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特斯拉機器人自動化 打造“超級工廠”

激光制造網 來源:21世紀經濟報道2013-08-07 我要評論(0 )   

在北加州的弗里蒙特市,一個被涂成全白的、寬敞明亮的汽車工廠里,機器人(46.880,-2.57,-5.20%)們正在匆忙地執(zhí)行任務。它們好像外科醫(yī)生般圍繞著一臺尚未成型的車架,為...

        在北加州的弗里蒙特市,一個被涂成全白的、寬敞明亮的汽車工廠里,機器人(46.880,-2.57,-5.20%)們正在匆忙地執(zhí)行任務。它們好像外科醫(yī)生般圍繞著一臺尚未成型的車架,為其精確地執(zhí)行點焊、鉚接、膠合的“手術”。如果此時有一輛汽車從你身旁“滑”過,或從你頭頂“飛”過,都不需要覺得驚訝,這正是“鋼鐵俠”埃隆.馬斯克 (特斯拉的CEO)打造的特斯拉“超級工廠”。

  “超級工廠”是特斯拉第二代電動車Model S(家庭款四門轎車)的出生地。憑借著這款汽車的銷售,今年5月,特斯拉宣布在2013年第一季度實現(xiàn)公司成立10年來的首次盈利,利潤率高達25%。

  銷量與盈利上升的秘密,來自特斯拉打造的機器人全自動化“超級工廠”。


 

  要找出埃隆建造超級工廠的目的,還要追溯其推廣電動車的市場戰(zhàn)略計劃。在埃隆的市場計劃中,繼續(xù)降低特斯拉汽車的售價,在3到4年內推出售價僅為3萬美元左右的汽車是第三個步驟(豪華系列Roadster、中等系列Model S分別為前兩步驟,已實現(xiàn))。因此,埃隆迫切需要解決兩個問題,一個是成本問題,另一個是產能問題。

  在成本方面,埃隆信心滿滿,他曾表示會將公司的利潤率保持在25%左右,要知道,傳統(tǒng)的跨國汽車廠商僅能達到10%。但5年前,埃隆還在為成本問題發(fā)愁。當時,Roadster跑車的實際生產成本曾攀升至14萬美元,經過與供應商的一番協(xié)商后,成本也只是降至9.5萬美元。接連虧損的緊張形勢讓埃隆開始查找造成巨大成本差異(他核算的生產成本為6.5萬美元)的原因。據Slate.com報道,埃隆發(fā)現(xiàn)問題出在外包企業(yè)身上。

  為了盡可能地降低成本,埃隆決定要購置一個大型的、能夠“內包”量產的新工廠。幸運的是,2010年10月,埃隆以低于估價(1億美元)一半以上的價格(4200萬美元)收購了位于北加州,占地46.5萬平方米的NUMMI工廠。更讓埃隆和吉爾伯特.帕辛(特斯拉車輛制造業(yè)務的副總裁)高興的是,這個原屬于豐田與通用的聯(lián)合汽車制造廠為他們保留了許多汽車制造的基礎設施,其中包含造價高昂、安裝費時的自動噴漆車間和六臺機械沖裁機。帕辛表示:“收購NUMMI為特斯拉省了一筆巨大的成本。” 這一年,特斯拉不僅拿到美國能源部4.65億美元的貸款,獲得豐田5000萬美元的注資,還完成了上市。

  憑借著貸款、豐田的投資以及上市獲得的資金,特斯拉開始啟動“超級工廠”計劃了?!?1CBR》記者在翻閱特斯拉2011財年的財報時發(fā)現(xiàn),特斯拉的研究與開發(fā)(R&D)成本暴漲了1.16億美元,從2010年年底的9300萬美元增至2011年年底的2.09億美元,增幅達124.7%。據特斯拉財報顯示,這1億多美元包括了原料原型制作、工廠及動力開發(fā)、引擎設計、測試、雇傭工人等費用。

  在這個花費巨資建造的“超級工廠”里,特斯拉幾乎能夠完成從原材料到成品的全部生產過程,除了駕駛桿等少量部件從戴姆勒(奔馳母公司)購買,Model S幾乎所有的零件都由特斯拉自給自足,甚至包括模制的塑料零件。

  在這種“內包”的模式背后,“多才多藝”的機器人是生產線的重要力量。目前“超級工廠”內一共有160臺機器人,分屬四大制造環(huán)節(jié):沖壓生產線、車身中心、烤漆中心和組裝中心。

  其中,車身中心的“多工機器人”(Multitasking robot)是目前最先進、使用頻率最高的機器人。它們大多只有一個巨型機械臂,卻能執(zhí)行多種不同的任務——包辦車身沖壓、焊接、鉚接、膠合等工作。它們可以先用鉗子進行點焊,然后放開鉗子;緊接著拿起夾子,膠合車身板件。生產線上的工程師介紹說:“這種靈活性對小巧、有效率的作業(yè)流程十分重要。”在執(zhí)行任務期間,這些機器人的每一步都必須分毫不差,否則就會導致整個生產流程的停擺,所以對它們的“教學訓練”就顯得格外重要。據《寰宇地理》的紀錄片介紹,特斯拉團隊在前期訓練機器人上就花費了一年半的時間。

  當車體組裝好以后,位于車間上方的“運輸機器人”能將整個車身吊起,運往位于另一棟建筑的噴漆區(qū)。在那里,“噴漆手”機器人擁有可彎曲機械臂,不僅能全方位、不留死角地為車身上漆,還能使用把手來開關車門與車廂蓋。

  送到組裝中心后,“多工機器人”除了能連續(xù)安裝車門、車頂外,還能將一個完整的座椅直接放入汽車內部,主管生產的帕辛都稱其“令人驚嘆”。有意思的是,組裝中心的“安裝機器人”還是個“拍照達人”,因為在為Model S安裝全景天窗時,它總會先在正上方拍張車頂?shù)恼掌?,通過照片測量出天窗的精確方位,再把玻璃黏合上去。

  在車間里,車輛在不同環(huán)節(jié)間的運送基本都由一款自動引導機器人——“聰明車”(Self guide smart car)來完成。工作人員提前在地面上用磁性材料設計好行走路線后,“聰明車”就能按照路線的指引,載著Model S穿梭于工廠之間。 “我們正在把自動化發(fā)揮到極致。” 帕辛說。特斯拉的工廠只雇傭了3000名工人,他們除了完成一些機器人無法實現(xiàn)的工作外,如安裝儀表板、引擎等,還需要對機器人完成的細節(jié)內容進行確認。

  埃隆在向股東發(fā)布的一封郵件中解釋道,特斯拉之所以能夠盈利,部分原因是大幅提高了汽車的生產效率,將生產一輛汽車所需要的時間下降了40%。在產能方面,憑借著160臺機器人以及3000名工人,特斯拉工廠可以在3-5天內實現(xiàn)一輛車從模型到生產成型的生產過程。埃隆在7月10日接受媒體采訪時表示,特斯拉工廠已實現(xiàn)每周生產超過400輛、年產20000輛汽車的目標,而且不是“超過一點點”,明年將把目標提高為每周800輛。事實上,特斯拉在提升產能方面還有很長的路要走,在底特律或者日本的主流汽車廠能夠每天生產400輛汽車,在這個原本屬于豐田和通用的工廠里,能實現(xiàn)每周6000輛汽車的產能。不過,特斯拉的發(fā)展勢頭讓人無法否認其潛力,這個出自硅谷的汽車公司才成立10年,那時它們有的只是幾個工程師和蓮花汽車生產的底盤,更不消說,特斯拉現(xiàn)在只用了工廠20%的面積。

  目前,NUMMI工廠80%的面積仍屬于“暗區(qū)”,埃隆和帕辛早已對余下區(qū)域進行了規(guī)劃,他們的終極目標是:生產量大而便宜的車,讓電動車真正普及起來,“我們將盡快實現(xiàn)年產50萬輛,這將填滿這個巨大工廠剩下的地方。”

  現(xiàn)在,特斯拉工廠的高效生產力并不僅僅用于完成自家汽車的生產目標,還為豐田和戴姆勒研發(fā)電力系統(tǒng)和汽車,以獲得投資。特斯拉還通過向其他汽車廠商出售碳排放額度,獲取每輛車最高3.5萬美元的收入。作為自1956年福特汽車[微博]IPO以來第一家上市的美國汽車制造商,這個初創(chuàng)企業(yè)正在發(fā)揮著 “特斯拉效應”,它極大地刺激著汽車這個傳統(tǒng)行業(yè)的生產商以及供應商們。#p#分頁標題#e#

 

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