我国装备产品的自主创新战略研究——面向轿车产业的多案例比较＊

李 燃，蒋 兵

(1.安徽建筑工业学院 管理学院，安徽 合肥 230601;2.山东理工大学 商学院，山东 淄博 255000)

一、引 言

装备产品由一系列的产品元件和连接各元件的产品架构所组成，元件数量的增加和复杂度的提升，使元件间相互影响和制约的产品架构越复杂，整个产品也呈现出复杂度的递增［1－2］。改革开放以来，我国逐步成为全球重要的装备产品生产基地，汽车、机床和船舶等产量已稳居世界前列，但仍面临着终端产品集成能力不强、核心元件主要依赖进口和产业主导设计 (技术标准)话语权缺失等深层次问题。唯有自主创新才是我国企业充分利用外部技术摆脱产业技术困境的根本途径［3］。由于自主创新是我国经济社会发展在转型背景下提出的特有概念，因此需要强化学术理解和战略阐释［4］。Henderson和 Clark将产品技术解构为产品元件技术和架构技术［5］。Chesbrough提出产品技术发展不仅要及时吸纳基础研究和应用研究，还应重点专注于核心元件技术，以及思考终端产品的架构［6］。Sood和Tellis将产品技术阐述为从新科学原理及其新技术到使用新零部件或材料的产品元件创新再到重新连接、布置各元件的产品架构创新［7］。由此，从产业基础技术到核心元件技术再到产品架构技术的产品技术界定，有助于自主创新战略实现由逆向技术追赶向正向技术超越的转型。针对产业技术发展中出现的问题，本文将系统探讨我国重要装备产品的自主创新战略，并以我国轿车产业为例深入阐释，从而为建立支撑装备产品持续升级的技术体系，提供可参照的创新借鉴。

二、我国装备产品的自主创新战略

装备产品的自主创新战略是策略性的采用集成创新、引进消化吸收再创新和原始创新实现产品技术发展从产品架构技术到核心元件技术再到产业基础技术的战略规划，完成了从逆向技术追赶向正向技术跨越的转变，如图1所示。在终端产品层面，集成创新能够通过一系列的产品架构开发逐步发展产品架构技术;在核心元件层面，引进消化吸收再创新能够不断缩小核心元件的技术差距，实现了渐进式追赶;在主导设计 (技术标准)层面，原始创新能够通过产业基础技术的应用开发形成全新的核心元件技术乃至产品架构技术，锁定了产业技术的未来发展。由此，终端产品的集成创新、核心元件的引进消化吸收再创新和主导设计 (技术标准)的原始创新分别以产品架构技术、核心元件技术和产业基础技术为技术内容，构成了我国装备产品的自主创新战略。

图1 我国装备产品的自主创新

1.以集成创新发展产品架构技术

产品架构技术是关于创造各产品元件之间组合及连接，使终端产品作为系统和整体进行运作的过程和程序的整合知识，是在大量的试与误中形成的经验知识［8］，其主体是核心元件间的连接［1］。由此，产品架构技术的掌握需要了解各种产品元件的特性如何相互作用，以及一些系统性的改变会触发整个系统或者个别元件的许多其它结构性的变化［9］。在终端产品中，产品架构技术可以分为基础架构和外围架构两个层级。基础架构是由产品的外部使用条件、整机系统功能和技术实现路径决定的核心元件和其它关键辅助元件间系统整合的连接方式，构筑了产品外围架构的开发平台。而相对应的外围架构则构成了在产品基础架构上进一步整合其它非关键辅助元件的连接方式。

终端产品的集成创新是发展产品架构技术的重要手段，是从自主的产品概念出发在产品整体架构设计过程中引导产品元件开发方向从而集成相关元件技术的创新方式［10］，需经历产品功能要素规划、功能要素向物理元件配置和交互物理元件间界面规范说明的产品创新［2］，是由以可供技术和技术应用间匹配为目标的调查、评估和提炼的技术集成驱动的［11］。因此，建立对产品元件的技术理解有助于新产品的集成开发，能够将产品元件中的新技术不断整合和导入产品创新中［12］。在外围架构层面，集成创新表现为基于基础架构不变的衍生产品开发，是由非关键辅助元件驱动的产品创新，在此过程中虽然核心元件和关键辅助元件能够在基础构架所界定的阈值范围内变动，但对于产品整体性能变动的影响较小。但是，由于衍生产品开发并没有深入到终端产品的基础架构和充分利用核心元件技术，因此并不能算是真正的集成创新。在基础架构层面，集成创新是由核心元件和关键辅助元件共同驱动的产品开发，能够形成产品基础架构的演进乃至突破，同时产品外围架构和非关键辅助元件也要发生相对应的创新与变化。

一系列的集成创新推动了产品架构技术的学习，实现了从外围架构向基础架构发展的终端产品创新。虽然，装配技术的引进能够通过“生产装配中学”积累产品架构知识，但是当核心元件和关键辅助元件的数量越多、越复杂时，产品的基础架构也越复杂，而架构技术的掌握也更加依赖于在正向研发中对产品外部使用条件、整机系统功能和技术实现路径的整体理解，需建立在大量“试与误”的整机试验基础上，由此集成创新对产品架构技术的学习效应越大，而与之相对的装配技术引进的学习效应越小。

2.以引进消化吸收再创新来不断完善核心元件技术

核心元件技术是由某些技术知识或技术变量组成的，能够描述内在构成部件工作原理以及影响因素等因果关系的知识系统，是通过控制不同的因素或变量进行重复的试验及模拟、在“研中学”中形成的原理知识集合［8］，常需要复杂的专有制造系统来物理实现。在技术内容上，核心元件技术也常表现为多种单项技术的集成，需要多个学科和工程领域知识的支撑。由于核心元件技术较为复杂，构成了更大的技术壁垒。因此，引进消化吸收再创新常是核心元件技术追赶的有效途径，是以获取的国外成熟技术 (通常为核心元件的制造技术)为标杆，通过高强度的“生产制造中学”和“技术反求中学”来逐步形成技术积累，进而顺沿演进技术轨道实施再创新的创新方式。

技术引进是获取制造技术并学习以期望的质量标准和成本效率生产核心元件的技术过程。在制造技术中，元件加工方案详细说明了核心元件的结构以及各零部件的技术指标，本质是对元件技术描述以服务于生产过程的编码知识，其“按图生产”虽然能够形成对核心元件技术的部分理解，但无法对内在原理型知识产生持续的技术积累。由此，引进技术的消化吸收构成了技术追赶的中枢环节，是以核心元件的实物和软件(技术图纸、技术文件等)为研究对象，应用专业知识破解其技术原理、技术结构和设计思想从而掌握核心元件开发的关键技术。由于技术知识的难言性和嵌入性，即使高强度的消化吸收也无法完全理解所有的技术细节，却可以激发一系列的技术改进，局部上提升核心元件的技术性能。当由于外部技术源的封闭而无法获取制造技术时，可以采用“反求工程”式的模仿创新直接切入消化吸收及后续的再创新。

消化吸收后的再创新是从核心元件的技术基础和工作原理出发对其内在结构和零部件构成研究开发和具体设计的创新方式，可以采用研发合作的方式来强化技术学习。由于核心元件顺沿特定的技术轨道快速发展，因此，能否通过持续的再创新缩小核心元件的技术差距甚至以更快的创新速度实现超越是技术追赶的关键。引进消化吸收再创新并不能一蹴而就，而需建立在由已有知识和学习强度共同决定的吸收能力基础之上，甚至与企业已有的研发投入紧密相关。

3.以原始创新锁定产业主导设计

产业主导设计体现了终端产品设计的规范化，即统一的核心元件和产品架构，而技术标准则代表了产品技术方案的规范化，因此二者具有内在的一致性，构成了原始创新的重点内容。产业基础技术以基础研究形成的科学事实为基础，是在面向特定产业、有导向的应用研究中形成的底层技术规律，在产业的竞争前阶段构成了竞争技术后续发展的关键支撑。原始创新是通过产业基础技术的创新发展和应用开发实现新核心元件技术发明从而建立原理性主导技术的创新方式，能够形成对新一代产业主导设计及技术标准的垄断，从而确立了在该技术领域的领先地位和竞争优势。

基础技术的创新发展是原始创新的前提，是从物理现象或可观测事实中所发现的科学原理出发，针对某一特定应用目的形成技术发明逻辑并探寻可行技术路线的技术过程。后续的基础技术应用开发是原始创新的关键，是由技术发明逻辑确立的可行技术路线逐步丰富和实现的过程，不仅需要渐次的克服技术路线实现中出现的各种技术难题和集成大量的成熟技术、材料技术，从而在特定使用条件下实现和强化新一代核心元件的技术功能，而且还需要并行开发核心元件的制造技术，能够形成企业专有的核心元件技术。基础技术切入的时机越早，核心元件技术发明可利用的技术机会越多，也越能够掌握必要的基础专利和关键专利来保护原始创新和建立事实乃至法定技术标准。

原始创新的完全实现最终还需要体现到产品架构技术。虽然，全新核心元件激发了产品主导功能的突破式跃迁，但终端产品的系统实现还需要匹配开发新的关键辅助元件乃至其它核心元件，改变了核心元件和关键辅助元件间的连接方式，使产品的基础架构及技术发生了改变。当终端产品的所有核心元件出现颠覆时，产品的基础架构及技术将发生突破式创新，如家用空调对家用电扇的取代。而当仅有全新核心元件主导的产品模块出现颠覆但其它核心元件模块不变时，产品的基础架构及技术将部分继承现有的基础架构，由此呈现出渐进式创新。

三、我国轿车产业的自主创新

1.一汽轿车的技术发展

一汽轿车股份有限公司成立于1997年，在传承第一汽车集团的技术基础上已拥有红旗和奔腾两个自主品牌。1958年，以1955型的克莱斯勒轿车为蓝本，一汽反求仿制了第一辆轿车“东风”，定牌为CA71，后又经过系统试验定牌为CA72，改名为“红旗”，俗称大红旗。随后二十多年，又相继开发了 CA770、CA771、CA772、CA773和 CA770W 等车型。1983年，大红旗系列停产。此阶段一汽主要以基于仿制的自主开发为主，如以CA722为例，一汽自主开发了发动机、变速箱、驱动桥乃至整个传动系统和底盘，积累了整车架构知识和核心元件知识，但是仍属于简单模仿的低水平产品创新。

1987年，一汽引进了Chrysler公司488发动机的全套技术装备和图纸，建成了真正意义上的发动机生产线，经改造装备到了“红旗”CA7220，后又与德国西门子合作换装了电控燃油喷射系统，开发出了改进型的4GE发动机，但由于发动机技术陈旧且没有大规模的消化吸收，距离世界先进水平距离较大。为了恢复红旗品牌，1988年一汽引进了德国大众奥迪100的整车装配技术，但是发动机等核心元件仍由德方控制。1996年，又以奥迪100(奥迪C3平台)为基础匹配488发动机和016变速箱及自主开发的冷却系统、排气系统、电气系统、轮系和支架，推出了“红旗”CA7220，俗称小红旗。1998年，又将4GE发动机与小红旗匹配，推出了“红旗”明仕，2005年新明仕又换装了日产QG18发动机。2000年，匹配奥迪200的底盘系统和尼桑92kw 2.0lv6发动机推出了换代产品“红旗”世纪星，后又装配了奥迪的V6发动机。2006年，借用丰田公司Majesta平台的底盘系统，并配备了丰田的V8发动机和变速箱，开发了高端豪华轿车红旗HQ3。

为了加快技术发展，2002年一汽轿车以合作生产的方式引进了Mazda 6车型的装配线进行整车装配，但是发动机和底盘系统等仍由日方控制。为了充分利用Mazda 6平台，在委托意大利IDG公司车身造型设计和集成Mazda 6的动力总成系统和底盘系统的基础上，于2006年推出了“奔腾”B70。在此基础上，2007年又更换搭载马自达公司的新一代MZR发动机和6速手动变速箱，开发了“奔腾”B70 6MT，其车身设计仍由IDG公司主持完成。2009年，在继续由IDG公司车身设计的基础上，匹配德国大众的BWH 1.6L发动机推出了“奔腾”B50。无论是红旗还是奔腾，一系列整车层面的集成创新均强化了一汽轿车的架构技术，但是由于所有的产品均是基于已有产品平台的衍生产品开发，因此架构知识的学习主要停留在外围架构层面，如以“奔腾”B70的首次开发为例，一汽轿车虽辅助日本马自达技术人员完成了发动机与底盘、变速箱等核心元件间的匹配，但其仍主要负责非核心元件之间及其与核心元件的匹配。

在汽车产业的技术跃迁中，出现了混合动力、纯电动和燃料电池三个可能的技术范式。与混合动力相比，纯电动汽车和燃料电池汽车才是汽车产业可能发展的最终方向。2008年历时16个月研发而成的全混混合动力轿车奔腾B70 HEV亮相上海车展。2009年，新一代混合动力轿车奔腾B50 HEV亦亮相上海车展。通过一系列的技术努力，一汽轿车初步构建了混合动力系统的技术平台，但是电池、电动机和整车控制器等核心元件仍是建立在外部集成的基础上。

2.奇瑞汽车的技术发展

奇瑞汽车股份有限公司成立于1997年，早在1996年便着手引进英国福特公司的CVH发动机产品及二手生产线，以此为基础制造的发动机CAC478/480于1999年9月通过产品认证。1999年，在改进第一代Toledo轿车 (与捷达共平台)车身设计的基础上，奇瑞模仿捷达的底盘系统和集成CAC480发动机开发出了首款轿车“风云”。此后，CAC480发动机又经过了一系列的适应性改进乃至二次开发，后改名为SQR480，如联合意大利M＆M公司共同开发了使用单点/多点电控燃油喷射系统的发动机。凭借自主的CAC480发动机和风云轿车，奇瑞成为了我国成长最为迅猛的自主品牌企业之一。

2003年，奇瑞继续采用整车集成创新和模仿创新的方式推出了QQ、东方之子和旗云三款车型，如QQ采用了模仿创新的方式完成了整车车身和底盘系统的设计，并外部集成了国产的东安发动机;东方之子也是在模仿创新的基础上外部集成三菱发动机与变速箱逆向开发而成;旗云则以风云的底盘系统为平台改进车身设计和外部集成Tritec发动机与五档变速箱改款而成。一系列的产品创新有效推动了奇瑞整车架构技术和底盘技术的发展，并逐步形成了以整车开发带动核心元件创新的发展模式。发动机研发是奇瑞核心元件创新的重要内容，其不仅自主开发了0.8L的SQR372和1.1L的SQR472等发动机，还从2002年开始与奥地利AVL公司合作正向研发高端发动机，实现了从AVL设计奇瑞参与到奇瑞设计AVL指导验收再到奇瑞设计验收AVL咨询指导的转变，2005年，具有自主知识产权的高性能ACTECO系列发动机研发成功。一系列的发动机创新有效推动了整车发展，如在QQ3的开发上便成功搭载了SQR372和SQR472，2006年的新旗云和新东方之子也换装了ACTECO系列发动机。

依托初期形成的产品体系，奇瑞采用“开放式创新”的方式不断加大整车研发力度。2005年，在车身模仿设计和莲花公司对东方之子底盘调校的基础上，外部集成三菱发动机推出了首款城市化SUV瑞虎NCV，后又搭载了自主的 SQR481F(1.6L)、SQR481FC(1.8L)等AECTECO系列发动机，于2006年推出了瑞虎3。2006年，还首次正向研发了奇瑞A5，不仅自主完成了车身设计，而且还在德国Sachs公司悬架系统开发和英国莲花公司整体调教的帮助下完成了底盘设计，并匹配了自主的ACTECO系列发动机。2008年通过与意大利宾尼法瑞纳公司的全面合作，经过复杂的车身造型、底盘设计和整车匹配，完成了A3二厢版的开发，并由此而创造了全新的A3平台，实现了向平台创新的跨越，2009年又推出了A3三厢版。在发展过程中，一系列新车型的开发不仅帮助奇瑞实现了整车集成创新，而且还通过技术引进、技术模仿和技术合作逐步促进了底盘、发动机等核心元件的再创新，实现了整车架构技术和核心元件技术发展的协同。

面对新一代电动汽车的挑战，奇瑞与英国RICARDO公司共同攻克了基于A5平台混合动力车的整车设计、控制策略、整车控制器开发及其核心零部件设计，所推出的轻混动力车A5 BSG和中混动力车A5 ISG成功应用于奥运服务，但是电池、电动机等核心元件均采用外部集成，2009年1月A5 BSG成功上市。在电池等核心元件外部整合的基础上，2009年2月首台可快速充电的纯电动汽车S18下线，奇瑞自主完成了整车控制系统、电池管理系统和电机控制系统核心零部件的设计，其续驶里程可达120—150公里。目前，奇瑞正与国内企业合作以逐步在电池、电动机等领域形成技术积累，如将单体电池进行电池包集成。此外，奇瑞还在积极布局燃料电池技术，如与上海燃料电池动力系统公司和同济大学专家联合开发东方之子燃料电池汽车，但是尚未进入产业化阶段。

3.比亚迪汽车的技术发展

2003年，比亚迪股份有限公司购秦川汽车开始进入汽车产业，但并不具备轿车整车及核心元件的研发能力。为此，比亚迪汽车决定借鉴日韩汽车工业发展的成功模式及经验自主研发。2005年，大量吸收国际先进的非专利技术和国际流行的设计元素，在车身造型与底盘系统模仿创新和外部集成1.6L国产三菱4G18发动机的基础上开发了首款新车F3，后又通过车身与底盘的改进创新和外部集成1.5L的国产三菱4G15S发动机于2007年推出了F3R两厢。历经三年技术努力，以引进的日本发动机技术为基础比亚迪汽车于2006年发布了自主研发的BIVT技术发动机，并逐步将其系列化以应用于产品创新。2008年，搭载2L自主发动机BYD483QB的F6上市，其车身造型和底盘系统也是通过模仿并经由莲花公司底盘调教而完成，此外2.4L的F6则选用了三菱4G69发动机。同年借鉴成熟车型设计和匹配lL自主发动机BYD371QA推出了F0，其自主研发的底盘系统采用了我国微型车市场中少有的结构。2009年，继续采用车身造型和底盘系统模仿和改进的创新方式先后推出了S8与G3，其中轿跑车S8匹配了自主的2L发动机BYD483QB，并打破了硬顶敞篷技术的垄断，而G3也匹配了自主的1.8L发动机BYD483QA与1.5L发动机BYD473QB。2010年，基本正向研发的2.4L发动机488一次点火成功。通过一系列的整车创新，比亚迪的整车架构技术和发动机、底盘系统等核心元件技术快速发展，快速构建了燃油轿车研发的产品平台。

作为电池制造商，1996年起比亚迪便致力于电池技术在汽车产业的应用。2006年纯电动轿车F3e便亮相车展，搭载了自主ET－POWER技术的铁动力电池，续航里程可达350公里。2008年以F3平台为基础的F3DM在深圳上市，成为了全球第一款不依赖专业充电站的双模电动车。而在纯电动和混合动力的双模系统开发中，比亚迪自主完成了铁电池组、电动机和整车控制系统，其纯电动续驶里程可达100公里，此外将双模技术应用于F6平台还自主研发了F6DM。采用F6的底盘、铁电池组和模仿车身造型，比亚迪推出了纯电动汽车E6，续驶里程可达400公里，并亮相2009年的底特律车展，目标直指成熟的美国市场。通过将电池动力系统引入成熟的燃油车平台，比亚迪成功实现了向纯电动汽车平台的跃迁，并掌握了大量的关键专利。

四、结 论

通过案例的对比研究可以发现:在燃油轿车领域，一汽轿车通过一系列的集成创新促进了终端产品的发展，但是并没有在轿车基础架构和核心元件层面形成技术积累。与之不同的是，奇瑞不仅专注于燃油轿车的集成创新，而且还通过技术引进、技术模仿和技术合作不断切入底盘、发动机等核心元件的引进消化吸收再创新，如全新A3平台的研发。为了加快向新能源汽车的跨越，比亚迪汽车采用了燃油轿车适度发展的技术策略，在底盘技术模仿和发动机技术引进后的再创新驱动下，通过对基础架构的改进和集成实现了整车自主开发。面对产业技术跃迁的挑战，一汽轿车仍采用了外部集成的方式研发混合动力轿车，造成了基础架构技术和核心元件技术的再次缺乏。通过合作创新，奇瑞汽车部分攻克了混合动力和纯电动轿车的基础架构技术和核心元件技术，如整车控制策略及整车控制器开发，但电池等核心元件仍需要外部集成。而比亚迪则从电池这一基础技术出发不断修正、优化其技术路线以提升电池性能，实现了纯电动动力系统的自主开发，进而在终端产品层面依托自主的电池、整车控制器、底盘等核心元件完成了纯电动汽车的原始创新。由此，我国装备产品的自主创新战略涵盖了终端产品的集成创新、核心元件的引进消化吸收再创新和主导设计 (技术标准)的原始创新，需经历产品架构技术到核心元件技术再到产业基础技术的创新路径。

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