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特斯拉 Model Y:你所不知道的一切

It's going to be an amazing product and be very well received. I think it will outsell Model S, Model X and Model 3 combined.
Ta 會是一款很棒的產品并將廣受好評。我認為 Ta 的銷量將會超過 Model S/X/3 的總和。
2019 年 3 月 15 日,特斯拉 CEO Elon Musk 在加州 Hawthorne 發布了特斯拉 Model Y。6 個月后,Elon 在 2019 年 Q3 財報電話會議上做了如上預期。
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Model Y 是特斯拉有史以來內外認知最割裂的一款產品。
3 月 15 日的發布會結束后,這款產品不出意外地引發了廣泛議論。但不同以往,這一次主流的論調都指向 Model Y 是特斯拉的轉型之作——在持續數十年的高歌猛進后,特斯拉需要一款「高毛利」、「低成本」同時「平平無奇」、「創新乏力」的產品來實現盈虧平衡。
2012 年特斯拉橫空出世,磨刀霍霍向奔馬,憑借 Model 3 坐上「大型豪華汽車制造商」的交椅;從 Model 3 到 Model Y,特斯拉慢慢褪去了銳氣,變成了眾多循規蹈矩的車企中的一員?
屠龍的少年就此變成了惡龍?

Model Y 項目團隊
在正文開始前,我們先來認識一下打造 Model Y 的特斯拉夢之隊。
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Lars Moravy 是 Model Y 首席工程師、特斯拉車輛工程副總裁,負責特斯拉車輛的所有硬件設計,包括車身、內外飾、照明、底盤、電池架構、散熱、安全等等,是 Model Y 原型、驗證和生產階段的首席工程師。
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Drew Baglino 是特斯拉動力總成 & 能源工程高級副總裁,領導特斯拉電機、電池、動力總成、電力電子、高壓和電池安全、動力總成性能建模等。是 Model Y 三電動力總成的負責人。
Madan Gopal 是特斯拉首席安全工程師,負責特斯拉汽車的安全和 ADAS 工程測試。是 Model Y 的模型防撞和主動安全系統開發與測試負責人。
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Scott Kohn 是 2005 年追隨特斯拉聯合創始人 JB Straubel 加入特斯拉的元老。在 2017 年前特斯拉首席電池科學家 Kurt Kelty 離職后,Scott Kohn 在統領特斯拉自研電池的工程研發與濫用測試工作。
Andrej Karpathy 和 Pete Bannon 是特斯拉 Autopilot 部門的雙子星,分別統領著 Autopilot 深度神經網絡和包括中央芯片在內的硬件的研發工作。
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Franz von Holzhausen 是特斯拉粉絲的老朋友了,他是特斯拉首席設計師,2016 年 Model 3 的發布會就是由他開場的。他也是 Model Y 的首席設計師。
Elon Musk,特斯拉首席工程師、首席產品架構師、Autopilot 負責人。因為事無巨細的介入產品從立項到投產的每一個細節,被揶揄為「納米經理」。除了 Model Y,他也是統領 Model S/X/3/Y、皮卡以及半掛的全系產品負責人。
這些人坐在一起,會給 Model Y 帶來哪些不一樣的色彩?

從 Model 3 到 Model Y
特斯拉是一家非常擅長從過去的經驗中學習迭代的公司。在 2017 年的特斯拉年度股東大會上,Elon  就 Model X 做了如下反思:
The big mistake we made with the X, which primarily was my responsibility, was having way too much complexity right at the beginning. That was very foolish.
我們在 Model X 上犯下的最大錯誤,就是一上來就集成了太多復雜的功能。這是我的責任,這么做是非常愚蠢的。
吸取了 Model X 的教訓后,Elon 和時任特斯拉 CTO JB Straubel 做了全面的評估,通過更新電子電氣架構、三電動力總成、激進應用新興技術讓 Model 3 變得更加「易于制造」。
Model 3 相對 Model S 「線束長度從 3公里下降到 1.5 公里,零部件數量從 3 萬個下降到 1 萬個」,就是這一指導思想下的產物。
全行業智能化、集成化程度最高的車型,Model 3 創造了歷史。然而,Model 3 并不完美。
美國工程咨詢公司 Munro & Associates CEO Sandy Munro 說,Model 3 的白車身存在嚴重的過度設計。在此之前,這家公司耗時 6600 個工時,逆向拆解了兩臺 Model 3。
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特斯拉的初衷是,通過各個部位結構件的加強設計來提升 Model 3 的被動安全性。特斯拉最終實現了他們的設計目標,Model 3 拿遍全球 NHTSA、E-NCAP、A-NCAP、IIHS 全五星安全碰撞評級就是明證。
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但與此同時,過度設計讓車輛的「易于制造」性大幅受限。Model 3 的鋼鋁車架裝配非常繁瑣,工人對齊這些復雜配件的每一條縫隙,大幅增加了制造難度。在 Model 3 的后輪圈位置,特斯拉使用了 14 個配件,通過鉚接、密封、焊接等五種不同的連接方式整合在一起。
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從 2017 年下半年到 2018 年 Q1,白車身復雜的制造讓 Model 3 的產能爬坡成了一場大型災難。
2018 年 4 月,Elon 接受 CBS 采訪,首次承認了 Model 3 的制造復雜度讓全自動化產線難堪重任,人在制造環節的作用被低估了。Elon 沒說的是,因為白車身制造的復雜度,Model 3 白車身負責人已經被他解雇了。
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Model 3 木已成舟,除了招聘更多的工人將「自動化」降低為「半自動化」,這個問題基本無解。
那么 Model Y 呢?
在 Model 3 產能爬坡的同時,Model Y 首席工程師 Lars Moravy 的團隊重新設計了 Model Y 的白車身。下圖是 Model 3 與 Model Y 的白車身設計不同的地方,需要指出的是,以下設計更新幾乎沒有一例是因轎車和 SUV 產品形態不同而做出的調整。
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Model 3 的工程問題對用戶體驗的影響微乎其微,它真正挑戰的是特斯拉管理層「易于制造」、全自動化生產的目標。站在 Model 3 的肩膀上,Model Y 完善了這一點。

超大、超大、超大的機器
特斯拉的學習遷移能力不僅限于產品之間,在中美歐不斷崛起的工廠中同樣有體現。
通過系統性的學習和迭代,特斯拉上海的超級工廠 Giga 3 比內華達州的 Giga 1 單位設備成本支出降低了 65%。特斯拉 Giga 1 運營副總裁 Chris Lister 說,Giga 1 工廠是一個關于效率的大型實驗:我們怎樣才能把工廠運營得盡可能高效?
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那么特斯拉關于工廠形態的終極目標是什么?制造「制造機器的機器」,Building the machine that makes the machine.
這跟 Model Y 又有什么關系呢?
在 Lars Moravy 團隊重新設計 Model Y 白車身的同時,特斯拉全自動化工廠開始設計 Model Y 的產線。2018 年 1 月 18 日,特斯拉模具設計主管 Matthew Kenneth Kallas 提交了一項專利申請。
這條專利的主題是什么?先來聽聽 Elon 和特斯拉汽車業務總裁 Jerome Guillen 的描述放松一下。
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Model 3 body was still super complex,like origami. We are building a giant machine using Tesla’s Grohmann sub-division, it ’s a giant, giant, giant machine that duplicates everything,is modular,is simple on the modular level,and … is gigantic.
Model 3 的車身仍然非常復雜,就像折紙一樣。我們正在通過特斯拉全自動化工廠制造一臺巨型機器,它是一臺可以復制所有部分的超大、超大、超大的機器,它是模塊化的,在模塊化的層次上很簡單,并且……巨大。
很難想象一家上市公司的總裁會這樣說話對嗎?來看看 Elon 更「正常」的描述。
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There are some manufacturing improvements for the Model Y. The rear underbody we’re moving to an aluminum…casting instead of a series of stamped steel and aluminum pieces, When we get the big casting machine, it’ll go from 70 parts to 1 with a significant reduction in capital expenditure on all the robots to put those parts together.
Model Y 在制造上有一些改進。我們將底盤后部改為鑄鋁結構,而不是(Model 3)一系列的沖壓鋼和鋁制件。當我們使用大型鑄造機時,它將 70 個零部件整合為 1 個零件,以此來顯著降低這些零部件組裝在一起的所有機器人的資本支出。
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在專利的開頭,特斯拉是這樣介紹的:在傳統車架制造和壓鑄工藝的背景下,車企通過多臺壓鑄機來鑄造車架的不同部件,再由工廠工人或機器人系統將這些部件組裝或焊接在一起,形成一個車架。特斯拉希望通過「多向一體式鑄造機」來降低鑄造機數量或降低一個完整車架所需的鑄件數量。
通過這個鑄造機,特斯拉希望實現減少制造工時、操作成本、制造成本、工廠占地面積、工廠運營成本、加工成本以及設備數量的目標。
那么 Jerome 嘴里「可以復制所有部分的超大、超大、超大的機器」到底長什么樣子呢?下面是專利中的示意圖,把中間那輛 Model S 換成 Model Y,你就對「多向一體式鑄造機」的大小有一個基本概念了。
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有了「多向一體式鑄造機」就可以實現全自動化了嗎?對汽車行業稍有了解就會知道,從鈑件到白車身,那是沖壓和焊接車間所做的工作。而汽車制造自動化率最低的環節是將全部內外飾件裝配到車身上的總裝車間。
也就是說,到這里,特斯拉還沒有顯露出放手一搏 Model Y 全自動化生產的野心。難道特斯拉放下了制造「制造機器的機器」的執念?

一切為了全自動化生產
2018 年 10 月 24 日,Elon 在特斯拉 Q3 財報上提起了 Model Y 項目的進展:
We've made significant progress on the Model Y. In fact, I approved the Model Y prototype to go into production recently. It will be 2020 for that to be in volume production.
我們在 Model Y 上取得了重大進展。事實上,我已經批準了 Model Y 的原型車,將于近期投產。 實現批量生產要到 2020 年。
就在 Elon 這番話前后一個月內,特斯拉申請了兩條與總裝自動化高度相關的專利。一個叫結構電纜(Structural Cable),一個叫布線系統架構(Wiring System Architecture)。以下摘取專利中的說明,沒有什么比專利說明更具說服力。
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傳統電纜的安裝很難自動化。電纜缺乏足夠的結構完整性和剛性,無法通過機械臂輕松拾取、移動和放置。由于電纜不是剛性的,它們可能不容易成為不同的形狀并在狹窄的空間限制下被布線到預定位置。
根據本公開的結構電纜是具有結構完整性的電纜,作為自動化過程的一部分,可以由機械臂將其操縱就位,同時提供與其所需位置的可靠數據連接。作為形式操縱的一部分,結構電纜優先允許操縱成不同的幾何形狀,從而可以避免障礙物的放置,并且可以以可重復的方式執行,從而可以實現為自動化過程的一部分。
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傳統的車輛布線是零碎的解決方案。通常有不同的線束將每個不同的電氣組件連接到中央電源來驅動每個組件,單個車輛內,導線的總長度可能很長。這些線束通常由多個非剛性的圓形導體組成。圓形導體并不是用于傳輸電流的最佳選擇,由于剛性不足,需要用人的手將其組裝到車輛中,這可能是一個緩慢的過程。
本公開涉及布線系統架構以及實現該架構所必需的電纜和連接器。這種新的體系結構減少了電纜的數量和長度,并將某些控制器移動到子組件中,這些子組件隨后控制車輛中存在的一個或多個設備。為了實現電力和信號傳輸,我們發明了新的電纜和連接器。
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特斯拉官方從未證實 Model Y 會應用新一代的電子電氣架構和線束,但「Model Y 取得重大進展」和兩條關鍵專利的提交時間很難不讓人浮想聯翩。
另一個耐人尋味之處在于,作為與 Model 3 同平臺的姊妹車型,Model Y 無法與 Model 3 共線生產。為了在加州 Fremont 工廠騰出 Model Y 的產線,特斯拉不得不在 2019 年 Q2 和 Q3 對工廠進行了重組。
特斯拉提交給 Fremont 市的建筑許可申請顯示,特斯拉正在建造新的白車身產線和總裝車間。
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10 月 15 日,長期關注特斯拉的媒體 CleanTechnica 報道,消息人士稱,Model Y「將使用革命性的 Flex 電纜電路,該電路可縮短整臺車的線束長度,并為每個組件提供電池與計算平臺的冗余連接。」
2017 年下半年,特斯拉強推機器人抓取柔軟的線束和細小的接口組件完成 Model 3 的總裝自動化,收獲了慘痛而深刻的失敗。
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在那之后的兩年內,特斯拉決定通過更新線束與 EE 架構的形態,再次向全自動化生產發起沖鋒。
為了實現汽車生產的全自動化,特斯拉不僅要推動沖壓、焊接、涂裝、總裝、電池 Pack 產線的智能化,產品在零部件設計階段的集成和極簡化同樣至關重要。
這又引出了一個新的問題:過去三年里,特斯拉為強推自動化付出了超 20 億美元沉沒投入,公司一度命懸一線的代價;Model 3 剛剛站穩全球市場,特斯拉立刻卷土重來?甚至考慮到專利申請的時間,特斯拉似乎是一邊填舊坑,一邊挖新坑。
特斯拉為什么對全自動化生產執念如此之深?
在 2016 年 6 月的特斯拉年度股東大會上,Elon 發表了他對汽車制造、汽車工廠效率的第一性原理思考:
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汽車工廠的終極產能等于體積乘以密度乘以速度。看一下如今工廠的體積利用率——不是占地面積——體積利用率低得難以置信,大約是 2%-3%。
那么速度呢?我們對產線速度的合理預期應該是多少?今天世界上最先進的汽車工廠,大約每 25 秒制造一輛汽車。聽起來很快對吧?車身長度加上一些緩沖空間,速度大概是 0.2m/s,跟烏龜差不多。
我們意識到,真正的問題、真正的困難以及最大的潛力所在,就是制造「制造機器的機器」。我們真的要把工廠當作一款巨大的產品來打造。
我們的目標是:將體積利用率和速度各提升一個數量級,分別做到 20%-30% 和人步行的速度。
Model Y 會成為特斯拉,也是汽車行業第一款全自動化生產的汽車嗎?

銷量將會超過 Model S/X/3 的總和?
Model 3 在中國的銷量一直不盡如人意,一些人在等國產 Model 3,更多人在等 Model Y。對于中國人來說,Model 3 太小了。對于 SUV 市場,一種廣為流傳的錯誤認識是:中國人喜歡 SUV,將來 Model Y 的銷售重鎮在中國。
全球 SUV 市場的真實狀況到底如何呢?
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從 2010 年到 2018 年,SUV 的全球市場份額從 17% 增長到了 39%,2018 年銷量達到創記錄的 3500 萬輛。全球三大汽車市場中,中國每賣 10 臺乘用車就有 4 臺 SUV,歐洲每賣出 3 臺乘用車就有 1 臺是 SUV,而在特斯拉的大本營美國,每賣 2 臺乘用車就有 1 臺 SUV。
這是全球三大汽車市場,也是特斯拉本土 + 兩大核心區域市場的 SUV 前景。如果你回顧一下 Model 3 的市場表現,會對特斯拉在消費市場的殺傷力更加印象深刻。
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2014 年至今,美國轎車市場已經經歷了連續五年的下滑,在 2018 年市場份額首次跌破了 30%。在這樣的背景下,特斯拉 Model 3 逆勢增長,從 2018 年下半年產能穩定在 5000 輛/周以上開始,Model 3 助推特斯拉在美國乘用車市場的份額從不足 0.5% 增長到穩定在 2% 以上,最終在 2018 年砍下了全球純電動車市場 7% 的市場份額。
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那么有望全面革新的 Model Y,會給全球 SUV 市場帶來怎樣的沖擊呢?

市場對 Model Y 的預期是降低投入烈度以「低成本」、「高毛利」,除了延續之前高歌猛進的風格,特斯拉內部對 Model Y 有怎樣的預期呢?
特斯拉 CFO Zachary Kirkhorn 在 Q3 財報會議上表示,特斯拉認為 Model Y 的均價(ASP)將高于 Model 3,同時公司正致力于 Model Y 的成本控制,根據特斯拉當前的項目預測,Model Y 的成本將與 Model 3 大致相當,因此,Model Y 的毛利率將高于 Model 3。
最后是投產時間表,特斯拉最早規劃于 2020 年 8 月 1 日投產 Model Y,9 月 1 日產能達到 2000 輛/周。在財報中,這一規劃被概括為「2020 年年中」。
10 月 25 日,三處不同的信源曝出特斯拉將于 2020 年 Q1 前后投產 Model Y,然而在 Q3 財報后,外媒刊文「特斯拉 CEO Elon Musk 重申:Model Y 將于 2020 年年中投產」。Elon 到底說了什么呢?
What really matters is the timing to volume production where volume production is some number in excess of 1,000 units per week. And we're confident of reaching that point no later than the middle of 2020.
真正重要的是批量生產的時間,即批量產能超過 1,000 輛/周。 我們有信心在 2020 年中期之前做到這一點。
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特斯拉已經準備好了 Model Y,世界準備好迎接 Ta 了嗎?

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