從Giga 1到Giga 3，特斯拉超級工廠的高速迭代

自1月17日奠基以來，特斯拉上海超級工廠Giga 3一直以日新月異的速度在崛起；很多人好奇為什么上海要用土地和政策資源去爭奪特斯拉自有工廠？上海超級工廠有哪些功能？為什么工廠還在“迭代”？我們回顧了特斯拉位于內華達州的Giga 1超級工廠自2013年以來的設計理念和建設進度，試圖為上述問題提供答案。Giga 1:可復制、快速迭代、可擴展的巨型機器埃隆·馬斯克(Elon Musk)在2013年首次公開計劃建造特斯拉超級工廠Giga 1。2013年11月，埃隆告訴分析師，為了確保Model S、即將推出的SUV Model X和特斯拉第三代車型(Model 3尚未確定產品名稱)的穩定電池供應，他正在設想“一個真正巨大的設施，一個產能與全球鋰離子生產規模相當的工廠。”。

當時，特斯拉Model S的產能僅為每周550輛，但特斯拉在提交給SEC的文件中指出，并不是市場需求限制了我們，供應商的電芯供應是限制我們擴大產能的關鍵因素。這里的供應商說的是松下。事實上，早在2011年，特斯拉就與松下簽署了總計6.4億塊18650電池的供應協議。到2013年10月，雙方續簽協議，將供應量增加到18億臺，規模增長200%。當然，18億只是權宜之計，Giga 1已經在路上了。2014年7月31日，在對北美和亞洲約100個地區進行全面調查后，特斯拉終于與松下達成歷史性合作，在美國內華達州建造超級工廠Giga 1。

根據協議，特斯拉負責準備、提供和管理土地、建筑和公用設施。松下負責生產和供應圓柱形電池，并在雙方同意的基礎上投資設備、機器和其他制造工具。特斯拉將制造基于電池和其他組件的電池模塊和電池組。Giga 1由特斯拉管理，松下被定位為特斯拉鋰電池的主要合作伙伴。松下將占據工廠生產面積的一半，而特斯拉的模塊和與包裝裝配線相關的關鍵供應商將占據這個垂直整合的工業綜合體的另一半。特斯拉首席技術官JB Straubel表示，Giga 1代表了電池大規模生產方式的根本性變化。Giga 1不僅滿足了Model 3的電池需求，也為降低更廣泛儲能應用的成本創造了條件。

JB Straubel在一份Giga 1特斯拉公告中表示，電池成本的降低將通過優化制造工藝來實現，這是由目前沒有電池制造商擁有的規模經濟所驅動的。進一步降低成本的方法是針對汽車使用場景重新設計和優化電池芯的規格和性能，通過與供應商一起進廠來消除包裝、運輸、關稅和庫存調度成本，并在效用和運營費用較低的工廠進行制造。

換句話說，2014年工廠籌建之初，Elon和JB Straubel就在為2170電池的研發做準備。盡管與松下的聯合建設合同是在7月31日簽署的，但特斯拉的建設團隊早在6月就搬進了內華達州斯帕克的郊區。下面是最早的施工照片。

2017年1月4日，特斯拉在Giga 1舉辦了特斯拉Gigafactory 1投資者日。埃隆向投資者介紹了Giga 1的設計理念和建造進度。

Giga 1是世界領先的電池生產設備(注意Giga 1不是工廠，是生產設備)。它可以實現每GWh最低的設備資本投資和每kWh電池最低的制造成本支出，同時保持高的生產能力和效率。Giga 1將生產電池、電池組、儲能產品和汽車零部件。完成后……第二階段項目中，Giga 1電池產能將達到35 GWh/年，電池組產能將達到50 GWh/年，超過2013年全球所有其他動力電池供應商的產能總和。支持特斯拉50萬輛汽車的電池需求和儲能產品。

特斯拉對Giga 1設計理念的展示令人印象深刻。作為單一產品，Giga 1被設計為高度自動化的集成系統，未來將在世界各地復制；Giga 1的設計高度靈活，可以適應儲能化學品和組件的迭代；Giga 1可擴展，支持進一步的額外設備資本投資，以隨著需求的增加推動產能增長。

模塊化快速迭代捕獲關鍵詞:可復制、快速迭代、可擴展。最重要的是，特斯拉將Giga 1視為一款產品。在2017年特斯拉財報會議上，Elon和JB Straubel更詳細地解釋了“用產品思維建廠”的重要性。。根本的區別在于真正把工廠當成一個產品，一個相當垂直整合的產品。將工廠建設中遇到的問題更多地視為工程或技術挑戰來解決。那么，產品思維如何深刻影響工廠建設，以實現“每GWh最小設備資本投資”，同時保持高產能和高效率？埃隆列舉了以下四點:獨立的設計和施工流程，以增加設備生產密度，提高生產速度，周到的設施系統和設備設計，布局，并實施創新的施工技術，減少土地，建筑，基礎設施，材料和勞動力成本。如何才能做到每千瓦時電池的制造成本最低？JB斯特勞貝爾列出了六個選項。盡可能本地化以降低關稅和投入成本(原材料、組件、勞動力、能源、水)重新設計整個供應鏈以滿足更高的生產能力和定制組件要求，同時降低運輸成本改進電池設計，提高電池能量密度，優化電池規格(2170 vs 18650)改進模塊和包裝設計，提高包裝能量密度，改進自動化和工藝設計，提高產品產量，降低廢料成本，提高現場可靠性，降低單位設備的資本投資，降低折舊成本。那么什么是產品思維呢？我們可以解釋Model 3是怎么造出來的，Giga 1是怎么造出來的。Giga 1的“快速迭代”特性反映了產品開發中經典的“設計構建測試”循環過程，而“可擴展”特性反映了在詳細設計階段結束時從小規模生產向增量生產的過渡。Elon和JB Straubel提出的十大工廠建設策略，在產品思維上，與Model 3在設計、工程、三電、電子電氣架構上所做的創新和改進并無本質區別。2014年7月，特斯拉宣布為Giga 1設計投資50億美元，最大產能50 GWh/年；然而，截至2018年底，特斯拉、松下和供應商集群在Giga 1上投資了60億美元，但年產能僅為24 GWh/年。為什么會有這么大的出入？今天的Giga 1擁有2170條電池、模塊和包裝自動化生產線；有3型電機、差速器和電力驅動組件的生產線；有儲能電池和太陽能電池板的生產線；還有金屬和塑料精密成型零件的供應商，H& T的Model 3組件生產線和Tier 1法雷奧的Model 3燈具生產線。

因此，其功能相比“超級電池工廠”的最初定位發生了顯著變化，這也是“快速迭代”思維的一種體現。真正把Giga 1作為特斯拉自主設計、研發、制造的最大產品，作為一臺巨型機器來看待，對我們來說非常重要。2017年11月29日2170電池模塊生產線成為Model 3擴大產能的攔路虎。在接下來的兩個季度中，德國特斯拉自動化工廠不斷推出新版本的模塊生產線，通過空運到Giga 1，以提高產能。這里的特斯拉德國自動化化工廠，原名Grohmann Engineering，是特斯拉在2016年底收購的一家工程公司。在特斯拉首席技術官JB Straubel的直接領導下，它長期致力于自動化生產和制造系統的設計和開發。我的意思是，落在Giga 1上的60億美元，除了材料、人力、設備、公用設施等基本建設費用，更多的是核心的自動化系統的研發費用。電池模塊生產線是這臺巨型機器的組成部分。特斯拉致力于提高模塊制造的自動化，以及Giga 1巨型機的自動化。

作為產品建造工廠的結果是，除了建設投資，還將有重大的R&D投資。上海Giga 3的新征程2019年1月7日，埃隆馬斯克(Elon Musk)和上海市長應永出席了特斯拉上海超級工廠Giga factory 3的奠基儀式。

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為什么要引入特斯拉？與其問上海市政府，不如先問內華達州首府。畢竟2014年的特斯拉遠比2019年的特斯拉有更多的不確定性。Giga 1原定于2020年完工，產能為35 GWh/年，估計有6500名員工。然而，2017年2月27日，內華達州州長經濟發展辦公室宣布，特斯拉Giga 1的最終員工數量將比最初預測的高54%，最終員工數量將超過13000人。截至2018年底，特斯拉Giga 1的員工已經達到7059人，預計Giga 1的總投資已經達到88億至100億美元之間。二是供應商集群生態。如前所述，作為一家奉行垂直整合戰略的公司，特斯拉越來越多地自主研發和生產汽車零部件。對于不需要自主研發的零部件，特斯拉推廣了松下，H &和法雷奧等供應商已經落戶內華達州。包括開關，Jet.com和區塊鏈，他們也搬到了內華達州，由于特斯拉的知名度和基礎設施的便利性。新的就業也將促進住房、消費和基礎設施的繁榮。州長經濟發展辦公室在“特斯拉經濟影響研究”中指出，特斯拉的重大投資永久性地改變了當地的經濟格局。未來20年，特斯拉將創造22000個就業崗位和1000億美元的新經濟規模。“內華達和上海不能在港口附近直接復制，但兩個地區工廠的就業和經濟影響沒有本質區別。”。單從這一點來看，上海市政府爭取特斯拉也在情理之中。此外，Giga 1工廠本身也將為上海Giga 3和上海其他工廠帶來更多值得學習的設計理念和建設經驗。比如作為特斯拉工廠，什么能源驅動Giga 1？Giga 1是一個不直接消耗任何化石燃料(天然氣或石油)的純發電廠。特斯拉通過70兆瓦的太陽能屋頂和太陽能地板安裝實現了100%的可持續能源供應。太陽能屋頂陣列比目前最大的屋頂太陽能系統大七倍。此外，純電動工廠在實現零碳排放的同時提高了效率。很大一部分建筑供暖是由生產過程中回收的廢熱提供的。Giga 1的閉環供水系統效果……ely使用六種不同的處理系統回收了大約150萬升水。與標準工藝相比，新鮮水的用量減少了80%。

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最后，特斯拉在Giga 1建立了廢舊和不合格電池的回收線，可以安全地分解所有類型的特斯拉電池、模塊和電池組，并在新電池的生產中重新使用。所以工廠本身的進步性才是引入Ta的原因，盡管它對就業和經濟有貢獻。當然，為了上海工廠Giga 3的落地，Elon Musk曾經兩次進入中南海與國家領導人會談。對于這種級別的項目，上海市政府的訴求當然不僅僅是“引進一個先進的工廠”。以特斯拉目前智能電動汽車領導者的市場地位，帶動長三角乃至中國三電產業鏈更上一層樓才是核心需求。早在2018年11月，埃隆就在推特上解釋了Giga 3的電池供應細節:特斯拉負責制造模塊和電池組，電池單元生產將由幾家公司本地化，包括松下。為了盡快投產。

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然而，在特斯拉和松下之間看似疏遠的關系的謠言傳開后，松下總裁Yoshihiro Tsuga披露了多家供應商的真相。由于在中國業務的發展，特斯拉現在正在考慮多供應商結構。這對特斯拉來說是有意義的，因為它在中國的業務性質非常特殊。也許他們需要這樣一個結構來獲得中國當局的批準。所以對于特斯拉來說，他們更愿意開始考慮多供應商模式，但這并不意味著我們的關系已經被破壞，變得不穩定。我們與特斯拉保持著非常非常牢固的關系。那么上海市政府為什么要爭取特斯拉工廠呢？因為全球汽車行業正在轉向電動化，而特斯拉是智能電動車市場的領導者，上海需要特斯拉。從Giga 1到Giga 3，作為特斯拉首個海外超級工廠，特斯拉將如何打造Giga 3？回到Giga 1之前的產品特性:可復制、快速迭代、可擴展。埃隆曾經說過，我們會生產制造工廠。所以，Giga 3首先會是Giga 1在很多層面上的復制品，也可以理解為第二個Giga 1。JB Straubel曾在Q2 2018財報會議上提到特斯拉對Giga 3的戰略:我們將Giga 1視為公司打造的最大產品，因此在產品開發過程中所學到的所有知識都將與Giga 3工廠建設團隊分享，以實現建設同等產能規模工廠的投資不到一半。Giga 3投資20億美元，設計產能為每年50萬輛。與Giga 1一致的“可復制、快速迭代、可擴展”的產品思維，是Giga 3與Giga 1一致性的一部分。當然，Giga 3和Giga 1也有一些區別。首先是前面提到的多供應商結構。松下將在Giga 3中扮演什么角色？可以肯定的是，必須有松下作為Giga 3的核心供應商，而松下是特斯拉“非常核心的合作伙伴”。這是松下執行副總裁Yoshihiko Yamada所說的話。我想強調一下松下和特斯拉之間的關系。五六年前，我們有一個供應商客戶關系，這是一個傳統的業務關系。但是當我們投資Giga 1的時候，我們的關系是親密而獨特的。今天的電池容量是過去的三倍。為什么？這是特斯拉和松下員工共同努力的結果。我們不是簡單的買方供應商關系，這在商業上是非常新的。在財務報告和隨后的采訪中，鐵杉弘毅提到，松下正在與特斯拉討論在中國生產電池。松下可能會在特斯拉的領導下進行任何必要的投資，但詳細的時間表尚未確定。特斯拉將在中國本地化生產，松下可以聯合生產。Giga 3和Giga 1的第二個區別是工程基礎設施能力的巨大差異。在Giga 1破土動工五年后，Giga 1的完工率如今只有30%。事實上，自2017年5月以來，工廠的物理建設進度一直沒有明顯的更新。所以f……，Giga 1一共建了13條電池組生產線，還有3條新版生產線沒有運行。其余10條生產線的正常運行率為40%，年生產能力為24 GWh/年。隨著Model 3產能的增長，產能可提升至35 GWh/年。上海Giga 3怎么樣？1月打基礎，12月投產，這是特斯拉定下的時間表。或許我們可以做一個更具體的比較。下面是2014年7月Giga 1奠基的樣子。

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以下是Giga 1在間隔7個月后，于2015年2月的建造進度。

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下面是2019年1月上海Giga 3奠基的樣子。

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以下是Giga 3在間隔4個月后，2019年5月的建造進度。

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在中國基建狂潮的土地上，特斯拉將從楊聰演繹出哪些新故事？讓我們共同期待首款國產Model 3的上市。以特斯拉對合作關系的描述結束:自特斯拉和松下在2006年達成合作關系以來，松下帶來了大規模電池制造的資本和經驗，而特斯拉則提供了創造性的第一原則思維、清晰的愿景、快速的執行以及最終的產品設計和要求。如今，特斯拉的超級工廠已經翻開了新的一頁。

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標簽：特斯拉Model 3理念Model S路虎

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