从Giga 1到Giga 3，特斯拉超级工厂的高速迭代

自1月17日奠基以来，特斯拉上海超级工厂Giga 3一直以日新月异的速度在崛起；很多人好奇为什么上海要用土地和政策资源去争夺特斯拉自有工厂？上海超级工厂有哪些功能？为什么工厂还在“迭代”？我们回顾了特斯拉位于内华达州的Giga 1超级工厂自2013年以来的设计理念和建设进度，试图为上述问题提供答案。Giga 1:可复制、快速迭代、可扩展的巨型机器埃隆·马斯克(Elon Musk)在2013年首次公开计划建造特斯拉超级工厂Giga 1。2013年11月，埃隆告诉分析师，为了确保Model S、即将推出的SUV Model X和特斯拉第三代车型(Model 3尚未确定产品名称)的稳定电池供应，他正在设想“一个真正巨大的设施，一个产能与全球锂离子生产规模相当的工厂。”。

当时，特斯拉Model S的产能仅为每周550辆，但特斯拉在提交给SEC的文件中指出，并不是市场需求限制了我们，供应商的电芯供应是限制我们扩大产能的关键因素。这里的供应商说的是松下。事实上，早在2011年，特斯拉就与松下签署了总计6.4亿块18650电池的供应协议。到2013年10月，双方续签协议，将供应量增加到18亿台，规模增长200%。当然，18亿只是权宜之计，Giga 1已经在路上了。2014年7月31日，在对北美和亚洲约100个地区进行全面调查后，特斯拉终于与松下达成历史性合作，在美国内华达州建造超级工厂Giga 1。

根据协议，特斯拉负责准备、提供和管理土地、建筑和公用设施。松下负责生产和供应圆柱形电池，并在双方同意的基础上投资设备、机器和其他制造工具。特斯拉将制造基于电池和其他组件的电池模块和电池组。Giga 1由特斯拉管理，松下被定位为特斯拉锂电池的主要合作伙伴。松下将占据工厂生产面积的一半，而特斯拉的模块和与包装装配线相关的关键供应商将占据这个垂直整合的工业综合体的另一半。特斯拉首席技术官JB Straubel表示，Giga 1代表了电池大规模生产方式的根本性变化。Giga 1不仅满足了Model 3的电池需求，也为降低更广泛储能应用的成本创造了条件。

JB Straubel在一份Giga 1特斯拉公告中表示，电池成本的降低将通过优化制造工艺来实现，这是由目前没有电池制造商拥有的规模经济所驱动的。进一步降低成本的方法是针对汽车使用场景重新设计和优化电池芯的规格和性能，通过与供应商一起进厂来消除包装、运输、关税和库存调度成本，并在效用和运营费用较低的工厂进行制造。

换句话说，2014年工厂筹建之初，Elon和JB Straubel就在为2170电池的研发做准备。尽管与松下的联合建设合同是在7月31日签署的，但特斯拉的建设团队早在6月就搬进了内华达州斯帕克的郊区。下面是最早的施工照片。

2017年1月4日，特斯拉在Giga 1举办了特斯拉Gigafactory 1投资者日。埃隆向投资者介绍了Giga 1的设计理念和建造进度。

Giga 1是世界领先的电池生产设备(注意Giga 1不是工厂，是生产设备)。它可以实现每GWh最低的设备资本投资和每kWh电池最低的制造成本支出，同时保持高的生产能力和效率。Giga 1将生产电池、电池组、储能产品和汽车零部件。完成后……第二阶段项目中，Giga 1电池产能将达到35 GWh/年，电池组产能将达到50 GWh/年，超过2013年全球所有其他动力电池供应商的产能总和。支持特斯拉50万辆汽车的电池需求和储能产品。

特斯拉对Giga 1设计理念的展示令人印象深刻。作为单一产品，Giga 1被设计为高度自动化的集成系统，未来将在世界各地复制；Giga 1的设计高度灵活，可以适应储能化学品和组件的迭代；Giga 1可扩展，支持进一步的额外设备资本投资，以随着需求的增加推动产能增长。

模块化快速迭代捕获关键词:可复制、快速迭代、可扩展。最重要的是，特斯拉将Giga 1视为一款产品。在2017年特斯拉财报会议上，Elon和JB Straubel更详细地解释了“用产品思维建厂”的重要性。。根本的区别在于真正把工厂当成一个产品，一个相当垂直整合的产品。将工厂建设中遇到的问题更多地视为工程或技术挑战来解决。那么，产品思维如何深刻影响工厂建设，以实现“每GWh最小设备资本投资”，同时保持高产能和高效率？埃隆列举了以下四点:独立的设计和施工流程，以增加设备生产密度，提高生产速度，周到的设施系统和设备设计，布局，并实施创新的施工技术，减少土地，建筑，基础设施，材料和劳动力成本。如何才能做到每千瓦时电池的制造成本最低？JB斯特劳贝尔列出了六个选项。尽可能本地化以降低关税和投入成本(原材料、组件、劳动力、能源、水)重新设计整个供应链以满足更高的生产能力和定制组件要求，同时降低运输成本改进电池设计，提高电池能量密度，优化电池规格(2170 vs 18650)改进模块和包装设计，提高包装能量密度，改进自动化和工艺设计，提高产品产量，降低废料成本，提高现场可靠性，降低单位设备的资本投资，降低折旧成本。那么什么是产品思维呢？我们可以解释Model 3是怎么造出来的，Giga 1是怎么造出来的。Giga 1的“快速迭代”特性反映了产品开发中经典的“设计构建测试”循环过程，而“可扩展”特性反映了在详细设计阶段结束时从小规模生产向增量生产的过渡。Elon和JB Straubel提出的十大工厂建设策略，在产品思维上，与Model 3在设计、工程、三电、电子电气架构上所做的创新和改进并无本质区别。2014年7月，特斯拉宣布为Giga 1设计投资50亿美元，最大产能50 GWh/年；然而，截至2018年底，特斯拉、松下和供应商集群在Giga 1上投资了60亿美元，但年产能仅为24 GWh/年。为什么会有这么大的出入？今天的Giga 1拥有2170条电池、模块和包装自动化生产线；有3型电机、差速器和电力驱动组件的生产线；有储能电池和太阳能电池板的生产线；还有金属和塑料精密成型零件的供应商，H& T的Model 3组件生产线和Tier 1法雷奥的Model 3灯具生产线。

因此，其功能相比“超级电池工厂”的最初定位发生了显著变化，这也是“快速迭代”思维的一种体现。真正把Giga 1作为特斯拉自主设计、研发、制造的最大产品，作为一台巨型机器来看待，对我们来说非常重要。2017年11月29日2170电池模块生产线成为Model 3扩大产能的拦路虎。在接下来的两个季度中，德国特斯拉自动化工厂不断推出新版本的模块生产线，通过空运到Giga 1，以提高产能。这里的特斯拉德国自动化化工厂，原名Grohmann Engineering，是特斯拉在2016年底收购的一家工程公司。在特斯拉首席技术官JB Straubel的直接领导下，它长期致力于自动化生产和制造系统的设计和开发。我的意思是，落在Giga 1上的60亿美元，除了材料、人力、设备、公用设施等基本建设费用，更多的是核心的自动化系统的研发费用。电池模块生产线是这台巨型机器的组成部分。特斯拉致力于提高模块制造的自动化，以及Giga 1巨型机的自动化。

作为产品建造工厂的结果是，除了建设投资，还将有重大的R&D投资。上海Giga 3的新征程2019年1月7日，埃隆马斯克(Elon Musk)和上海市长应永出席了特斯拉上海超级工厂Giga factory 3的奠基仪式。

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为什么要引入特斯拉？与其问上海市政府，不如先问内华达州首府。毕竟2014年的特斯拉远比2019年的特斯拉有更多的不确定性。Giga 1原定于2020年完工，产能为35 GWh/年，估计有6500名员工。然而，2017年2月27日，内华达州州长经济发展办公室宣布，特斯拉Giga 1的最终员工数量将比最初预测的高54%，最终员工数量将超过13000人。截至2018年底，特斯拉Giga 1的员工已经达到7059人，预计Giga 1的总投资已经达到88亿至100亿美元之间。二是供应商集群生态。如前所述，作为一家奉行垂直整合战略的公司，特斯拉越来越多地自主研发和生产汽车零部件。对于不需要自主研发的零部件，特斯拉推广了松下，H &和法雷奥等供应商已经落户内华达州。包括开关，Jet.com和区块链，他们也搬到了内华达州，由于特斯拉的知名度和基础设施的便利性。新的就业也将促进住房、消费和基础设施的繁荣。州长经济发展办公室在“特斯拉经济影响研究”中指出，特斯拉的重大投资永久性地改变了当地的经济格局。未来20年，特斯拉将创造22000个就业岗位和1000亿美元的新经济规模。“内华达和上海不能在港口附近直接复制，但两个地区工厂的就业和经济影响没有本质区别。”。单从这一点来看，上海市政府争取特斯拉也在情理之中。此外，Giga 1工厂本身也将为上海Giga 3和上海其他工厂带来更多值得学习的设计理念和建设经验。比如作为特斯拉工厂，什么能源驱动Giga 1？Giga 1是一个不直接消耗任何化石燃料(天然气或石油)的纯发电厂。特斯拉通过70兆瓦的太阳能屋顶和太阳能地板安装实现了100%的可持续能源供应。太阳能屋顶阵列比目前最大的屋顶太阳能系统大七倍。此外，纯电动工厂在实现零碳排放的同时提高了效率。很大一部分建筑供暖是由生产过程中回收的废热提供的。Giga 1的闭环供水系统效果……ely使用六种不同的处理系统回收了大约150万升水。与标准工艺相比，新鲜水的用量减少了80%。

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最后，特斯拉在Giga 1建立了废旧和不合格电池的回收线，可以安全地分解所有类型的特斯拉电池、模块和电池组，并在新电池的生产中重新使用。所以工厂本身的进步性才是引入Ta的原因，尽管它对就业和经济有贡献。当然，为了上海工厂Giga 3的落地，Elon Musk曾经两次进入中南海与国家领导人会谈。对于这种级别的项目，上海市政府的诉求当然不仅仅是“引进一个先进的工厂”。以特斯拉目前智能电动汽车领导者的市场地位，带动长三角乃至中国三电产业链更上一层楼才是核心需求。早在2018年11月，埃隆就在推特上解释了Giga 3的电池供应细节:特斯拉负责制造模块和电池组，电池单元生产将由几家公司本地化，包括松下。为了尽快投产。

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然而，在特斯拉和松下之间看似疏远的关系的谣言传开后，松下总裁Yoshihiro Tsuga披露了多家供应商的真相。由于在中国业务的发展，特斯拉现在正在考虑多供应商结构。这对特斯拉来说是有意义的，因为它在中国的业务性质非常特殊。也许他们需要这样一个结构来获得中国当局的批准。所以对于特斯拉来说，他们更愿意开始考虑多供应商模式，但这并不意味着我们的关系已经被破坏，变得不稳定。我们与特斯拉保持着非常非常牢固的关系。那么上海市政府为什么要争取特斯拉工厂呢？因为全球汽车行业正在转向电动化，而特斯拉是智能电动车市场的领导者，上海需要特斯拉。从Giga 1到Giga 3，作为特斯拉首个海外超级工厂，特斯拉将如何打造Giga 3？回到Giga 1之前的产品特性:可复制、快速迭代、可扩展。埃隆曾经说过，我们会生产制造工厂。所以，Giga 3首先会是Giga 1在很多层面上的复制品，也可以理解为第二个Giga 1。JB Straubel曾在Q2 2018财报会议上提到特斯拉对Giga 3的战略:我们将Giga 1视为公司打造的最大产品，因此在产品开发过程中所学到的所有知识都将与Giga 3工厂建设团队分享，以实现建设同等产能规模工厂的投资不到一半。Giga 3投资20亿美元，设计产能为每年50万辆。与Giga 1一致的“可复制、快速迭代、可扩展”的产品思维，是Giga 3与Giga 1一致性的一部分。当然，Giga 3和Giga 1也有一些区别。首先是前面提到的多供应商结构。松下将在Giga 3中扮演什么角色？可以肯定的是，必须有松下作为Giga 3的核心供应商，而松下是特斯拉“非常核心的合作伙伴”。这是松下执行副总裁Yoshihiko Yamada所说的话。我想强调一下松下和特斯拉之间的关系。五六年前，我们有一个供应商客户关系，这是一个传统的业务关系。但是当我们投资Giga 1的时候，我们的关系是亲密而独特的。今天的电池容量是过去的三倍。为什么？这是特斯拉和松下员工共同努力的结果。我们不是简单的买方供应商关系，这在商业上是非常新的。在财务报告和随后的采访中，铁杉弘毅提到，松下正在与特斯拉讨论在中国生产电池。松下可能会在特斯拉的领导下进行任何必要的投资，但详细的时间表尚未确定。特斯拉将在中国本地化生产，松下可以联合生产。Giga 3和Giga 1的第二个区别是工程基础设施能力的巨大差异。在Giga 1破土动工五年后，Giga 1的完工率如今只有30%。事实上，自2017年5月以来，工厂的物理建设进度一直没有明显的更新。所以f……，Giga 1一共建了13条电池组生产线，还有3条新版生产线没有运行。其余10条生产线的正常运行率为40%，年生产能力为24 GWh/年。随着Model 3产能的增长，产能可提升至35 GWh/年。上海Giga 3怎么样？1月打基础，12月投产，这是特斯拉定下的时间表。或许我们可以做一个更具体的比较。下面是2014年7月Giga 1奠基的样子。

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以下是Giga 1在间隔7个月后，于2015年2月的建造进度。

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下面是2019年1月上海Giga 3奠基的样子。

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以下是Giga 3在间隔4个月后，2019年5月的建造进度。

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在中国基建狂潮的土地上，特斯拉将从杨聪演绎出哪些新故事？让我们共同期待首款国产Model 3的上市。以特斯拉对合作关系的描述结束:自特斯拉和松下在2006年达成合作关系以来，松下带来了大规模电池制造的资本和经验，而特斯拉则提供了创造性的第一原则思维、清晰的愿景、快速的执行以及最终的产品设计和要求。如今，特斯拉的超级工厂已经翻开了新的一页。

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