特斯拉的命運曾不被看好。戴姆勒前董事長 2015 年時評價特斯拉連車門都造不好,，無法與德國的偉大汽車公司相提并論,。7 年后，特斯拉的成就已無可爭辯,。它在全球擁有 4 家汽車工廠,，每年能生產近 200 萬輛汽車，去年賣出了 93 萬輛汽車,，今年要沖擊 140 萬銷量,。特斯拉去年的整車毛利率超過 30%，遠超全球銷量最大的車企豐田（19.6 %）,， 也甩開了對標特斯拉的蔚來（20.1%）,、小鵬（11.5%）和理想（21.3%）。

這種變化背后,，一個不易被觀察的轉折點發(fā)生在 2018 年春天,，特斯拉在它的第一座汽車工廠，加州弗里蒙特工廠的空地上搭建起了一個大帳篷來組裝 Model 3,。彼時特斯拉正陷入無法大規(guī)模交付 Model 3 的產能地獄中,。這個大帳篷被嘲笑為 “蔬菜大棚”，還因違建被罰了 2.9 萬美元,。

也正是在這個帳篷中,，特斯拉鍛造了日后超級工廠的雛形。它從頭探索了一套不同于傳統(tǒng)汽車業(yè)的生產思路和實踐,，它由一些自研的自動化設備,、復雜的軟件系統(tǒng)和創(chuàng)新的工藝構成。它在產線中引入了自動駕駛的理念,，讓流水線和工位能隨物料,、訂單等環(huán)境變化而學習、進化,。

對生產效率和能力的極致追求也解釋了特斯拉獨特的產品設計和由此帶來的高毛利,。特斯拉多年來致力于減少汽車零部件，這能精簡生產步驟,、縮短生產時間,、降低制造成本。2017 年開始交付的 Model 3 只有 1 萬多個零部件,，是 2012 年交付的 Model S 的三分之一,。特斯拉之前，傳統(tǒng)燃油車的零部件數(shù)量一般在 3 萬個以上,。

馬斯克對制造能力的重要性有清楚認識,。他在特斯拉 2017 年 Q3 的財報電話會上說：制造業(yè)競爭的本質就是制造能力的競爭,，即工廠的競爭。

這篇文章回顧和拆解了特斯拉工廠進化的歷史,，和與提升制造能力對應的產品設計的變化,。競爭對手已在模仿特斯拉工廠中的創(chuàng)新成果：比如蔚來和小鵬都在引入一體壓鑄工藝，減少制造白車身的零部件,、縮短制造時間,。但更重要、也更難被模仿的部分,，是特斯拉做到這一切的思考方式,。

最難的產品不是車，而是制造車的工廠

“最難的不是設計出 Model T,，而是發(fā)現(xiàn)福特流水線那樣的造車方式并建造胭脂河工廠,。” 在 2017 年的一次財報會上，馬斯克說,，特斯拉把工廠視作一種產品,，一種制造機器的機器。

特斯拉的工廠探索,，始于 2010 年從通用和豐田手中買下加州弗里蒙特工廠,，此后特斯拉陸續(xù)建立了內華達電池工廠、上海超級工廠,、德國柏林工廠與美國得州奧斯汀工廠,。

在特斯拉的工廠進化之路中，關鍵的轉折點是 2017 年到 2019 年交付 Model 3 的階段,。這也是特斯拉陷入產能地獄的時期,。

2016 年初 Model 3 發(fā)布時，特斯拉本計劃先小規(guī)模量產,，再爬坡至每周生產 5000 臺,。但暴漲的訂單使馬斯克將 Model 3 的交付時間從 2017 年底提前到了 2017 年 7 月,，寄希望于建造一條高度自動化,、不使用工人的流水線，以提升生產速度,。

在 2018 年之前,，馬斯克想通過采購現(xiàn)成的機械臂、AGV（移動機器人,，可在產線中運送物料）等設備實現(xiàn)自動化,，效果糟糕。

在加州工廠,，到 2017 年夏天工程師們還在教機器人識別和抓取不同顏色的電線,。在內華達電池工廠,，機器人在把數(shù)千節(jié)電池排到電池包里時，精度,、速度遠不如人類,。特斯拉不得不向松下借調了數(shù)十名工人來手動組裝電池包。2017 年第四季度,，特斯拉只生產了 2425 輛 Model 3,。

自動化生產 Model 3 的更大難點是 Model 3 改動頻繁，馬斯克希望產線也能及時跟上產品迭代,，這意味著產線要非常靈活,，能快速適應新的零部件和變動的流程。

傳統(tǒng)車企的制造方式無法達到要求,。在原本的流水線中,，每個流程只重復一個固定工藝，機械臂等自動化設備的目標是快速,、精準地完成單一步驟,，而不是適應變化。

2017 年中,，馬斯克換了一種思路,，他開始招募更多 “外行”。曾在通用做智能駕駛的工程師 Allen Chih Lun Pan 在那時加入了特斯拉的工廠團隊,。Allen 當時 33 歲,，來自中國臺灣，偏愛機器人,、自動駕駛等被馬斯克稱為 “真實世界 AI”（Physical AI）的領域,。相比特斯拉過去招募的有多年汽車生產經驗的技術人員，Pan 和當時一批新加入者年輕,、沒有生產經驗,。

這正是馬斯克看中的?！澳隳X子里沒有汽車業(yè)陳舊的生產理念,，你可以用另一種認知解決問題?！?馬斯克招募 Allen 時曾說,。

半年后，馬斯克在 2018 年 4 月寫了一封全員郵件,，讓所有與 Model 3 沒有直接關系的研發(fā)人員都去工廠幫忙,。特斯拉此時開始一件影響深遠的事，建造 GA 4。

GA,，General Assembly,，即總裝產線。此前,，加州工廠一共有 3 條總裝產線,，其中 GA 3 負責生產 Model 3。

與前三條產線不同,，GA 4 被安置在一個半永久的封閉 “大帳篷” 里,。它長久以來被外界嘲笑為 “蔬菜大棚”，是特斯拉生產能力捉襟見肘的證明,。

圖：特斯拉加州工廠 GA 4 的俯瞰圖（上）和內部（下）

但 Allen 告訴《晚點 Auto》,，其實正是在 GA 4 里，特斯拉探索出了之后多個超級工廠的基礎,。

由于馬斯克之前的那封郵件,，不少本來和 Model 3 生產沒關系的團隊都聚到了工廠。Allen 此時認識了 Lukas Pankau,，一位畢業(yè)于美國密歇根大學的 31 歲整車系統(tǒng)架構師,，他于 2013 年加入特斯拉，負責 Model X,、3,、Y 的電子電氣架構設計。

這兩位背景,、經驗迥異的工程師開始從系統(tǒng)角度解決生產問題,。Allen 稱，當時特斯拉內部是一個 “賽馬” 的狀態(tài),，有不同小組提不同的方案,。

考慮到 Model 3 的研發(fā)到量產的時間被大幅縮短，當時的生產仍伴隨著產品的頻繁迭代,，Allen 和 Lukas 決定以物流物料為中心組織生產,，并引入了自動駕駛技術理念。

自動駕駛由感知,、決策,、控制 3 部分組成，對應人開車時,，眼看路（感知）,、腦子思考怎么開（決策）,、手腳操控車輛（控制）,。投射到生產上，是感知、學習,、自動化,。感知的方法是在產線上部署傳感器，監(jiān)測各工站狀態(tài),，以及相鄰工站間的關系,，哪里人員擁擠、哪里速度慢,；學習則是在收集到的數(shù)據(jù)的基礎上尋找優(yōu)化空間,，比如整合工站、調整順序等,；自動化是指最后的執(zhí)行環(huán)節(jié),，即把新動作發(fā)送給工人和機械臂、AGV 等設備,，然后再監(jiān)測新的狀態(tài),，再學習、執(zhí)行,，螺旋提升,。

這套方案的軟件載體是 MOS（Material Operation System，物流物料管理系統(tǒng)）和 MES（Manufacturing Execution System,，生產執(zhí)行系統(tǒng)）,，前者掌握物料情況，是生產的源頭,；后者調動人員和設備,，是生產的實現(xiàn)。硬件載體是傳感器和機械臂,、AGV 等設備,。Allen 在特斯拉最初半年的工作就是優(yōu)化 AGV 和機械臂的智能控制器。他和同事一起改寫了機械臂的底層軟件,，改裝了特斯拉汽車中的控制器,、電機，將它們用到了從頭設計的 AGV 里,。

在 2018 年 5 月的小規(guī)模測試后,，這一方案得到了馬斯克的支持，它被稱為 Station Control （工站控制）,。

Station Control 的一大特點是幫助特斯拉縮短研發(fā)車型到量產之間的周期,。這種加快量產交付的方式與軟件業(yè)的“敏捷開發(fā)”類似。在不停線的情況下,，當總裝車間某一流程的零部件缺失或變化時,，這套系統(tǒng)可在數(shù)十秒內告訴設備或工人跳過這個環(huán)節(jié),，在后面合適的地方再接入，產線可繼續(xù)運轉,。這打破了傳統(tǒng)車企認為量產車型無法在線 “小步迭代” 的認知,。

此外，這套方案也能發(fā)現(xiàn)哪些工站可被合并,、精簡,，哪些步驟可變換順序，這有利于提升產線節(jié)拍,，減少工位數(shù)量,，整體節(jié)省各工序后的質檢時間，提升制造速度,。

產線由此成為了一個可以學習,、進化的整體，而不是被精細分工的相對固定的流程,。Allen 稱,，2018-2019 年特斯拉快速迭代生產計劃時， GA 4 的部分工站可能每半天就會調整一次任務,。傳統(tǒng)汽車工廠中,，產線每年只能集中大調一次。

大帳篷里的新實驗,，幫助特斯拉走出了產能地獄,。2018 年 7 月 1 日，馬斯克宣布,，特斯拉實現(xiàn)了每周生產 5000 輛 Model 3 的目標,。這年夏天之前，特斯拉陸續(xù)裁掉了 4000 多人,，其中不少是有多年傳統(tǒng)汽車生產經驗的管理和研發(fā)人員,。特斯拉建立了一套不再依賴他們的生產體系。

GA 4 中被驗證的生產方式于 2019 年被復制到了上海超級工廠,，這是特斯拉第一個從 0 開始設計的汽車工廠,。《晚點 Auto》此前報道,，在今年 7 月擴產后,，上海工廠可在不擴建廠房的情況下，將產能提升 20% 以上,。得益于零部件功能集成,、數(shù)量減少和產線迭代，Model 3 的總裝步驟從 2017 年的 198 個減少到了 2020 年上半年的 43 個,。當傳統(tǒng)車企要新建工廠以增加產能,，而特斯拉只需升級產線時,，制造效率的競爭就結束了。

上海工廠同時展現(xiàn)了特斯拉工廠進化的另一脈絡：對提升空間利用效率,、壓縮物流時間的極致追求。

特斯拉加州工廠的布局沿用傳統(tǒng)汽車工廠：沖壓,、裝配,、噴涂、總裝,，這四大汽車制造環(huán)節(jié)各自擁有獨立廠房,，分散在廠區(qū)四處。而在上海工廠,，這四大流程被全部整合到了一個占地 80 公頃的超大廠房里,，面積相當于 110 個標準足球場。廠房中各環(huán)節(jié)都采用雙層或多層結構,，上層做組件制造,，下層做組件運輸。不僅追求平面空間效率,，還追求立體空間效率,。

圖：加州工廠平面圖（上）和為得州工廠平面圖（下）

上海工廠設有一百多個道口，當運輸零部件的集裝箱貨車駛進工廠后,，會直接停到這些道口,，集裝箱門打開，零部件直接從集裝箱進入產線,，省去了卸貨,、零部件入庫、出庫,、上產線的時間,，也省去了一批庫房，集裝箱就是臨時庫房,。

基于上海工廠的經驗,，特斯拉又在最近兩年 “生產” 了德國柏林工廠和美國得州奧斯汀工廠。它們將共同服務特斯拉未來年產 2000 萬臺汽車的宏偉目標,，這個數(shù)字接近中國去年的乘用車總銷量（2148 萬）,。

回顧特斯拉走出產能地獄的過程，是一場沒有妥協(xié)的勝利,。如果放棄讓產線跟隨 Model 3 快速迭代的想法,，特斯拉的工廠能利用更多前人遺產更快達標，但它堅持用自己的方式做到了卓越,。他們不是在填補當下的窟窿,，而是在積淀長期資產,，用足夠重的研發(fā)，筑起了足夠深的護城河,。

更容易制造的汽車

打造制造能力的努力不僅發(fā)生在工廠內部,，也發(fā)生在產品設計階段。2017 年時馬斯克曾說,，特斯拉的制造能力,，很大程度來源于讓車輛更容易制造。實現(xiàn)方法是：更少的零部件與更多的軟件,。

在 2008 年開始開發(fā) Model S 時,，特斯拉已在減少汽車零部件、簡化制造工藝,。

這一方面是新技術產品的宿命：你無法從市場上買到現(xiàn)成的好用,、便宜的東西。

這之前,，福特汽車時期那種自己買橡膠,、造輪胎的高度垂直整合生產模式，已讓位于更高效的產業(yè)鏈分工,。到 1980 年代,，車企承擔的主要工序固定為沖壓、焊接,、涂裝和總裝,。流水線開端是來自供應商的制成品，車企只需從 “貨架上” 買零部件再放進車里即可,。

但當特斯拉開發(fā) Model S 時,，這種方式行不通了。特斯拉想要的,，供應商無法滿足,。特斯拉重回垂直整合，自己開發(fā),、制造更多東西,。就像 IBM 在 1940 年代開始生產大型計算機時，從晶體管到打孔部件,，都自研自產,。

在設計 Model S 時，特斯拉為實現(xiàn)更快的加速功能,，不得不自研特制的保險絲,，以使車輛能承受短時間內激增的電流。特斯拉也會更深的參與供應商的開發(fā)過程,。2013 年中,，特斯拉發(fā)現(xiàn)電池冷卻系統(tǒng)的一個零部件成本高,、良率低，這是因為制造這個零部件需要分別加工焊接兩個鋁制品,。特斯拉后來要求中國鑄鋁件供應商旭升股份通過一體壓鑄方式重新制造這個零部件,，省去焊接過程。

減少零部件同時是馬斯克的主觀意愿,。

Model S 在車內嵌入了一個 17 英寸的觸摸屏,，將原本汽車中的空調調節(jié)、車內娛樂設備調節(jié)等功能集成到一個屏幕中,。除了應急燈等法律要求保留的實體開關,，其他數(shù)十個按鈕都被淘汰,。

當工程師們想在 Model S 的方向盤外再設置一個車燈開關時,，馬斯克感到憤怒：“他們竟然想弄個該死的開關，寫軟件解決,，天黑時車燈自動打開,，就這么簡單?！?/p>

Model S 之后的一款車型,，是 2012 年開始研發(fā)的 SUV Model X，它不在 “容易制造” 的汽車之列,。采用鷹翼門設計的 Model X  更像一個藝術品,，制造難度極大。2017 年 Q1 的財報電話會上,，馬斯克承認特斯拉在 Model X 上犯的最大錯誤就是設計了太多復雜功能,。

這之后，第一款肩負起大規(guī)模量產目標的特斯拉車型是 2015 年開始研發(fā)的 Model 3,。

Model 3 的零部件進一步減少,。當車主坐到 Model S 中時，除了中控屏外,，他們依然可以看到儀表盤,。而 Model 3 徹底去掉了儀表盤，把所有控制和包括車速在內的汽車狀態(tài)顯示都放到了中控屏上,。

Model 3 上有一個 “超級水壺”,，同時負責電池、電機和空調三個系統(tǒng)的冷卻,。而與 Model 3 同一年上市,、初始售價同為 3.5 萬美元的雪弗蘭 Bolt EV 則是用三個分開的水壺實現(xiàn)了上述功能。

在 Model S 和 X 的基礎上,，Model 3 更整體性的變化是電子電器架構的集中化,，它使用了更少的 ECU（電子控制單元）和更短的線束,。

一輛傳統(tǒng)汽車上，開燈,、空調等功能都需單獨的 ECU 來控制,，同時需要用線束來連接這些 ECU。Model 3 之前的汽車,，一般有約 80 個 ECU,，線束可長達數(shù)公里。如 2019 年上市的大眾新高爾夫有 70 個 ECU,，背后是超過兩百個供應商,；奧迪 A8 的線束長度超過 6 公里。

Model 3 將其他汽車上數(shù)量眾多的 ECU 控制器替換成了 1 個集成式的計算模塊和三個車身控制模塊,。每一模塊負責附近區(qū)域的多個 ECU 的數(shù)據(jù)處理工作,，這樣能用更少的 ECU、更少的芯片和更短的線束實現(xiàn)同樣甚至更多的功能,。

最終,，Model 3 的 ECU 從過去汽車上的數(shù)十個減少到了十多個，零部件總數(shù)從 Model S 時的超過 3 萬個減少到 1 萬多個,，線束長度則在 Model S 基礎上又少了一半,，只有 1.5 公里。

電子電氣架構的集中化需要很強的軟件能力,，在傳統(tǒng)車企中,，ECU 的軟件都由供應商編寫。特斯拉減少 ECU 數(shù)量意味著要重新開發(fā)能控制多個功能的軟件,，靠軟件確保讓更少的硬件實現(xiàn)同樣的功能,。特斯拉的軟硬件能力讓它減少了對供應鏈的依賴。在芯片荒的時候,，傳統(tǒng)車企的工程師在等供應商把芯片送過來,，而特斯拉的工程師在重寫代碼，用通用芯片替代短缺的芯片,。

Model Y 的電子電氣架構設計大部分延用了 Model 3,。它的進步在于，采用一體壓鑄,、CTC（ Cell to Chassis,，將電芯直接集成到底盤）、4680 電池等新技術組合,，提升了車身和三電動力總成的制造與組裝效率,。

據(jù)《連線雜志》報道，在 Model Y 上采用的一體壓鑄技術的靈感，來自馬斯克辦公桌上的一輛鋅合金玩具車,。英國玩具廠在 1950 年代就用壓鑄方式制造這種玩具車,，工人把模具裝進鑄造機，舀一勺溶化的鋅合金注入機器,，幾秒鐘就能造出一輛玩具車,，一臺鑄造機，每天能造 7000 輛,。

馬斯克想用這種造玩具車的方式造車,，這需要找到合適的材料與設備。

2016 年,，馬斯克創(chuàng)立的 Space X 挖來了蘋果的合金專家查爾斯 · 柯伊曼負責 Space X 的材料工程團隊,，他是 MacBook 金屬外殼的設計者。兩年后,，柯伊曼研發(fā)出了適合高強度壓鑄的鋁合金材料,，Space X 將這項技術轉讓給了特斯拉。

有了專用金屬材料后,，特斯拉在 2019 年找到香港力勁集團,，后者造出了世界首臺擁有 6000 噸鎖模力（壓鑄機施加給模具的鎖緊力）的壓鑄機,。

2020 年 6 月,，特斯拉拆掉加州工廠的一個備用車間，造了一個拱形金屬廠房,。兩個月后,，這里矗立起了一臺長 19.5 米、高 5.3 米,，重達 410 噸的壓鑄機,。

圖：特斯拉工廠內的一體壓鑄機

在這臺壓鑄機中倒入溶化的鋁合金，90 秒后,，一塊全新的 Model Y 后底板就會下線,。后車身底板原本的 700-800 個焊接點被減少到了 50 個， 70 個零部件驟減為兩個,，白車身制造時間由傳統(tǒng)工藝（將各種鈑金件焊接成車上鋼架）的 1-2 小時縮減至 3-5 分鐘,。

特斯拉接下來計劃用 2-3 個大型壓鑄件替換由 370 個零部件組成的整個下車體總成，這將使總車重量降低 10%,，整車續(xù)航里程增加 14%,。

除一體壓鑄外，特斯拉在研發(fā)電池技術時,，也盡力減少零部件,。

原本的動力電池生產流程是將電芯模組打包好再放進車里，特斯拉則把電芯模組直接集成到底盤,，這就是 CTC 技術,，這項改進受飛機機翼油箱的啟發(fā),，“機翼就是油箱，而不是在機翼里再塞一個油箱,?！?馬斯克說。

采用 CTC 技術后,，Model Y 減少了 370 個零部件,，下車體總成重量降低 30%，制造成本下降了 40%,。

其它車企在模仿特斯拉的動作,，卻很難模仿它的思考方式

特斯拉是一家 CEO 個人意志極強的公司。馬斯克的思考方式,，決定了特斯拉提升制造能力和解決其它問題的方法,。

馬斯克奉行第一性原理，在解決問題時將事物解構成基本要素,，從頭開始尋找最優(yōu)解,，不輕易相信已有的做法。特斯拉員工手冊的第一句話是：我們是特斯拉,，我們正在改變世界,，我們愿意重新思考一切。

在特斯拉創(chuàng)業(yè)早期,，投資人認為鋰電池成本過高,，當時每千瓦時鋰電池售價 600 美元，一臺 70 千瓦時的電動車的電池成本高達 4.2 萬美元,。馬斯克的思考方式是,，把鋰電池拆解成鋰、鈷,、鎳等金屬材料,，得到每千瓦時鋰電池所需材料的價格為 82 美元，他認為從原理上看,，鋰電池成本可以通過大規(guī)模制造降低,。2010 年以后，鋰電池成本以每年約 10% 的幅度下降,，2022 年每千瓦時鋰電池的售價約為 170 美元,。

另一個例子是，2012 年特斯拉在造大電流保險絲時,，工程師認為現(xiàn)有工藝造不出來,，馬斯克卻認為只要保險絲的設計沒有超越材料的物理極限，就能造出來。特斯拉最后確實設計并制造了這根保險絲,。

快速嘗試快速失敗,，不斷重復這個過程，是硅谷軟件業(yè)的方法論,，馬斯克將這個理念帶到特斯拉,。

Allen 告訴《晚點 Auto》，特斯拉內部有一套 “333” 工作機制,。當工程師有新點子或遇到難題時,，他有三天的時間思考研究，三天時間收集解決問題所需的材料,，三天時間做出樣品或者論證想法的可行性,。這之后，特斯拉會給工程師 10- 90 天不等的時間將設想變成 Demo（原型）,，然后逐步迭代,。

在特斯拉，技術研發(fā)的失敗不是真的失敗,。一位特斯拉工程師說,，當研發(fā)人員問馬斯克要交付什么時，馬斯克會說：“我不在乎你能否成功,，重要的是完整記錄研發(fā)過程,。”

特斯拉早期在研發(fā) Model S 時曾設計了一個可以給汽車充電的蛇形機器人,，但機器人打開充電蓋的效率過低,。這個當時被放棄的方案后來被用到了特斯拉工廠里的無人叉車末端,，讓叉車在拾取托盤,、物料時更靈活。馬斯克同時經營多家高科技公司,，技術會在這些公司之間流通,，一個技術如果在特斯拉失敗了，也可能被應用到其他方向,。

圖：特斯拉研發(fā)的自動充電機器人

不少車企在模仿特斯拉的動作,。大眾等車企開始注重軟件能力，并發(fā)布與特斯拉類似的中央集成式的電子電氣架構,。沃爾沃,、小鵬和蔚來宣布會在 2025 年前使用一體壓鑄技術。Allen 和 Lukas 去年一起在北京創(chuàng)立了 Industrial Next（英達視）公司,，計劃改進升級已在特斯拉驗證過的產線技術,，推廣給其它車企。他們看到了中國車企學習特斯拉軟件定義制造的需求。

馬斯克不會安于現(xiàn)狀,。即使面對看起來已被解決的問題,，特斯拉也在考慮其它解題方式，比如探索一體壓鑄以外的車身一體成型方案,，更好的一體成型方案將來也可能被用作制造 Space X 火箭,。

通過改造工廠、改造汽車,，也通過把工廠當作產品去打磨,，特斯拉從一個大規(guī)模量產汽車的門外漢成為了新一代制造方式的引領者。特斯拉最重要的產品不是汽車,，而是制造汽車的方法,，和發(fā)明出這種方法的能力。

題圖：Rivista Automobilismo 拍攝的加州工廠涂裝車間