特斯拉 Model Y:你所不知道的一切

Ta 会是一款很棒的产品并将广受好评。我认为 Ta 的销量将会超过 Model S/X/3 的总和。

2019 年 3 月 15 日,特斯拉 CEO Elon Musk 在加州 Hawthorne 发布了特斯拉 Model Y。6 个月后,Elon 在 2019 年 Q3 财报电话会议上做了如上预期。

Model Y 是特斯拉有史以来内外认知最割裂的一款产品。

3 月 15 日的发布会结束后,这款产品不出意外地引发了广泛议论。但不同以往,这一次主流的论调都指向 Model Y 是特斯拉的转型之作——在持续数十年的高歌猛进后,特斯拉需要一款「高毛利」、「低成本」同时「平平无奇」、「创新乏力」的产品来实现盈亏平衡。

2012 年特斯拉横空出世,磨刀霍霍向奔马,凭借 Model 3 坐上「大型豪华汽车制造商」的交椅;从 Model 3 到 Model Y,特斯拉慢慢褪去了锐气,变成了众多循规蹈矩的车企中的一员?

屠龙的少年就此变成了恶龙?

Model Y 项目团队

在正文开始前,我们先来认识一下打造 Model Y 的特斯拉梦之队。

Lars Moravy 是 Model Y 首席工程师、特斯拉车辆工程副总裁,负责特斯拉车辆的所有硬件设计,包括车身、内外饰、照明、底盘、电池架构、散热、安全等等,是 Model Y 原型、验证和生产阶段的首席工程师。

Drew Baglino 是特斯拉动力总成 & 能源工程高级副总裁,领导特斯拉电机、电池、动力总成、电力电子、高压和电池安全、动力总成性能建模等。是 Model Y 三电动力总成的负责人。

Madan Gopal 是特斯拉首席安全工程师,负责特斯拉汽车的安全和 ADAS 工程测试。是 Model Y 的模型防撞和主动安全系统开发与测试负责人。

Scott Kohn 是 2005 年追随特斯拉联合创始人 JB Straubel 加入特斯拉的元老。在 2017 年前特斯拉首席电池科学家 Kurt Kelty 离职后,Scott Kohn 在统领特斯拉自研电池的工程研发与滥用测试工作。

Andrej Karpathy 和 Pete Bannon 是特斯拉 Autopilot 部门的双子星,分别统领着 Autopilot 深度神经网络和包括中央芯片在内的硬件的研发工作。

Franz von Holzhausen 是特斯拉粉丝的老朋友了,他是特斯拉首席设计师,2016 年 Model 3 的发布会就是由他开场的。他也是 Model Y 的首席设计师。

Elon Musk,特斯拉首席工程师、首席产品架构师、Autopilot 负责人。因为事无巨细的介入产品从立项到投产的每一个细节,被揶揄为「纳米经理」。除了 Model Y,他也是统领 Model S/X/3/Y、皮卡以及半挂的全系产品负责人。

这些人坐在一起,会给 Model Y 带来哪些不一样的色彩?

从 Model 3 到 Model Y

特斯拉是一家非常擅长从过去的经验中学习迭代的公司。在 2017 年的特斯拉年度股东大会上,Elon  就 Model X 做了如下反思:

我们在 Model X 上犯下的最大错误,就是一上来就集成了太多复杂的功能。这是我的责任,这么做是非常愚蠢的。

吸取了 Model X 的教训后,Elon 和时任特斯拉 CTO JB Straubel 做了全面的评估,通过更新电子电气架构、三电动力总成、激进应用新兴技术让 Model 3 变得更加「易于制造」。

Model 3 相对 Model S 「线束长度从 3公里下降到 1.5 公里,零部件数量从 3 万个下降到 1 万个」,就是这一指导思想下的产物。

全行业智能化、集成化程度最高的车型,Model 3 创造了历史。然而,Model 3 并不完美。

美国工程咨询公司 Munro & Associates CEO Sandy Munro 说,Model 3 的白车身存在严重的过度设计。在此之前,这家公司耗时 6600 个工时,逆向拆解了两台 Model 3。

特斯拉的初衷是,通过各个部位结构件的加强设计来提升 Model 3 的被动安全性。特斯拉最终实现了他们的设计目标,Model 3 拿遍全球 NHTSA、E-NCAP、A-NCAP、IIHS 全五星安全碰撞评级就是明证。

但与此同时,过度设计让车辆的「易于制造」性大幅受限。Model 3 的钢铝车架装配非常繁琐,工人对齐这些复杂配件的每一条缝隙,大幅增加了制造难度。在 Model 3 的后轮圈位置,特斯拉使用了 14 个配件,通过铆接、密封、焊接等五种不同的连接方式整合在一起。

从 2017 年下半年到 2018 年 Q1,白车身复杂的制造让 Model 3 的产能爬坡成了一场大型灾难。

2018 年 4 月,Elon 接受 CBS 采访,首次承认了 Model 3 的制造复杂度让全自动化产线难堪重任,人在制造环节的作用被低估了。Elon 没说的是,因为白车身制造的复杂度,Model 3 白车身负责人已经被他解雇了。

Model 3 木已成舟,除了招聘更多的工人将「自动化」降低为「半自动化」,这个问题基本无解。

那么 Model Y 呢?

在 Model 3 产能爬坡的同时,Model Y 首席工程师 Lars Moravy 的团队重新设计了 Model Y 的白车身。下图是 Model 3 与 Model Y 的白车身设计不同的地方,需要指出的是,以下设计更新几乎没有一例是因轿车和 SUV 产品形态不同而做出的调整。

Model 3 的工程问题对用户体验的影响微乎其微,它真正挑战的是特斯拉管理层「易于制造」、全自动化生产的目标。站在 Model 3 的肩膀上,Model Y 完善了这一点。

超大、超大、超大的机器

特斯拉的学习迁移能力不仅限于产品之间,在中美欧不断崛起的工厂中同样有体现。

通过系统性的学习和迭代,特斯拉上海的超级工厂 Giga 3 比内华达州的 Giga 1 单位设备成本支出降低了 65%。特斯拉 Giga 1 运营副总裁 Chris Lister 说,Giga 1 工厂是一个关于效率的大型实验:我们怎样才能把工厂运营得尽可能高效?

那么特斯拉关于工厂形态的终极目标是什么?制造「制造机器的机器」,Building the machine that makes the machine.

这跟 Model Y 又有什么关系呢?

在 Lars Moravy 团队重新设计 Model Y 白车身的同时,特斯拉全自动化工厂开始设计 Model Y 的产线。2018 年 1 月 18 日,特斯拉模具设计主管 Matthew Kenneth Kallas 提交了一项专利申请。

这条专利的主题是什么?先来听听 Elon 和特斯拉汽车业务总裁 Jerome Guillen 的描述放松一下。

Model 3 的车身仍然非常复杂,就像折纸一样。我们正在通过特斯拉全自动化工厂制造一台巨型机器,它是一台可以复制所有部分的超大、超大、超大的机器,它是模块化的,在模块化的层次上很简单,并且……巨大。

很难想象一家上市公司的总裁会这样说话对吗?来看看 Elon 更「正常」的描述。

Model Y 在制造上有一些改进。我们将底盘后部改为铸铝结构,而不是(Model 3)一系列的冲压钢和铝制件。当我们使用大型铸造机时,它将 70 个零部件整合为 1 个零件,以此来显著降低这些零部件组装在一起的所有机器人的资本支出。

在专利的开头,特斯拉是这样介绍的:在传统车架制造和压铸工艺的背景下,车企通过多台压铸机来铸造车架的不同部件,再由工厂工人或机器人系统将这些部件组装或焊接在一起,形成一个车架。特斯拉希望通过「多向一体式铸造机」来降低铸造机数量或降低一个完整车架所需的铸件数量。

通过这个铸造机,特斯拉希望实现减少制造工时、操作成本、制造成本、工厂占地面积、工厂运营成本、加工成本以及设备数量的目标。

那么 Jerome 嘴里「可以复制所有部分的超大、超大、超大的机器」到底长什么样子呢?下面是专利中的示意图,把中间那辆 Model S 换成 Model Y,你就对「多向一体式铸造机」的大小有一个基本概念了。

有了「多向一体式铸造机」就可以实现全自动化了吗?对汽车行业稍有了解就会知道,从钣件到白车身,那是冲压和焊接车间所做的工作。而汽车制造自动化率最低的环节是将全部内外饰件装配到车身上的总装车间。

也就是说,到这里,特斯拉还没有显露出放手一搏 Model Y 全自动化生产的野心。难道特斯拉放下了制造「制造机器的机器」的执念?

一切为了全自动化生产

2018 年 10 月 24 日,Elon 在特斯拉 Q3 财报上提起了 Model Y 项目的进展:

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.

我们在 Model Y 上取得了重大进展。事实上,我已经批准了 Model Y 的原型车,将于近期投产。 实现批量生产要到 2020 年。

就在 Elon 这番话前后一个月内,特斯拉申请了两条与总装自动化高度相关的专利。一个叫结构电缆(Structural Cable),一个叫布线系统架构(Wiring System Architecture)。以下摘取专利中的说明,没有什么比专利说明更具说服力。

• 传统电缆的安装很难自动化。电缆缺乏足够的结构完整性和刚性,无法通过机械臂轻松拾取、移动和放置。由于电缆不是刚性的,它们可能不容易成为不同的形状并在狭窄的空间限制下被布线到预定位置。

• 根据本公开的结构电缆是具有结构完整性的电缆,作为自动化过程的一部分,可以由机械臂将其操纵就位,同时提供与其所需位置的可靠数据连接。作为形式操纵的一部分,结构电缆优先允许操纵成不同的几何形状,从而可以避免障碍物的放置,并且可以以可重复的方式执行,从而可以实现为自动化过程的一部分。

• 传统的车辆布线是零碎的解决方案。通常有不同的线束将每个不同的电气组件连接到中央电源来驱动每个组件,单个车辆内,导线的总长度可能很长。这些线束通常由多个非刚性的圆形导体组成。圆形导体并不是用于传输电流的最佳选择,由于刚性不足,需要用人的手将其组装到车辆中,这可能是一个缓慢的过程。

• 本公开涉及布线系统架构以及实现该架构所必需的电缆和连接器。这种新的体系结构减少了电缆的数量和长度,并将某些控制器移动到子组件中,这些子组件随后控制车辆中存在的一个或多个设备。为了实现电力和信号传输,我们发明了新的电缆和连接器。

特斯拉官方从未证实 Model Y 会应用新一代的电子电气架构和线束,但「Model Y 取得重大进展」和两条关键专利的提交时间很难不让人浮想联翩。

另一个耐人寻味之处在于,作为与 Model 3 同平台的姊妹车型,Model Y 无法与 Model 3 共线生产。为了在加州 Fremont 工厂腾出 Model Y 的产线,特斯拉不得不在 2019 年 Q2 和 Q3 对工厂进行了重组。

特斯拉提交给 Fremont 市的建筑许可申请显示,特斯拉正在建造新的白车身产线和总装车间。

10 月 15 日,长期关注特斯拉的媒体 CleanTechnica 报道,消息人士称,Model Y「将使用革命性的 Flex 电缆电路,该电路可缩短整台车的线束长度,并为每个组件提供电池与计算平台的冗余连接。」

2017 年下半年,特斯拉强推机器人抓取柔软的线束和细小的接口组件完成 Model 3 的总装自动化,收获了惨痛而深刻的失败。

在那之后的两年内,特斯拉决定通过更新线束与 EE 架构的形态,再次向全自动化生产发起冲锋。

为了实现汽车生产的全自动化,特斯拉不仅要推动冲压、焊接、涂装、总装、电池 Pack 产线的智能化,产品在零部件设计阶段的集成和极简化同样至关重要。

这又引出了一个新的问题:过去三年里,特斯拉为强推自动化付出了超 20 亿美元沉没投入,公司一度命悬一线的代价;Model 3 刚刚站稳全球市场,特斯拉立刻卷土重来?甚至考虑到专利申请的时间,特斯拉似乎是一边填旧坑,一边挖新坑。

特斯拉为什么对全自动化生产执念如此之深?

在 2016 年 6 月的特斯拉年度股东大会上,Elon 发表了他对汽车制造、汽车工厂效率的第一性原理思考:

汽车工厂的终极产能等于体积乘以密度乘以速度。看一下如今工厂的体积利用率——不是占地面积——体积利用率低得难以置信,大约是 2%-3%。

那么速度呢?我们对产线速度的合理预期应该是多少?今天世界上最先进的汽车工厂,大约每 25 秒制造一辆汽车。听起来很快对吧?车身长度加上一些缓冲空间,速度大概是 0.2m/s,跟乌龟差不多。

我们意识到,真正的问题、真正的困难以及最大的潜力所在,就是制造「制造机器的机器」。我们真的要把工厂当作一款巨大的产品来打造。 

我们的目标是:将体积利用率和速度各提升一个数量级,分别做到 20%-30% 和人步行的速度。

Model Y 会成为特斯拉,也是汽车行业第一款全自动化生产的汽车吗?

销量将会超过 Model S/X/3 的总和?

Model 3 在中国的销量一直不尽如人意,一些人在等国产 Model 3,更多人在等 Model Y。对于中国人来说,Model 3 太小了。对于 SUV 市场,一种广为流传的错误认识是:中国人喜欢 SUV,将来 Model Y 的销售重镇在中国。

全球 SUV 市场的真实状况到底如何呢?

从 2010 年到 2018 年,SUV 的全球市场份额从 17% 增长到了 39%,2018 年销量达到创记录的 3500 万辆。全球三大汽车市场中,中国每卖 10 台乘用车就有 4 台 SUV,欧洲每卖出 3 台乘用车就有 1 台是 SUV,而在特斯拉的大本营美国,每卖 2 台乘用车就有 1 台 SUV。

这是全球三大汽车市场,也是特斯拉本土 + 两大核心区域市场的 SUV 前景。如果你回顾一下 Model 3 的市场表现,会对特斯拉在消费市场的杀伤力更加印象深刻。

2014 年至今,美国轿车市场已经经历了连续五年的下滑,在 2018 年市场份额首次跌破了 30%。在这样的背景下,特斯拉 Model 3 逆势增长,从 2018 年下半年产能稳定在 5000 辆/周以上开始,Model 3 助推特斯拉在美国乘用车市场的份额从不足 0.5% 增长到稳定在 2% 以上,最终在 2018 年砍下了全球纯电动车市场 7% 的市场份额。

那么有望全面革新的 Model Y,会给全球 SUV 市场带来怎样的冲击呢?

市场对 Model Y 的预期是降低投入烈度以「低成本」、「高毛利」,除了延续之前高歌猛进的风格,特斯拉内部对 Model Y 有怎样的预期呢?

特斯拉 CFO Zachary Kirkhorn 在 Q3 财报会议上表示,特斯拉认为 Model Y 的均价(ASP)将高于 Model 3,同时公司正致力于 Model Y 的成本控制,根据特斯拉当前的项目预测,Model Y 的成本将与 Model 3 大致相当,因此,Model Y 的毛利率将高于 Model 3。

最后是投产时间表,特斯拉最早规划于 2020 年 8 月 1 日投产 Model Y,9 月 1 日产能达到 2000 辆/周。在财报中,这一规划被概括为「2020 年年中」。

10 月 25 日,三处不同的信源曝出特斯拉将于 2020 年 Q1 前后投产 Model Y,然而在 Q3 财报后,外媒刊文「特斯拉 CEO Elon Musk 重申:Model Y 将于 2020 年年中投产」。Elon 到底说了什么呢?

真正重要的是批量生产的时间,即批量产能超过 1,000 辆/周。 我们有信心在 2020 年中期之前做到这一点。

特斯拉已经准备好了 Model Y,世界准备好迎接 Ta 了吗?(文:Chris Zheng 42号车库)

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