揭秘 HAP 激光雷达上“车”之路

采访人:格蕾丝、福瑞斯特

受访人:HAP-P5激光雷达项目组成员

有勇气在“山洪”下摸着石头过河

让我们把时钟拨回2020年那个冬天。

2020年11月,当小鹏与览沃团队开完P5激光雷达项目启动会后,双方便马不停蹄地奔赴坐落在深圳光明区的览沃HAP“产线”进行实地研讨。在还是一片漆黑、“百废待兴”的空场地里,当双方团队拿着产线设计图纸仔细确认产线细节之时,大家都很难想象在短短9个月之后,他们将联手树立一个汽车行业里程碑:国内首条规模化交付的车规级激光雷达自动化生产线。

双方项目组成员在现场确认产线设计细节 摄于2020年11月

​场地完成拆除与装修工作,静候生产设备入场 摄于2022年1月

不是所有的“量产”都是真正的量产,Livox 重新定义车规级激光雷达的量产制造9724 播放 · 12 赞同视频

览沃HAP车规级激光雷达自动化产线投产 摄于2021年9月

隔年9月,搭载HAP车规级激光雷达的小鹏P5车型正式下线。然而挑战并未结束,按时启动交付仅是第一步,如何满足P5日益增长的订单成了摆在览沃和供应链面前的巨大难题:

  1. 跑在行业前面意味着无经验可循;

  2. 反复跳票的芯片意味着需多倍投入资源验证替代方案;

  3. 来自客户近十倍于预期的订单意味着没有退路可言;

“过程太挑战了,给我的感觉不只是‘摸着石头过河’,而是磕磕绊绊蹚到河流中央的时候发现‘上游爆发了山洪’,后退与前进都是50%生存概率,只能加速摸、加速过”,作为项目制造经理的卡尔事后感叹到。显然双方团队面临的困难巨大,但摆在大家面前的目标又是如此清晰:

从9月开始,HAP产线需要在3-4个月内实现10倍的产能爬升。

在距离HAP产线实现SOP后近12个月的今天,回首上述目标已然实现,搭载HAP激光雷达的P5汽车也在道路上寻常可见。荡气回肠之余,我们特意采访了深度参与过该项目的团队成员,将采访素材整理成文,特此记载这段时光。

01. “制造机器的机器,比机器本身要难得多”

2021年的元旦节,小鹏与览沃正式官宣了在P5车型上的合作。此时,项目制造团队的檀哥却早已开始构思产线整体规划,多年产线搭建经验让他快速意识到这个项目将是自己职业生涯前所未有的挑战。

“当时我反复问自己和团队,‘在无行业标准可依的情况下,第一条(自动化车规级)产线该怎么建成?如何提升过程设计能力去保障产品的高性能、高稳定性及高效率生产的‘三高’要求?供应商设备如何在4个月之内拉会场地?行业普遍要求6-8个月的长交期物料该如何尽快到位?如何将产品设计与线体设计同步开发?”,檀哥认为每个难题都可独立构成项目风险,但当多个难题耦合在一起之时无疑将项目困难指数级放大了。

​项目制造例会上团队集思广益识别项目风险并探讨解决方案 摄于2021年1月

作为HAP产品经理的韩哥对檀哥的问题同样感同身受,“檀哥提到的这些问题的背后,其实是整个激光雷达行业当下面临的共性问题”:

  1. 即便行业从机械式迈入混合固态时代,但激光雷达仍是所有汽车传感器中最为精密的一种,而越复杂的产品对制造能力的挑战越巨大,这将深度考验一家公司的硬件工程化落地能力;

  2. 过去十几年,大多数厂商的机械式激光雷达平均出货量仅是年均数百颗或数千颗,对应的生产方式也大多为手工模式。然而在前装量产时代,产能目标需要达到一个月数千颗甚至上万颗时,激光雷达在规模化生产领域不得不经历一次真正的洗礼;

“虽然Elon Musk不喜欢在车上用激光雷达,但我却十分认同他对规模化制造的观点,‘制造机器的机器,比机器本身要难得多’”,韩哥半开玩笑的说到。在2021年以前大家讨论更多的是产品显性的参数,如量程、FOV、分辨率、精度等,再加上产品价格就构成了所谓的产品性价比。但从整个行业步入前装时代开始,大家不得不在冰山以下巨大的工程化、制造和组织领域发力。

行业发展进入了全新时代,竞争从此是多维度、多层次的。

​成功的产品交付必须基于显性能力与隐性能力的共同保障

02. 用“乐高”思维去规划线体

项目初期,在产品设计尚未冻结的情况下,制造团队面对的第一个考验就是如何搭建一条足够柔性化且高效的产线。

团队在早期评估了半自动人机协作、多工作转盘式、多工序非标定制及全自动标准机等多种方案。项目组经过无数轮的推演与分析,一个基于标准化工站的模块化方案逐渐明朗起来,制造团队形象地将这个方案类比为“像乐高一样的模组化线体设计”。

模组化设计的核心理念在于设备的标准化规划:每台设备都是单独的标准工艺,比如物料取放、产品点胶、打螺丝等,像乐高一样可根据实际工艺需求对工艺模组进行自由组合。

​以柔性与高效为目标的“乐高式”模组化产线规划

这种巧妙的模组化设计使得项目在遇到设计变动时,产线只需针对相应模组进行小幅修改即可。柔性化的产线设计极大缓解了在短周期情况下因外部条件变动所造成的交付风险,把设计变动对设备整体框架的影响控制在了可控范围内;同时,这种策略也提高了产线中相似设备的复用率,大幅降低了设备投资浪费,对产线成本做到了高效把控。

03. 用0.01mm的精度换97%的良率

2021年2月,基于项目组整体策略,采购团队快马加鞭启动了对设备供应商的导入。项目采购代表艾可回忆道:“整个1月我们都在讨论与评估产线整体策略,因为大家都清楚策略性的失误会牵一发动全身,在项目中后期将产生数倍的资源投入去为策略纠偏,所以从2月分开始我们在执行层面必须快速与供应商完成设备选型打合与设备到位”。

但如何从众多国际标准品牌设备中挑选出最适合HAP 产线的型号,又是一场考验团队经验与决策效率的时间赛跑。

“对于混合固态激光雷达而言,扫描模块是非常核心的模块,电机稳定性决定了扫描模块的质量,而动平衡又是保证电机高稳定性最重要的工序之一”,项目技术经理浩哥在采访时提到。某种意义上,装配的精度是保证最佳动平衡效果根本前提。

项目组向制造与采购团队提出了0.05mm的动平衡工艺装配精度要求,相应来到组装设备层面则要达到≤0.01mm的精度。纵使览沃制造团队内部有大量拥有国际顶尖tier 1项目经验的同事,在听到这个目标时都面面相觑。

回忆起当时的场景,制造负责人七哥说到:“当时走出会议室,我拉上采购Team的同事谈心,我说咱们这事儿必须分头行动,最后山顶汇合”。一方面采购团队开始寻源行业内的一线品牌和高精度机械臂来保证高效率、高精度的装配要求,同时积极与供应商解释项目与指标的背景,积极争取来自供应商层面对项目的理解与支持;另一方面,工艺团队不放过每一个工艺细节,单是同心度工装设计就在既定标准的基础上再改了五次。

“我们认为冗余是非常有必要的,尤其是对于初次上车的产品,即便达到了验收标准,但团队里每个人都知道售出到终端市场才会是真正检验的开始”,本就严肃的卡尔更加严肃的回答到。

经过研发、工艺同事的紧密配合以及反复论证,设备到位后的三个月内,动平衡的良率从最初的50%提升到了97%以上。

​览沃团队与供应商团队在产线调适工站

“除了动平衡,电性能的稳定性也是决定产品寿命、可靠性的重要因素”,浩哥在一旁补充到。插件与电路连接的质量至关重要,为保证电路连接的可靠性,熔滴焊技术的引进成为组装产线中最重要的工艺之一。

从熔滴焊的原理开始,结合产品设计,览沃团队调研了各项焊接技术的差异,从焊锡丝选择、部件耐高温性能、电路板导热性能、工装材质选择,甚至小到焊嘴清洁频次定义及预热时间等,览沃团队都进行了细致研究。最终历经近100次DOE 验证,20余次切片分析,达到渗透率稳定高于75%以上、良率高于99.7%的标准。

除去动平衡、熔滴焊等典型工艺的突破,整个产线历经了无数工艺难点的研讨与优化,而每一次的优化不仅是对技术、成本、交期的考验,也是对项目供应商的综合考验。“以前的供应商多服务于传统车载企业,做的也是成熟产品线,这次他们愿意与览沃一同探索激光雷达车规产线搭建,是离不开对彼此价值观和行业发展方向的高度认可一致”,参与到项目设备交付管理的老黄感慨到。

04.If not me, who? If not now, when?

在5年内成功孵化并量产了6个工规平台项目让览沃拥有了丰富的生产测试技术积淀。但针对车规级激光雷项目,如何达到测试线体符合车规管理要求、产品零缺陷流出产线的目标,是产品经理韩哥一直在思考的。

当消费者在使用小鹏P5激光雷达相关功能的时候,他们肯定不会知道这个装在大灯下方的“方盒子”曾经历了850多项严苛的测试才能被允许装到他们车上。

在短短六个月内,从方案构思、设计、调试到落地完成,生产测试团队成功建立了行业首条完整、高效的车规级激光雷达全自动化测试线体,将UPH效率提升了高达6倍,而测试直通率也从早期的10%提高至95%以上。

​发射、接收模块全自动对焦与测试

制造测试负责人彭哥是一位很拼却豁达的人,整个项目期间属于典型的“人狠话不多”一派。然而当他提到有连续两周通宵解决产线测试问题时,却流露出了难得的兴奋表情,话也罕见的多了起来。

“我记得去年有两个星期左右,我基本是睡在工厂的。当时测试线的搭建和调适本就进入到了紧张状态,再加之销售同事提到客户的订单交付需求增加了很多,需要产线在更短时间内提升产能,因此测试线既要对测试结果的质量负责,同时还要对产线整体产出的效率负责。那段时间每天的晨会上,大家都会把UPH和直通率情况进行刷新,找到症结卡点后形成当天的行动计划,然后第二天上午再检查优化结果”。

作为从团队16年成立以来一直专注测试与工艺导入的“老同志”,他也坦然承认这个项目的挑战是前所未有的,但即便是在那两个星期的至暗时刻,他只要想到“业界第一个车规级激光雷达产线的成与败现在落在我身上了”,强大的激情与动力支撑他排除万难并最终交出了超出期待的答卷。

05.不只造产品,更造精气神

2022年初,HAP月产能成功爬坡至接近8000颗/月,单月交付量创造行业记录。一切并非顺理成章,但最初“3个月内实现10倍产能爬升”的目标终究达成了。

对每一个参与到项目中的同事而言,“10倍”绝非只是冷冰冰的数字,而是经过专业、激情与坚韧淬炼后的滚烫精神象征。

在采访的最后,檀哥坚定且认真的说:“如果可以,请你一定要提一提我们团队”,整个项目中一起奋战拼搏的小伙伴实在太多。七哥笑着补充说,“所有人组成了这支‘现代科技敢死队’,与时间赛跑成为了我们贯穿项目始终的永恒话题”。

“那七哥,这个项目对你意味着什么?”

“我觉得是向行业证明,雷达是可以上车的,而我们团队也面向后续项目具备更充足的底气与信心了”。

诚然,这个项目推动览沃完成了车规级产品从DFX到DFMEA-PFMEA-CP-SOP的开发流程,也帮助团队建立了一套灵活应变、信息高度透明的项目导入模式。借这个项目机会,览沃内部也形成了一套风险识别高效、跨部门联动的决策机制,沉淀了一套科学严谨的结构化任务分工与项目管理模式。

“韩哥呢?你觉得这个项目的最大价值是什么?”

“或许是找到了一种方法论和体系,把之前提到的‘生产机器的机器’打磨好了,但我觉得更重要的是团队有了更好的精气神”,韩哥思考了很久后回答到,瘦弱的他带着口罩,掩盖住了自己有棱有角的脸颊,但始终无法遮挡住他那双坚定的眼神。

爬坡的不只是产能,更是信念。

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