新能源汽車模塊化及對產業價值鏈的影響

摘要：模塊化是汽車產業走向新能源汽車時代的重要趨勢之一，它使得汽車產業從整合型產品架構占優逐步向模塊化產品架構占優的方向演化。文章分析了模塊化趨勢對汽車產業鏈中的研發、采購、生產、銷售等四大關鍵環節的影響，對政府以及汽車制造商等企業如何應對這些變化提出政策建議。

關鍵詞：模塊化;產品架構理論;新能源汽車;產業價值鏈

一、 引言

本文分析新能源汽車產業正在發生的模塊化發展趨勢及其對汽車產業鏈的影響。新能源汽車是世界汽車產業的發展方向，世界各國都制定產業政策試圖取得此領域的競爭優勢。新能源汽車的種類很多，主要包括混合動力、插電式混合動力、純電動、綠色柴油、燃料電池汽車等類型，目前還沒有哪種技術的新能源汽車主導這一產業，但是這些類型的新能源汽車的構造中，動力電池都是重要組成部分，未來不管哪種技術能夠占據主導優勢，電動化都將成為重要的發展趨勢，電動化使得機械結構復雜的需要整合型技術的傳統內燃機式發動機變得不重要，促使汽車產業向更加模塊化方向發展，并對整個汽車產業鏈有大的影響。

二、 模塊化及產品架構理論研究綜述

20世紀60年代的復雜系統研究開始出現，其代表人物Simon率先提出復雜性架構和模塊化概念，Simon（1962）認為復雜系統是具有層級性的，同時還具有可分解性及快速演化等特點，但又會形成相對穩定的自生形態。復雜系統的管理可以通過將系統分割成子系統，然后分別處理來完成。

20世紀90年代開始，美國及日本的多位學者對計算機產業和汽車產業發展過程進行實證研究，就工業產品的設計模塊化、生產模塊化、產品模塊化、組織模塊化、創新模塊化等內容進行了較為系統的研究，這些研究包括Baldwin 和Clark（1997，2000），青木昌彥、安藤晴彥（2003）等。

中國的朱瑞博（2004，2006），胡曉鵬（2004），徐宏鈴（2006），余東華、芮明杰（2005）等從模塊化角度，分析了工業產品的產品創新、企業網絡及邊界變遷、產業鏈整合等問題。紀雪洪、陳榮秋、唐中君（2004），白雪潔（2005）分別選取計算機產業、汽車產業就模塊化創新問題進行了分析。

產品架構理論本質上是從產品的設計思想角度來分析競爭力問題，產品架構是詮釋產品結構的基本概念，將一個比較復雜的系統產品（比如汽車、電腦）分解成若干個不同的功能單元，這些不同功能單元之間的界面以某些特定方式進行互動，從而發揮出一個復雜系統整體功能的一種設計理念。某一些類型的系統構架設計方式有助于提升系統的整體性能，而另外一些類型的系統構架設計方式則會降低系統作為一個整體的的性能。

按產品結構分解與界面接口之間互動方式的不同特點，可以將工業產品分為模塊化產品架構和整合型產品架構。模塊化架構包含有多個模塊，每個不同的模塊都有一個或者多個獨特的不同功能，不同模塊之間通過若干簡明定義的界面相互連接在一起。整合型產品架構包含有若干種通過多個不同界面進行交互作用，并且能夠履行多種不同功能的模塊。劉洋、應瑛（2012）對產品架構理論進行了理論綜述和梳理。

具體到汽車產業來看，Clark和Fujimoto（1991）及藤本隆宏（2007）的分析認為，當前整合型產品架構是乘用車設計的主流，模塊化產品架構居次。美國汽車制造商在SUV、皮卡等車身、車架分離型產品上占優勢，而日本的汽車廠家在車身、底盤一體型產品即家用小轎車上產品上發揮了巨大的國際競爭力。前者可以稱之為模塊化架構產品，后者為整合型架構產品。美國和日本以及歐洲的汽車制造商目前仍然在傳統內燃機汽車產業擁有巨大的競爭優勢。

三、 新能源汽車產業的模塊化、電動化變革

隨著對環境和能源問題的重視，世界各國開始重視新能源汽車的發展。因為交通運輸部門在全球二氧化碳排放量中占比超過20%，其中汽車占據了絕大部分，因此，世界各國政府都期待新能源汽車可以為解決石油等傳統能源短缺和解決環境污染問題做出貢獻，世界各國均出臺了稅收優惠等政策支持新能源汽車的發展。中國政府在“十二五”規劃中將新能源汽車產業確定為七大戰略性新興產業之一，進行重點扶持發展，希望我國的汽車企業能夠在新能源汽車的新一輪發展中把握機遇，加快中國汽車產業的轉型升級，培育成為新的經濟增長點，使我國的新能源汽車發揮出國際競爭優勢，不再像傳統內燃及汽車那樣不具備競爭力。不過新能源汽車面臨著價格過高、安全性能不確定、續航里程過短等問題。

雖然新能源汽車產業仍然面臨上述諸多問題，發展的并不夠順利，但是汽車產業的電動化趨勢仍然不可避免。日本是世界上新能源汽車商業化進展最快的國家，豐田、本田汽車在混合動力汽車領域占據優勢。日本在產業發展戰略的指導之下，在各大汽車公司主導的競爭過程中，使得新能源汽車的產業化進展較為迅速。在政府實施的對零售購車環節的補助政策和減稅措施的支撐下，目前日本國內系能源汽車保有量已經突破305萬輛（其中混合動力及插電式混合動力汽車為290萬輛，電動汽車3.9萬輛，天然氣汽車4萬輛，清潔柴油汽車6.7萬輛），是世界上新能源汽車普及程度最廣的國家。

美國的特斯拉汽車等廠商也在電動汽車領域發展迅速，取得了實質性的商業化進展。另外歐洲和亞洲的各大汽車廠商也不斷堆出各種新能源汽車車型。

汽車產業的新能源化，尤其是電動化是未來的發展趨勢，這種趨勢會促使全世界汽車產業的競爭格局發生很大的變化，這種汽車產業的變化從產品架構理論的角度來看，就是促進了模塊化開發，促使汽車產業從傳統內燃機時代的整合型產品架構占優，向新能源汽車時代模塊化產品架構占優的方向發展。汽車的電動化和模塊化促使過去一百年以來傳統的汽車制造商垂直統合型產業價值鏈構造發生變化。

四、 模塊化、電動化對汽車產業價值鏈的影響

汽車產業作為全球經濟發展的重要引擎和支柱行業之一，產業所涉及的范圍非常廣，傳統的汽車產業體系形成了以跨國汽車制造商為中心，包括隸屬于這些汽車集團內部或獨立的汽車零部件制造商、銷售店等業態的垂直統合型的產業結構。這種傳統的垂直統合型汽車產業價值鏈主要由研發、采購、生產、銷售等四大業務環節構成，在汽車產業走向新能源化的過程中，產業逐步走向模塊化、電動化的趨勢下，產業價值鏈的這四大環節發生如下的變化。

1. 研發：整合型開發向模塊化開發轉型。在傳統的內燃機汽車制造領域，發動機的重要性最高，是最重要的零部件。有一小部分汽車制造商會采取與研發實力強大的零部件供應商合作或協作的共同開發模式來研發生產發動機，然而世界上絕大多數的汽車制造商選擇發動機內部化研發和生產，各汽車制造商的發動機規格設計也是都自己的特性，所以各品牌的汽車制造商研發制造的發動機一般情況下不能直接應用于其他品牌的汽車。

此外，發動機和變速箱等驅動系統的關鍵零部件由數千種機械零部件構成，為了保證汽車行進時，數量如此眾多的關鍵零部件之間的協調性和耐久性，汽車制造商不斷積累形成內化于自己企業的整合型汽車及零部件設計及制造技術是決定研發實力是否強大的關鍵所在。而且，這種獨有的整合型汽車及零部件研發技能的積累成為了阻礙其他新興企業進入汽車制造行業的有效進入壁壘。德國博世、日本電裝等世界領先的零部件供應商一直在進行自主研發并積累了專業技術，但也不具備整個發動機系統的自主研發能力。

作為未來的新能源汽車的主要類型，混合動力汽車結合了發動機和電動機的驅動力，純電動汽車僅依靠電動機提供動力，燃料電池汽車將氫燃料轉化為電能驅動汽車。不管什么類型的新能源汽車，動力電池都會取代發動機成為核心零部件。在未來的電動汽車制造領域，傳統跨國汽車制造商多年積累下來的制造發動機和變速箱等核心零部件的專業技術變得不再重要。因為，電池、電控系統、電機將成為新的三大核心零部件。而目前傳統的汽車公司在這電池、電機、電控技術上的積累不夠，需要依靠新的外部供應商。

隨著汽車產業的電動化，傳統發動機機械零件所需的整合性設計環節會變得不重要，模塊化的零部件占據主導，汽車產業的核心零部件體系可以簡化為電池、電機、電控三大模塊。汽車產業的進入門檻降低，世界各國已經有許多中小型企業或者新興創業型企業進入新能源汽車研發和制造領域，開發并向市場上推出從低端到高端的多種新能源汽車。這些新興企業和傳統跨國汽車制造商已經向全球市場投放多款混合動力汽車或電動汽車等車型，今后，不斷新增的新能源汽車企業的進入將進一步加速該產業的競爭激烈程度。比如美國特斯拉的大部分開發都通過外包的方式進行，特斯拉的動力電池系統由日本松下公司提供，與傳統跨國汽車制造商自行研發并進行生產制造的情況相比，特斯拉的開發費用大大減少。

新能源汽車的發展使得汽車產業動力系統的電動化、模塊化趨勢明顯，現有傳統跨國汽車制造商不僅無法讓積累至今的發揮了巨大競爭優勢的內燃機專業技術發揮作用，甚至現有的發動機開發技術人員等開發動力系統積累的人力和設備資源會成為包袱，在新能源汽車時代繼續維持目前這種重視發動機的開發體制會帶來過高的成本，從而使得傳統跨國汽車公司與新興企業相比不再具有競爭優勢。

2. 采購：核心零部件供應商的議價能力增強。在汽車產業鏈中的零部件采購環節，現有的傳統汽車產業體系里，為了滿足汽車制造商進行整合型產品開發的需要，汽車制造商和零部件制造商之間形成了具有一定附屬關系的協作體制，即汽車制造商通過部分出資、部分取得股票等手段控制零部件供應商，形成緊密的合作或者協作關系。而新能源汽車模塊化、電動化程度增大，使得與整車制造商進行直接交易的企業數量大大減少，掌握電池、電機、電控等模塊化核心零部件技術的新興供應商將具有很大的議價能力。傳統汽車制造商不得不從這些新興零部件供應商采購自身技術積累較少的核心零部件，導致擁有模塊化核心零部件技術和產品的供應商擁有很大的議價能力。

大型跨國汽車制造商為了在采購領域重新獲得對零部件供應商的議價能力，積極推動電池、電機、電控等核心模塊化零部件技術的內部開發和生產。在電池等技術上，通過成立合資公司等措施，鞏固合作關系。例如在動力電池的研發和生產上，日本豐田汽車和松下電器合作成立合資公司，本田汽車和日本GS YUASA公司成立合資公司，日產雷諾和NEC合作建立合資公司，以學習并獲取動力電池的研發和生產制造技術。

所以，在新能源汽車時代，無論是傳統的跨國大型汽車公司還是新興的汽車制造商，都會增加與原有的集團內供應商以外的新興供應商之間的交易，整個汽車產業鏈的附加價值將更多的向擁有新興模塊化核心零部件開發和制造技術的供應商方面轉移。

3. 生產：不再需要大規模的初期投資和組裝技術。為了達到整體規模的經濟性，建設一個傳統型汽車組裝廠需要做大量的初期投資，還需要引進將總計超過數萬件的汽車零部件高效地組裝起來的專業生產技術和專業設備，并聘用大量掌握熟練汽車生產線組裝技術的工人，因此，一般具備設備投資能力和擁有專業組裝技術的大型跨國汽車制造商才能夠投資建設生產線，進入壁壘很高，所以過去幾十年都沒有一家新興汽車企業成長為跨國汽車制造商。

然而隨著汽車產業新能源化、模塊化、電動化的快速發展，生產環節的進入壁壘降低，這是因為在新能源汽車的生產中，電氣類零部件的比率增加，由于這些電氣類零件是單元化、模塊化的產品，從而使得整車組裝時零部件個數大大減少，也不需要專業的零部件接口整合技術，這就導致傳統內燃機汽車制造商在組裝專業技術領域積累的生產設備和生產技術等競爭優勢不再明顯，并且隨著汽車零部件數量的減少和組裝工序的減少，汽車工廠建設的初期投資規模變小，迄今為止跨國汽車制造商所構筑的很高的行業進入壁壘也大幅降低，新興汽車制造商能夠更容易地進入汽車生產領域，與傳統跨國大型汽車制造商形成競爭關系。

4. 銷售：傳統的專賣店失去優勢。在汽車產業鏈的銷售環節上，現在各大型跨國汽車制造商采取的都是授權專賣銷售體制，即分別設立只能銷售自己品牌的封閉性銷售渠道，被授權銷售店的售后服務部門也必須使用只針對各品牌汽車制造商獨有整合型規格設計的專業技術和專業設備，因此，消費者一般都只能去汽車制造商的授權銷售店購買新車和進行維修及保養。

而新能源汽車產業的模塊化、電動化發展趨勢，使得內燃機發動機和變速箱等被新的電機、電池、電控等核心零部件組合所替代，所以，傳統汽車的發動機、變速箱等整合型機械零部件的檢車和維修工作變得不再重要，致使目前汽車銷售店的重要收入來源之一的各種保養維修服務，比如機油更換等機械相關項目都隨之減少，導致汽車銷售店的收入下降。傳統汽車制造商構建的遍布全國的銷售網所構建的銷售渠道在新能源汽車時代不再是其優勢。

總之，模塊化、電動化使得新能源汽車的生產變成靈活分散的開放式生產體系，導致產業價值鏈的模塊化和重新分布。

五、 結論及政策建議

產品架構理論為汽車產業的新能源化，尤其是電動化所帶來的產業鏈構造變化的分析提供了一個新的視角，新能源汽車的發展正在加快模塊化設計的速度，使得汽車產業向模塊化產品架構的方向演化，這種模塊化變革使得傳統的垂直統合型汽車產業鏈構造發生變化，這種變化導致研發、采購、生產以及銷售等四大業務環節的價值鏈模塊化和重新分配。

為了應對以上的變化，本研究的政策建議包括：

第一，中國應當加大對整車企業及相關科研機構等的科研力量和科研資源的投入，企業應該提升盡快自己積累或采取與其他跨國公司等合作研究的方式快速獲取汽車電動化所需的關鍵模塊化技術。

第二，加大對零部件供應商的投入，在電池、電機、電控等三大核心零部件領域獲得競爭優勢，提升中國零部件企業在行業內的議價能力。

第三，加大對新興新能源汽車相關企業的培育，利用行業進入門檻降低的現狀，快速打造中國自主的新能源汽車品牌，參與國際競爭。

第四，我國政府應當聯合汽車產業各相關機構，利用中國強大的市場優勢，參與新的國際標準，構筑新的商業模式，使我國在汽車產業中獲得應有的競爭優勢。

參考文獻：

1. 白雪潔.模塊化時代的汽車產業變革.中國工業經濟，2005，（10）：75-81.

2. 余東華，芮明杰.模塊化、企業價值網絡與企業邊界變動.中國工業經濟，2005，（10）：88-95.

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10. 藤本隆宏.能力構筑競爭.北京：中信出版社2007.

基金項目：中國人民大學科學研究基金項目“新能源汽車產業技術創新與商業模式創新的研究”（項目號：12XNF009）。

作者簡介：田鑫（1980-），男，漢族，山東省壽光市人，中國人民大學國際學院講師，日本京都大學經濟學博士，研究方向為產業經濟學、企業管理。

收稿日期：2014-11-15。