云计算时代环境下的汽车研发模式研究

郑佰平，陈永光，刘纯志

(重庆交通大学 交通运输学院，重庆400074)

继2011 年汽车产量近乎零增长之后，2012年一季度汽车产销量同比下降1. 83% 和3.40%［1］，这预示着汽车市场的形势不容乐观。汽车行业利润下降的必然趋势使汽车企业不得不更加重视汽车研发。然而在国内汽车企业研发经费普遍不足的情况下，其面临着巨大的挑战。

信息化、网络化时代的来临为制造业带来了深刻的产业变革。虚拟化、云计算已成大势，各个行业和企业都在向这个方向靠拢，形成一种全新的商业模式［2］。其原因为:①企业成本下降，物理设备减少，相对能耗就会减少;②可以用比较经济的投入，充分发掘硬件的潜力，最大化地运用这些资源;③IT 管理、运用维护更加便利灵活。

从云计算的特征上看，虚拟化、云计算可以较好地解决制造企业所面临的重大难题。

1 云计算

自2006 年提出云计算概念以来，国内外迅速掀起了以云计算为核心的研究浪潮。无论是教育行业，电信行业，还是制造业纷纷引入其概念，为企业自身的发展谋求新的出路和增加新的利润点。

如今云计算在国内尚无一个标准统一的定义。美国国家标准技术研究院(NIST)对云计算的定义为:云计算是一种模型，它可以实现随时随地便捷地随需应变地从可配置计算资源共享池中获取所需的资源(如网络、服务器、存储、应用及服务)，资源能够快速供应并释放，使管理资源的工作量和与服务提供商的交互减小到最低限度［3］。云计算的基本特点是随需应变的自助服务、无处不在的网络访问与资源共享池、快速而灵活的计量付费服务［4］。正如SHANE 提倡的“一切皆为服务”［5］一样，云计算提供的一切都可以看成是服务。

目前云计算提供的服务类型主要包括:基础设施即服务(IaaS)，平台即服务(PaaS)和软件即服务(SaaS)3 大类［6］，如图1 所示。

图1 云计算的3 种服务模式及其代表

依照企业对业务的需求和自身规模的大小选择不同的运营模式。根据运营模式的不同，可以将云计算分为3 大类，即公共云、私有云和混合云，如图2 所示。

云计算为企业提供的不仅是一个单纯的技术概念，而且是在现有互联网的基础上，调动、结合所有的硬件和软件资源，组成构架，形成一种新型的服务模式和系统结构，为企业、政府甚至个人提供不同层次、不同需求的服务，实现低成本、高效率的智能化服务。

图2 私有云、公共云和混合云图解

2 国内汽车企业面临的挑战和存在的问题

(1)设计研发项目爆发性增长。①目前中国汽车市场仍然处于爆发增长阶段，无论是国际主流汽车主机厂在华的合资企业，还是国内主流汽车主机厂与第二第三梯队的国内汽车主机厂，都是希望进入该市场的新兴力量，都大幅度地提高了新车型的开发力度，十二五期间各家规划的新车开发项目都有大幅度增加，因此开发项目近几年随着汽车行业的高速发展而不断膨胀;②开发项目的时间大量增加，对公司设计、试制、验证、项目管理、人才培养和公司运营管理等形成前所未有的巨大压力;③如果采用内部人力资源扩张的办法来解决开发项目的压力无疑会加大公司人力资源管理的风险，提高人力资源管理成本，短期内存在稀释开发团队开发能力的危险。

(2)研发成本压力大。虽然开发项目大幅度增加，但单一项目投入的开发时间却在不断压缩，因此在整个开发过程中，需要投入的工作量不断加大，不仅增加了产品开发的风险，而且成本也在不断加大［7］。

(3)研发人才的高流动性。①整个行业人才的大量需求，导致成熟的研发人员具有较高的流动性;②流动性的增加在一定程度上会消耗公司对于人才培养的资源投入，同时也不利于知识的积累与产品研发质量的进一步提高。

(4)研发人才的需求与人才分布现状之间的冲突。高新技术人才的分布具有明显的地域特性，主要集中在国内的一线城市或沿海城市。企业越大，数量越多，聚集的相关人才就越多，如北京、上海、深圳和广州等地。这对于其他地区的汽车企业来说，会在研发和技术层面造成较大的人才缺口。

(5)低值研发活动在整个研发活动中的高比例。①在整个研发活动中，低增值的活动占据相当大的比例;②目前的研发方式造成低增值与高增值的活动无法分离，因此低增值的活动也在消耗大量内部优质资源;③人力资源的扩张在很大程度上是为了满足这种低增值的活动需要。大部分研发集中在汽车的外形、舒适度方面，而对改善汽车的驾驶性能和尖端的电子电气方面的研究少之又少。

(6)缺乏开放的研发平台。汽车新产品的研发过程相当复杂，需投入大量的资金和人员，同时具有很大的投资风险。但是国内的汽车厂商，无论是零部件供应商还是整车主机厂，大多是各自为营，技术严格保密，合作交流无从谈起。

(7)缺乏灵活的内部供应链交流平台。大多数消费者关注的是车辆价格、性能、美观以及品牌，对车辆的创新研发部分持一种可有可无的态度，甚至是忽视创新研发部分的成果，只有在资金宽裕的情况下才会予以考虑［8］。加之汽车厂商长时间固守自己的想法，使得部分创新产品的实际价值无从体现。

总的来说，汽车企业所面临的研发问题和挑战主要有5 点:①研发资源和资金投入不足;②关键技术和流程的专业基础不足;③汽车厂商之间的协作不足;④汽车厂商内部协调不足;⑤政府、行业支持相对较弱。

3 研发模式设计及实施

3.1 需求分析

在上述情况之下，研发模式和研发结构的调整和改变显得尤为重要。当前的市场竞争正由企业之间的竞争转向企业所在供应链之间的竞争，这就需要供应链上各企业实现信息共享，以便能够有效地获取需求信息并及时响应，来满足顾客需求，提高竞争力。汽车企业的现有需求如下:

(1)汽车企业利用云计算技术可单独租用或是与其他企业共同租用云服务供应商所提供的内部IT 信息系统;

(2)IT 信息系统以产品全生命周期优化为重点，需要信息在企业内部同步共享，同时保证汽车企业与外部供应链各企业之间信息交流通畅;

(3)云服务供应商与各大汽车企业共同建立虚拟研发平台;

(4)虚拟研发平台实行以企业实名制为基础的注册机制;

(5)建立基于网络云计算的面向整个社会资源的设计任务开放式外包平台;

(6)外包平台基于云计算概念，具有可扩展性，可应对资源需求不断扩张;

(7)外包平台需要具有任务外包过程中的各个实现通道，如任务的发放、回收、评价、沟通，以及支付功能等。

(8)企业任务外包以实名制为基础进行注册。

3.2 模式设计

根据需求分析，可从以下两个方面做出设计变革:①内部研发协同，即设计新产品的各部门工作信息交流、制造过程中物资的进销存与销售人员信息反馈等(如图3 上半部分所示);②外包平台，即可行性调查、方案评估、部分零部件的概念和工程设计等(如图4 所示)。汽车企业与其他汽车企业、高校和科研单位之间形成联盟，合作开发尖端和前沿技术，如图3 下半部分所示。

图3 汽车企业内外部云服务构架

图4 外包服务系统流程

(1)汽车企业内部变革。在云计算技术的基础上，企业内部与在研发过程中相关联的企业之间建立完善可靠的协作机制。实现汽车企业与零部件供应商、销售代理商等产业链相关的从业单位及人员的联系和协同研发，以达到多方共赢的目的，即汽车企业研发资金和人力资源得到有效节省和合理利用，各方均获得经济利益。通过信息共享和集成有助于消除研发过程中由于信息交流不及时而形成的信息孤岛，减小协调过程中的不确定性同时获得信息共享的权力。

汽车整车厂在应对研发人员流失严重、低值研发活动众多的问题时，需要集中优势资源，选择关键业务进行专业化制造。利用云计算技术，除了在企业内部建立与其他公司相一致的OA 系统之外，更要注重以产品生命周期为核心的产品研发的非关键任务外包系统。以此来缓解现有的企业内部人员设计研发模式下，不能有效利用社会上的闲散资源，企业人力资源的压力和与之相配套的软硬件成本(购买成本和管理成本)压力不断加大的困境。例如集中资源对整车设计和发动机、变速器等极少数核心部件实行完全掌控、研发，而对于其他非核心的业务实行外包制或半外包制。外包制是直接把简单件作为一个任务，拟定好产品要求和交付时间，外包给其他专业的供应商、个人或单位(学校、设计公司)，直接购买生产好的产品。半外包制针对的是在整体研发中比较重要，但是技术上实现较复杂的部分，具体是指由汽车企业和承担外包业务的供应商、个人或单位共同研发完成的部分。例如汽车企业事先制定好设计方案，规定产品的性能、成本、外形等方面的要求，利用承担外包业务的供应商、个人或单位的技术专长完成研发。这样，企业既保障了自身的核心竞争力，同时也减少了内部人员和设备管理的成本。

有数据显示，很多汽车零部件供应商的研发投入已经超过了汽车制造商。有些汽车零部件供应商的研发经费占到销售收入的11%，而整车厂对于研发方面的预算只有5%左右，也就是说，更多的研发工作都将由零部件供应商承担。预计到2015 年，汽车零部件供应商在研发方面的投入比例将上升到55%［9］。这说明零部件供应商逐渐走上了专业化的道路，为整车厂部分业务实行外包制提供了外部条件。

(2)汽车企业外部变革。对整个汽车行业来讲，在汽车企业之间、汽车企业与科研单位以及有实力的高校之间相互合作，在投资较大、风险较高和较难攻克的技术和零部件总成上进行联合研究开发，通过计算机网络、软件和虚拟现实技术等建立资源共享型合作关系，与其他企业合作，共享信息资源和联合使用云服务平台，共同开拓新的市场。利用云资源与其他汽车企业、高校和研发机构共同构建虚拟研发平台［10］。在与国外汽车企业差距依然较大、整个行业总体利润下滑的情况下，大量采用虚拟设计软件，通过计算机网络、软件、虚拟现实技术和仿生技术，建立资源共享型合作关系，并与其他企业合作共享信息资源和联合使用云服务平台，完成独自无法完成的工作，将获得更大的经济优势互补，降低汽车研发、技术创新的风险。这种联合研发的模式对整个汽车制造行业而言是一条通往蓬勃发展的道路。

4 结论

笔者以云计算技术作为构建汽车研发新模式的技术基础，结合汽车企业研发流程的特点，提出了汽车企业研发的云计算服务平台模型。云计算服务平台模型能够有效地消除信息孤岛、应用孤岛和资源孤岛等现象，体现了信息网状、各部门以及不同行业业务相关联、硬件软件设施随需而变的思想。提高了汽车企业的信息化水平，降低了产品的研发成本，缩短了研发周期，提高了创新能力及竞争能力。

［1］ 方红燕.国内外汽车研发中心前沿跟踪与未来展望［EB/OL］. ［2012－11－01］.http://www.mag.oauto.com/news/html/?14765.html.

［2］ 邓自立. 云计算中网络拓扑设计和Hadoop 平台研究［D］.合肥:中国科学技术大学图书馆，2009.

［3］ PETER M，TIM G. 云计算的NIST 定义［EB/OL］.［2012－11－01］.http://www.blogjava.net/zamber/archive.

［4］ 雷万云.云计算技术、平台及应用案例［M］. 北京:清华大学出版社，2011:34－75.

［5］ SHANE R.The next wave:every thlngasaserviee，executive view point［EB/OL］. ［2012－11－01］.http://www. hp. com. hPinfo /exee t eam/artieles/robiso/08eaas.html.

［6］ 叶晓勇. 简述云计算［J］. 黑龙江科技信息，2009(24):72－73.

［7］ 刘伟喆.汽车研发体系的建设［J］. 轿车情报，2008(1):90－91.

［8］ 张袁华. 汽车公司研发:“油耗大”，效率低［EB/OL］. ［2012－11－01］. http://wenku. baidu. com/view/cd515dd850e2524de5187e57.html.

［9］ 赵刚.中国汽车零部件行业分析报告［D］.上海:上海交通大学图书馆，2001.

［10］叶飞，孙东川，张江.面向虚拟企业合作伙伴选择的新过程框架结构研究［J］. 系统工程管理与实践，2003(11):88－94.