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【内容分享】对话 Sandy Munro:特斯拉 Model 3 在工程上的魔法与败笔
时间:2019-03-14
本文内容@42号车库(ID:iCar123)

原创授权发布于妙坊咨询

 

2019 年 3 月 1 日,特斯拉兑现了 Elon Musk 三年前在发布会上的承诺:正式推出售价 3.5 万美元的 Model 3 标准版。然而围绕这款车的研究还在继续,这款自诞生之日起就被认为不可能盈利的车型背后,到底有哪些工程玄机和奥秘?

 

3 月 13 日下午,我们在上海采访了总部位于美国底特律的工程咨询公司 Munro & Associates 的创始人、CEO Sandy Munro。

 

 

Munro 先后购入了两台 Model 3,花了累计 6600 个工时对 Model 3 进行逆向工程和成本核算。在创办 Munro & Associates 前,他曾经做过福特高级自动化和可装配性专家、NASA 先进制造中心负责人。

 

多年工程经验沿袭下来的习惯使得他追求科学和严谨。他乐于谈论那些让人眼前一亮的工程创新,对低级的工程失误展开批评也毫不留情。

 

在工程师眼中,Model 3 最大的败笔是什么?

 

白车身,白车身,白车身。

 

 

特斯拉试图通过采用钢铝混合的底盘框架提升 Model 3 的安全性,但事实上,Model 3 平铺于底盘的电池组已经大幅提升了底盘的刚度。而这些煞费苦心组合的钢铝框架,带给 Model 3 的作用完全是负面的。

 

 

钢铝框架让 Model 3 的装配非常复杂困难,它的配件数量过于繁杂,工人需要对齐缝隙,这让制造难度大幅增加。

 

同时,它还导致了 Model 3 整备质量的上升,影响了操控性能和续航。

 

除了底部的框架,在白车身的尾部,铝制后备箱的多个配件由铆钉和焊接点组装而成,而不是更常见也更轻、成本更低的玻璃纤维后备箱。

 

 

Model 3 白车身的后轮圈位置用了 14 个配件通过铆接、密封、焊接组合而成,如果是一家传统车企,这个位置只需要一个冲压配件即可。

 

Model 3 一个白车身上集成了五种完全不同的连接方式和大量繁杂的、不必要的配件。在 Munro 看来,这是特斯拉工程师们「炫技式造车」的体现。

 

显而易见,通过各个部位的过度设计,Model 3 取得了很好的安全碰撞测试成绩,它是美国国家高速公路管理局测试过的受伤概率最低的五星安全车型。然而,这种过度设计已经破坏了对 Model 3 其他指标的平衡。

 

Model 3 的制造成本比宝马 i3 高 2000 美金,大多数紧凑型或经济型轿车的利润都不及 2000 美金。

 

白车身的工程失误可以补救吗?这个问题在 Model Y 上能改进吗?

 

 

「我非常确信你会在 Model Y 上看到改进。」Munro 甚至说,如果他是 Model 3 项目负责人的话,会立刻带领工程团队针对 Model 3 车身设计糟糕的地方做出改进。

 

在完成对 Model 3 的拆解分析之后,Munro 团队内部进行了一个「重新设计 Model 3」的头脑风暴。

 

他们针对 Model 3 每一处设计发问,首先,这个零件在这个位置是否合理?其次,这个零件能否通过更好的材料制造?最终 Munro 团队对 Model 3 白车身提出了 40 个可以改进的点。这些改进可以大幅降低 Model 3 的制造成本。

 

Munro 的理念是鼓励车企尽量少地使用弹簧紧固件和皮带固定,这些零部件会导致一些质量问题。如果淘汰这些零部件的话,会提升产品可靠性、降低成本,同时装配难度也会有所降低。比如说这种金属卡口结构,是 Munro 更推崇的一种紧固件。

 

 

Munro 团队总共提出了 227 个可改进的点,然后将这些想法发给了特斯拉,供特斯拉参考。

 

Elon 如何看待 Munro 的观点呢?在 Munro 表达了对 Model 3 白车身的批评后,Elon 转发相关报道回应称,Model 3 的车身设计确实可以更简洁,但是,大多数增加的重量都是出于相对其他车型更高的安全性设计。

 

 

所有的问题都集中在白车身上,这是 Model 3 身上最大的失误。

 

「除了白车身剩下的所有工作特斯拉做得都是非常棒的,白车身之外,特斯拉的产品理念和研发、设计都有非常天才的创意。」Munro 跟我回忆了他跟 Elon 的对话。

 

Munro:「Model 3 在白车身上的失误真是让人印象深刻。

 

Elon 打断了他:「我已经解雇了白车身设计工程师。

 

Munro 告诉 Elon:「你解雇得太晚了。

 

如果特斯拉从一开始就能做好白车身的设计的话,其他车企是没有任何机会追赶特斯拉的。如果 Model 3 的白车身结构更合理,它的白车身质量会与宝马 328i 相当。

 

特斯拉发了一份声明回应:

 

 

Munro 拆解的Model 3 是 2017年下线的,在那之后,我们大幅改进了制造工艺,尽管仍然存在着改进空间,当我们的数据表明,Model 3 的质量正在迅速提高。

 

我们非常关注精简和调整零部件数量及车身制造流程。车身面板的所有缝隙和偏移量降低了 40%,特别是后备箱、尾灯和车身缝隙做了显著改进。今天的 Model 3 已经跟奔驰、宝马、奥迪的同级车型门板缝隙相当,特斯拉会继续致力于提升制造精度。

 

对于白车身过度设计影响其他指标的平衡,特斯拉的回应是:车主的安全性比任何指标都重要。

 

在工程师眼中,Model 3 最大的创新是什么?

 

「很难说 Model 3 在工程上「最创新」的是哪一点,Model 3 身上有非常多的工程创新。」Munro 的说法是:其他任何一家车企都无法在当下做出类似的产品。 

Model 3 有三点最让人印象深刻,第一点就是电池组。Model 3 电池组是行业领先的,三星 SDI、LG 化学,任何一家企业的技术能力都无法达到特斯拉的高度。

 

 

2170 电池模组由精度极高的机器人产线进行组装,每颗独立的电芯都与另一颗电芯以及独立的冷却管道相连,独特的低热超声波铝线焊接工艺将每颗电芯连接到电芯平衡电池,这是非常精确的工艺。

 

 

电芯与电芯之间只有 0.2 毫伏的差距。高度精确的电芯一致性远远超过其他所有动力电池公司的技术能力。

 

第二是永磁电机,特斯拉永磁电机采用了应用霍尔效应的钕铁硼磁体,这种磁性最强的永久性磁铁通过独特的海尔贝克阵列在磁体的一端形成了超强的磁力,同时另一端的磁力减小到接近零,这是一个非常天才的创新,有着极高的技术含量。

 

 

对比 Model 3、i3 和 Bolt 的电机,能看到 Model 3 的电机成本和重量、体积都要是最低的,但性能、效率都是最高的。

 

 

第三点是电子电控,特斯拉 Model 3 的电子电路设计比其他任何一款车都要先进。

 

 

Model 3 的中央控制器电路板全是亮点,我们的工程师团队反复分析,每次都会有新收获。这块电路板跟任何竞品车型的电路板都不一样,这就是我为什么说它比任何竞品车型的电路板都要好 10-20 倍,不是好 20%,而是好 20 倍。

 

The whole board is full of...all the new things that come out with this board,this board like nothing else,this is why I say that 10 or 20 times better than anything else,not 20% better,but 20 times better.

 

很多人都关注特斯拉的自动辅助驾驶系统 Autopilot,我们如何拆解电路板进行分析的呢?首先我们会列出板上有哪些元器件,然后将每个元器件的名称、工艺、成本分别进行标注,最终得出集成整块电路板需要的电路设计能力和相应所需的成本。

 

 

特斯拉这块电路板的正反两面的元器件布局都非常紧凑,有非常高的集成度和设计工艺。显然,特斯拉聚集了许多天才的电气工程师,Model 3 中央控制器电路板的复杂程度介于手机电路板和火箭电路板之间。

 

 

传统汽车中三到四个物理独立的电路板被打通整合到一块复杂的电路板上,无焊接连接和极端小型化的元器件又实现了体积的下降和成本的降低。

 

 

通过完整地拆解 Model 3,我们得出的结论是,在电池基础技术、电机基础技术和电子基础技术方面,特斯拉遥遥领先于其他车企,某些电路板工艺甚至达到了军工级产品的水平。

 

未来、中国和其他

 

在 Model 3 之外,我们还与 Munro 交流了他对宝马 i3 和日产 Leaf、下一代 Model S/X、蔚来 ES8、中国的电动汽车行业的看法,乐于分享的 Munro 对电动汽车行业有着巨大的热情,没有回避任何一个问题,我们将所有的 Q&A list 整理如下,Enjoy it.

 

 

Q:Model 3 即将在中国上海投产,零部件、人力和制造成本分别能下降多少?

 

A:我现在没法给出关于材料、人工、制造成本降低的具体数字,但根据我们的测算,标准版 Model 3 在中国投产的毛利率可以达到 23%,而在加州,这个数字为 18%。考虑到没有多少人会买 3.5 万美金的裸车,大多数人会加价到 4.4 万美金左右。Model 3 标准版的实际毛利率还会更高。

 

此外,特斯拉的很多功能是预埋硬件通过 OTA 激活(付费解锁)的,这一点使得部分特斯拉车型在交付后毛利率仍然会继续增加。这个独特的商业模式是其他车企难以比拟的优势。

 

Q:下一代 Model S/X 会在哪些方面做出改进?

 

A:Model S/X 的定位是豪华车型,这决定了它的市场需求会远远小于 Mdoel 3。某主流豪华车企曾委托我们拆解 Model S/X ,但我们在初期观察后认为这两款车(相较 Model 3)没有太多的亮点,不值得深入挖掘。

 

Model 3 因为巨大的市场需求,更大的规模效应会摊销研发投入,特斯拉在这款车上投入了巨大的研发力量,包括大量首次商业化的前沿基础技术、专有模具的开发等等。

 

关于 Model 3 设计不合理的点,我听到的一些内部消息说特斯拉已经着手改进,我们提出的很多建议会马上得到应用。这是我对刚才问题的补充。

 

继续说对于下一代 Model S/X,特斯拉显然会做一些造型、内饰、做工方面的常规升级。但在前沿技术的应用、全新模具的开发方面,从产能规模的角度考虑,新 Model S/X 之于 Model 3 的升级不会像 Model 3 之于老 Model S/X 的升级那么大。

 

Q:如何看待中国新造车公司蔚来的智能电动 SUV ES8?

 

A:我们还没有做 ES8 的拆解和分析,但是从公开资料和我了解到的信息(Munro 曾经专门去看过实车),ES8 的产品完成度、制造精度、做工、工艺都还不错。NEDC 355 km 的续航数据听起来也还可以,希望有机会可以做一个实际的测试。

 

Q:BBA 也都推出了纯电动产品,Model 3 和 BBA 的产品相比哪些方面更领先?哪些方面做得不够好?

 

A:从产品创新的角度看,BBA 的纯电动车不应该和 Model 3 对比,和 Model S 对比更加合理;从销量的角度,BBA 的电动车销量不至于太差,但不会创下 Model 3 北美那样的销量奇迹;从商业的角度,BBA 目前的电动车是很难盈利的,而 Model 3 是为数不多的非常赚钱的电动车。

 

Q:燃油机动力总成向纯电动力总成转变的过程中,给整车工程设计方面带来哪些新的想象空间?

 

A:首先我想说的是,千万不要以传统造车的理念造电动车。很多时候工程师以传统的理念解决问题会使用一些固有的思路。但电动车会带来非常多的想象空间,这是完全不同的东西,不能套用过去的经验解决新事物的问题。

 

有个典型的例子是雪佛兰 Bolt。Bolt 是基于燃油车平台开发的,Bolt 和通用 Spark 基于同一平台,但 Bolt 的三电做得非常棒,雪佛兰是怎么做到的?

 

他们雇用了 LG。LG 制造了电池、LG 制造了电机、LG 制造了变速箱、LG 制造了整个动力总成。雪佛兰 Bolt 只有 25%-30% 的组件是通用的工程师研发的,剩下所有与「电」相关的组件,都交给了 LG,这一更懂三电产品设计的公司设计的。

 

Q:宝马 i3、Bolt 在哪些地方做得比特斯拉更好,值得特斯拉去学习的?

 

A:雪佛兰 Bolt 优秀的地方在于钢架构车体的成本控制做得非常好。钢铝结构的劣势之一就是成本会稍贵。而宝马 i3 有非常多整车轻量化的点是值得借鉴的,比如碳纤维车身。

 

工程师习惯于认为碳纤维车身虽然轻,但成本高昂。但实际上以今天的技术水平,当汽车销量能够超过 7 万辆的时候,碳纤维的成本其实是可接受的,并不是大家所想的那样。  

 

Q:对比德美日等传统汽车强国,中国在电动车时代的竞争优势有哪些?

 

A:总的来说,我对中国的纯电动车行业是非常看好的。我一直在持续地观察各国政府领导人对新能源汽车的态度。一个国家领导人的态度和决断会在极大程度上影响整个产业的发展。英国的特蕾莎梅、德国的默克尔、美国总统日本首相.....目前看来都没有中国的领导人高瞻远瞩。

 

中国领导人会结合国家能源产业现状制定政策,这是非常明智的做法。他明白中国需要什么样的未来。到 2020 年,中国会领军整个电动车行业。

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参加完采访后,2019年3月14日,Sandy Munro与妙坊咨询携手在妙坊虹桥世界中心会议室开展了一场Tesla Model3技术与成本分析研讨沙龙,与到访的一汽、奇瑞、宝能观致、北汽新能源、长安汽车、法拉第、威马汽车、华为上海等诸多公司代表展开了亲切友好的交流。

 

活动现场

 

 

除了拆解Modle 3之外,美国Munro公司作为一家知名的工程管理咨询公司,主要聚焦精益管理,是精益设计 Lean Design® 的开创者,领先者和倡导推广者。Sandy Munro 先生是该方法论的创始者及商标拥有者,同时也是成本解决方案的创始者。其开创的方法在过去的三十余年,于多个行业,尤其是汽车行业内,有着大量的成功经验。

 

上海妙坊咨询管理有限公司,从2012年开始,就是Munro公司的中国合作伙伴。2019年5月21日至25日,妙坊咨询将会与Munro公司合作开展精益设计第一级培训公开课。欢迎各位踊跃报名!

 

 

 

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