新能源汽车模块化及对产业价值链的影响

摘要：模块化是汽车产业走向新能源汽车时代的重要趋势之一，它使得汽车产业从整合型产品架构占优逐步向模块化产品架构占优的方向演化。文章分析了模块化趋势对汽车产业链中的研发、采购、生产、销售等四大关键环节的影响，对政府以及汽车制造商等企业如何应对这些变化提出政策建议。

关键词：模块化;产品架构理论;新能源汽车;产业价值链

一、 引言

本文分析新能源汽车产业正在发生的模块化发展趋势及其对汽车产业链的影响。新能源汽车是世界汽车产业的发展方向，世界各国都制定产业政策试图取得此领域的竞争优势。新能源汽车的种类很多，主要包括混合动力、插电式混合动力、纯电动、绿色柴油、燃料电池汽车等类型，目前还没有哪种技术的新能源汽车主导这一产业，但是这些类型的新能源汽车的构造中，动力电池都是重要组成部分，未来不管哪种技术能够占据主导优势，电动化都将成为重要的发展趋势，电动化使得机械结构复杂的需要整合型技术的传统内燃机式发动机变得不重要，促使汽车产业向更加模块化方向发展，并对整个汽车产业链有大的影响。

二、 模块化及产品架构理论研究综述

20世纪60年代的复杂系统研究开始出现，其代表人物Simon率先提出复杂性架构和模块化概念，Simon（1962）认为复杂系统是具有层级性的，同时还具有可分解性及快速演化等特点，但又会形成相对稳定的自生形态。复杂系统的管理可以通过将系统分割成子系统，然后分别处理来完成。

20世纪90年代开始，美国及日本的多位学者对计算机产业和汽车产业发展过程进行实证研究，就工业产品的设计模块化、生产模块化、产品模块化、组织模块化、创新模块化等内容进行了较为系统的研究，这些研究包括Baldwin 和Clark（1997，2000），青木昌彦、安藤晴彦（2003）等。

中国的朱瑞博（2004，2006），胡晓鹏（2004），徐宏铃（2006），余东华、芮明杰（2005）等从模块化角度，分析了工业产品的产品创新、企业网络及边界变迁、产业链整合等问题。纪雪洪、陈荣秋、唐中君（2004），白雪洁（2005）分别选取计算机产业、汽车产业就模块化创新问题进行了分析。

产品架构理论本质上是从产品的设计思想角度来分析竞争力问题，产品架构是诠释产品结构的基本概念，将一个比较复杂的系统产品（比如汽车、电脑）分解成若干个不同的功能单元，这些不同功能单元之间的界面以某些特定方式进行互动，从而发挥出一个复杂系统整体功能的一种设计理念。某一些类型的系统构架设计方式有助于提升系统的整体性能，而另外一些类型的系统构架设计方式则会降低系统作为一个整体的的性能。

按产品结构分解与界面接口之间互动方式的不同特点，可以将工业产品分为模块化产品架构和整合型产品架构。模块化架构包含有多个模块，每个不同的模块都有一个或者多个独特的不同功能，不同模块之间通过若干简明定义的界面相互连接在一起。整合型产品架构包含有若干种通过多个不同界面进行交互作用，并且能够履行多种不同功能的模块。刘洋、应瑛（2012）对产品架构理论进行了理论综述和梳理。

具体到汽车产业来看，Clark和Fujimoto（1991）及藤本隆宏（2007）的分析认为，当前整合型产品架构是乘用车设计的主流，模块化产品架构居次。美国汽车制造商在SUV、皮卡等车身、车架分离型产品上占优势，而日本的汽车厂家在车身、底盘一体型产品即家用小轿车上产品上发挥了巨大的国际竞争力。前者可以称之为模块化架构产品，后者为整合型架构产品。美国和日本以及欧洲的汽车制造商目前仍然在传统内燃机汽车产业拥有巨大的竞争优势。

三、 新能源汽车产业的模块化、电动化变革

随着对环境和能源问题的重视，世界各国开始重视新能源汽车的发展。因为交通运输部门在全球二氧化碳排放量中占比超过20%，其中汽车占据了绝大部分，因此，世界各国政府都期待新能源汽车可以为解决石油等传统能源短缺和解决环境污染问题做出贡献，世界各国均出台了税收优惠等政策支持新能源汽车的发展。中国政府在“十二五”规划中将新能源汽车产业确定为七大战略性新兴产业之一，进行重点扶持发展，希望我国的汽车企业能够在新能源汽车的新一轮发展中把握机遇，加快中国汽车产业的转型升级，培育成为新的经济增长点，使我国的新能源汽车发挥出国际竞争优势，不再像传统内燃及汽车那样不具备竞争力。不过新能源汽车面临着价格过高、安全性能不确定、续航里程过短等问题。

虽然新能源汽车产业仍然面临上述诸多问题，发展的并不够顺利，但是汽车产业的电动化趋势仍然不可避免。日本是世界上新能源汽车商业化进展最快的国家，丰田、本田汽车在混合动力汽车领域占据优势。日本在产业发展战略的指导之下，在各大汽车公司主导的竞争过程中，使得新能源汽车的产业化进展较为迅速。在政府实施的对零售购车环节的补助政策和减税措施的支撑下，目前日本国内系能源汽车保有量已经突破305万辆（其中混合动力及插电式混合动力汽车为290万辆，电动汽车3.9万辆，天然气汽车4万辆，清洁柴油汽车6.7万辆），是世界上新能源汽车普及程度最广的国家。

美国的特斯拉汽车等厂商也在电动汽车领域发展迅速，取得了实质性的商业化进展。另外欧洲和亚洲的各大汽车厂商也不断堆出各种新能源汽车车型。

汽车产业的新能源化，尤其是电动化是未来的发展趋势，这种趋势会促使全世界汽车产业的竞争格局发生很大的变化，这种汽车产业的变化从产品架构理论的角度来看，就是促进了模块化开发，促使汽车产业从传统内燃机时代的整合型产品架构占优，向新能源汽车时代模块化产品架构占优的方向发展。汽车的电动化和模块化促使过去一百年以来传统的汽车制造商垂直统合型产业价值链构造发生变化。

四、 模块化、电动化对汽车产业价值链的影响

汽车产业作为全球经济发展的重要引擎和支柱行业之一，产业所涉及的范围非常广，传统的汽车产业体系形成了以跨国汽车制造商为中心，包括隶属于这些汽车集团内部或独立的汽车零部件制造商、销售店等业态的垂直统合型的产业结构。这种传统的垂直统合型汽车产业价值链主要由研发、采购、生产、销售等四大业务环节构成，在汽车产业走向新能源化的过程中，产业逐步走向模块化、电动化的趋势下，产业价值链的这四大环节发生如下的变化。

1. 研发：整合型开发向模块化开发转型。在传统的内燃机汽车制造领域，发动机的重要性最高，是最重要的零部件。有一小部分汽车制造商会采取与研发实力强大的零部件供应商合作或协作的共同开发模式来研发生产发动机，然而世界上绝大多数的汽车制造商选择发动机内部化研发和生产，各汽车制造商的发动机规格设计也是都自己的特性，所以各品牌的汽车制造商研发制造的发动机一般情况下不能直接应用于其他品牌的汽车。

此外，发动机和变速箱等驱动系统的关键零部件由数千种机械零部件构成，为了保证汽车行进时，数量如此众多的关键零部件之间的协调性和耐久性，汽车制造商不断积累形成内化于自己企业的整合型汽车及零部件设计及制造技术是决定研发实力是否强大的关键所在。而且，这种独有的整合型汽车及零部件研发技能的积累成为了阻碍其他新兴企业进入汽车制造行业的有效进入壁垒。德国博世、日本电装等世界领先的零部件供应商一直在进行自主研发并积累了专业技术，但也不具备整个发动机系统的自主研发能力。

作为未来的新能源汽车的主要类型，混合动力汽车结合了发动机和电动机的驱动力，纯电动汽车仅依靠电动机提供动力，燃料电池汽车将氢燃料转化为电能驱动汽车。不管什么类型的新能源汽车，动力电池都会取代发动机成为核心零部件。在未来的电动汽车制造领域，传统跨国汽车制造商多年积累下来的制造发动机和变速箱等核心零部件的专业技术变得不再重要。因为，电池、电控系统、电机将成为新的三大核心零部件。而目前传统的汽车公司在这电池、电机、电控技术上的积累不够，需要依靠新的外部供应商。

随着汽车产业的电动化，传统发动机机械零件所需的整合性设计环节会变得不重要，模块化的零部件占据主导，汽车产业的核心零部件体系可以简化为电池、电机、电控三大模块。汽车产业的进入门槛降低，世界各国已经有许多中小型企业或者新兴创业型企业进入新能源汽车研发和制造领域，开发并向市场上推出从低端到高端的多种新能源汽车。这些新兴企业和传统跨国汽车制造商已经向全球市场投放多款混合动力汽车或电动汽车等车型，今后，不断新增的新能源汽车企业的进入将进一步加速该产业的竞争激烈程度。比如美国特斯拉的大部分开发都通过外包的方式进行，特斯拉的动力电池系统由日本松下公司提供，与传统跨国汽车制造商自行研发并进行生产制造的情况相比，特斯拉的开发费用大大减少。

新能源汽车的发展使得汽车产业动力系统的电动化、模块化趋势明显，现有传统跨国汽车制造商不仅无法让积累至今的发挥了巨大竞争优势的内燃机专业技术发挥作用，甚至现有的发动机开发技术人员等开发动力系统积累的人力和设备资源会成为包袱，在新能源汽车时代继续维持目前这种重视发动机的开发体制会带来过高的成本，从而使得传统跨国汽车公司与新兴企业相比不再具有竞争优势。

2. 采购：核心零部件供应商的议价能力增强。在汽车产业链中的零部件采购环节，现有的传统汽车产业体系里，为了满足汽车制造商进行整合型产品开发的需要，汽车制造商和零部件制造商之间形成了具有一定附属关系的协作体制，即汽车制造商通过部分出资、部分取得股票等手段控制零部件供应商，形成紧密的合作或者协作关系。而新能源汽车模块化、电动化程度增大，使得与整车制造商进行直接交易的企业数量大大减少，掌握电池、电机、电控等模块化核心零部件技术的新兴供应商将具有很大的议价能力。传统汽车制造商不得不从这些新兴零部件供应商采购自身技术积累较少的核心零部件，导致拥有模块化核心零部件技术和产品的供应商拥有很大的议价能力。

大型跨国汽车制造商为了在采购领域重新获得对零部件供应商的议价能力，积极推动电池、电机、电控等核心模块化零部件技术的内部开发和生产。在电池等技术上，通过成立合资公司等措施，巩固合作关系。例如在动力电池的研发和生产上，日本丰田汽车和松下电器合作成立合资公司，本田汽车和日本GS YUASA公司成立合资公司，日产雷诺和NEC合作建立合资公司，以学习并获取动力电池的研发和生产制造技术。

所以，在新能源汽车时代，无论是传统的跨国大型汽车公司还是新兴的汽车制造商，都会增加与原有的集团内供应商以外的新兴供应商之间的交易，整个汽车产业链的附加价值将更多的向拥有新兴模块化核心零部件开发和制造技术的供应商方面转移。

3. 生产：不再需要大规模的初期投资和组装技术。为了达到整体规模的经济性，建设一个传统型汽车组装厂需要做大量的初期投资，还需要引进将总计超过数万件的汽车零部件高效地组装起来的专业生产技术和专业设备，并聘用大量掌握熟练汽车生产线组装技术的工人，因此，一般具备设备投资能力和拥有专业组装技术的大型跨国汽车制造商才能够投资建设生产线，进入壁垒很高，所以过去几十年都没有一家新兴汽车企业成长为跨国汽车制造商。

然而随着汽车产业新能源化、模块化、电动化的快速发展，生产环节的进入壁垒降低，这是因为在新能源汽车的生产中，电气类零部件的比率增加，由于这些电气类零件是单元化、模块化的产品，从而使得整车组装时零部件个数大大减少，也不需要专业的零部件接口整合技术，这就导致传统内燃机汽车制造商在组装专业技术领域积累的生产设备和生产技术等竞争优势不再明显，并且随着汽车零部件数量的减少和组装工序的减少，汽车工厂建设的初期投资规模变小，迄今为止跨国汽车制造商所构筑的很高的行业进入壁垒也大幅降低，新兴汽车制造商能够更容易地进入汽车生产领域，与传统跨国大型汽车制造商形成竞争关系。

4. 销售：传统的专卖店失去优势。在汽车产业链的销售环节上，现在各大型跨国汽车制造商采取的都是授权专卖销售体制，即分别设立只能销售自己品牌的封闭性销售渠道，被授权销售店的售后服务部门也必须使用只针对各品牌汽车制造商独有整合型规格设计的专业技术和专业设备，因此，消费者一般都只能去汽车制造商的授权销售店购买新车和进行维修及保养。

而新能源汽车产业的模块化、电动化发展趋势，使得内燃机发动机和变速箱等被新的电机、电池、电控等核心零部件组合所替代，所以，传统汽车的发动机、变速箱等整合型机械零部件的检车和维修工作变得不再重要，致使目前汽车销售店的重要收入来源之一的各种保养维修服务，比如机油更换等机械相关项目都随之减少，导致汽车销售店的收入下降。传统汽车制造商构建的遍布全国的销售网所构建的销售渠道在新能源汽车时代不再是其优势。

总之，模块化、电动化使得新能源汽车的生产变成灵活分散的开放式生产体系，导致产业价值链的模块化和重新分布。

五、 结论及政策建议

产品架构理论为汽车产业的新能源化，尤其是电动化所带来的产业链构造变化的分析提供了一个新的视角，新能源汽车的发展正在加快模块化设计的速度，使得汽车产业向模块化产品架构的方向演化，这种模块化变革使得传统的垂直统合型汽车产业链构造发生变化，这种变化导致研发、采购、生产以及销售等四大业务环节的价值链模块化和重新分配。

为了应对以上的变化，本研究的政策建议包括：

第一，中国应当加大对整车企业及相关科研机构等的科研力量和科研资源的投入，企业应该提升尽快自己积累或采取与其他跨国公司等合作研究的方式快速获取汽车电动化所需的关键模块化技术。

第二，加大对零部件供应商的投入，在电池、电机、电控等三大核心零部件领域获得竞争优势，提升中国零部件企业在行业内的议价能力。

第三，加大对新兴新能源汽车相关企业的培育，利用行业进入门槛降低的现状，快速打造中国自主的新能源汽车品牌，参与国际竞争。

第四，我国政府应当联合汽车产业各相关机构，利用中国强大的市场优势，参与新的国际标准，构筑新的商业模式，使我国在汽车产业中获得应有的竞争优势。

参考文献：

1. 白雪洁.模块化时代的汽车产业变革.中国工业经济，2005，（10）：75-81.

2. 余东华，芮明杰.模块化、企业价值网络与企业边界变动.中国工业经济，2005，（10）：88-95.

3. 纪雪洪，陈荣秋，唐中君.PC行业的模块化与整合研究.中国工业经济，2004，（10）：91-96.

4. 青木昌彦，伊藤晴彦.模块时代——新产业结构的本质.上海：上海远东出版社，2003.

5. 朱瑞博.模块化、组织柔性与虚拟再整合产业组织体系.产业经济评论，2004，（10）：119-133.

6. 朱瑞博.模块生产网络价值创新的整合架构研究.中国工业经济，2006，（1）：98-105.

7. 胡晓鹏.从分工到模块化：经济系统演进的思考.中国工业经济，2004，（9）：5-11.

8. 徐宏铃.模块化组织价值创新：原理、机制及理论挑战.中国工业经济，2006，（3）：83-91.

9. 刘洋，应瑛.架构理论研究脉络梳理与未来展望.外国经济与管理，2012，（6）：74-81.

10. 藤本隆宏.能力构筑竞争.北京：中信出版社2007.

基金项目：中国人民大学科学研究基金项目“新能源汽车产业技术创新与商业模式创新的研究”（项目号：12XNF009）。

作者简介：田鑫（1980-），男，汉族，山东省寿光市人，中国人民大学国际学院讲师，日本京都大学经济学博士，研究方向为产业经济学、企业管理。

收稿日期：2014-11-15。