特斯拉Model 3“產(chǎn)能地獄”的經(jīng)驗(yàn)與教訓(xùn)

龐曉兵，王婭荃，張玉文

（成都飛機(jī)工業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，四川成都 610092）

1 背景與問題

特斯拉公司作為科技先驅(qū)的代表和電動(dòng)汽車的開路人，在汽車大批量生產(chǎn)的精益管理之路上經(jīng)歷了異常艱辛的探索過程，Model 3全自動(dòng)生產(chǎn)線過量自動(dòng)化造成“產(chǎn)能地獄”的案例充分印證了這一點(diǎn)。

特斯拉Model 3在2016年3月開始預(yù)約，當(dāng)周周末訂單量達(dá)到32.5萬，成為特斯拉最“暢銷”車型。要滿足客戶訂單需求，Model 3每周產(chǎn)量需達(dá)到5000輛。然而，到2017年第4季度，Model 3季度產(chǎn)量還不到2500輛（圖1），Model 3交貨時(shí)間延遲了半年之久，期間還有20%的退單。Model 3產(chǎn)能不足問題持續(xù)了一年多的時(shí)間。

圖1 特斯拉Model 3車型2017—2018年季度交付量

特斯拉也因此付出了巨額成本代價(jià)。特斯拉發(fā)布的財(cái)報(bào)顯示，2017年全年虧損20億美元，2018年僅第1、第2季度凈虧損達(dá)分別達(dá)到70多億美元，直到第3季度Model 3產(chǎn)能得到解決之后才轉(zhuǎn)虧為盈。Model 3的實(shí)際交付量直接決定公司的盈利情況。

2 原因分析

造成特斯拉“產(chǎn)能地獄”巨額虧損的原因主要是特斯拉缺乏精益生產(chǎn)的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，產(chǎn)線規(guī)劃設(shè)計(jì)之初，沒有從客戶需求出發(fā)進(jìn)行工序設(shè)計(jì)、工序間節(jié)拍均衡的研究和驗(yàn)證，而是過度追求自動(dòng)化。在生產(chǎn)過程中忽視了精益現(xiàn)場(chǎng)管理和操作人員的創(chuàng)新改善能力，在關(guān)注產(chǎn)量的同時(shí)，忽視了交付物流配送流程的效率，大大降低了響應(yīng)速度。

2.1 產(chǎn)線設(shè)計(jì)不精益造成嚴(yán)重的生產(chǎn)瓶頸

（1）過多、過快追求自動(dòng)化。為了保證生產(chǎn)效率和速率，特斯拉Model 3生產(chǎn)線及電池生產(chǎn)線一開始就按照高度自動(dòng)化進(jìn)行設(shè)計(jì)，Model 3車體生產(chǎn)線從沖壓（Stamping）→車身焊接（Body Shop）→噴漆（Paint Shop）→總裝（General Assembly）的整個(gè)生產(chǎn)流程（圖2）大部分都是自動(dòng)化，Model 3車身焊接線自動(dòng)化程度90%以上，總裝線GA3自動(dòng)化程度50%以上（傳統(tǒng)車型通常不到5%），但事實(shí)上，Model 3生產(chǎn)線的瓶頸恰恰就是自動(dòng)化程度高的總裝裝配及電池生產(chǎn)線，這些瓶頸嚴(yán)重制約了Model 3生產(chǎn)線的總產(chǎn)能，最終造成巨大虧損。

圖2 澳大利亞弗里蒙特特斯拉Model 3生產(chǎn)線布局

（2）布局擁擠、產(chǎn)線設(shè)置復(fù)雜，生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)可視化管理不足。為了最大程度提升空間利用率，Model 3焊接、總裝線機(jī)器人的布置非常擁擠（圖3），甚至沒有擺放可視化看板的空間，現(xiàn)場(chǎng)看不到生產(chǎn)線停工或者更新信息，生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)可視化管理水平遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。

圖3 特斯拉車身裝配線

（3）自動(dòng)化零件運(yùn)輸系統(tǒng)過于復(fù)雜，造成堵塞和等待。生產(chǎn)線采用了大量傳送帶和自動(dòng)化運(yùn)輸車，卻經(jīng)常出現(xiàn)配送速度與生產(chǎn)線實(shí)際運(yùn)行速度不匹配造成的在制品堵塞或等待，影響生產(chǎn)進(jìn)度。

2.2 全自動(dòng)化生產(chǎn)系統(tǒng)運(yùn)行成本極高

工業(yè)機(jī)器人及自動(dòng)化運(yùn)輸系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)維護(hù)成本極高，包括維護(hù)保養(yǎng)、故障處理成本及聘用專業(yè)工程技術(shù)師所需的人工成本。其中，Model 3生產(chǎn)線僅車身焊接線機(jī)械手裝置就有1000多臺(tái)，大大增加了產(chǎn)線的運(yùn)營(yíng)維護(hù)成本。

自動(dòng)化生產(chǎn)線一旦發(fā)生故障，通常停機(jī)時(shí)間較長(zhǎng)，也會(huì)造成大量成本損失。Model 3車身焊接線和GA3總裝線故障停工頻繁，“產(chǎn)能地獄”期間曾停產(chǎn)整頓兩次，損失慘重。

此外，全自動(dòng)化生產(chǎn)系統(tǒng)在運(yùn)營(yíng)過程中的安全問題也是較難控制的因素。特斯拉生產(chǎn)線經(jīng)常發(fā)生工人受傷的情況，由此帶來不可忽視的成本壓力。

2.3 未按訂單實(shí)現(xiàn)拉動(dòng)生產(chǎn)，訂單履行周期長(zhǎng)

特斯拉為了解決產(chǎn)能問題，采用面向庫存生產(chǎn)代替了面向訂單生產(chǎn)，在提升產(chǎn)量的同時(shí)忽視了后端物流配送管理，大批新車生產(chǎn)出來卻積壓在倉庫，遲遲不能交到客戶手中（圖4），響應(yīng)速度降低，造成客戶從下訂單到收到產(chǎn)品的長(zhǎng)時(shí)間等待，甚至無限期等待。

圖4 特斯拉Model 3延遲交付量

3 應(yīng)對(duì)措施

3.1 改善生產(chǎn)瓶頸，平衡生產(chǎn)線

調(diào)整Model 3主要瓶頸——焊接線、總裝線及電池生產(chǎn)線產(chǎn)線布局設(shè)置，優(yōu)化自動(dòng)化技術(shù)和運(yùn)輸系統(tǒng)，減少不必要的自動(dòng)化系統(tǒng)，盡可能達(dá)到產(chǎn)線平衡。此外，將7種車身顏色減少到5種，盡可能簡(jiǎn)化生產(chǎn)過程，提高生產(chǎn)速率。

3.2 新建Model 3總裝生產(chǎn)線

2018年春，特斯拉在弗里蒙特工廠一個(gè)帳篷內(nèi)搭建了一條Model 3的全新總裝生產(chǎn)線GA4（圖5），俗稱“帳篷”總裝線。該生產(chǎn)線按照客戶需求節(jié)拍設(shè)置了43個(gè)工位；采用常規(guī)汽車裝配廠的做法，大量裝配工作采用手工作業(yè)代替復(fù)雜的工業(yè)機(jī)器人。新建的GA4裝配線最高產(chǎn)能可達(dá)30 000輛/季度，對(duì)Model 3實(shí)現(xiàn)產(chǎn)能目標(biāo)起到了關(guān)鍵作用。

圖5 澳大利亞弗里蒙特特斯拉Model 3 GA4總裝線

3.3 面向市場(chǎng)新建工廠

針對(duì)特斯拉Model 3未來亞洲產(chǎn)能需求，同時(shí)也為了緩解其后端銷售物流壓力，特斯拉在中國(guó)上海建立特斯拉的第三大超級(jí)工廠，特斯拉中國(guó)工廠采用了更簡(jiǎn)化的工藝布局（圖6）。

圖6 中國(guó)上海特斯拉Model 3第三大超級(jí)工廠

（1）優(yōu)化工藝流程，減少過程檢驗(yàn)工序，改為工人自檢。如減少電泳測(cè)試工序數(shù)量（一次電泳測(cè)試需要10 min，大大降低了整個(gè)生產(chǎn)線速率）。對(duì)質(zhì)量的保障除了工人自檢外，Model 3總裝裝配線GA4最后一道工序設(shè)有嚴(yán)格的質(zhì)量保障團(tuán)隊(duì)，嚴(yán)格把控產(chǎn)品質(zhì)量。

（2）全員參與改善，確保生產(chǎn)線連續(xù)流動(dòng)。特斯拉新建的“帳篷”總裝線的大部分手工裝配流程只有幾分鐘時(shí)間，有時(shí)在規(guī)定裝配時(shí)間內(nèi)會(huì)出現(xiàn)缺一些小的裝配件或者一些螺釘沒擰到位的情況。這種情況下要求工人跳過該工序繼續(xù)做其他工作，確保產(chǎn)線的連續(xù)流動(dòng)而不是停止等待或延遲操作，因?yàn)橥Ｖ沟却蛘叱瑫r(shí)工作會(huì)被認(rèn)為是一種浪費(fèi)。

為了確保生產(chǎn)速率，特斯拉鼓勵(lì)員工積極識(shí)別問題點(diǎn)并改善，使更多團(tuán)隊(duì)參與到針對(duì)問題和潛在風(fēng)險(xiǎn)的改善措施制定。這種人人參與改善的工作氛圍，也是特斯拉產(chǎn)品質(zhì)量得到有效保證的關(guān)鍵因素之一。

4 經(jīng)驗(yàn)與教訓(xùn)

4.1 生產(chǎn)線設(shè)計(jì)應(yīng)遵循節(jié)拍驅(qū)動(dòng)的連續(xù)流動(dòng)原則

以客戶需求確定生產(chǎn)節(jié)拍，按照節(jié)拍規(guī)劃產(chǎn)線工位數(shù)量、各工位能力及標(biāo)準(zhǔn)在制品數(shù)量，無論對(duì)大批量生產(chǎn)線或是離散型、復(fù)雜度高的制造企業(yè)都是如此。能否按客戶需求拉動(dòng)生產(chǎn)，并盡可能減少生產(chǎn)過早或過遲造成的各工序上下游供應(yīng)不連續(xù)及等待浪費(fèi)的問題，是生產(chǎn)系統(tǒng)能否實(shí)現(xiàn)均衡、高效運(yùn)行的關(guān)鍵。

4.2 提升產(chǎn)量和效率不能單純寄希望于自動(dòng)化設(shè)備

特斯拉采用的自動(dòng)化方法沒有全部奏效的原因是在規(guī)劃之初沒有充分論證，并不是所有的操作都適合機(jī)器人，有些生產(chǎn)要素適合人類完成，有些部分非常適合機(jī)器人。比如容易出錯(cuò)的重復(fù)動(dòng)作和搬運(yùn)重物的工作，更適合工業(yè)機(jī)器人執(zhí)行。而對(duì)于需要持續(xù)學(xué)習(xí)，柔性要求高的裝配如線束之類的裝配，更適合人員操作。此外，在快速學(xué)習(xí)適應(yīng)生產(chǎn)變化、工作創(chuàng)新、專業(yè)問題處理方面，人的能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)強(qiáng)于機(jī)器人。因此，生產(chǎn)線效率提升更應(yīng)該依靠改變操作人員理念，人人參與，持續(xù)改善。

4.3 簡(jiǎn)單、精益、柔性是制造系統(tǒng)追求的核心目標(biāo)

在提升生產(chǎn)速率和效率上，精益標(biāo)桿企業(yè)豐田的做法跟特斯拉剛好相反。豐田在生產(chǎn)線資源配置上盡量限制自動(dòng)化的使用，因?yàn)樽詣?dòng)化成本高并且有數(shù)據(jù)顯示其不利于質(zhì)量的穩(wěn)定。他們的目標(biāo)首先是設(shè)計(jì)正確的流程，確保工人熟悉掌握生產(chǎn)流程，然后再考慮在哪些地方采用自動(dòng)化方式替代。

豐田認(rèn)為產(chǎn)線設(shè)計(jì)應(yīng)該盡量簡(jiǎn)化、精益和柔性。豐田新一代科技實(shí)際比上一代更簡(jiǎn)單。銷量最高的產(chǎn)線產(chǎn)量達(dá)到200 000輛/年，該生產(chǎn)線采用模塊化設(shè)計(jì)且柔性程度高，可以在一周內(nèi)換產(chǎn)，能做到快速響應(yīng)市場(chǎng)需求，事實(shí)證明豐田的做法更能確保生產(chǎn)的高效并節(jié)省成本。