被誉为“现实版钢铁侠”的埃隆·马斯克,凭借其领导的SpaceX火箭、载人龙飞船、脑机接口技术研究、太阳能储能系统以及特斯拉超级工厂等诸多创新项目,不断颠覆公众的认知边界。特别是在汽车行业,特斯拉超级工厂展现了令人瞩目的领先实力:能够在短短40秒内完成一辆汽车的制造,这一卓越的生产能力与供应链管理水平无疑令人叹为观止。
什么是超级工厂(Giga)?
早在2013年,马斯克提出了构想,计划建造一座名为Gigafactory的超大型综合生产基地,其中“Giga”一词寓意着“千兆”或“十亿级别”的宏大规模。按照马斯克的设想,这座超级工厂将是一个全能型的制造中心,具备生产特斯拉旗下全部产品的能力,涵盖但不限于电池组、太阳能电池组件、家庭能源存储系统以及各类电动车辆的全套产业链产品。
除了规模大,Giga还有哪些“超级”的地方?
其一,超级工艺。
在汽车制造环节,特斯拉“冲焊涂”各个环节产线达90%以上高自动化率。同时特斯拉不断创新工艺,利用电动车构造的优势,进行多元件集成化生产。
举例来说,曾经在制造Model 3的后部车架时,特斯拉不得不自行设立专门的焊接生产线,将来自多家供应商提供的超过70个冲压焊接部件逐一拼接在一起。然而,特斯拉后来引入了一项重大技术创新,在增设的大型压铸车间内配备了多台高达6000吨位的巨型压铸机。这些压铸机能够一次性将原本在不同生产阶段需要几十甚至上百个独立零件集成化,实现一体化铸造。
通过这项一体式压铸技术的运用,特斯拉如今仅需单一供应商提供铝材原料,随后在其内部完成从原始材料到完整车架的直接转化。这一转变极大地简化了生产流程,将原先耗时数小时、需多次转手且涉及大量机器人协同作业的多重工序,浓缩为几分钟内就能完成的一体化压铸过程,并且减少了对上百台机器人自动化设备的依赖。
其二,超级速度。
特斯拉超级工厂通过最大化利用生产场地,持续降本增效。
就拿特斯拉上海工厂来说,其单位面积产量,相当于很多传统车厂的3-5倍,这是为何?上海工厂的生产方式与其他车企有很大不同吗?
通常情况下,制造一辆汽车的过程需依次经历四大核心工艺阶段,即冲压、焊接、涂装和总装。参照传统汽车制造商的既有布局习惯,他们往往会设立独立的四大生产车间,分别专注于这四项不同的工艺步骤。这样一来,从负责冲压零部件的车间到承担焊接作业的车间之间,以及从焊接工艺过渡到涂装工艺,乃至塑料配件进入到最后的总装车间,其间物料运输和流转的距离往往是相对遥远的。
特斯拉摈弃了工厂外观繁复的设计,将冲焊涂总四大整车工艺采用大联合形式集中在一个空间内,极大限度缩短了各个工序之间的物流路径。工厂车间内部空间也极为紧凑,密密麻麻布满了各种机器人和机械设备,两条产线之间除了人行道和物流车位置外,几乎没有其他空闲的位置。
特斯拉工厂不仅追求平面空间效率,还追求立体空间效率,“以立方米论效率”,充分利用纵向空间的厂房结构,全面推进多层厂房设计,在焊装、涂装、总装、电池、电机等车间全部采用双层和多层形式,通过升降机、机运链等自动化物流措施进行空中输送,减少了人工垂直搬运。空间的高度垂直整合,把尽量多的零部件放在一个屋顶下生产制造,不仅方便工艺调整,也进一步减少运输路径,提升了零部件流转效率和土地利用率,特斯拉上海工厂的单位面积产量自然达到业界领先水平。
特斯拉的超级速度也让其库存几乎为零。
在一个宣传片内,特斯拉员工称,“我们甚至不会在仓库去存任何的库存,追求零库存的极致。”
2019年,特斯拉上海工厂生产Model 3时,大部分零件还是依靠进口,但两个月时间,便可支持高产量的爬坡。
特斯拉公司在零件创新与现代化物流布局上独树一帜,一方面致力于实现关键进口零部件的本土化生产,以增强自身在零件设计和制造领域的自主创新能力。位于上海临港装备产业园区的特斯拉超级工厂,得益于优越的地理位置优势,无论是海上还是陆地交通条件都非常便捷。当前,特斯拉上海工厂周边集聚了一批上游供应商,随着本土化进程的推进,原本需跨越万里的零部件运输距离被大幅缩短至仅仅10分钟车程,由此带来了显著的运输成本下降,并极大强化了供应链的稳定性。
据相关了解,特斯拉制定了雄心勃勃的本地化采购战略,计划至2023年底,将在中国的本地采购率从初期的30%大幅提升至近乎100%,此举无疑是特斯拉在全球供应链管理中推行高效、稳定与可持续发展的一个重要里程碑。
人们耳熟能详的是特斯拉工厂独特的“车轮上的仓库”模式,在特斯拉上海超级工厂内,传统意义上的独立仓储区域被巧妙地替代为灵活高效的集装箱仓储单元。上海工厂采纳了现代化的工厂设计理念,通过环抱式布局结构,最大化地促进了物料在厂内的流畅转运。
在工厂周边,密集设置了近百个对接集装箱的专业装卸入口,每日承载着近两千个集装箱的快速周转任务,这些装卸点距生产线仅咫尺之遥,仅有10米距离,形成了一个流动库存系统。如此一来,集装箱如同移动仓库般直接在生产线边界的道口处完成卸货作业,极大地提高了物料配送效率和生产节奏。
特斯拉内部人士介绍:“这个场景就类似于餐厅的翻台率一样,每一个客户下的订单会涉及到零件的排序,若现在车间在过的是红黑红,物流会根据它的制造序列去向所有的排序供应商做播报,它供的零部件也是红黑红黑排列好的,所以它是从供应商直接到线边的最短路线。”
通过这种方式,从长三角等地采购而来的零部件也可以及时被送上特斯拉的生产线,继而实现零库存。
其三,超级节能。
据了解,特斯拉超级工厂在通勤、物流、制造等各个环节使用新能源,大幅提升能源使用效率,截止2020年底,特斯拉太阳能电池板的累计发电量是特斯拉所有工厂所消耗电力总和的数倍。
其四,超级环保。
比如特斯拉会对旧电池材料回收再利用,报废锂离子电池回收率为100%。特斯拉透露,在其上海超级工厂中,每年回用中水超过15万吨,排放废水中无一类重金属,处理后的中水水质达到自来水水平。
整体来看,特斯拉超级工厂兼具先进制造、高效物流运营等功能,集超级工艺、超级速度、超级节能和超级环保于一体,蕴藏着超级的能量。
超级工厂背后的隐形智慧官——Material Flow System
特斯拉超级工厂内,分布有数百台机器人,并采用多车型混线生产,在自动化产线助力下,以往数千人才能完成的传统生产线工作,如今只需要几十人即可完成。
据消息,特斯拉上海工厂的自动化率达到95%以上,其“数字神经网”也遍布产线的每个角落,如冲压车间冲压线自动化率接近100%,通过仪器扫描,零件尺寸也可100%自动化测量……
特斯拉为了更好地适应其特有的商业模式和提高效率,自主研发了一系列关键系统,其中包括物料管理系统、生产运营体系以及企业资源规划(ERP)系统等,通过数字化和智能化技术的深度融合,已经成功实现了稳定的产能输出和成本的有效控制。同时,特斯拉的示范效应也在引领其供应链合作伙伴逐步向优化和智能化方向转型。
特斯拉的物料流动系统(Material Flow System, MFS)堪称支撑超级工厂高效运转的幕后智囊。这套系统通过强大的软件平台,精准操控着仓库、物料堆放区、运输车辆和工厂内部的物料流动过程,运用一系列优化算法来提升物料存放空间的利用率和流转速度,从而大大提高汽车制造的整体效能。此外,MFS系统具有极高的灵活性和适应性,可以根据不同工厂的具体情况进行快速个性化的配置,实时收集并记录关键数据,确保工厂运营的高速流畅,就如同疏通了工厂运作的主脉络。
基于MFS的尖端技术架构,特斯拉工厂能够自动化处理收货流程,显著缩短系统响应时间和执行周期,并实时监控生产现场的各个环节,精确追踪物料的具体位置。不仅如此,该系统还具备单箱物料二维码追踪功能,进一步细化物料管理的颗粒度,实现精细化和精准化的物料管控。
另外,MFS将仓储管理和物流执行整合在同一系统内,整合各类型仓库,实现不同存储单元之间的无缝拉动。
此外,该系统基于高智慧管理库存,可以快速、准确地处理和分配物料和零部件,实现需求拉动,并能够灵活调配生产资源以应对业务变化。
想想看,要将每天近2000个集装箱准确投送至生产区域且保证生产节拍,这套系统的复杂程度可想而知,因此MFS堪当特斯拉工厂神经中枢。
截止当前,特斯拉在全球运营着7座主要生产基地,囊括5座超级工厂、加州弗里蒙特整车制造厂及Megafactory电池制造基地。特别值得一提的是,上海超级工厂以其建设速度著称,创下了不到一年内实现从破土动工到投产、交付的惊人纪录,主要服务于中国市场,并对外出口至多个海外市场,是特斯拉在全球范围内的首座海外超级工厂,同时也是其体系内效率最高、品质最优的制造基地。
内华达州的超级工厂则是全球范围内生产电机、电池及动力系统的领军企业之一,产能居世界前列。纽约州的工厂专注生产太阳能电池板及相关组件。得克萨斯州新工厂预计将成为未来电动皮卡Cybertruck和电动半挂卡车Semi的主要生产基地。而柏林超级工厂作为特斯拉继上海超级工厂后的第二座海外大型生产基地,已于今年正式启动生产运营。
为进一步提升供应链效率,加速世界向可持续能源转变,未来特斯拉还将打造更多的超级工厂,“每一辆特斯拉从这里启程,这就是Giga 创造奇迹的地方”。
来源:物流沙龙 作者 | 物流麻将胡
编辑 ▎王 琰 审核 ▎于永初
审核 ▎于永初