特斯拉顛覆傳統車廠的新思維


傳統車廠的硬體更新頻率通常是以年份來計算,因為每次引進新的硬體(例如:保險桿、照後鏡、主控台之軟硬體、引擎、煞車系統、等)都要經過所有的測試與生產程序。

從選擇供應商、測試、報價、供貨、儲存、列入生產程序,到員工訓練、後勤支援體系建立、經銷商訓練等,按部就班,最終通過政府的法規與測試之後,公開上市。一個車型每一、兩年有一個小改款,每三到五年甚至十幾年來一個大改款,這樣的改款頻率相信大家都習以為常了。

但特斯拉不是如此,這家新興的汽車廠完全顛覆傳統車廠的思維,將發源自軟體開發的敏捷思維,應用到硬體生產製造上。特斯拉透過敏捷,以最快、最低的成本完成新硬體的導入,每週能對每個車型的27項硬體產品進行更新,隨時精進品質。換言之,不同月份出廠的特斯拉可能都是不同的,因為可能剛換過不同的零件或膠水。

特斯拉顛覆傳統車廠的新思維
圖片來源:pixabay

敏捷開發 vs. 瀑布流程的差異


傳統生產模式下的瀑布式流程特性

要瞭解特斯拉是怎麼將敏捷應用在硬體製造,你可能要先瞭解什麼是瀑布式的工作流程。傳統的生產模式,是從工業時代開始發展,它有個別稱叫「瀑布式流程」,意思是它的生產模式就像瀑布一樣,從上往下無法倒流。這樣的生產模式有幾個重要的特性:

  1. 生產目標非常清楚,短期內不會改變
  2. 材料成本昂貴,且需要較長的前置加工時間
  3. 各項工序間有一定的次序性,例如:要先完成防鏽處理才能上漆,施工順序不能任意調整。

「瀑布式流程」也是傳統車廠最常見的作法。這幾個特性導致瀑布式流程會花非常多時間在前期規劃、設計,確認一切的需求和規格都沒問題了,才會開始執行。

如果在執行過程中出現問題或是隨意變更需求,之前花費的材料和時間就浪費了,因此執行過程中的變更管理非常嚴格,希望能不變更就不變。很大的缺點是,在執行過程中,很容易因為需求或執行上的突發狀況,花更多時間處理,反而造成時間、成本上的浪費,應變能力較低。

瀑布式流程
圖片來源:pixabay

敏捷開發與瀑布流程的比較表

瀑布流程 敏捷開發
固定的、沒有彈性的在過程中,可能是以幾週或幾個月的週期來測試部分功能,然後滾動調整計畫
過程中很難與客戶互動強調提供部分可評估功能,及早給客戶價值,依客戶回饋即時調整計畫
如果一開始的需求不夠清晰,或過程中需要變動,最終的結果可能會偏離期望在整個開發的過程中,可以持續的改善,滾動調整計畫,以增加新的功能
敏捷開發 vs. 瀑布流程的比較表

特斯拉不用傳統車廠的瀑布式流程,而是導入敏捷的作法。在特斯拉,車子被切割成了一個個獨立模組,例如:車身、熱汞、內裝、電池組、以及驅動模組等。

這些模組可以獨立開發及運作,並在完成時可以完全組合在一起。有人形容特斯拉造車就像是組樂高積木一樣,可以說是十分貼切。每一個模組團隊都有自己的採購、財務、會計、電氣、機械、軟體工程師。團隊有自己的產品負責人(PO)來決定優先順序,也有自己的Scrum大師來移除障礙。

延伸閱讀:敏捷團隊的靈魂人物,成為敏捷教練之路

特斯拉團隊的共同目標:提高品質、降低成本


 特斯拉團隊的共同目標
圖片來源:pixabay
每個模組團隊都有一個共同的目標:「提高品質、降低成本」。

在這目標下,如果你需要購買任何設備、車輛,甚至於是土地來進行測試,公司都會無條件支持你。但如果你做了幾次不太聰明的決策,公司當然也會幫助你提高你的決策直覺。犯錯是沒有問題的,不然公司怎麼會進步的這麼快。只有你明顯在花費上具有不正當的意圖,才可能會被開除。

機器手臂也讓硬體更新變的更簡單,只需修改程式,機器手臂就能正確地焊接、鑽孔或組裝,讓硬體頻繁地更新變得可行,也讓來自人工的影響,例如:操作工的招聘、訓練、與可能的人為失誤減到最低。

特斯拉的敏捷迭代週期,工廠每45分鐘完成一次沖壓和鑄造變更;整車電子設備的循環週期則是3個小時一次。迭代更短不是為了快速生產,而是加快創新速度。而這些快速迭代是基於技術創新和高度自動化的。

每一次的產品審批,都是透過機器學習自動進行回饋的,也透過自動化回饋完成敏捷回顧。每輛車子的零件都有詳細紀錄,包括:螺絲、膠水類型、生產人員等,如果需要召回,他們會知道需要召回哪些車。

持續檢討改進一直是敏捷最關鍵的精神,敏捷管理下,每一輪迭代(或稱為Sprint)固定會有兩個品質改善會議:

  • 第一個是Sprint檢討會議,檢討的是新產出成品的品質
  • 第二個是Sprint回顧會議,檢討的是團隊運作的品質。

儘管特斯拉剛開始生產時的組裝品質經常受到批評,但在敏捷的滾動檢討精神下,品質持續提升與成本不斷降低是必然的結果。

基於持續創新的精神,特斯拉已經慢慢走出自己的模式,例如:以6000噸的車體壓鑄機,一體成型生產車身關鍵結構,以節省370個零部件,減重10%,增加續航力14%。特斯拉最終目標是整車鑄造,以減少更多的零件和重量,這已經不是傳統車廠能輕易跟上或超越的了。


應用敏捷的十大主要挑戰


不過硬體上的修改會有新的成本,不像軟體只需修改程式碼那麼簡單,硬體修改後的測試也不像測試一項APP中的新功能那麼容易,以下是將敏捷的概念從軟體研發走向硬體研發的十大主要挑戰:

軟體研發走向硬體研發
圖片來源:pixabay

挑戰一: 能否採用模組化的設計

模組化的設計在軟體中是很常見的,APP中的功能可以藉由新增的程式模組來持續擴充,但硬體就不是這麼回事。你想把車上的音響系統新增DVD播放功能,也得看音響廠商是否提供該車型的款式,不然你只能換台新車。

但硬體採用模組化的成功例子也不少,例如:電腦能透過USB接口來擴充各種不同的硬體功能、戰鬥機可以掛載各式新型飛彈而不需大幅修改機體結構等,重點是在不同硬體間必須要有共同或明確的介面規範,讓分開研發製造後,可以在共同的規範下重新連接或更新。

挑戰二: 各模組間的迭代長度差異

軟體可以切割成較小的功能單元,在2~4週內完成設計,但硬體不見得所有部件都適用這麼短的週期。同一輛汽車,不同零件模組,可能需要個別制訂一個Sprint(或稱為迭代)的長度,不同的迭代長度可能形成整合上的挑戰。

挑戰三:硬體有更高的功能相依性

軟體功能可以設計的彼此獨立,一個APP中的功能損壞,其他的功能仍然能用,一個新增的功能也可以不影響既有功能的運行。但硬體就不是這麼回事,要加大車身尺寸,要同時考慮變更輪胎的大小,要增加第三排座椅,要先考慮車身是否夠長,要更換冷氣機,也要考慮電力系統的負荷能力。所以各硬體間經常會相互影響,需要全盤的考量。

挑戰四:更高的變更成本

軟體模組重新設計耗費的是人工成本,但硬體模組重新設計損失的可能是上百萬元的模具,甚至於是全部重新設計,成本的考量非常關鍵。

硬體的變更成本可能遠高於軟體,尤其是越接近研發的後期階段,變更的成本越高。用電腦透過軟體來模擬新開發硬體的效能是常用的解決方案,或先用低成本做一個模型,驗證成功之後再正式生產製造,這做法也符合敏捷「滾動修正」的精神。

延伸閱讀:你跟上滾動式檢討的熱潮了嗎?疫情下該知道的敏捷管理手法

挑戰五:硬體有更高的專業性,很難相互支援

當軟體研發進度落後時,可以集中程式設計師的人力來趕上進度,只要大家用的是同樣的程式語言與資料庫,一般來說人力可以相互支援,確保任務能如期完成。

但硬體研發不是在倉庫搬東西,這邊搬不完,找旁邊的人來幫忙搬。會做模具的可能不懂電焊、懂膠水特性的可能不懂發電機,人力很難相互支援,有任何一個模組延誤,都可能會導致整體時程的延誤。

挑戰六:需要更長的時間來展示功能

圖片來源:pixabay

軟體的功能通常較容易展示,可以很快得到用戶回饋,所以一個為期四週的研發迭代,檢討會議通常不超過四小時。硬體的新設計可能不太容易在幾個小時內呈現效果,例如:新設計的引擎可能需要一段時間才能測出耐用性、一個新設計的汽車頭燈也需要一些時間才能測出可靠性、一個新材料的鏽蝕測試可能需要一些時間才能完成。

硬體是有可能在短時間內做出經常性的更新,但評估新硬體是否優於舊硬體的等待時間將是一大挑戰,評估時間或檢討會議的時長比研發時間還長,不是不可能的。

挑戰七:更廣泛的操作環境要求

軟體只需要硬體能正常運行就能運作,但硬體需要考慮操作環境,例如:溫度、濕度、意外的墜落、水中操作,甚至是被打翻的咖啡,導致硬體設計更需要從整體的觀點來統籌規劃,而不能放任各模組各行其是。

圖片來源:pixabay

挑戰八:硬體需考慮前後工序及供應商

一件硬體的成形可能需要一連串的加工程序,所以前後段工作的銜接非常重要。部分加工程序或原材料的規格可能會需要供應商的配合,但不是所有的供應商都願意為每一個小量訂單量身定做,配合你進行測試,也不是每個供應商都能如你所願準時交貨。

挑戰九:硬體有更多的產業規範與規格限制

如果硬體會直接與使用者接觸,就必須滿足各式各樣的安全規範。

例如:美國與歐盟的FCC/UL電磁波規範,讓電器用品在使用時能保護消費者不受電磁輻射傷害,產品設計上在電器的外型上就要盡可能將電路板與所有的電子元件包覆起來以通過政府的測試,但包覆的過密或材料選擇不當又可能影響散熱,造成硬體的故障。這些都需要整體的考量,不能每個硬體模組各做各的。

挑戰十:驗收的難度更高

硬體的驗收需要更複雜的設計,甚至是第三方檢驗單位的協助,所以很難判斷工作是否「完成」。例如:產品外殼塑化劑的含量需要檢驗設備來測試,無法目視驗收;車體的耐撞擊性需要特殊的設備才能測試。如果可能影響人身安全,驗收的過程會更加繁複。

驗收的難度更高
圖片來源:pixabay

整體來看,把敏捷概念用在硬體設計製造上的敏捷開發,可以讓我們更早確認原先規劃的構型或材料是不是可行、是否符合客戶的期望,可以提早發現問題,避免更大的投資浪費,這也就是現在各大公司強調的「快速失敗」(Quick Fail)的觀念。

將敏捷的概念用在硬體製造上,雖然目前看起來還是困難重重,但結論就是,誰可以先解決這些敏捷硬體製造上的障礙,誰就能在未來的製造領域上持續領先。


VUCA world we need!

『敏捷模式』 啟動企業數位轉型

「敏捷性」是什麼?

最簡單的定義,就是針對環境的變化,進行快速的偵測與回應,以維持或提升經爭優勢的能力。

「敏捷的企業」是什麼?

一群敬業的人不懈地專注於客戶價值;不斷改進其運作方式;並使用經驗主義,以可持續的方式迅速接受變革。如何轉型為敏捷企業,我們可以從:個人、團隊、組織三個面向來探討。

課程介紹

您也有訓練需求嗎?

填寫訓練需求表單,我們將盡快派專人與您聯繫,提供相關培訓建議與資料,以協助您的企業人才持續發展。

張志維
張志維 顧問

敏捷管理手札

聽到敏捷很多人想到的都是軟體專案開發,但這可能會是比較落伍的印象了。隨著Google及荷蘭AIG集團等大型企業,運用敏捷改變公司運作方式之後,敏捷的觀念從軟體開發、工作管理、客戶服務、一直走向組織轉型,越來越深入我們的日常,影響我們的工作方式。在這專欄裡,我們不談軟體開發,隨著張顧問一起來探索敏捷的概念,未來將如何改變我們的工作與思考方式。