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走进Gigafactory,揭开特斯拉超级电子工厂的真相

特斯拉自2014年6月开建Gigafactory以来,一直严格限制媒体的进入,对外公布的信息也十分有限。上周,Gigafactory开始对其股东和部分媒体陆续开放,并于7月29日举行了盛大的开幕仪式。

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在建的Gigafactory,将成为全球最大的锂离子电池工厂

Gigafactory是电动汽车制造商特斯拉未来的关键,这家已有13年历史的公司至今从未实现过全年盈利目标。特斯拉想要借助Gigafactory实现锂电池的规模化生产,进一步削减电池成本,最终完成自身从豪华车制造商到平价电动汽车、皮卡甚至中型卡车制造商的身份转变。

公司预计,2018年该工厂的电池产能将达35GWh(相当于2014年全球电池的产能总和),如果有必要的话,甚至还能达成150GWh的产能。纽约市的年均电力需求约为52GWh。至2018年,特斯拉的电池成本将下降逾30%。

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Gigafactory里的Model 3汽车

3月底,特斯拉公布了第四款电动汽车——Model 3。一周之内就有超过32.5万人预定并支付了1000美元/辆的订金。在目睹市场庞大的需求量后,该公司将其原来实现50万辆年产量计划提前两年至2018年。考虑到特斯拉2015年总共仅生产了5万多辆汽车,这一目标可谓雄心勃勃。

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左图为目前只完成14%的Gigafactory;右图为最终建成图左图为目前只完成14%的Gigafactory;右图为最终建成图

因有Gigafactory的强大产能撑腰,起价约为3.5万美元的Model 3成为了迄今特斯拉最为便宜的车。目前特斯拉已推出的Model S和Model X汽车所使用的蓄电池均为日本制造。然而,特斯拉眼下最为迫切的任务是要完成其计划在明年年底上市的Model 3的生产。

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7月新增区块显示图

虽然目前Gigafactory中已有部分厂区投产,但这座巨型工厂的建设进度目前只完成了计划的14%。因此,特斯拉的CEO埃隆·马斯克(Elon Musk)决定加快Gigafactory的建设进度,预计明年二季度的建设进度将完成31%,全面投产约为2020年。据最新流出的规划建设图显示,7月新建的4个厂区将扩大工厂规模至目前的两倍。

关于超级电池工厂Gigafactory,还有很多既有料又有趣的信息。

将成全球第二大建筑物 可抵御地震 外形似钻石

总耗资50亿美元的Gigafactory选址于美国内华达州斯托里县中3200英亩(约合12.95平方公里)的土地上。实际上,该工厂的最初选址面积仅为1000英亩,2015年6月,特斯拉又买下了1864英亩的毗连地,延伸部分超过126英亩。2020年完建时,Gigafactory将成为全球第二大建筑物,规模稍小于位于华盛顿州埃弗雷特市的波音工厂(按体积计算是全球第一大建筑物)。

特斯拉之所以将选址定于内华达州,部分原因是看中了该州13亿美元的税收优惠和免费的土地使用权等优惠政策,特斯拉在未来20年内将持续受益于此。

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Gigafactory按区块依次建设Gigafactory按区块依次建设

Gigafactory的建造是按照区块依次进行的,并非同步,因此有些区块已率先投产。据外媒Tech Insider报道,为抵御地震,该工厂以四种不同的结构建立在四个独立的地基上,仅一个地基就花费了1600万美元。

与特斯拉的汽车一样,公众同样十分关心Gigafactory的外形设计。“我们将确保它看起来不错,与周围的环境相协调。这的确是工厂,但我们也关心美学设计。”马斯克说,“之所以将外轮廓设计成钻石状,原因是如果造成盒状,工程量将更加浩大。因此为了与周边环境相融合,我们把它造成了钻石的形状。”
  
实现规模经济效应 仅用可再生能源

特斯拉建设Gigafactory的初衷就是通过供应链一体化来实现规模经济效应。“眼下制造业的运输成本日益增长,而最为直接有效的方法就是把工厂全部建造在一个地方。”马斯克说。

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装满原材料的轨道车将从矿山驶进Gigafactory,再满载着电池驶出

Gigafactory内部将设有与外部相连接的轨道,轨道电车将从原材料地出发,将原料运入工厂内进行加工,与此前的对外加工或采购不同,特斯拉这次将电池制造所有流程都集中在工厂内部。

据外媒报道,在Gigafactory中,日本松下公司负责制作电池的电芯,特斯拉负责进一步组装电池模组和电池包。“我们的工程队伍与松下公司的紧密合作,显著提高了电池的生产效率。目前我们的效率很可能已接近全球最好的电池工厂的3倍。”马斯克说。最后,再由轨道电车将电池成品运出工厂,以此形成闭合的一体化供应链。“这是史无前例的,至少在电池领域是这样。”马斯克说。

此外,回收和能源自供应也是特斯拉实现规模经济效应的重要组成部分。

Gigafactory将配置最先进的循环系统,所有的旧电池组都可回收。为实现能源的自供应,该工厂的屋顶和周围山顶都铺设上了太阳能面板,未被消耗的电能将被储存,以供在没有光照的时候使用。除了太阳能,地热能和风能也在应用范围之内。

阔绰的合作伙伴及其神秘的制造机器

日本消费电子产品厂商松下公司(Panasonic)是特斯拉在Gigafactory项目上的战略合作伙伴。近日,松下宣布将发行价值4000亿日元(约合39.08亿美元)的企业债券,发行债券所得的部分资金将被用于投资Gigafactory。此前,松下已为该工厂投资了16亿美元。

马斯克称,松下布置在Gigafactory内的制造机器令人印象深刻。工厂未来的电池输出速度“将比机枪射出的子弹速度还快”。

上周的开放日,Gigafactory内的重要机器设备属于最高机密,几乎都被盖上了防水布,且不允许拍照。但仍有受邀者曝光了一些尚未公布的松下制造机器的照片。其中,就有马斯克的母亲Maye Musk。

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松下的电芯制造机松下的电芯制造机

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松下的负极压力机松下的负极压力机

据外媒消息,这些新机器为Model 3汽车打造出了全新的蓄电池,21700型号,直径为21mm,高为70mm。此前特斯拉Model S和Model X所使用的电池是18650型号,直径18mm,高65mm。

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21700号电池

马斯克表示,一旦21700号电池实现量产,Model S、Model X 和Powerwall上的电池都有可能被更换。

“机器人造机器” 工厂高度自动化

无论在什么场合,机器人永远都是最夺人眼球的存在。特斯拉计划在Gigafactory全面投产时雇佣逾10000人,而这一目标需要自动化来助力完成。

特斯拉聘请了埃里克·克里斯坦森(Eric Christensen)来管理自动化,他曾在芯片制造商AMD公司从事制造业自动化工作,已有逾20年的从业经验。克里斯坦森主要负责工厂内整体设备布局和物料流程,其中均有机器人参与。目前看来,工厂内协助工人制造机器的机器人大致有3种。

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“Adept Lynx”,可负荷60kg的重量,工作时间长达19个小时,还可自主安排充电

首先是最为常见的自动引导车(AGV),它们依靠地面磁铁或导航信标来移动或改变路径。特斯拉开发出了重载版本。

其次,就是用于材料运输的自动驾驶智能车(AIV)。Gigafactory所使用的AIVs由美国专业从事工业自动化的高科技生产企业Adept Technology公司制造,名为“Adept Lynx”,可负荷60kg的重量,工作时间长达19个小时,还可自主安排充电。

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与AGV或其他机器人不同的是,AIV不需要被固定在某个位置,或遵循地面的磁铁或导航信标来移动。它只需使用数字地图就能够自由自主地穿梭于工厂,检测传感器保证其安全地避开人类和障碍物。有趣的是,特斯拉还把其中一个AIVs改造成了《星球大战》里R2-D2的样子。

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M-900iB机械臂M-900iB机械臂

Gigafactory所使用的、目前已知的最后一种机器人是重载机械臂,特斯拉已在其弗里蒙特工厂中广泛使用。不同于弗里蒙特工厂中的库卡机械臂,Gigafactory选择了发那科机械臂——M-900iB。一个机械臂系列可有效负荷700公斤,单个机械臂可负荷360公斤。

最后,还要一点要告知诸位。实际上,特斯拉位于美国内华达州的Gigafactory的准确名称应为“Gigafactory 1”。没错,这只是第一家超级电池工厂。马斯克表示,未来将在特斯拉汽车销售区域或有消费能力的区域,如欧洲、中国、印度等地区建造更多的Gigafactory。

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没有大风大浪的经历,却有一颗永不想随波逐流的内心。 人生像游戏,玩错了其实可以重来,只要不轻易放弃,但游戏要认真玩才有意思 曾混迹电子论坛,现重回IT界,希望能给大家带来更接地气的产品。

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