下车体则需要安装悬架系统和电机
5.将这些建立在车身部件之上安装完成的“模块”,焊接形成整车,再装上轮胎等少数附件,车辆即可直接下线
“开箱工艺”的流程,更像是“鱼骨图”结构,各车身部件同时平行组装,最后进行合装。这也是特斯拉称之为“开箱”的原因——当我们拆开包装取物时,我们一般会把主要的大件先取出来,再拆成细碎的零件,而特斯拉的工艺,更准确地说,是开箱的逆向过程。
需要指出的是,在传统的汽车生产流程中,也有一部分零部件有独立的生产线进行拼装,再将拼装后的总成安装至车上,这与开箱工艺中的平行装配理念有一定的相似性。
例如,发动机(或电机)、传动系、底盘零件、电池(如有)、排气系统(如有)会在一条独立的生产线上完成拼装,再在总装车间内的合装(Marriage)工位上,与从涂装车间运输过来的喷涂后车身完成接合,而不是在总装车间按顺序一个零件又一个零件地往车身上安装。
同时,仪表台总成,门板总成等,也一般有自己独立的拼装线,拼装成型后整体安装到车身之上。
但核心的区别在于,在传统的生产流程中,总装车间内一直会以“一台整车”作为流程的“主角”,将其他零部件往车身上面“做加法”,不会在这个过程中出现车身本体的拼接。而“开箱工艺”的总装车间,其实最核心的功能,其实是传统焊装车间里拼接车身的作用。
开箱工艺,优势何在?
为什么特斯拉要对生产工艺做出这样的创新?在发布会上,特斯拉也做了相应的解释。
首先,是工厂的紧凑化。特斯拉预计,借助开箱工艺,其工厂的面积可以减少约40%,生产环节的成本(不含物料)更是可以降低多达50%。这是如何做到的?其实这要从每个工位尺寸的压缩开始说起。
在传统的整车厂里,最占面积的车间是总装车间,每一个工位都至少要达到一整个车身的尺寸大小。即使这个工位只是安装一个大灯,或者某个保险杠的饰条,或者连接几条线束,甚至只是给车尾贴一个尾标,都要占据一台车完整的投影面积。
而在“开箱工艺”模式下,每个装配工位的大小,只需围绕零部件的尺寸大小设计即可。例如,后下车身安装驱动电机时,工位的长度只需要跟后下车身保持一致即可,地板和前下车身的尺寸不需要在这一工位纳入考虑。这样一来,在装配环节,新的工艺可以将生产密度提高约44%,单个工位的尺寸平均减小约30%。
这里还没有考虑到“开箱模式”下,一些工序可以因为操作空间变大,而具有合并的可能性。例如,在总装环节整车已经形成完整框架时,往车里安装内饰零件就无法同时大规模进行,因为操作人员或机械臂的尺寸,可能会与整车的外框架发生干涉,从而导致单个工位只能完成一到两项简单的工序,而不能大张旗鼓地在同一工位进行多项操作。
另外,在传统的生产流程中,车门需要在涂装前进行预装配,然后在完成涂装后拆卸,这些也是额外的工位和操作成本。在“开箱模式”下,所有的零件仅会被安装一次,不产生任何拆卸的工序。
同时,整个开箱工艺的流程,直接在总装车间内完成了焊装,不需要设计一个单独的车间(或者也有可能是一个单独的焊装车间,但焊接步骤大大简化),这也为压缩工厂占地面积,做出了重要的贡献。
开箱工艺的另一大优势,则是大大减少停线风险。
传统工艺中的“一字长蛇阵”,存在很多的“质量门”,整车生产装配到一定阶段,需要通过“质量门”检验合格后方能进入下一步。而如果这台车存在一些生产性瑕疵,则整条线都要停线,影响生产节拍。
开箱工艺最终总装环节需要的工序数量大大减少,在不改变单个工序的合格率前提下,总线停线的风险也随之大大降低。如果在之前的环节存在一点装配上的瑕疵,只需要调整这一条产线上的装配件即可。可以通过储备一定的中间库存容量,来确保即使在“支线”出现装配问题时,总线也不会立刻停工,更好地兑现工厂产能。
开箱工艺,还有哪些挑战?
尽管特斯拉将开箱工艺的大致优势描绘得十分清楚,但从某些方面而言,这种生产流程还是存在一定的潜在风险。
最大的潜在问题,是焊装和涂装顺序调换。将已经完成涂装的车身进行焊接,对传统生产工艺而言是很难想象的,因为这对于焊缝质量和漆面质量而言,属于“双重debuff”。
在传统涂装工艺中,会对焊接产生的一些表面瑕疵进行前处理。而如果已经完成涂装后再行焊接,这些瑕疵处理还能否进行?涂装的漆面会不会对焊缝的强度造成不利影响?焊接产生的热量会不会对其他已装配的零件产生不利影响?这些在目前来看,都是未知数。
以目前行业里已有的技术路线来看,一种可能的解决方案是,开箱工艺的白车身会用更多铆接以及胶接的手段,代替焊接。这也和特斯拉一直采用的一体铸造以及铝车身的技术路线,是一脉相承的。
此外,如果想要保证正常的生产节拍,喷涂如何平行进行,也是一项挑战。工厂需要保证每条“支线”上都要有独立的喷涂能力,或者采用某种特殊的工装夹具,把尚未焊接成整车的“散装”白车身暂时固定在一起进行整体喷涂。
如果是前一种方案,那么有可能会导致喷涂线规模大大扩大,而如果是后一种方案,则目前还没有大规模应用的先例,更复杂的夹具对于涂装本身的效果而言,也有不确定性的风险。
为什么又是特斯拉,尝试这样的革新?
开箱工艺的原理与细节,解释起来其实并不复杂,但有一个问题或许是值得讨论的——为什么特斯拉会尝试这样的革新?或者说,为什么又是特斯拉?
仔细看开箱工艺的过程,你会发现它与一体铸造、CTC等“杀手锏”是一脉相承的。正是有了一体铸造以极快的步骤将白车身制造成型,才能使“模块装配”动作顺利进入下一环节。
在投资者日当天,特斯拉介绍这一工艺的灵感来源时就提到,目前他们的产线已经把座椅预装在了电池底盘一体的下车体之上,而不是像传统车那样,在总装车间内安排一个工位向白车身内安装座椅。所以下一代的“开箱工艺”,就是把这种“平行组装”的逻辑,进行得更彻底一些,对特斯拉而言,这也是“水到渠成”的一件事。
假如用传统的整车冲压工艺,在每个“模块装配”的“支线”中,都需要经历漫长的焊接过程,那么整条生产线的紧凑度,也会被大大削弱。换言之,在传统的白车身生产模式下,这种平行推进的装配模式,其实能给产线带来的压缩,是十分有限的。
另外,从研发流程的角度看,特斯拉也有着非常革命性的一面——设计、工程与生产,在传统车企的研发流程中,大致是上下游的关系,每个环节完成自己的任务即可。而对特斯拉而言,三个部门的同事,会坐在一起讨论,怎样才是最高效的解决方案?而上游环节的工程师,会带着更强的生产性思维,去设计车身,最终共同实现效率的最大化。
近期,特斯拉三季度财报揭示了在激烈的市场竞争下,其强大的盈利能力也存在被蚕食的风险。对特斯拉而言,前瞻技术的持续性投入,是远期竞争力的保障,而短期内保留足够的利润空间应对降价,守住20%的毛利目标,则是为所有前瞻性研究投入提供现金流的前提。
当这种技术性的“降本”积累到了一定的阶段,“量变”就有可能形成“质变”,即用户对购置特斯拉的逻辑,发生了根本性的变化——花更少的钱买到的不一定是“省物料成本”的廉价车,而是以先进生产工艺达成的、相对“价廉物美”的高性能产品。
更可怕的是,价格的竞争力可以大大加速车主换新的周期(甚至忽略保险成本上浮带来的额外压力),进一步反哺特斯拉所有前瞻技术的实际应用。
从“开箱工艺”带来的成本优化,我们可以看到特斯拉这种商业闭环的本质,也是特斯拉在当今新能源领域,乃至整个汽车制造领域,值得敬畏的实力所在。
本文作者为踢车帮 温风
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