2023年特斯拉专题研究 全新一代平台落地,打造全球电动汽车计划

  • 来源:西部证券
  • 发布时间:2023/03/08
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第三篇章开启,特斯拉生产制造革命加速

Master Plan3:全新一代平台落地,打造全球电动汽车计划

特斯拉预计投资7万亿美元打造全球电动汽车计划。特斯拉在投资者日上正式公布宏图第三篇章,全面转向可持续能源。规划需 要115TWh的电池规模,以及4TW的太阳能和风能规模,全面覆盖了特斯拉当前规划全部车型,总计建设投资达7万亿美元。 Cybertruck官宣年内上市,下一代全新平台落地墨西哥工厂。 Cybertruck官宣将在年内正式上市。下一代全新平台落地墨西哥 工厂,预计实现50%降本目标,新平台预计2024年量产。特斯拉新一轮产品周期开启。

汽车工业百年造车史,特斯拉引领新一轮生产制造革命

汽车工业百年史,每四十年左右出现一次生产制造革命;福特T型车-丰田卡罗拉-大众高尔夫-特斯拉Model3&Y。从20世纪10年 代福特流水线生产,到50年代丰田开创的精益生产管理模式,再到80年代大众的平台化、模块化生产,每一次汽车生产革命的 领导者通过提升生产效率,推出更具性价比的车型,均在之后的市场竞争中占据明显优势,各自的主打车型也打造成全球爆款。 特斯拉一体化压铸+4680CTC正在引领汽车工业新一轮的生产制造革命。

前、后地板一体化压铸+4680 CTC全面导入

特斯拉生产制造革命。 2020年9月,特斯拉率先在ModelY上实现一体化压铸后地板总成产品的落地,降低制造成本40%;2022年 4月,特斯拉德州工厂首批搭载4680电池ModelY实现交付,直接将4680电芯安装在底盘上,并将座椅安装在电池包上盖,与前后 一体化压铸地板相连接,4680 CTC方案将直接取代传统底盘的中地板部分,能够帮助整车实现减重10%,增加14%续航里程,单 位成本下降7%,单位投资下降8% 。 2023年开始,特斯拉全球各大工厂将全面导入前、后车身一体化压铸+4680CTC。

特斯拉“并行”组装提升效率30%,降低成本50%

特斯拉“并行”组装提升空间效率30%,降低成本50%。传统制造过程中需要在白车身基础上进行涂装、总装过程,如果装配某 一环节出现问题,将直接阻塞整条生产线。特斯拉在一体化压铸的基础上,进一步简化汽车组装过程,通过提升44%的操作员密 度,同时对汽车前、后各部分进行“并行”组装,提升空间效率30%。未来,特斯拉只需“一次组装”就能完成传统繁琐组装过 程,预计将减少工厂空间40%,降低成本50%。

内华达工厂新增4680年产能100Gwh,实现效率+成本优化

内华达工厂扩建在即,计划新增产能100Gwh/年。2023年1月,特斯拉计划投资超过36亿美元,扩建内华达州超级工厂,其中包 括了一个Semi电动卡车工厂和一个4680电池工厂。该4680电池工厂规划年产能达100Gwh,成为目前特斯拉4680电池最大规模工 厂,预计建成后可实现适配150万辆轻型车,同期扩产的Semi、新车型Cybertruck也将有望得到适配。

从2170电池工厂,到德州4680电池工厂实现生产工序的大幅优化,再到内华达州4680电池工厂,进一步提升空间效率。根据特 斯拉投资者日数据显示,内华达州新建4680电池工厂生产工序由原先的33降至21道,生产部件由17降至15个,生产效率实现大 幅提升;此外,在相同产能下,内华达州工厂较德州工厂进一步缩减占地面积,进一步提升空间效率。

4680 CTC:特斯拉引领动力电池结构创新

特斯拉4680 CTC:①电池包上盖与车辆结构如座椅直接连接在一起,成为乘员座舱地板的结构;②电芯之间填充树脂材料,一 方面可以提供热保护,另一方面可以为电芯提供结构性支撑;③在与“大模组”方案的对比中,CTC方案具有减少支撑件、减轻 整车质量、提升整体电池容量的优势。能够帮助整车实现减重10%,增加14%续航里程,单位成本下降7%,单位投资下降8%。

4680 CTC:产能提升匹配销量增长曲线

特斯拉4680电池量产提速,加州工厂周产量提升至86.6万颗。2022年初,特斯拉加州工厂4680电池良品率已提升至92%,截至 2022年末,该工厂周产量已提升至86.8万颗,能够支持1000辆Model Y车型使用。

产能提升匹配销量增长曲线。目前,4680电池主要供应Model Y,在21700电池和磷酸铁锂电池支持下,4680电池整体产量进度 并不影响Model Y的产量;而伴随着2023年即将推出的Cybertruck、Semi等新车型均只使用4680电池,仅以Cybertruck为例,若 其2023年上市交付,全年销量预计9万辆,单车带电量207Kwh,对应4680电池需求量接近20Gwh,因此4680电池量产规模的快速 爬坡仍是特斯拉销量增长的关键。

墨西哥工厂加速向国产供应商转变

墨西哥新工厂官宣,引入下一代平台全新车型

墨西哥新工厂发布,引入下一代车型平台。墨西哥超级工厂 预计总投资金额50亿美元,计划年产能达到100万辆,特斯拉 下一代平台全新车型也将在墨西哥工厂量产。特斯拉上海超级工厂动工投产仅用时9.5个月,墨西哥工厂加 速量产。特斯拉上海工厂由2019年1月开始建设,同年9月正 式完工,合计用时9.5个月。特斯拉墨西哥新莱昂州新建超级 工厂,预计投产时间较上海工厂将会进一步缩短。

特斯拉上海工厂先进经验复制,下一代车型平台预计降本50%

特斯拉自动化率超过90%以上,生产节拍达到80JPH。投资者日当天,特斯拉第400万辆汽车在德州工厂正式下线。相较于特斯 拉生产第一个“百万辆”用时12年,第四个“百万辆”仅用时7个月。特斯拉坚持“提问-删除-简化-加速-自动化”的工程开发 流程,实现生产效率的不断提升。特斯拉超级工厂总体设备自动化率超过90%以上,预计每45秒下线一辆白车身,生产节拍达到 80JPH。 特斯拉下一代汽车平台目标实现降低总成本50%。特斯拉新平台将围绕电池动力总成、制造等方面进一步降本优化,相较当前平 台,目标实现降低总成本50%。

墨西哥打造北美汽车供应链重镇

墨西哥被誉为美国汽车生产“后花园”。根据全球汽车制造协会数据,墨西哥是全球第七大汽车制造国,2021年,墨西哥汽 车产量达315万辆,其中90.9%用于出口,主要供应美国。汽车是墨西哥制造业的重要组成部分,在外部投资中占比近20%。 墨西哥具有区位、资源、产业链、人力成本和关税优势。对于电池厂商和整车制造商而言,墨西哥具有丰富的锂资源、绝佳 的地理位置与产业链优势,根据美国地质调查局数据,目前世界锂矿储量约为8000万吨,墨西哥以170万吨资源储量排名第十, 资源类型主要为锂黏土资源。对于零部件厂商而言,除了区位优势外,墨西哥建厂兼具成本端的性价比,相比美国,墨西哥生 产的工人成本可以降低约70%,且根据2020年生效的《美国-墨西哥-加拿大协定》,75%在墨西哥生产的汽车零部件,可以享 受零关税。

中国供应商有望在墨西哥开启第二轮国产替代

中国厂商有望在墨西哥实现第二轮国产替代。特斯拉上海工厂于2019年1月开工建设,9月完工,3年生产了超过100万辆整车, 国产供应商凭借快速的响应能力、优异的开发能力、稳定可靠的生产能力、低成本等优势切入供应链,截至2022年8月,上海 工厂供应链的本土化率已超过95%。我们认为,在墨西哥建厂的国产供应商有望复刻该路径,实现北美特斯拉供应商的第二轮 国产替代。 国产供应商积极布局墨西哥,产业链迎来新机遇。当前供应特斯拉北美的国产供应商包括拓普、三花、旭升、银轮、均胜、 继峰、福耀等。

极致制造,成本决胜

极致制造,决胜降本

极致制造,降本决胜。特斯拉始终坚持将降本理念贯穿至企业生产、经营等各个环节,自2018年以来,实现Model 3整车降本 30%,同时,下一代汽车平台目标实现降本50%。为实现这一目标,特斯拉外部注重简化供应链体系,构建本土化生产模式;内 部注重精细化管理+产品迭代升级,一体化压铸+4680CTC定义极致制造,引领产业变革浪潮。 供应链简化+本土化生产,强化区域供需平衡。特斯拉在全球三大市场分别设有超级工厂,通过在原有供应链基础上,简化 Tier1和Tier2,加深垂直整合,实现95%以上的供应链本土化(以上海工厂为例),保障区域供需平衡。 一体化压铸+4680CTC定义极致制造。一体化压铸颠覆冲压&焊装,4680 CTC提升总装效率。前、后地板一体化压铸+4680 CTC+四 门两盖、侧围,同时并行涂装、总装流程,装配效率提升44%,空间效率提升30%,下一代平台成本有望下降50%。

特斯拉全新动力系统预计可实现降本1000美元。在下一代全新动力总成中,特斯拉在保证整车性能和效率不变的情况下,计划 减少75%的碳化硅使用量,永磁电机不再使用稀土材料。此外,全新动力系统可实现与任何电池化学物质的兼容,极大地提升了 电池制造的灵活性和种类来源,预计全新动力系统将可实现降本1000美元/辆。

一体化压铸:开启9000吨级压铸机时代

9000吨级压铸机Giga Press完成交付,未来将用于Cybertruck车身生产。2022年5月特斯拉向意德拉采购9000TGiga Press超大 型压铸机,并计划用于Cybertruck车身一体化压铸当中。2022年10月,意德拉宣布用于Cybertruck车身制造的9000T压铸机Giga Press已完成建造和测试,并于2022年末在德州工厂完成组装。此外,2022年12月,新一批66台库卡机器人已抵达德州工厂,预 计未来将配合Giga Press共同应用于Cybertruck生产线当中。截至目前,特斯拉向意德拉采购的3台9000T超大型压铸机已全部抵达德州工厂。根据特斯拉投资者日消息,Cybertruck将在年 内正式发布。我们预计,2023年年中将进入小批量生产阶段,年底有望实现大规模量产。

特斯拉四大工厂加速部署大型压铸机,对应一体化压铸年产能约为150万件。目前,特斯拉四大工厂共计部署15台以上大型压铸 机,其中上海工厂在装配5台大型压铸机,用于Model Y后地板生产的基础上,继续加速部署更多大型压铸机。德州工厂引入 9000T Giga Press超大型压铸机,并计划用于Cybertruck车身一体化压铸,开启9000吨级压铸机时代。特斯拉四大工厂对应一 体化压铸年产能已达到150万件左右。

一体化压铸VS传统工艺:大幅降低焊点数量,降本作用明显

整车上的连接点数量一般在3000-6000个之间。以奥迪A8为例,新一代奥迪A8车身上大量应用了自切削螺钉联接、激光焊接、 铆接等技术,车身连接工艺达到了14种,包括MIG焊、点焊、保护焊、远程激光焊等8种热连接技术和专门针对铝材的冲铆连 接、用于不同材料拼接的自攻螺栓、卷边连接等6种冷连接技术,连接点数量预计超5000个。

预计年产能50万台的生产线需要布局5套6000T以上压铸岛,成本约为2.5亿元。压铸岛的基本外围设备有熔炼炉、喷涂设备、拾 取设备、空气冷却架货水冷箱、修边机、气缸内衬输送带、模具温度机等,与压铸机、压铸模具等核心设备组合在一起即构成 压铸生产单元,即压铸岛。考虑到下车体大型结构件至少需要6000T以上的压铸机,我们测算,年产能50万台的生产线需要为下 车体总成布局预计5套6000T以上压铸岛,成本约为2.5亿元。


(本文仅供参考,不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息,请参阅报告原文。)

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