汽车产品开发流程的量化评价与对比分析

刘宗巍，康 丹，赵福全，丁超凡

（1.清华大学 汽车产业与技术战略研究院，北京 100084；2.清华大学 汽车安全与节能国家重点实验室，北京 100084）

当前，汽车市场的竞争日趋白热化，消费者需求持续升级且快速变化，同时汽车技术的发展也日新月异。在此情况下，汽车产品的更新换代速度不断加快，生命周期不断缩短。面对激烈的竞争态势，汽车企业唯有在车型产品上优质、高效、持续地推陈出新才能占据一席之地，这对车企的产品开发能力提出了严峻的挑战[1]。

众所周知，汽车是机电一体化并在高速运动中体现价值的复杂产品，其零部件数以万计，无论各环节所需的技术水平，还是整体的技术集成度之高，都位于民用工业之首[2]。汽车产品的复杂性决定了其开发过程的复杂性。一款整车产品的开发，既涉及企业规划、研发、采购、制造、质量、销售、财务等几乎所有的职能部门，也涉及包括数百家供应商在内的制造体系、销售网络、物流系统等各参与者。因此，只有上述各个环节、所有部门有序同步地完成好相应工作，才能确保最终成功开发出优秀的汽车产品[3]。显然，科学有效的产品开发流程对于极度复杂的汽车产品开发而言是必不可少的：汽车产品开发流程的水平直接影响车企产品开发项目的成败，以及所开发产品的竞争力。从这个意义上讲，汽车产品开发流程可以说是汽车企业赖以生存的根本，是企业实现多快好省开发产品的关键，也是企业资源组织、业务优化与部门协同的基础保障[4]。对于后发的中国汽车企业而言，更加需要在产品开发流程方面，快速追赶国际先进车企，并且谋求形成自身特色优势，从而在产业变革期应对新挑战、把握新机遇。正因如此，对汽车企业产品开发流程进行客观的对比评价，特别是识别中外车企的主要差距所在，具有重要价值和指导意义。

目前，国内外学者对于汽车产品开发流程的研究侧重点不同。国外学者更倾向于研究汽车产品开发系统流程的效率问题，主要关注宏观战略层面。譬如 MEYER等[5]通过在汽车企业新产品开发过程中引入主导设计概念，提出了产业创新动态过程模型。 UTTERBACK等[6]通过对福特汽车公司不同时期的观察，发现在新产品开发过程中产品创新、工艺创新、组织结构三者遵循着不同的发展规律，同时也存在着有机联系。MUFFATTO[7]在其研究中指出了在欧美新产品开发能力提高以后，日本汽车企业在新产品开发时通过产品多样化战略，调整了产品开发体系，使开发平台变得更加通用化。TANG Dunbing[8]提出汽车原始设备制造商应融入新产品开发过程，建立基于全产品生命周期管理任务的控制机制，从技术层次研究网络化协同的汽车产品开发。而国内学者对汽车产品开发系统流程的设计方法研究较多。张新权等[9]提出了汽车技术中心在产品开发过程中，结合整车开发流程及开发标准进行数据管理、虚拟评估、数字化制造、协同开发等。汪卫东[10]根据我国现阶段汽车新产品开发串联开发模式的问题，提出了实施项目管理、目标控制和同步工程开发模式的方法。唐春晖[11]则以沈阳华晨金杯的新产品开发过程为例，分析了技术创新模式中存在的问题，并提出创新模式的选择与实施应当建立在技术能力基础上。

虽然上述研究已针对特定的汽车企业进行了一定程度的案例分析，但由于汽车产品及其开发过程非常复杂，完成系统全面的量化评估非常困难，所以针对不同企业产品开发流程进行综合比较的研究仍较为缺乏。为此，本文基于研究者丰富的产业实践经验，收集、判断并处理了大量相关数据，尝试提出汽车产品开发流程的量化分析方法，构建了分层级多指标的汽车产品开发流程评价模型，并选择具有不同代表性的国际主流车企和中国自主品牌车企作为研究对象，应用该模型进行了产品开发流程水平的量化评价与对比分析。

1 汽车产品开发的工作内容及其流程的阶段划分

尽管实际所做的工作大同小异，但是各家车企的产品开发流程在形式上差异较大，仅开发阶段的划分就存在多种方式，在各级节点上的数量及名称上存在更多差异。显然，要对各家车企的产品开发流程进行横向比较，首先必须参照汽车产品开发的实际工作内容，将不同的开发流程转换为统一标准形式。

图1 本文定义的标准化汽车产品开发流程框架

基于研究者多年在企业研发一线的工作经验，本文根据汽车产品开发的主要工作内容，综合国内外主流汽车企业的产品开发流程情况[12-14]，将汽车产品开发流程划分为前期策划、概念设计、工程设计、设计验证以及小批量试生产五大阶段，并定义了13个一级节点以及17个二级节点，具体如图1所示。需要说明的是，作为后续研究的基础，该标准化的汽车产品开发流程是以全新车型的开发为目标，而不针对改款车型或平台开发，因为后者其实可以视为是前者的简化版或者一部分。下面简要介绍各个阶段的基本情况。

（1）前期策划阶段：根据企业战略、产品规划进行市场及技术可行性分析，确定新车型的市场定位、产品定位、造型方向以及性能、成本、质量、工艺等基本诉求，输出整车开发项目目标。前期策划阶段持续时间一般在4个月以上，一些国际主流汽车企业投入在前期策划的时间往往在8个月以上。这是因为，决定产品基因的前期策划在整个产品开发过程中的作用举足轻重，是产品最终开发成功并得到市场广泛认可的前提。

（2）概念设计阶段：重点工作是总布置设计和造型设计。总布置设计是将前期策划阶段确定的基本目标对于位置、空间等的要求，具体反映到整车布置中，并在此过程中平衡各部分之间的干涉和矛盾。造型设计则是通过创意方案、三维效果图、油泥模型等环节，最终完成产品的造型设计方案[15]。造型冻结标志着概念设计阶段结束，因此，概念设计阶段也常被称为造型设计阶段。该过程通常持续10～15个月。

（3）工程设计阶段：主要完成产品的工程开发，不同总成、部件的各相关部门根据系统级、零部件级开发目标分别完成相应的具体开发工作，直至工程设计冻结，发布面向制造的工程数据。该过程一般可在5～7个月内完成。

（4）设计验证阶段：主要进行样车的试制和试验，验证整车匹配尺寸，进行整车各项性能的开发与试验以及可靠性试验。该过程一般耗时10～12个月，之后新车型各项性能得到最终确定。

（5）小批量试生产阶段：主要工作包括开发和制造批量生产的工装模具，完成工装样车制造和验证，确认工厂的批量生产能力，最终实现正式投产。该过程通常需要8～12个月。至此，一款全新车型的产品开发工作宣告结束。

2 汽车产品开发流程评价模型的构建

2.1 汽车产品开发流程的评价维度

可以表征汽车产品开发流程优劣的因素众多，本文基于经典产品开发理论以及国内外学者对于汽车产品开发流程的研究成果，结合对国内外典型车企产品开发流程的广泛调研和全面研究，依据代表性、系统性、独立性的基本原则[16]，归纳选取了产品策划、平台开发、开发时间管理、开发成本管理、供应商管理、开发质量管理、试验验证以及研发组织8个关键因素作为汽车产品开发流程的评价维度[17]。

（1）产品策划：产品策划是产品开发项目正式进入研发设计阶段之前所进行的一系列策划工作[18]，是企业产品开发流程的起点。产品策划是决定产品开发成败的关键因素之一，好的产品是开发出来的，更是策划出来的。因此，产品策划水平至关重要。

（2）平台开发：在汽车制造业中，平台通常指由若干通用部件组合而成的一种载体，可以通过它来开发出不同的汽车产品[19]。显然，平台的设计开发水平决定了通过它开发的衍生车型的基本性能和功能。平台化对于汽车企业具有重大战略意义，相应的，平台开发流程也是整车产品开发流程中重要的组成部分，唯有高效的平台开发流程才能确保车企充分发挥平台化开发的优势。

（3）开发时间管理：SCHILLING的相关研究指出，提高产品开发速度（即减少产品开发周期）非常重要，因为较快的产品开发速度意味着可以领先竞争对手进入市场，从而更容易建立起优势，并获得更高的利润率[20]。不过，片面地追求开发速度也不可取，产品开发时间必须与成本、质量等要素实现合理平衡。本文将通过其它评价维度的选定来体现上述要素间的平衡。现阶段，汽车产品开发项目出现延期的现象较为普遍，因此，对开发时间管理进行评价分析十分关键。

（4）开发成本管理：即企业在产品开发过程中根据预先设定的成本目标，于成本发生前和发生中，对影响成本的各种因素采取相应的预防、调节、控制措施，以确保成本管理目标得以实现。汽车产品成本由研发成本、零部件采购成本、制造成本、管理成本、销售成本等构成，其中约80%的成本在开发流程的前期设计阶段之前就已经决定[21-22]。因此，有效的开发成本管理将直接影响汽车产品的成本竞争力及其在整个生命周期的盈利能力。

（5）供应商管理：整车产品约有70%的零部件是自供应商采购而来的，因此，供应商管理是汽车产品开发的重要环节。汽车产品开发的供应商管理非常复杂，这是因为一方面，整车产品涉及到的供应商数以百计，不同角色、能力和特点的供应商需要不同的管理方法；另一方面，在汽车这样复杂的工业品开发中，供应商的角色不仅仅是单纯的供货方，更需要参与到产品开发中来。显然，优秀的产品开发流程必须对相应供应商的进入时机、工作内容及监督检查进行明确规定，否则项目将会失控。

（6）开发质量管理：好的产品质量不是检验和整改出来的，而是开发生产出来的，这已经成为各大汽车企业的共识。因此，很多国际大型车企都把质量管理放在产品开发管理的首位，并且将其固化为企业产品开发流程的长期指导原则。

（7）试验验证：汽车的实际工作环境极其复杂，不仅需要高速运行，而且需要在各种极端环境中保持正常工作，因此汽车产品对安全性、可靠性有着近乎苛刻的要求。正因如此，试验验证是汽车产品开发中必不可少的一环。目前，随着计算机辅助技术的不断进步，汽车产品开发过程中的试验验证正在逐步前移和虚拟化，这有利于缩短开发周期，降低试验验证成本。

（8）研发组织：研发组织形式可以在很大程度上影响产品开发的速度和效果[23-24]。如前所述，汽车产品开发不是一个或某几个部门的事情，而是需要企业内部规划、采购、研发、制造、销售、财务、质量等几乎所有职能部门的高效协作。因此，企业必须建立与其自身发展阶段及产品开发战略相适应的研发组织。

2.2 汽车产品开发流程的评价模型设计

为了科学、合理、客观、专业地评价汽车产品开发流程的水平，必须选取能够全面、系统、准确地反映汽车企业产品开发流程各方面情况的评价指标，并设计构建分层级多指标的汽车产品开发流程评价模型。

根据前文分析，首先将8大关键要素定义为一级评价指标。在此基础上，参考产品开发流程和项目管理的相关理论，结合汽车企业产品开发的研究分析，同时多方搜集汽车研发专家及企业研发一线中高层的意见，经过反复思考和多轮筛选，确定了表征8个一级指标的26个二级评价指标。由此，设计完成了汽车产品开发流程的指标体系。

对于两级评价指标的权重，采用了专家调研和层次分析法[25]来获取：设计了五分度法、两两对比的[26]评价指标调查问卷，邀请了由行业资深专家、高校从事该领域研究的教授以及汽车企业一线工作的研发高管与骨干，共计22人参与完成了问卷调查。在数据处理过程中，首先基于指标两两对比的重要性调查，构造出每一位参评专家的判断矩阵。然后对每一个判断矩阵进行一致性检验，对于不满足一致性检验的问卷数据进行舍弃。最后，分别计算每个通过一致性检验的判断矩阵的最大特征值和对应的特征向量，取所有特征向量的算数平均值并将其标准化，作为本文模型中两级不同指标的权重系数。最终构建出了汽车产品开发流程的评价模型，见表1。

表1 汽车产品开发流程的指标体系即评价模型

3 基于评价模型的主流车企产品开发流程对比分析

3.1 研究对象的选择与评价数据的获取

为了确保对比分析结果的全面性和指示性，选取的研究对象必须具有足够的代表性和区分度。根据当前汽车产业格局的实际情况，德国（欧洲）、日本和美国无疑是最为突出的汽车强国，为此，在德系、日系、美系中各自选择了一家具有代表性的国际主流车企作为研究对象。同时，鉴于中国自主品牌车企数量众多，企业产品开发能力参差不齐，分散度较高，经思考决定选择2018年乘用车销量超过50万辆的7家自主品牌企业作为中国车企的代表，具体数据参照2018年销量数据[27]对7家车企进行加权整合获取，显然这样所得的结果足以反映中国自主品牌车企整体的产品开发流程水平，可以与国际主流车企进行有效的横向比较。

为了获取用于量化评价的数据信息，对选定的3家国际主流车企以及7家中国自主品牌车企进行了详细全面的调研。通过大量查阅相关学术文献、企业研究报告、企业产品开发流程资料、企业年报以及各种媒介的公开信息等，建立了集合各家企业产品开发流程相关信息的数据库。

3.2 量化评价过程

基于搜集建立的相关信息数据库，确定各家企业在各项二级指标上的得分。在本文的评价模型中，二级指标既包含定量指标，也包含定性指标。对于如开发周期、单车成本表现、单车质量表现等定量指标，直接将原始数据进行无量纲化处理后，折算为标准化的百分制分数即可。对于如供应商关系、质量管理方法、组织内信息沟通等定性指标，难以直接用原始数据表征，所以采用了德尔菲法[28]，通过专家小组讨论的方式对定性指标进行评分，同样以百分制形式给出。

根据模型中相应的权重系数，对各项二级指标评分进行加权求和，即可得各企业的一级指标评分。以第1个一级指标即“产品策划”为例，设企业x在一级指标“产品策划”对应的二级指标的评分为，则该企业在“产品策划”这项指标的得分为：

同理，对各项一级指标得分进行加权求和，即可得出各企业产品开发流程的综合得分。x企业产品开发流程总得分Cx为：

3.3 评价结果分析

对德系、日系、美系以及中国自主品牌车企产品开发流程的量化评价见表2。由表可知，以产品开发流程的综合水平而言，日系车企的产品开发流程最为领先，排在第2和第3位的德系车企与美系车企相对接近，而中国自主品牌相较于上述3家国际主流车企都有明显差距。

表2 不同车企产品开发流程的量化评价结果

将8个一级指标的评价结果绘制成雷达图，可以更清晰地反映不同企业产品开发流程的优劣势，如图2所示。雷达图所围的面积代表企业产品开发流程综合水平的强弱，而从雷达图轮廓包络线可以看到各家企业在一级指标下的均衡性表现。

图2 各项一级指标的评价结果

由图2可知：总体上，除了在平台开发方面落后于德系车企之外，日系车企在其余7项指标上均领先于德系和美系，这可能正是日系车企盈利水平远高于欧美同行的原因所在。德系车企在平台开发方面相较于日系和美系具有优势，最薄弱之处在于开发成本管理。与德系和日系相比，美系车企在各项指标上均没有特别突出的表现，相对来说，在开发时间管理上做得较好，在研发组织上表现较差。而自主品牌汽车企业在开发时间管理和开发成本管理上表现较好，虽然与日系还有差距，但基本与德系、美系持平，甚至略有领先；不过其它6项指标与国际主流企业相比均有较大差距，其中平台开发和开发质量管理最为薄弱。以下就各项指标的具体情况做简要分析。

（1）产品策划：最领先的日系车企非常重视产品开发前期产品策划的投入，秉持“现地现物”原则[29]，要求产品开发总工程师率领团队亲自接触用户以获取直接而准确的用户需求，并且强调集合各关联部门共同参与产品策划以及信息共享，所以往往能在产品策划时制定出详细、明确、可测量的整车及子系统开发目标，且项目团队成员对项目整体目标和对应的功能细分目标有相当程度的理解。相比之下，中国自主品牌车企的产品开发大多从模仿创新起步，在产品策划方面投入资源较少，能力和经验也有所不足[30]。尽管近期随着正向开发的逐步深入，自主品牌车企的产品策划能力有了明显改观，但这仍然是一个有待进一步积累和提高的薄弱环节。

（2）平台开发：德系车企对平台开发最为重视，是极其复杂的模块化平台最具代表性的先驱者。日系和美系车企也有各自类似于模块化平台的架构平台规划，但与德系相比，其在总体上更侧重于对现有平台进行通用化整合。中国自主品牌车企近年来逐渐开始重视产品的平台化开发，部分领先企业也推出了自己的整车平台规划，并陆续有相应车型问世。然而相较于国际主流车企，自主品牌车企的平台化战略起步晚，发展时间短，表现出几个明显短板：一是平台战略不够清晰，与企业产品规划匹配度较低；二是平台技术实力薄弱，在平台开发技术和经验方面的积累还远远不够；三是一些企业急于求成，为了缩短整车开发周期而将平台与首款车型共同开发，造成平台的开发和验证不充分，后续车型开发状况频频。目前，平台开发仍是中国自主品牌车企最为薄弱的环节之一。

（3）开发时间管理：日系车企表现突出，体现了“负荷前置”思想，强调充分准备和前期投入，减少了后期变更和反复，缩短了产品开发时间[31-34]。同时，在项目进度管理上，相较于德系、美系等侧重项目整体上的协调和控制，日系车企更强调下层的执行和控制，通过严格的标准化流程有效降低任务拖期风险。中国自主品牌车企在开发时间管理上与德系、美系车企表现接近，甚至在产品开发周期方面具有一定优势。当然，这其中不免存在片面追求开发速度而忽视了产品品质的问题。此外，自主品牌车企的产品开发进度管理往往“前松后紧”，对项目前期进度的把控较容易放松，导致后期工作压力极大，不得不加紧赶工。

（4）开发成本管理：日系车企最为突出，美系和自主品牌表现相当，德系相对落后。经过深入研究分析，发现日系车企产品开发成本管理优势主要源自前期目标成本分解时总工程师与各相关部门深入详细研讨的机制，以及产品开发过程中对成本控制所采用的“多重循环降成本”方法[35]，前者使各部门对目标成本有相当程度的认可和理解，有利于目标成本的达成，后者是“精益思想”在产品开发过程中的具体体现。

（5）供应商管理方面：企业排名依次为日系、德系、美系、中国自主品牌。日系、德系、美系3家企业的供应商管理模式可分别概括为合作伙伴模式、相对平等的交易模式、整车企业主导的交易模式。其中，日系车企将合作伙伴供应商看作其研发体系的外延，对核心供应商给予产品开发方法、研发体系和流程完善、质量提升以及成本控制等方面的必要支持，以提升整个供应链的竞争力[36]。相比之下，中国自主品牌整零企业之间总体上还处于一种简单的交易关系，双方缺乏战略互信，这一方面不利于产业供应链的整体发展，另一方面，也迫使整车企业不得不加大对采购环节的监管力度，管理成本也随之增加。

（6）开发质量管理方面：日系表现最佳，美系次之，德系再次之，自主品牌车企居末位。日系车企质量管理的相对优越性并不表现在先进的质量管理方法上，而是体现在质量文化的贯彻始终、流程细节的严格标准化以及每个员工的质量责任心态[37]。相较而言，尽管很多自主品牌车企也强调产品质量的重要性，但往往口号层面多于执行层面，战略定位多于战术执行，有时候仍然会为了短期的销量、利润而牺牲产品质量。此外，自主品牌车企还普遍存在质量体系不健全、对质量细节不够关注等问题[38]。因此，开发质量管理也是自主品牌最为薄弱的环节之一。

（7）试验验证方面：排名依次为日系、德系、美系、中国自主品牌。日系车企的产品开发强调“目标驱动”，非常重视试验验证环节的目标达成验证。相比于日系，美系车企应用了更多的虚拟仿真验证分析，旨在减少实体样车数量，降低研发成本以及缩短开发周期，而虚拟验证会不可避免地存在误差。不过，近年来随着计算机辅助设计和验证手段的不断进步，日系企业也开始加大虚拟仿真验证的比例。而自主品牌车企较之国际主流企业，试验验证体系和能力还不健全，无论虚拟验证还是实物验证方面，都与国际领先水平存在较大差距[39]。

（8）研发组织方面：日系表现最佳，德系次之，美系和中国自主品牌表现较差。日系车企通过设立不同的车辆研发中心，简化了组织机构，使研发责任归属更加明确，降低了管理难度，提高了决策效率[40]。美系和自主品牌的劣势主要在于各相关业务部门职责定义的清晰程度以及组织内信息沟通的顺畅程度等方面。

5 结论与展望

本文基于经典的产品开发理论以及汽车企业产品开发流程的实际情况，设计了标准化的汽车产品开发流程框架，定义了影响汽车产品开发流程的8个关键因素，构建了两个层级多项指标的汽车产品开发流程量化评价模型，并应用该评价模型，对德系、日系、美系具有代表性的3家国际主流车企和中国自主品牌代表性车企的产品开发流程进行了对比分析。评价结果表明：就产品开发流程的综合水平而言，日系处于明显领先位置，德系与美系接近，前者略好于后者，而中国自主品牌车企与上述国际主流车企相比都有明显的差距。从各项分指标评价结果来看，日系各项指标表现比较均衡，除平台开发之外，其余7项指标都具有一定优势；德系在平台开发这项指标上具有优势；而美系相较于德系和日系，没有表现特别突出的单项指标；中国自主品牌车企在开发时间管理和开发成本管理方面达到了国际主流车企的水平，而在其它6项指标上均明显落后，特别是平台开发和开发质量管理上的差距更为显著。未来中国自主品牌汽车企业应继续向国际领先车企学习，力争在产品开发流程上实现全面提升，尤其要针对平台开发和开发质量管理两个短板进行重点突破。

由于汽车产品自身的高度复杂性和各企业产品开发流程的差异性，对不同车企产品开发流程进行客观、科学的对比研究一直是产业界和学术界的难题。本文尝试构建的评价模型能够对汽车产品开发流程的效果进行全面量化的对比分析，从而为汽车企业准确定位自身产品开发流程提供了依据，并为有针对性地优化产品开发流程指示了方向。需要指出的是，如同汽车产品本身的进步一样，汽车产品开发流程的完善也没有止境，特别是在当前新一轮科技革命正在驱动全球汽车产业发生深刻重构的背景下，汽车产品开发流程也必须与日俱进，在“软硬结合”和“前端互动”等方面进行重大调整[41]。这对后发车企而言，既是严峻挑战，也是空前机遇。后续有关汽车产品开发流程的研究也应充分考虑上述变化，从而为汽车企业进行产品开发流程的改进与优化提供更好的指导和参考。