中国城市智能网联汽车发展综合评价研究
2022-11-07郭妍妍厉欣林李晓龙冯锦山叶芳林韩苗苗孙宁
郭妍妍 厉欣林 李晓龙 冯锦山 叶芳林 韩苗苗 孙宁
(1.国汽(北京)智能网联汽车研究院有限公司,国家智能网联汽车创新中心,北京 100176;2.中国人民大学,北京 100872;3.国际汽车工程科技创新战略研究院,北京 100176;4.华东师范大学,上海 200241)
主题词:智能网联汽车 评价指标体系 波特竞争力模型 产业竞争力
缩略语
ICV Intelligent and Connected Vehicle
CA Conditional Automated driving
HA Half Automated driving
FA Full Automated driving
CNKI Chinese Knowledge Information gateway
ICT Information and Communications Technology
CIM City Information Model
MaaS Mobility as a Service
1 引言
当前,智能网联汽车已成为全球汽车产业转型升级的重要战略方向。各国纷纷加快战略部署,通过发布政策顶层规划、制修订相关法规、鼓励技术研发、支持道路测试示范及运营项目等方式,推动产业落地发展。美国政府通过不断加强战略规划、加快测试与应用等措施,改善创新发展环境,引导和促进智能网联汽车产业发展;欧盟通过战略规划、技术路线图、支持创新研究项目等方式促进欧盟层面共识达成与跨行业协同,不断加强对物理/数字基础设施的研究,加速网联式自动驾驶发展;日本开展大量顶层设计规划,通过汽车与智能交通、智慧城市的深度融合发展自动驾驶。
我国智能网联汽车产业正在从测试验证阶段转向多场景示范应用的新阶段[1]。智能网联汽车正在与智慧出行、智能交通、智慧城市、智慧能源加速融合,其技术体系复杂、涉及产业领域繁多,需要依托城市的创新活力、资源聚集优势和基础设施条件,支持智能网联汽车的落地示范和规模推广。
针对城市智能网联汽车发展客观需求,本文以评价模型为基础,形成城市智能网联汽车发展整体图景与发展指南,旨在为城市提供智能网联汽车整体布局谋划参考。
2 城市智能网联汽车评价指标的必要性
经过多年的创新探索实践,我国部分城市在智能网联汽车发展建设方面已取得一些成果,但同时也面临顶层设计不足、产业生态构建缺乏系统谋划、示范项目与交通需求结合不强、基础设施建设无法支撑城市级示范、商业模式尚不清晰的问题。如何量化、客观、有效地评估上述问题,并提出针对性的意见与建议,已经成为城市智能网联汽车产业发展领域的重要研究课题。
我国针对城市智能网联汽车产业发展情况已积累大量专家经验、行业数据以及政策建议,在实际应用中也取得了一定效果。但传统的评价方法通常过于依赖专家的个人判断,具有较强的主观性,影响评价结果的准确性。同时,传统评价方法对行业数据的使用不规范,存在数据来源不全面、数据选取较随意、数据处理不科学等问题,使得行业数据难以发挥更大的作用。所形成的部分政策建议虽然取得了较好的应用结果,但整体来看仍然较为碎片化,往往仅针对个别城市、细分行业类别提出若干具体建议,缺乏全局性、系统性的政策体系,一定程度上造成了重复工作、建议未能切中要点、措施难以落地等问题。
本研究针对以上问题,提出城市智能网联汽车评价指标体系,以科学的竞争力评估模型为基础,结合专家经验、实地调研等方法确定评价指标,并基于评价指标需求详细设计了行业数据获取及处理规范,最终依照评价结果输出全面的政策建议。该评价指标体系不仅进一步将大量专家经验总结深化为具体的量化评价指标,提高了专家经验的有效性,同时也对行业数据进行了标准化处理,避免人工处理的随意性,保证提出的政策建议更加全面,能够更好地解决问题,较传统评价方法有了质的提升。
综上所述,城市智能网联汽车发展正向深水区迈进,科学的评价体系将更好地指引城市与智能网联汽车融合发展。一方面,需要搭建一套科学客观的评价体系,对城市产业发展情况进行分析评价,帮助城市了解其目前的发展水平、发展优势与不足;另一方面,需要提出一套科学有效的发展导则,基于评价结果,指导城市弥补自身短板,逐步完善产业发展环境,为未来的规模部署奠定基础。
3 城市智能网联汽车评价模型
针对城市智能网联汽车发展客观需求,国家智能网联汽车创新中心、中国汽车工程学会依托行业创新资源平台,联合行业专家,围绕城市智能网联汽车发展指南工作,采用实地调研、案例研究、问卷调查、高层研讨会、专家研讨、文献研究等方法开展系统研究,并提出了以波特竞争力模型为基础的城市智能网联汽车评价模型。
3.1 波特竞争力模型简介
目前,国际上通常选择迈克尔·波特于1990年提出的钻石模型作为竞争力评估模型,该模型主要用于分析一个国家产业如何形成整体优势,从而在国际上具有较强竞争力。其主要结论是:“影响一个国家某个产业发展水平主要有生产要素、相关及辅助产业、企业发展策略、市场结构、政府政策以及发展机遇6个关键性要素”。
波特竞争力模型涵盖了国家产业发展各基本要素,是用于分析行业竞争态势的工具,可以有效分析竞争环境,从而为企业或者行业制定出有针对性的发展战略和方向。同时,波特竞争力模型也已被部分专家学者在与智能网联汽车相近的领域进行了应用[2-4],并取得了较好的评价效果。因此,本文采用波特竞争力模型构建评价模型,对城市智能网联汽车产业发展进行评价。
3.2 城市智能网联汽车发展评价思路
3.2.1 概念界定
本文对城市智能网联汽车产业竞争力定义如下:从城市发展现状和城市发展潜力角度出发,在本地区现有的发展环境和软硬件技术条件下,一个城市相比于其他城市或地区,在智能网联汽车领域能够提供更好的发展效果,持续产生出满足出行/物流/作业需求,由此获得满意的经济收益和满足整个社会发展需求的综合能力。
该定义强化了智能网联汽车交叉融合的特点,符合产业发展规律和目标,并体现了3个重要特征:
(1)“城市发展现状”和“城市发展潜力”2个大的框架,不仅是对供给和消费的简单对应,也充分考虑了当前智能网联汽车发展尚处于较早阶段的现状,通过加入对未来发展潜力的评估反映出城市载体对于产业发展的承接和促进作用,同时突出了产业和城市的同步发展及其之间的相互作用,以及智能网联汽车与智能交通、智慧城市的深度融合理念。进一步来看,通过发展现状与发展潜力的分类,可以形成多个不同的城市类型,包括技术供给型(强现状、弱潜力)、消费实用型(弱现状、强潜力)、综合型(现状、潜力皆强),有助于更加针对性地对城市发展进行评定。
(2)智能网联汽车的发展和示范应用不仅需要技术条件基础,还需要良好的政策环境、基础设施环境、创新环境、民众接受度方面支撑,特别是在产业发展的早期,某种程度上发展环境和技术同等重要,甚至是更加重要的因素。因此,在竞争力定义中,将发展环境作为重点分析和评估对象。
(3)智能网联汽车的发展,其核心是为了满足人民对美好生活无限向往的需要,使交通出行不断满足在安全、效率、节能减排、舒适和便捷、人性化方面的要求。因此,评价城市智能网联汽车发展,要立足在经济效益和满足整个社会发展需求的综合能力,这也是目前部分城市在发展过程中忽视的问题。
3.2.2 研究主体和范围
智能化与网联化研究对象方面,根据《节能与新能源汽车技术路线图2.0》[5]对智能化、网联化的分级,本研究智能化方面主要关注:CA、HA、FA级别;网联化主要关注网联协同感知、网联协同决策与控制级别。
时间跨度方面,本文主要评价2020年以来,国内主要城市智能网联汽车发展情况,相关数据截至2021年9月30日。
评价对象方面,参照各城市智能网联汽车发展状况及借鉴意义,首批选取了北京、长春、长沙、成都、重庆、广州、杭州、合肥、南京、上海、深圳、苏州、天津、无锡、武汉、西安、郑州17个重点城市,后续将持续扩展评价范围。
3.2.3 评价原则
城市智能网联汽车发展评价的目标是通过剖析影响一个城市智能网联汽车发展水平的关键性因素,对该城市的智能网联汽车产业竞争力做出客观准确的评价,以此能对各城市的发展现状、优势和不足进行正确的定位,以便更有的放矢地促进产业发展。为了实现该目标,构建体系时应注意以下原则。
3.2.3.1 目标性原则
评价体系及指标必须依据评价目标构建和选择。评价目标是对我国相关城市智能网联汽车综合发展水平进行正确的定位。因此,指标体系不应是指标的简单堆砌,而应该围绕产业发展的需求,新技术导入成熟的客观规律等科学逻辑设计指标,同时,指标间应该具有一定内在联系。
3.2.3.2 综合性原则
综合性原则在智能网联汽车评价中尤为重要。由于智能网联汽车跨领域和产生巨大社会效应的属性,所选体系应当不仅能够包括汽车、芯片、操作系统、算法等技术指标,更应当包括政策环境、创新环境、社会接受度等城市软实力。此外,评价体系还应该强调与智慧出行、智能交通、智慧城市融合,能够反映智能网联汽车通过减少交通事故、减轻环境污染、缓解交通拥堵、降低能源消耗对建设新型汽车社会所带来的巨大贡献。
3.2.3.3 科学性和可行性相结合的原则
科学性原则是指无论是各项指标的选择计算还是所采用的数据都必须要有科学依据及文献支持,围绕该原则才能对一个产业的竞争力进行科学客观的评价。但与此同时,评价体系的构建也需要遵循可行性原则,所选指标及数据需要有能够收集的渠道及可比性。
3.2.3.4 动态与发展的原则
智能网联汽车产业的发展受到汽车技术更替、国家发展战略调整以及消费者使用环境变化多种因素的影响。因此,发展评价体系的构建需要足够的前瞻性,能够恰当反映新兴产业的特点。举例来说,长久以来,汽车销售数量一直是评价汽车产业强弱的关键型指标,但是随着智能网联汽车的发展以及随之而来的汽车共享模式的普及,单纯的汽车销售数量已不足以反映一个城市智能网联汽车综合产业竞争力。
3.2.4 数据来源
考虑到此次参与评价的城市众多、指标体系复杂,研究未采用专家问卷的方式,各项指标采用客观数据评价的方式。主要的数据输入来源包括:
(1)国家智能网联汽车创新中心、中国汽车工程学会在政策法规、测试示范、人才培养等方面长期积累的数据。
(2)国家交通运输部、生态环境部、国家信息中心、国家邮政局、国家统计局、知识产权局、教育部学科备案平台,以及部分地方统计局的统计数据。
(3)汽车工业年鉴、标准信息平台、中国知网、第3方产研平台和第3方投资信息平台数据。
(4)百度、德勤、滴滴、高德地图、极光咨询、科尔尼、罗戈研究院、美团、民生银行、普华永道、赛迪、上海交通大学、四维图新、信通院等机构、高校、公司的研究报告。
3.3 城市智能网联汽车发展评价模型指标
基于研究基础和前述的研究思路,城市智能网联汽车发展评价模型具体包含:2大框架,6个一级指标,26个二级指标(图1)。
3.3.1 政策竞争力
政策竞争力是指智能网联汽车发展所处的、由城市提供的政策环境。任何一个产业的发展壮大,都离不开良好的政策环境指引,对于智能网联汽车,包容开放的创新政策环境则更加重要。具体包括:城市产业规划、城市产业支撑政策、道路测试管理规定、智能网联汽车政策法规创新。考虑到道路测试对示范应用的巨大支持作用,因此将道路测试管理规定列为二级指标。
主要三级指标包括:产业战略规划编制情况、产业行动方案编制情况、财税政策情况、人才政策情况、载人/载物测试政策编制情况。
3.3.2 产业竞争力
产业竞争力是指从上下游产业链角度出发,一个城市在与智能网联汽车产业相关的上下游所有基础、辅助产业所具备的优势和潜力。鉴于智能网联汽车跨技术融合的新特性,在传统汽车整车、零部件的基础上,增加跨界融合产业相关指标,同时对产业链的完备程度进行评估。具体包括:整车企业竞争力、零部件企业竞争力、解决方案企业竞争力、信息通信技术和出行方案提供企业竞争力、共性平台及行业机构服务能力、产业链完备程度。
核心三级指标:新型零部件技术水平、共性平台建设情况和检测机构水平。
3.3.3 创新竞争力
创新竞争力是指从生产要素角度出发,一个城市所能提供的科研、人才、资金、土地生产要素以及城市创新机制对智能网联汽车发展所起的支撑作用。具体包括:科研创新及基础研究水平、跨领域产学研用合作转化能力、科技人才教育培养水平、财政金融体系支持力度和国内外交流合作。
核心三级指标:专利数量、技术与技能人才情况、资本市场活跃程度、高端行业论坛展会。
3.3.4 示范竞争力
示范竞争力是指城市在智能网联汽车道路测试、示范应用和商业化探索方面的发展水平,由于智能网联汽车的技术尚不成熟,同时其对安全性的要求程度又较高,因此大规模的测试、示范是现阶段发展必不可少的技术环节,也是加快推广应用的重要路径。具体包括:仿真测试能力、测试示范区与先导区建设水平、示范应用落地场景水平。
核心三级指标:测试区建设水平、测试互认情况、测试牌照数量、示范应用规模、乘用车/客运车辆/货运车辆/特种车辆等各类场景落地水平。
3.3.5 消费推广支撑力
消费推广支撑力是指从城市需求潜力角度出发,城市终端消费和使用的潜在市场规模能够给产业发展提供的支持力度,也是智能网联汽车未来走向大规模推广应用的重要驱动因素。具体包括:出行需求发展潜力、消费者和使用者接受认可程度、交通/城市建设改善需求。
核心三级指标:乘用车、客运车辆、货运车辆和特种车辆场景出行需求、人口结构、受教育水平和交通事故率。
3.3.6 融合发展支撑力
融合发展支撑力是指城市智能网联汽车与信息通信、智能交通、智慧出行、智慧城市等的融合发展情况,也反映了产业的跨界融合特征。在我国人民生活水平的不断提高及整个社会的不断进步的背景下,该指标也匹配人民对环保、交通拥堵的日益重视及整个社会朝着智能化、网联化、低碳化方向发展的要求。将智能网联汽车、智能交通、智慧城市作为整体来考虑,从城市级别的感知、融合、决策、执行、信息安全保障等角度设计指标体系。具体包括:融合基础设施建设水平、汽车与能源融合应用、汽车与交通融合应用、汽车与城市融合应用。
核心三级指标:道路智能化基础设施网、信息通信基础设施、数据融合平台(比如CIM平台)、城市大脑(比如云控基础平台)、信息安全、新能源汽车普及水平、MaaS模式发展水平和智慧城市建设水平。
3.4 权重与结果计算
指标权重采用专家研讨的方式获得。为保证权重设计的客观性和综合性,邀请来自地方政府、高校、以及汽车、交通、城市建设各个领域的研究院所和企业专家参与权重评估,对专家调研结果进行平均,获得各指标体系权重。
数据处理方面,首先对数据进行归一化处理,将所有量化数据归一化到0~100范围的数据,再结合指标权重加权计算,获得城市发展指数评价结果。
4 城市智能网联汽车发展评价结果
根据上述评价模型、数据输入、权重设计及评估方法,得到评价结果如图2。
具体来看,北京、上海、广州、深圳等一线城市处于城市智能网联汽车竞争力第1梯队,长沙、杭州、苏州、重庆、武汉、天津、南京等东部地区省会及重点城市处于竞争力第2梯队,无锡、西安、合肥、长春、郑州、成都等处于竞争力第3梯队。襄阳、沧州、德清等城市虽然在政策、测试示范等方面有一定的差异化优势,但在产业竞争力、创新竞争力等方面差距较大,此外在数据获得性上也有所欠缺,因此并未列入最终结果。考虑到政策环境和示范应用在推动产业发展的巨大牵引作用,上述城市的发展潜力巨大。
各城市在每个一级指标的具体评价结果如图3。
表1颜色深浅描述了各个城市在6个一级指标上的发展水平,详细解构了各个城市在综合排名上的差距。
表1 城市智能网联汽车发展评价结果
从各城市具体评价结果来看,第1梯队城市中,北京、上海在各个指标方面处于全面优势(图4);广州整体发展平衡,各项指标处于领先水平;深圳得益于智能网联汽车立法等优势,在政策方面优势显著,但在示范应用和融合发展方面,还需要进一步提升。
第2梯队城市中(图5),长沙得益于在示范方面的领先优势,有效弥补了在产业、创新等领域的相对不足,整体竞争力在第2梯队领先;杭州、武汉、天津等城市,由于在城市整体规模、体量、产业基础等方面的优势,在消费推广、融合发展等方面更为领先。
第3梯队城市中(图6),虽然相比第2梯队城市有一定差距,但整体差距并不明显,依然是在国内智能网联汽车产业布局中较为领先的城市。其中无锡在融合发展支撑力、成都在创新竞争力等方面有不错的基础,通过发挥相关优势,可以牵引带动产业的快速发展,提升整体发展水平。
5 城市智能网联汽车发展指南建议
依据本文提出的城市智能网联汽车发展评价模型,结合评价结果,可以发现,城市智能网联汽车的综合发展总体上需要从完善政策环境、提高产业支撑能力、提升创新水平、稳步开展示范应用、加强消费推广支撑、推动融合发展6个方面入手。这6个方面的准备,共同构成了智能网联汽车城市发展的整体图景。
5.1 构建智能网联汽车友好型的政策法规标准环境
现有以“人”为主体的交通管理政策法规体系,对自动驾驶系统的创新应用存在诸多不适用性。同时,随着智能网联汽车的技术和功能创新,以及“汽车+”跨界融合驱动的边界和外延不断扩大,汽车、交通、通信、测绘、安全相关管理体系已无法满足智能网联汽车创新发展的需求[6]。在此情况下,城市规划、宏观政策、交通出行、安全监管等不同层次、不同环节、不同类型的政策工具,都需要进行系统性的创新,以营造良好的政策法规环境。
由于智能网联汽车产品技术创新发展仍存在一定的不确定性,这要求智能网联汽车友好型的政策创新,既要系统规划,又要谨慎包容,分步推进;既要有顶层设计,又要可操作可落地。总之,全面系统地建立智能网联汽车友好型的政策法规环境和支持政策体系,对智能网联汽车发展不可或缺。
5.2 构建产业生态系统,支撑跨产业协同创新
当前,智能网联汽车产业链形态已初步清晰,从产品和技术不同应用层面来看,可以分为单车感知决策执行零部件、通讯系统零部件、共性基础“新型”零部件以及整车与集成应用4个层面。此外,智能网联汽车的发展还需要测试评价的支撑,以及出行服务对于下游应用的开拓。整体来看,智能网联汽车产业生态正加速重构,良好的智能网联汽车产业发展环境需要顺应发展趋势构建产业生态系统,鼓励跨产业协同创新。
对于地方智能网联汽车产业布局而言,需坚持关联发展、成链发展、集聚发展和合作发展等原则,结合地方与区域产业特色、明确地方定位,完善地方产业布局、打造微生态网络,发挥龙头单位作用、推进产业集聚,支持共性平台建设、营造产业生态,不断推进智能网联汽车产业蓬勃发展。
5.3 多措并举推动智能网联汽车科技创新突破
创新支持方面,国家科技研发计划应加大对智能网联汽车的支持,地方城市也应当基于技术中性、创新导向的原则,参考《新能源汽车产业发展规划(2021-2035)》[7]《智能汽车创新发展战略》[8]《节能与新能源汽车技术路线图2.0》[5]确立的智能网联汽车技术体系和重点方向,设立相关科技专项,或者在已有科技项目中,增加对智能网联汽车科技创新的支持。对于汽车产业基础、产业经济基础等无法支撑智能网联汽车科技专项的中小城市,可以考虑在综合性的科技项目中,增设对智能网联汽车科技创新支持的内容。
创新平台层面,各地应推动智能网联汽车新型研发机构和创新平台建设,通过创新平台突破重点领域共性关键技术,加速科技成果商业化和产业化,优化创新生态环境,形成多层次、网络化创新体系,显著提升智能网联汽车创新能力。同时也应鼓励汽车企业及能源、交通、信息科技、互联网等方面的科技企业加强合作,共建区域性智能网联汽车平台,支撑智能网联汽车共性技术研发、测试示范、标准研制等工作。
产学研融合发展方面,围绕智能网联汽车关键技术领域,积极搭建智能网联汽车科创平台,依托相关高校、科研机构成立联合实验室、工程技术中心等科创平台,凝聚高校科研资源,加速科技成果转化和人才培养,推动智能网联汽车创新发展。
5.4 有序开展道路测试与示范应用,提升城市竞争力
当前汽车与信息通信、交通、能源行业加速融合,在我国智能网联汽车发展从测试验证转向多场景示范应用的新阶段,需要创新思路、多措并举,务实高效推动智能网联汽车道路测试与示范应用快速发展落地,为城市经济发展提供新动能。
一方面,需加强法规标准创新,营造良好测试示范发展环境,加快示范应用场景落地,为后续商业化发展奠定基础[9];另一方面,可在条件允许的情况下,探索地方政府与企业共建场景库的形式,提升整体模拟仿真测试能力,保证本地测试安全,促进道路测试与示范应用的高效开展[10]。
5.5 完善消费环境,以市场需求驱动产业发展
市场需求不仅可以直接拉动产业发展,同时也能通过市场化竞争倒逼产业转型升级,是促进智能网联汽车产业发展的重要抓手。中国消费者对智能网联汽车认知度和接受意愿居于全球较高水平,也为智能网联汽车产业发展奠定了良好基础[11]。
一方面,可推动高等级自动驾驶汽车的商业化示范应用,通过示范应用提升消费者的认知、体验和接受程度。另一方面,通过广泛调研,了解城市交通运输及作业需求,以无人驾驶完善城市交通运输系统,鼓励运营模式和商业模式的创新探索。
5.6 促进智能网联汽车与智慧城市基础设施协同发展
智能网联汽车的示范应用和产业发展离不开智慧城市基础设施的同步发展,乃至适度超前部署[12-13]。
城市应以支撑智能网联汽车与智慧城市基础设施协同发展为导向,按照“适度超前、利旧建新”的原则,统筹规划布局试点区域的支撑自动驾驶的智能交通基础设施,加强新一代信息通信基础设施、智能充电和加氢基础设施建设。此外,通过建设车城网平台,汇聚多层次动静态数据,一网通览、一网统管,以数字化手段实现对基础设施、环境治理、城市交通、公共服务、防灾应急等方面的智慧化管理[14]。