我國裝備產品的自主創新戰略研究——面向轎車產業的多案例比較＊

李 燃，蔣 兵

(1.安徽建筑工業學院 管理學院，安徽 合肥 230601;2.山東理工大學 商學院，山東 淄博 255000)

一、引 言

裝備產品由一系列的產品元件和連接各元件的產品架構所組成，元件數量的增加和復雜度的提升，使元件間相互影響和制約的產品架構越復雜，整個產品也呈現出復雜度的遞增［1－2］。改革開放以來，我國逐步成為全球重要的裝備產品生產基地，汽車、機床和船舶等產量已穩居世界前列，但仍面臨著終端產品集成能力不強、核心元件主要依賴進口和產業主導設計 (技術標準)話語權缺失等深層次問題。唯有自主創新才是我國企業充分利用外部技術擺脫產業技術困境的根本途徑［3］。由于自主創新是我國經濟社會發展在轉型背景下提出的特有概念，因此需要強化學術理解和戰略闡釋［4］。Henderson和 Clark將產品技術解構為產品元件技術和架構技術［5］。Chesbrough提出產品技術發展不僅要及時吸納基礎研究和應用研究，還應重點專注于核心元件技術，以及思考終端產品的架構［6］。Sood和Tellis將產品技術闡述為從新科學原理及其新技術到使用新零部件或材料的產品元件創新再到重新連接、布置各元件的產品架構創新［7］。由此，從產業基礎技術到核心元件技術再到產品架構技術的產品技術界定，有助于自主創新戰略實現由逆向技術追趕向正向技術超越的轉型。針對產業技術發展中出現的問題，本文將系統探討我國重要裝備產品的自主創新戰略，并以我國轎車產業為例深入闡釋，從而為建立支撐裝備產品持續升級的技術體系，提供可參照的創新借鑒。

二、我國裝備產品的自主創新戰略

裝備產品的自主創新戰略是策略性的采用集成創新、引進消化吸收再創新和原始創新實現產品技術發展從產品架構技術到核心元件技術再到產業基礎技術的戰略規劃，完成了從逆向技術追趕向正向技術跨越的轉變，如圖1所示。在終端產品層面，集成創新能夠通過一系列的產品架構開發逐步發展產品架構技術;在核心元件層面，引進消化吸收再創新能夠不斷縮小核心元件的技術差距，實現了漸進式追趕;在主導設計 (技術標準)層面，原始創新能夠通過產業基礎技術的應用開發形成全新的核心元件技術乃至產品架構技術，鎖定了產業技術的未來發展。由此，終端產品的集成創新、核心元件的引進消化吸收再創新和主導設計 (技術標準)的原始創新分別以產品架構技術、核心元件技術和產業基礎技術為技術內容，構成了我國裝備產品的自主創新戰略。

圖1 我國裝備產品的自主創新

1.以集成創新發展產品架構技術

產品架構技術是關于創造各產品元件之間組合及連接，使終端產品作為系統和整體進行運作的過程和程序的整合知識，是在大量的試與誤中形成的經驗知識［8］，其主體是核心元件間的連接［1］。由此，產品架構技術的掌握需要了解各種產品元件的特性如何相互作用，以及一些系統性的改變會觸發整個系統或者個別元件的許多其它結構性的變化［9］。在終端產品中，產品架構技術可以分為基礎架構和外圍架構兩個層級。基礎架構是由產品的外部使用條件、整機系統功能和技術實現路徑決定的核心元件和其它關鍵輔助元件間系統整合的連接方式，構筑了產品外圍架構的開發平臺。而相對應的外圍架構則構成了在產品基礎架構上進一步整合其它非關鍵輔助元件的連接方式。

終端產品的集成創新是發展產品架構技術的重要手段，是從自主的產品概念出發在產品整體架構設計過程中引導產品元件開發方向從而集成相關元件技術的創新方式［10］，需經歷產品功能要素規劃、功能要素向物理元件配置和交互物理元件間界面規范說明的產品創新［2］，是由以可供技術和技術應用間匹配為目標的調查、評估和提煉的技術集成驅動的［11］。因此，建立對產品元件的技術理解有助于新產品的集成開發，能夠將產品元件中的新技術不斷整合和導入產品創新中［12］。在外圍架構層面，集成創新表現為基于基礎架構不變的衍生產品開發，是由非關鍵輔助元件驅動的產品創新，在此過程中雖然核心元件和關鍵輔助元件能夠在基礎構架所界定的閾值范圍內變動，但對于產品整體性能變動的影響較小。但是，由于衍生產品開發并沒有深入到終端產品的基礎架構和充分利用核心元件技術，因此并不能算是真正的集成創新。在基礎架構層面，集成創新是由核心元件和關鍵輔助元件共同驅動的產品開發，能夠形成產品基礎架構的演進乃至突破，同時產品外圍架構和非關鍵輔助元件也要發生相對應的創新與變化。

一系列的集成創新推動了產品架構技術的學習，實現了從外圍架構向基礎架構發展的終端產品創新。雖然，裝配技術的引進能夠通過“生產裝配中學”積累產品架構知識，但是當核心元件和關鍵輔助元件的數量越多、越復雜時，產品的基礎架構也越復雜，而架構技術的掌握也更加依賴于在正向研發中對產品外部使用條件、整機系統功能和技術實現路徑的整體理解，需建立在大量“試與誤”的整機試驗基礎上，由此集成創新對產品架構技術的學習效應越大，而與之相對的裝配技術引進的學習效應越小。

2.以引進消化吸收再創新來不斷完善核心元件技術

核心元件技術是由某些技術知識或技術變量組成的，能夠描述內在構成部件工作原理以及影響因素等因果關系的知識系統，是通過控制不同的因素或變量進行重復的試驗及模擬、在“研中學”中形成的原理知識集合［8］，常需要復雜的專有制造系統來物理實現。在技術內容上，核心元件技術也常表現為多種單項技術的集成，需要多個學科和工程領域知識的支撐。由于核心元件技術較為復雜，構成了更大的技術壁壘。因此，引進消化吸收再創新常是核心元件技術追趕的有效途徑，是以獲取的國外成熟技術 (通常為核心元件的制造技術)為標桿，通過高強度的“生產制造中學”和“技術反求中學”來逐步形成技術積累，進而順沿演進技術軌道實施再創新的創新方式。

技術引進是獲取制造技術并學習以期望的質量標準和成本效率生產核心元件的技術過程。在制造技術中，元件加工方案詳細說明了核心元件的結構以及各零部件的技術指標，本質是對元件技術描述以服務于生產過程的編碼知識，其“按圖生產”雖然能夠形成對核心元件技術的部分理解，但無法對內在原理型知識產生持續的技術積累。由此，引進技術的消化吸收構成了技術追趕的中樞環節，是以核心元件的實物和軟件(技術圖紙、技術文件等)為研究對象，應用專業知識破解其技術原理、技術結構和設計思想從而掌握核心元件開發的關鍵技術。由于技術知識的難言性和嵌入性，即使高強度的消化吸收也無法完全理解所有的技術細節，卻可以激發一系列的技術改進，局部上提升核心元件的技術性能。當由于外部技術源的封閉而無法獲取制造技術時，可以采用“反求工程”式的模仿創新直接切入消化吸收及后續的再創新。

消化吸收后的再創新是從核心元件的技術基礎和工作原理出發對其內在結構和零部件構成研究開發和具體設計的創新方式，可以采用研發合作的方式來強化技術學習。由于核心元件順沿特定的技術軌道快速發展，因此，能否通過持續的再創新縮小核心元件的技術差距甚至以更快的創新速度實現超越是技術追趕的關鍵。引進消化吸收再創新并不能一蹴而就，而需建立在由已有知識和學習強度共同決定的吸收能力基礎之上，甚至與企業已有的研發投入緊密相關。

3.以原始創新鎖定產業主導設計

產業主導設計體現了終端產品設計的規范化，即統一的核心元件和產品架構，而技術標準則代表了產品技術方案的規范化，因此二者具有內在的一致性，構成了原始創新的重點內容。產業基礎技術以基礎研究形成的科學事實為基礎，是在面向特定產業、有導向的應用研究中形成的底層技術規律，在產業的競爭前階段構成了競爭技術后續發展的關鍵支撐。原始創新是通過產業基礎技術的創新發展和應用開發實現新核心元件技術發明從而建立原理性主導技術的創新方式，能夠形成對新一代產業主導設計及技術標準的壟斷，從而確立了在該技術領域的領先地位和競爭優勢。

基礎技術的創新發展是原始創新的前提，是從物理現象或可觀測事實中所發現的科學原理出發，針對某一特定應用目的形成技術發明邏輯并探尋可行技術路線的技術過程。后續的基礎技術應用開發是原始創新的關鍵，是由技術發明邏輯確立的可行技術路線逐步豐富和實現的過程，不僅需要漸次的克服技術路線實現中出現的各種技術難題和集成大量的成熟技術、材料技術，從而在特定使用條件下實現和強化新一代核心元件的技術功能，而且還需要并行開發核心元件的制造技術，能夠形成企業專有的核心元件技術。基礎技術切入的時機越早，核心元件技術發明可利用的技術機會越多，也越能夠掌握必要的基礎專利和關鍵專利來保護原始創新和建立事實乃至法定技術標準。

原始創新的完全實現最終還需要體現到產品架構技術。雖然，全新核心元件激發了產品主導功能的突破式躍遷，但終端產品的系統實現還需要匹配開發新的關鍵輔助元件乃至其它核心元件，改變了核心元件和關鍵輔助元件間的連接方式，使產品的基礎架構及技術發生了改變。當終端產品的所有核心元件出現顛覆時，產品的基礎架構及技術將發生突破式創新，如家用空調對家用電扇的取代。而當僅有全新核心元件主導的產品模塊出現顛覆但其它核心元件模塊不變時，產品的基礎架構及技術將部分繼承現有的基礎架構，由此呈現出漸進式創新。

三、我國轎車產業的自主創新

1.一汽轎車的技術發展

一汽轎車股份有限公司成立于1997年，在傳承第一汽車集團的技術基礎上已擁有紅旗和奔騰兩個自主品牌。1958年，以1955型的克萊斯勒轎車為藍本，一汽反求仿制了第一輛轎車“東風”，定牌為CA71，后又經過系統試驗定牌為CA72，改名為“紅旗”，俗稱大紅旗。隨后二十多年，又相繼開發了 CA770、CA771、CA772、CA773和 CA770W 等車型。1983年，大紅旗系列停產。此階段一汽主要以基于仿制的自主開發為主，如以CA722為例，一汽自主開發了發動機、變速箱、驅動橋乃至整個傳動系統和底盤，積累了整車架構知識和核心元件知識，但是仍屬于簡單模仿的低水平產品創新。

1987年，一汽引進了Chrysler公司488發動機的全套技術裝備和圖紙，建成了真正意義上的發動機生產線，經改造裝備到了“紅旗”CA7220，后又與德國西門子合作換裝了電控燃油噴射系統，開發出了改進型的4GE發動機，但由于發動機技術陳舊且沒有大規模的消化吸收，距離世界先進水平距離較大。為了恢復紅旗品牌，1988年一汽引進了德國大眾奧迪100的整車裝配技術，但是發動機等核心元件仍由德方控制。1996年，又以奧迪100(奧迪C3平臺)為基礎匹配488發動機和016變速箱及自主開發的冷卻系統、排氣系統、電氣系統、輪系和支架，推出了“紅旗”CA7220，俗稱小紅旗。1998年，又將4GE發動機與小紅旗匹配，推出了“紅旗”明仕，2005年新明仕又換裝了日產QG18發動機。2000年，匹配奧迪200的底盤系統和尼桑92kw 2.0lv6發動機推出了換代產品“紅旗”世紀星，后又裝配了奧迪的V6發動機。2006年，借用豐田公司Majesta平臺的底盤系統，并配備了豐田的V8發動機和變速箱，開發了高端豪華轎車紅旗HQ3。

為了加快技術發展，2002年一汽轎車以合作生產的方式引進了Mazda 6車型的裝配線進行整車裝配，但是發動機和底盤系統等仍由日方控制。為了充分利用Mazda 6平臺，在委托意大利IDG公司車身造型設計和集成Mazda 6的動力總成系統和底盤系統的基礎上，于2006年推出了“奔騰”B70。在此基礎上，2007年又更換搭載馬自達公司的新一代MZR發動機和6速手動變速箱，開發了“奔騰”B70 6MT，其車身設計仍由IDG公司主持完成。2009年，在繼續由IDG公司車身設計的基礎上，匹配德國大眾的BWH 1.6L發動機推出了“奔騰”B50。無論是紅旗還是奔騰，一系列整車層面的集成創新均強化了一汽轎車的架構技術，但是由于所有的產品均是基于已有產品平臺的衍生產品開發，因此架構知識的學習主要停留在外圍架構層面，如以“奔騰”B70的首次開發為例，一汽轎車雖輔助日本馬自達技術人員完成了發動機與底盤、變速箱等核心元件間的匹配，但其仍主要負責非核心元件之間及其與核心元件的匹配。

在汽車產業的技術躍遷中，出現了混合動力、純電動和燃料電池三個可能的技術范式。與混合動力相比，純電動汽車和燃料電池汽車才是汽車產業可能發展的最終方向。2008年歷時16個月研發而成的全混混合動力轎車奔騰B70 HEV亮相上海車展。2009年，新一代混合動力轎車奔騰B50 HEV亦亮相上海車展。通過一系列的技術努力，一汽轎車初步構建了混合動力系統的技術平臺，但是電池、電動機和整車控制器等核心元件仍是建立在外部集成的基礎上。

2.奇瑞汽車的技術發展

奇瑞汽車股份有限公司成立于1997年，早在1996年便著手引進英國福特公司的CVH發動機產品及二手生產線，以此為基礎制造的發動機CAC478/480于1999年9月通過產品認證。1999年，在改進第一代Toledo轎車 (與捷達共平臺)車身設計的基礎上，奇瑞模仿捷達的底盤系統和集成CAC480發動機開發出了首款轎車“風云”。此后，CAC480發動機又經過了一系列的適應性改進乃至二次開發，后改名為SQR480，如聯合意大利M＆M公司共同開發了使用單點/多點電控燃油噴射系統的發動機。憑借自主的CAC480發動機和風云轎車，奇瑞成為了我國成長最為迅猛的自主品牌企業之一。

2003年，奇瑞繼續采用整車集成創新和模仿創新的方式推出了QQ、東方之子和旗云三款車型，如QQ采用了模仿創新的方式完成了整車車身和底盤系統的設計，并外部集成了國產的東安發動機;東方之子也是在模仿創新的基礎上外部集成三菱發動機與變速箱逆向開發而成;旗云則以風云的底盤系統為平臺改進車身設計和外部集成Tritec發動機與五檔變速箱改款而成。一系列的產品創新有效推動了奇瑞整車架構技術和底盤技術的發展，并逐步形成了以整車開發帶動核心元件創新的發展模式。發動機研發是奇瑞核心元件創新的重要內容，其不僅自主開發了0.8L的SQR372和1.1L的SQR472等發動機，還從2002年開始與奧地利AVL公司合作正向研發高端發動機，實現了從AVL設計奇瑞參與到奇瑞設計AVL指導驗收再到奇瑞設計驗收AVL咨詢指導的轉變，2005年，具有自主知識產權的高性能ACTECO系列發動機研發成功。一系列的發動機創新有效推動了整車發展，如在QQ3的開發上便成功搭載了SQR372和SQR472，2006年的新旗云和新東方之子也換裝了ACTECO系列發動機。

依托初期形成的產品體系，奇瑞采用“開放式創新”的方式不斷加大整車研發力度。2005年，在車身模仿設計和蓮花公司對東方之子底盤調校的基礎上，外部集成三菱發動機推出了首款城市化SUV瑞虎NCV，后又搭載了自主的 SQR481F(1.6L)、SQR481FC(1.8L)等AECTECO系列發動機，于2006年推出了瑞虎3。2006年，還首次正向研發了奇瑞A5，不僅自主完成了車身設計，而且還在德國Sachs公司懸架系統開發和英國蓮花公司整體調教的幫助下完成了底盤設計，并匹配了自主的ACTECO系列發動機。2008年通過與意大利賓尼法瑞納公司的全面合作，經過復雜的車身造型、底盤設計和整車匹配，完成了A3二廂版的開發，并由此而創造了全新的A3平臺，實現了向平臺創新的跨越，2009年又推出了A3三廂版。在發展過程中，一系列新車型的開發不僅幫助奇瑞實現了整車集成創新，而且還通過技術引進、技術模仿和技術合作逐步促進了底盤、發動機等核心元件的再創新，實現了整車架構技術和核心元件技術發展的協同。

面對新一代電動汽車的挑戰，奇瑞與英國RICARDO公司共同攻克了基于A5平臺混合動力車的整車設計、控制策略、整車控制器開發及其核心零部件設計，所推出的輕混動力車A5 BSG和中混動力車A5 ISG成功應用于奧運服務，但是電池、電動機等核心元件均采用外部集成，2009年1月A5 BSG成功上市。在電池等核心元件外部整合的基礎上，2009年2月首臺可快速充電的純電動汽車S18下線，奇瑞自主完成了整車控制系統、電池管理系統和電機控制系統核心零部件的設計，其續駛里程可達120—150公里。目前，奇瑞正與國內企業合作以逐步在電池、電動機等領域形成技術積累，如將單體電池進行電池包集成。此外，奇瑞還在積極布局燃料電池技術，如與上海燃料電池動力系統公司和同濟大學專家聯合開發東方之子燃料電池汽車，但是尚未進入產業化階段。

3.比亞迪汽車的技術發展

2003年，比亞迪股份有限公司購秦川汽車開始進入汽車產業，但并不具備轎車整車及核心元件的研發能力。為此，比亞迪汽車決定借鑒日韓汽車工業發展的成功模式及經驗自主研發。2005年，大量吸收國際先進的非專利技術和國際流行的設計元素，在車身造型與底盤系統模仿創新和外部集成1.6L國產三菱4G18發動機的基礎上開發了首款新車F3，后又通過車身與底盤的改進創新和外部集成1.5L的國產三菱4G15S發動機于2007年推出了F3R兩廂。歷經三年技術努力，以引進的日本發動機技術為基礎比亞迪汽車于2006年發布了自主研發的BIVT技術發動機，并逐步將其系列化以應用于產品創新。2008年，搭載2L自主發動機BYD483QB的F6上市，其車身造型和底盤系統也是通過模仿并經由蓮花公司底盤調教而完成，此外2.4L的F6則選用了三菱4G69發動機。同年借鑒成熟車型設計和匹配lL自主發動機BYD371QA推出了F0，其自主研發的底盤系統采用了我國微型車市場中少有的結構。2009年，繼續采用車身造型和底盤系統模仿和改進的創新方式先后推出了S8與G3，其中轎跑車S8匹配了自主的2L發動機BYD483QB，并打破了硬頂敞篷技術的壟斷，而G3也匹配了自主的1.8L發動機BYD483QA與1.5L發動機BYD473QB。2010年，基本正向研發的2.4L發動機488一次點火成功。通過一系列的整車創新，比亞迪的整車架構技術和發動機、底盤系統等核心元件技術快速發展，快速構建了燃油轎車研發的產品平臺。

作為電池制造商，1996年起比亞迪便致力于電池技術在汽車產業的應用。2006年純電動轎車F3e便亮相車展，搭載了自主ET－POWER技術的鐵動力電池，續航里程可達350公里。2008年以F3平臺為基礎的F3DM在深圳上市，成為了全球第一款不依賴專業充電站的雙模電動車。而在純電動和混合動力的雙模系統開發中，比亞迪自主完成了鐵電池組、電動機和整車控制系統，其純電動續駛里程可達100公里，此外將雙模技術應用于F6平臺還自主研發了F6DM。采用F6的底盤、鐵電池組和模仿車身造型，比亞迪推出了純電動汽車E6，續駛里程可達400公里，并亮相2009年的底特律車展，目標直指成熟的美國市場。通過將電池動力系統引入成熟的燃油車平臺，比亞迪成功實現了向純電動汽車平臺的躍遷，并掌握了大量的關鍵專利。

四、結 論

通過案例的對比研究可以發現:在燃油轎車領域，一汽轎車通過一系列的集成創新促進了終端產品的發展，但是并沒有在轎車基礎架構和核心元件層面形成技術積累。與之不同的是，奇瑞不僅專注于燃油轎車的集成創新，而且還通過技術引進、技術模仿和技術合作不斷切入底盤、發動機等核心元件的引進消化吸收再創新，如全新A3平臺的研發。為了加快向新能源汽車的跨越，比亞迪汽車采用了燃油轎車適度發展的技術策略，在底盤技術模仿和發動機技術引進后的再創新驅動下，通過對基礎架構的改進和集成實現了整車自主開發。面對產業技術躍遷的挑戰，一汽轎車仍采用了外部集成的方式研發混合動力轎車，造成了基礎架構技術和核心元件技術的再次缺乏。通過合作創新，奇瑞汽車部分攻克了混合動力和純電動轎車的基礎架構技術和核心元件技術，如整車控制策略及整車控制器開發，但電池等核心元件仍需要外部集成。而比亞迪則從電池這一基礎技術出發不斷修正、優化其技術路線以提升電池性能，實現了純電動動力系統的自主開發，進而在終端產品層面依托自主的電池、整車控制器、底盤等核心元件完成了純電動汽車的原始創新。由此，我國裝備產品的自主創新戰略涵蓋了終端產品的集成創新、核心元件的引進消化吸收再創新和主導設計 (技術標準)的原始創新，需經歷產品架構技術到核心元件技術再到產業基礎技術的創新路徑。

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