汽車產品開發流程的量化評價與對比分析

劉宗巍，康 丹，趙福全，丁超凡

（1.清華大學 汽車產業與技術戰略研究院，北京 100084；2.清華大學 汽車安全與節能國家重點實驗室，北京 100084）

當前，汽車市場的競爭日趨白熱化，消費者需求持續升級且快速變化，同時汽車技術的發展也日新月異。在此情況下，汽車產品的更新換代速度不斷加快，生命周期不斷縮短。面對激烈的競爭態勢，汽車企業唯有在車型產品上優質、高效、持續地推陳出新才能占據一席之地，這對車企的產品開發能力提出了嚴峻的挑戰[1]。

眾所周知，汽車是機電一體化并在高速運動中體現價值的復雜產品，其零部件數以萬計，無論各環節所需的技術水平，還是整體的技術集成度之高，都位于民用工業之首[2]。汽車產品的復雜性決定了其開發過程的復雜性。一款整車產品的開發，既涉及企業規劃、研發、采購、制造、質量、銷售、財務等幾乎所有的職能部門，也涉及包括數百家供應商在內的制造體系、銷售網絡、物流系統等各參與者。因此，只有上述各個環節、所有部門有序同步地完成好相應工作，才能確保最終成功開發出優秀的汽車產品[3]。顯然，科學有效的產品開發流程對于極度復雜的汽車產品開發而言是必不可少的：汽車產品開發流程的水平直接影響車企產品開發項目的成敗，以及所開發產品的競爭力。從這個意義上講，汽車產品開發流程可以說是汽車企業賴以生存的根本，是企業實現多快好省開發產品的關鍵，也是企業資源組織、業務優化與部門協同的基礎保障[4]。對于后發的中國汽車企業而言，更加需要在產品開發流程方面，快速追趕國際先進車企，并且謀求形成自身特色優勢，從而在產業變革期應對新挑戰、把握新機遇。正因如此，對汽車企業產品開發流程進行客觀的對比評價，特別是識別中外車企的主要差距所在，具有重要價值和指導意義。

目前，國內外學者對于汽車產品開發流程的研究側重點不同。國外學者更傾向于研究汽車產品開發系統流程的效率問題，主要關注宏觀戰略層面。譬如 MEYER等[5]通過在汽車企業新產品開發過程中引入主導設計概念，提出了產業創新動態過程模型。 UTTERBACK等[6]通過對福特汽車公司不同時期的觀察，發現在新產品開發過程中產品創新、工藝創新、組織結構三者遵循著不同的發展規律，同時也存在著有機聯系。MUFFATTO[7]在其研究中指出了在歐美新產品開發能力提高以后，日本汽車企業在新產品開發時通過產品多樣化戰略，調整了產品開發體系，使開發平臺變得更加通用化。TANG Dunbing[8]提出汽車原始設備制造商應融入新產品開發過程，建立基于全產品生命周期管理任務的控制機制，從技術層次研究網絡化協同的汽車產品開發。而國內學者對汽車產品開發系統流程的設計方法研究較多。張新權等[9]提出了汽車技術中心在產品開發過程中，結合整車開發流程及開發標準進行數據管理、虛擬評估、數字化制造、協同開發等。汪衛東[10]根據我國現階段汽車新產品開發串聯開發模式的問題，提出了實施項目管理、目標控制和同步工程開發模式的方法。唐春暉[11]則以沈陽華晨金杯的新產品開發過程為例，分析了技術創新模式中存在的問題，并提出創新模式的選擇與實施應當建立在技術能力基礎上。

雖然上述研究已針對特定的汽車企業進行了一定程度的案例分析，但由于汽車產品及其開發過程非常復雜，完成系統全面的量化評估非常困難，所以針對不同企業產品開發流程進行綜合比較的研究仍較為缺乏。為此，本文基于研究者豐富的產業實踐經驗，收集、判斷并處理了大量相關數據，嘗試提出汽車產品開發流程的量化分析方法，構建了分層級多指標的汽車產品開發流程評價模型，并選擇具有不同代表性的國際主流車企和中國自主品牌車企作為研究對象，應用該模型進行了產品開發流程水平的量化評價與對比分析。

1 汽車產品開發的工作內容及其流程的階段劃分

盡管實際所做的工作大同小異，但是各家車企的產品開發流程在形式上差異較大，僅開發階段的劃分就存在多種方式，在各級節點上的數量及名稱上存在更多差異。顯然，要對各家車企的產品開發流程進行橫向比較，首先必須參照汽車產品開發的實際工作內容，將不同的開發流程轉換為統一標準形式。

圖1 本文定義的標準化汽車產品開發流程框架

基于研究者多年在企業研發一線的工作經驗，本文根據汽車產品開發的主要工作內容，綜合國內外主流汽車企業的產品開發流程情況[12-14]，將汽車產品開發流程劃分為前期策劃、概念設計、工程設計、設計驗證以及小批量試生產五大階段，并定義了13個一級節點以及17個二級節點，具體如圖1所示。需要說明的是，作為后續研究的基礎，該標準化的汽車產品開發流程是以全新車型的開發為目標，而不針對改款車型或平臺開發，因為后者其實可以視為是前者的簡化版或者一部分。下面簡要介紹各個階段的基本情況。

（1）前期策劃階段：根據企業戰略、產品規劃進行市場及技術可行性分析，確定新車型的市場定位、產品定位、造型方向以及性能、成本、質量、工藝等基本訴求，輸出整車開發項目目標。前期策劃階段持續時間一般在4個月以上，一些國際主流汽車企業投入在前期策劃的時間往往在8個月以上。這是因為，決定產品基因的前期策劃在整個產品開發過程中的作用舉足輕重，是產品最終開發成功并得到市場廣泛認可的前提。

（2）概念設計階段：重點工作是總布置設計和造型設計。總布置設計是將前期策劃階段確定的基本目標對于位置、空間等的要求，具體反映到整車布置中，并在此過程中平衡各部分之間的干涉和矛盾。造型設計則是通過創意方案、三維效果圖、油泥模型等環節，最終完成產品的造型設計方案[15]。造型凍結標志著概念設計階段結束，因此，概念設計階段也常被稱為造型設計階段。該過程通常持續10～15個月。

（3）工程設計階段：主要完成產品的工程開發，不同總成、部件的各相關部門根據系統級、零部件級開發目標分別完成相應的具體開發工作，直至工程設計凍結，發布面向制造的工程數據。該過程一般可在5～7個月內完成。

（4）設計驗證階段：主要進行樣車的試制和試驗，驗證整車匹配尺寸，進行整車各項性能的開發與試驗以及可靠性試驗。該過程一般耗時10～12個月，之后新車型各項性能得到最終確定。

（5）小批量試生產階段：主要工作包括開發和制造批量生產的工裝模具，完成工裝樣車制造和驗證，確認工廠的批量生產能力，最終實現正式投產。該過程通常需要8～12個月。至此，一款全新車型的產品開發工作宣告結束。

2 汽車產品開發流程評價模型的構建

2.1 汽車產品開發流程的評價維度

可以表征汽車產品開發流程優劣的因素眾多，本文基于經典產品開發理論以及國內外學者對于汽車產品開發流程的研究成果，結合對國內外典型車企產品開發流程的廣泛調研和全面研究，依據代表性、系統性、獨立性的基本原則[16]，歸納選取了產品策劃、平臺開發、開發時間管理、開發成本管理、供應商管理、開發質量管理、試驗驗證以及研發組織8個關鍵因素作為汽車產品開發流程的評價維度[17]。

（1）產品策劃：產品策劃是產品開發項目正式進入研發設計階段之前所進行的一系列策劃工作[18]，是企業產品開發流程的起點。產品策劃是決定產品開發成敗的關鍵因素之一，好的產品是開發出來的，更是策劃出來的。因此，產品策劃水平至關重要。

（2）平臺開發：在汽車制造業中，平臺通常指由若干通用部件組合而成的一種載體，可以通過它來開發出不同的汽車產品[19]。顯然，平臺的設計開發水平決定了通過它開發的衍生車型的基本性能和功能。平臺化對于汽車企業具有重大戰略意義，相應的，平臺開發流程也是整車產品開發流程中重要的組成部分，唯有高效的平臺開發流程才能確保車企充分發揮平臺化開發的優勢。

（3）開發時間管理：SCHILLING的相關研究指出，提高產品開發速度（即減少產品開發周期）非常重要，因為較快的產品開發速度意味著可以領先競爭對手進入市場，從而更容易建立起優勢，并獲得更高的利潤率[20]。不過，片面地追求開發速度也不可取，產品開發時間必須與成本、質量等要素實現合理平衡。本文將通過其它評價維度的選定來體現上述要素間的平衡。現階段，汽車產品開發項目出現延期的現象較為普遍，因此，對開發時間管理進行評價分析十分關鍵。

（4）開發成本管理：即企業在產品開發過程中根據預先設定的成本目標，于成本發生前和發生中，對影響成本的各種因素采取相應的預防、調節、控制措施，以確保成本管理目標得以實現。汽車產品成本由研發成本、零部件采購成本、制造成本、管理成本、銷售成本等構成，其中約80%的成本在開發流程的前期設計階段之前就已經決定[21-22]。因此，有效的開發成本管理將直接影響汽車產品的成本競爭力及其在整個生命周期的盈利能力。

（5）供應商管理：整車產品約有70%的零部件是自供應商采購而來的，因此，供應商管理是汽車產品開發的重要環節。汽車產品開發的供應商管理非常復雜，這是因為一方面，整車產品涉及到的供應商數以百計，不同角色、能力和特點的供應商需要不同的管理方法；另一方面，在汽車這樣復雜的工業品開發中，供應商的角色不僅僅是單純的供貨方，更需要參與到產品開發中來。顯然，優秀的產品開發流程必須對相應供應商的進入時機、工作內容及監督檢查進行明確規定，否則項目將會失控。

（6）開發質量管理：好的產品質量不是檢驗和整改出來的，而是開發生產出來的，這已經成為各大汽車企業的共識。因此，很多國際大型車企都把質量管理放在產品開發管理的首位，并且將其固化為企業產品開發流程的長期指導原則。

（7）試驗驗證：汽車的實際工作環境極其復雜，不僅需要高速運行，而且需要在各種極端環境中保持正常工作，因此汽車產品對安全性、可靠性有著近乎苛刻的要求。正因如此，試驗驗證是汽車產品開發中必不可少的一環。目前，隨著計算機輔助技術的不斷進步，汽車產品開發過程中的試驗驗證正在逐步前移和虛擬化，這有利于縮短開發周期，降低試驗驗證成本。

（8）研發組織：研發組織形式可以在很大程度上影響產品開發的速度和效果[23-24]。如前所述，汽車產品開發不是一個或某幾個部門的事情，而是需要企業內部規劃、采購、研發、制造、銷售、財務、質量等幾乎所有職能部門的高效協作。因此，企業必須建立與其自身發展階段及產品開發戰略相適應的研發組織。

2.2 汽車產品開發流程的評價模型設計

為了科學、合理、客觀、專業地評價汽車產品開發流程的水平，必須選取能夠全面、系統、準確地反映汽車企業產品開發流程各方面情況的評價指標，并設計構建分層級多指標的汽車產品開發流程評價模型。

根據前文分析，首先將8大關鍵要素定義為一級評價指標。在此基礎上，參考產品開發流程和項目管理的相關理論，結合汽車企業產品開發的研究分析，同時多方搜集汽車研發專家及企業研發一線中高層的意見，經過反復思考和多輪篩選，確定了表征8個一級指標的26個二級評價指標。由此，設計完成了汽車產品開發流程的指標體系。

對于兩級評價指標的權重，采用了專家調研和層次分析法[25]來獲取：設計了五分度法、兩兩對比的[26]評價指標調查問卷，邀請了由行業資深專家、高校從事該領域研究的教授以及汽車企業一線工作的研發高管與骨干，共計22人參與完成了問卷調查。在數據處理過程中，首先基于指標兩兩對比的重要性調查，構造出每一位參評專家的判斷矩陣。然后對每一個判斷矩陣進行一致性檢驗，對于不滿足一致性檢驗的問卷數據進行舍棄。最后，分別計算每個通過一致性檢驗的判斷矩陣的最大特征值和對應的特征向量，取所有特征向量的算數平均值并將其標準化，作為本文模型中兩級不同指標的權重系數。最終構建出了汽車產品開發流程的評價模型，見表1。

表1 汽車產品開發流程的指標體系即評價模型

3 基于評價模型的主流車企產品開發流程對比分析

3.1 研究對象的選擇與評價數據的獲取

為了確保對比分析結果的全面性和指示性，選取的研究對象必須具有足夠的代表性和區分度。根據當前汽車產業格局的實際情況，德國（歐洲）、日本和美國無疑是最為突出的汽車強國，為此，在德系、日系、美系中各自選擇了一家具有代表性的國際主流車企作為研究對象。同時，鑒于中國自主品牌車企數量眾多，企業產品開發能力參差不齊，分散度較高，經思考決定選擇2018年乘用車銷量超過50萬輛的7家自主品牌企業作為中國車企的代表，具體數據參照2018年銷量數據[27]對7家車企進行加權整合獲取，顯然這樣所得的結果足以反映中國自主品牌車企整體的產品開發流程水平，可以與國際主流車企進行有效的橫向比較。

為了獲取用于量化評價的數據信息，對選定的3家國際主流車企以及7家中國自主品牌車企進行了詳細全面的調研。通過大量查閱相關學術文獻、企業研究報告、企業產品開發流程資料、企業年報以及各種媒介的公開信息等，建立了集合各家企業產品開發流程相關信息的數據庫。

3.2 量化評價過程

基于搜集建立的相關信息數據庫，確定各家企業在各項二級指標上的得分。在本文的評價模型中，二級指標既包含定量指標，也包含定性指標。對于如開發周期、單車成本表現、單車質量表現等定量指標，直接將原始數據進行無量綱化處理后，折算為標準化的百分制分數即可。對于如供應商關系、質量管理方法、組織內信息溝通等定性指標，難以直接用原始數據表征，所以采用了德爾菲法[28]，通過專家小組討論的方式對定性指標進行評分，同樣以百分制形式給出。

根據模型中相應的權重系數，對各項二級指標評分進行加權求和，即可得各企業的一級指標評分。以第1個一級指標即“產品策劃”為例，設企業x在一級指標“產品策劃”對應的二級指標的評分為，則該企業在“產品策劃”這項指標的得分為：

同理，對各項一級指標得分進行加權求和，即可得出各企業產品開發流程的綜合得分。x企業產品開發流程總得分Cx為：

3.3 評價結果分析

對德系、日系、美系以及中國自主品牌車企產品開發流程的量化評價見表2。由表可知，以產品開發流程的綜合水平而言，日系車企的產品開發流程最為領先，排在第2和第3位的德系車企與美系車企相對接近，而中國自主品牌相較于上述3家國際主流車企都有明顯差距。

表2 不同車企產品開發流程的量化評價結果

將8個一級指標的評價結果繪制成雷達圖，可以更清晰地反映不同企業產品開發流程的優劣勢，如圖2所示。雷達圖所圍的面積代表企業產品開發流程綜合水平的強弱，而從雷達圖輪廓包絡線可以看到各家企業在一級指標下的均衡性表現。

圖2 各項一級指標的評價結果

由圖2可知：總體上，除了在平臺開發方面落后于德系車企之外，日系車企在其余7項指標上均領先于德系和美系，這可能正是日系車企盈利水平遠高于歐美同行的原因所在。德系車企在平臺開發方面相較于日系和美系具有優勢，最薄弱之處在于開發成本管理。與德系和日系相比，美系車企在各項指標上均沒有特別突出的表現，相對來說，在開發時間管理上做得較好，在研發組織上表現較差。而自主品牌汽車企業在開發時間管理和開發成本管理上表現較好，雖然與日系還有差距，但基本與德系、美系持平，甚至略有領先；不過其它6項指標與國際主流企業相比均有較大差距，其中平臺開發和開發質量管理最為薄弱。以下就各項指標的具體情況做簡要分析。

（1）產品策劃：最領先的日系車企非常重視產品開發前期產品策劃的投入，秉持“現地現物”原則[29]，要求產品開發總工程師率領團隊親自接觸用戶以獲取直接而準確的用戶需求，并且強調集合各關聯部門共同參與產品策劃以及信息共享，所以往往能在產品策劃時制定出詳細、明確、可測量的整車及子系統開發目標，且項目團隊成員對項目整體目標和對應的功能細分目標有相當程度的理解。相比之下，中國自主品牌車企的產品開發大多從模仿創新起步，在產品策劃方面投入資源較少，能力和經驗也有所不足[30]。盡管近期隨著正向開發的逐步深入，自主品牌車企的產品策劃能力有了明顯改觀，但這仍然是一個有待進一步積累和提高的薄弱環節。

（2）平臺開發：德系車企對平臺開發最為重視，是極其復雜的模塊化平臺最具代表性的先驅者。日系和美系車企也有各自類似于模塊化平臺的架構平臺規劃，但與德系相比，其在總體上更側重于對現有平臺進行通用化整合。中國自主品牌車企近年來逐漸開始重視產品的平臺化開發，部分領先企業也推出了自己的整車平臺規劃，并陸續有相應車型問世。然而相較于國際主流車企，自主品牌車企的平臺化戰略起步晚，發展時間短，表現出幾個明顯短板：一是平臺戰略不夠清晰，與企業產品規劃匹配度較低；二是平臺技術實力薄弱，在平臺開發技術和經驗方面的積累還遠遠不夠；三是一些企業急于求成，為了縮短整車開發周期而將平臺與首款車型共同開發，造成平臺的開發和驗證不充分，后續車型開發狀況頻頻。目前，平臺開發仍是中國自主品牌車企最為薄弱的環節之一。

（3）開發時間管理：日系車企表現突出，體現了“負荷前置”思想，強調充分準備和前期投入，減少了后期變更和反復，縮短了產品開發時間[31-34]。同時，在項目進度管理上，相較于德系、美系等側重項目整體上的協調和控制，日系車企更強調下層的執行和控制，通過嚴格的標準化流程有效降低任務拖期風險。中國自主品牌車企在開發時間管理上與德系、美系車企表現接近，甚至在產品開發周期方面具有一定優勢。當然，這其中不免存在片面追求開發速度而忽視了產品品質的問題。此外，自主品牌車企的產品開發進度管理往往“前松后緊”，對項目前期進度的把控較容易放松，導致后期工作壓力極大，不得不加緊趕工。

（4）開發成本管理：日系車企最為突出，美系和自主品牌表現相當，德系相對落后。經過深入研究分析，發現日系車企產品開發成本管理優勢主要源自前期目標成本分解時總工程師與各相關部門深入詳細研討的機制，以及產品開發過程中對成本控制所采用的“多重循環降成本”方法[35]，前者使各部門對目標成本有相當程度的認可和理解，有利于目標成本的達成，后者是“精益思想”在產品開發過程中的具體體現。

（5）供應商管理方面：企業排名依次為日系、德系、美系、中國自主品牌。日系、德系、美系3家企業的供應商管理模式可分別概括為合作伙伴模式、相對平等的交易模式、整車企業主導的交易模式。其中，日系車企將合作伙伴供應商看作其研發體系的外延，對核心供應商給予產品開發方法、研發體系和流程完善、質量提升以及成本控制等方面的必要支持，以提升整個供應鏈的競爭力[36]。相比之下，中國自主品牌整零企業之間總體上還處于一種簡單的交易關系，雙方缺乏戰略互信，這一方面不利于產業供應鏈的整體發展，另一方面，也迫使整車企業不得不加大對采購環節的監管力度，管理成本也隨之增加。

（6）開發質量管理方面：日系表現最佳，美系次之，德系再次之，自主品牌車企居末位。日系車企質量管理的相對優越性并不表現在先進的質量管理方法上，而是體現在質量文化的貫徹始終、流程細節的嚴格標準化以及每個員工的質量責任心態[37]。相較而言，盡管很多自主品牌車企也強調產品質量的重要性，但往往口號層面多于執行層面，戰略定位多于戰術執行，有時候仍然會為了短期的銷量、利潤而犧牲產品質量。此外，自主品牌車企還普遍存在質量體系不健全、對質量細節不夠關注等問題[38]。因此，開發質量管理也是自主品牌最為薄弱的環節之一。

（7）試驗驗證方面：排名依次為日系、德系、美系、中國自主品牌。日系車企的產品開發強調“目標驅動”，非常重視試驗驗證環節的目標達成驗證。相比于日系，美系車企應用了更多的虛擬仿真驗證分析，旨在減少實體樣車數量，降低研發成本以及縮短開發周期，而虛擬驗證會不可避免地存在誤差。不過，近年來隨著計算機輔助設計和驗證手段的不斷進步，日系企業也開始加大虛擬仿真驗證的比例。而自主品牌車企較之國際主流企業，試驗驗證體系和能力還不健全，無論虛擬驗證還是實物驗證方面，都與國際領先水平存在較大差距[39]。

（8）研發組織方面：日系表現最佳，德系次之，美系和中國自主品牌表現較差。日系車企通過設立不同的車輛研發中心，簡化了組織機構，使研發責任歸屬更加明確，降低了管理難度，提高了決策效率[40]。美系和自主品牌的劣勢主要在于各相關業務部門職責定義的清晰程度以及組織內信息溝通的順暢程度等方面。

5 結論與展望

本文基于經典的產品開發理論以及汽車企業產品開發流程的實際情況，設計了標準化的汽車產品開發流程框架，定義了影響汽車產品開發流程的8個關鍵因素，構建了兩個層級多項指標的汽車產品開發流程量化評價模型，并應用該評價模型，對德系、日系、美系具有代表性的3家國際主流車企和中國自主品牌代表性車企的產品開發流程進行了對比分析。評價結果表明：就產品開發流程的綜合水平而言，日系處于明顯領先位置，德系與美系接近，前者略好于后者，而中國自主品牌車企與上述國際主流車企相比都有明顯的差距。從各項分指標評價結果來看，日系各項指標表現比較均衡，除平臺開發之外，其余7項指標都具有一定優勢；德系在平臺開發這項指標上具有優勢；而美系相較于德系和日系，沒有表現特別突出的單項指標；中國自主品牌車企在開發時間管理和開發成本管理方面達到了國際主流車企的水平，而在其它6項指標上均明顯落后，特別是平臺開發和開發質量管理上的差距更為顯著。未來中國自主品牌汽車企業應繼續向國際領先車企學習，力爭在產品開發流程上實現全面提升，尤其要針對平臺開發和開發質量管理兩個短板進行重點突破。

由于汽車產品自身的高度復雜性和各企業產品開發流程的差異性，對不同車企產品開發流程進行客觀、科學的對比研究一直是產業界和學術界的難題。本文嘗試構建的評價模型能夠對汽車產品開發流程的效果進行全面量化的對比分析，從而為汽車企業準確定位自身產品開發流程提供了依據，并為有針對性地優化產品開發流程指示了方向。需要指出的是，如同汽車產品本身的進步一樣，汽車產品開發流程的完善也沒有止境，特別是在當前新一輪科技革命正在驅動全球汽車產業發生深刻重構的背景下，汽車產品開發流程也必須與日俱進，在“軟硬結合”和“前端互動”等方面進行重大調整[41]。這對后發車企而言，既是嚴峻挑戰，也是空前機遇。后續有關汽車產品開發流程的研究也應充分考慮上述變化，從而為汽車企業進行產品開發流程的改進與優化提供更好的指導和參考。