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【技術大揭秘】特斯拉才一歲的德國柏林超級工廠,如何實現不停歇的「翻倍增產」?

【TechOrange 編輯部導讀】
隨著人工智慧、雲端與自動化技術不斷演進,智慧製造正在進入下一個關鍵階段。《TO》精選了世界數家智慧工廠案例,帶領讀者一起了解最先進、最高效與最為永續的新製造面貌。
以下,是世界最大電動車廠特斯拉(Tesla)的智慧工廠精彩案例:柏林超級工廠——Gigafactory 4。

占地廣闊超過 300 公頃、由全球知名電動車製造大廠特斯拉(Tesla)於德國柏林打造的大型超級工廠(Giga Berlin,又稱 Gigafactory 4),主要生產特斯拉車款 Model 3 和 Model Y 和電池,自 2022 年 3 月開業一年多來,其產能表現現況及展望,就備受各界矚目。

特斯拉柏林工廠的超級野心:電動車週產量從 4000 提升到 20000 台

位於柏林的這座超級工廠,是特斯拉繼中國上海、美國內華達、紐約、加州、德州等地設廠之後,在歐洲所落成的第一間超級工廠基地。

目前為止,特斯拉這座柏林超級工廠已達到每個禮拜可生產 4000 台汽車以上的週產量,有助特斯拉在德國及歐洲市場維持市占率。相比起 2022 年 6 月僅 1000 台的週產量,可見特斯拉致力「翻倍增產」的實際作為和雄心壯志。

不過,就如同特斯拉執行長馬斯克(Elon Musk)的一貫作風,特斯拉的野心計畫也不可能止於此。近期,特斯拉向德國環保機構提交擴建申請,預計將下一個里程碑設在提高產能至年產 100 萬台汽車(約週產量 2 萬台),據了解,以該廠目前的工廠規模和設備環境,其實在滿負荷生產時,已足以年產 200 萬台汽車。

馬斯克對自動化製造自然是持非常開放的態度,他強調,利用 AI 人工智慧技術來創建「智慧自動化」的生產流程,讓柏林這座超級工廠成為了工業 4.0 的典範。不過,他也坦承,自己曾經一度過於依賴自動化來完成生產工作,而讓人類「被低估了」。而特斯拉這座柏林超級工廠等同是一個新面貌的詮釋,展現的是機器和人類之間協作的凝聚力,這有助於加速完成整個生產過程。

特斯拉曾在官方推特(Twitter)形容,Gigafactory 4 實際上可說是一台巨大的、製造機器的機器。我們將帶領讀者一窺特斯拉 Gigafactory 4 中,從鑄造、沖壓到世界級塗裝車間和總裝線等過程,走進這個「製造機器的機器」內部。

Gigafactory 4 是「製造機器的機器」,為傳統工藝帶來革命

在鑄造線的部分,與其他間特斯拉工廠一樣,柏林超級工廠使用的是 IDRA Giga Press 壓鑄機,特斯拉透過採用這種「一體化」壓鑄的顛覆性技術,等於為傳統工藝帶來革命,把沖壓跟焊裝的流程整合,不僅提高了製造效率,也強化車輛品質和安全性。

特斯拉官方發布的多個影片展示了 Model Y 的鑄造設計的多個過程:不同車身部件在一條以每分鐘 16 個零件速度運行的沖壓線上,使用超過 7300 噸的力處理。此外,特斯拉還曾秀出部分電動車身後部的鑄造工藝,這是可以取代 70 多個金屬零件並改進了 Model Y 的製造工藝。

600 多台機器人將沖壓件和鑄件焊接在一起,接著,電動車身會被一個哥斯拉(Godzilla)機器人抬進噴漆車間,特斯拉稱哥斯拉為「有史以來最大的工業機器人之一」。

一睹與眾不同的噴漆車間,特斯拉稱「世界級的厲害」

特斯拉還指出,柏林超級工廠內的噴漆車間是與眾不同的,甚至在投入工廠營運之前就將其稱為「世界級」的厲害,至今特斯拉透過此設備在歐洲市場推出車款新顏色,包括快銀(Quicksilver)和午夜櫻桃紅(Midnight Cherry Red)。

特斯拉也自豪的稱,柏林超級工廠是他們迄今為止最先進的繪圖系統的所在地,可以實現多層繪畫的深度、尺寸和手繪外觀,不斷優化車子的外身狀態。

最後配裝:總裝線實現人機協作最佳平衡

來到最終站:超級工廠的「總裝線」會進行電動車的最後裝配,讓 Model 3 和 Model Y 真正成型,此站融合了機械自動化和人工處理的雙重優點。在總裝線上,通常會有超過 1000 位人力,這些人力主要負責安裝空氣調節系統(HVAC)、電力電子設備、驅動裝置和其他元件。

從特斯拉柏林超級工廠的借鏡,看見製造產業綠色、高效、智能的未來

效益的成長上,利用上述多種智慧技術達成穩定增產,特斯拉柏林超級工廠如今 4000 台電動車的週產量,相比起去年 12 月週產量 3000 台的量體相當於又再上升 30%,反映出智慧工廠快速規模化、擴展產能的特性。

像特斯拉柏林超級工廠所使用的智慧製造技術,未來會是製造業的一個重要趨勢和指標,並且有望為人類帶來更綠色、更高效、更智能的未來。

據彭博社報導,奧斯汀超級工廠去年員工人數增加至逾一萬兩千人,比 2021 年增加達三倍以上,有望在未來四年內繼續創造五千個新的全職就業機會。特斯拉去年在該廠完成了「世界上最大的太陽能裝置屋頂」第一階段,目標是發電 27 兆瓦,馬斯克還承諾將該基地周圍打造成一個「生態天堂」,鋪建步道和自行車道,開放給公眾使用,除了能帶來降低生產成本的效益,也是環境友善的一個重要措施。

除此之外,特斯拉的擴廠投資也正在其他據點實行。據了解,特斯拉去年在德州奧斯汀的超級工廠投資了 58.1 億美元,今年 1 月計畫再投資 7.7 億美元擴建工廠,包括一個電池測試站和陽極和驅動裝置製造站,並規劃在未來五年加碼投資約 11 億美元,生產 Model Y 和 Cybertruck。 馬斯克表示,奧斯汀廠也將成為永續製造的典範。

不僅僅為提高生產效率,特斯拉位在全球不同據點的超級工廠的運作模式正呼應了整體製造業所面臨的問題,例如缺工、環境污染等。

藉由自動化生產、人機完美協作,直接解決到工業人力欠缺的問題,降低生產成本並實現更快速的交付,加以運用綠色能源如太陽能,可減少燃料的使用,減少對自然環境的衝擊,而由於智慧工廠的生產流程更加精確和一致,足以確保產品品質和安全性,對客戶、消費者滿意度自然也將帶來助益。

參考資料:TeslaTeslaratiThe DrivenSustainability Success鉅亨網BloombergTechCrunch,首圖來源:Tesla。

(責任編輯:藍立晴)

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