謝迪凡， 熊 璐

(1.同濟(jì)大學(xué)中德學(xué)院，上海200092，2.同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院，上海201804)

0 引言

2012年是中國新能源汽車，尤其是電動汽車發(fā)展的重要一年.在經(jīng)過多年大規(guī)模的研發(fā)制造、整車上市、示范運(yùn)行、財(cái)政補(bǔ)貼之后，遇到了來自技術(shù)和市場的各種問題和挑戰(zhàn)，比如關(guān)鍵零部件量產(chǎn)的可靠度、汽車?yán)m(xù)航里程、動力蓄電池安全性等.基于現(xiàn)狀，政府和汽車工業(yè)界對于新能源汽車發(fā)展的指導(dǎo)思想產(chǎn)生了較大的轉(zhuǎn)變［1］.插電式混合動力汽車，作為技術(shù)上最接近純電動汽車的新能源汽車，取代了傳統(tǒng)混合動力汽車，成為了實(shí)現(xiàn)純電動汽車大批量生產(chǎn)之前的最好的過度技術(shù).目前已有多款插電式混合動力量產(chǎn)并上市，比如豐田的插電式普銳斯、通用的沃藍(lán)達(dá)等.

從歐美日等發(fā)達(dá)國家汽車制造商的技術(shù)引進(jìn)和整車開發(fā)過程來看，對自身掌握或者擁有的先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行評估和市場預(yù)測一樣，對企業(yè)的產(chǎn)品創(chuàng)新和利潤創(chuàng)造起到了極其重要的作用.目前，關(guān)于新能源的技術(shù)評估的研究，大多數(shù)是通過為數(shù)不多的幾個(gè)指標(biāo)進(jìn)行評估，不能夠全面地、動態(tài)地反映新能源汽車，尤其是電動汽車產(chǎn)業(yè)化的特殊需求.另外，鑒于目前新能源汽車發(fā)展趨勢逐漸明朗，可以集中針對幾款具有量產(chǎn)前景的車型進(jìn)行評估.本文針對插電式混合動力、純電動、燃料電池汽車，通過層次分析法進(jìn)行動態(tài)評估，從制造商的角度分析了新能源汽車量產(chǎn)的趨勢.

圖1 技術(shù)管理過程［3］

1 技術(shù)評估和評估模型

1.1 技術(shù)評估

技術(shù)評估，又稱技術(shù)評價(jià)、科技評估，廣義上是指對某種技術(shù)可能帶來的各種社會影響進(jìn)行定性定量的全面研究，從而對其利弊得失做出綜合評價(jià)的技術(shù)［2］.本文中的技術(shù)評估，屬于企業(yè)經(jīng)營決策的范疇之中，它是企業(yè)技術(shù)管理過程中關(guān)鍵的一部分.

圖1以企業(yè)經(jīng)營策略為背景，介紹了整個(gè)技術(shù)管理過程中的各個(gè)步驟.技術(shù)評估貫穿于整個(gè)流程之中，并且受到企業(yè)的技術(shù)和競爭策略的影響.在大多數(shù)研究中，技術(shù)評估被歸于技術(shù)規(guī)劃之中［3］.一般而言，從技術(shù)早期發(fā)現(xiàn)開始，企業(yè)有多款經(jīng)過研究的技術(shù)方案可供選擇，企業(yè)會在技術(shù)規(guī)劃時(shí)選出綜合評估后評分最高的一款或者幾款技術(shù)方案，并展開進(jìn)一步的開發(fā).

圖2 新能源驅(qū)動技術(shù)評估的AHP模型

圖3 各個(gè)判斷矩陣的偏差一致性計(jì)算

圖4 2012－2028年四種不同驅(qū)動方案的動態(tài)評估

1.2 層次分析法

層次分析法(analytic hierarchy process，AHP)是美國國家工程院院士Saaty教授提出的一種多指標(biāo)決策分析方法.該方法廣泛應(yīng)用于工程、經(jīng)濟(jì)、軍事、政治、外交等領(lǐng)域，是一種定量分析與定性分析相結(jié)合的有效方法.它在對于復(fù)雜的決策問題的本質(zhì)、影響因素及其內(nèi)在關(guān)系等進(jìn)行深入分析的基礎(chǔ)上，把復(fù)雜問題分解成各個(gè)組成因素，并將這些因素按所屬的關(guān)系層層分組形成層次結(jié)構(gòu)，最終形成目標(biāo)層、決策層和方案層等［4］.

評估采用的AHP模型考慮了企業(yè)在技術(shù)規(guī)劃決策時(shí)的各大因素，考慮了新能源汽車的特殊性，比如對續(xù)航里程較短、充電時(shí)間長、基礎(chǔ)設(shè)施不足、動力蓄電池技術(shù)成熟度和可靠性較低等，挑出了關(guān)鍵因素作為評估指標(biāo).各級評估指標(biāo)在其上一級指標(biāo)中都有相應(yīng)的權(quán)重，評分過程結(jié)合權(quán)重逐級向高層進(jìn)行.

如圖2所示的AHP模型，以企業(yè)效益最大化為目標(biāo)，擁有三級不同的評估指標(biāo)，即三個(gè)決策層.一級決策層中的指標(biāo)為企業(yè)外部因素和內(nèi)部因素.兩個(gè)二級指標(biāo)全部歸屬于企業(yè)內(nèi)部因素，其中技術(shù)因素反映了整車的綜合性能，成本因素體現(xiàn)了企業(yè)的投入.其余指標(biāo)都屬于三級指標(biāo)，其中稅費(fèi)、燃料費(fèi)用、基礎(chǔ)設(shè)施直接隸屬于作為一級指標(biāo)的外部因素;材料費(fèi)用、研發(fā)費(fèi)用、營銷費(fèi)用屬于成本因素;另外7個(gè)三級指標(biāo)屬于技術(shù)因素，其中的加油時(shí)間，對于電動和燃料電池汽車而言分別是充電和加氫時(shí)間.方案層中有三種不同類型的新能源汽車，另外，傳統(tǒng)內(nèi)燃汽油機(jī)汽車為參考車型列入其中，以便比較分析.

2 動態(tài)技術(shù)評估

2.1 評估流程

評估中選擇了四款已在國外量產(chǎn)并具有較高影響力的汽車，各自代表一種驅(qū)動方案，在動態(tài)評估中，各個(gè)指標(biāo)的權(quán)重以及各個(gè)方案在各個(gè)指標(biāo)的評分，根據(jù)時(shí)間會產(chǎn)生變動.本文技術(shù)評估的時(shí)間段是2012至2028年，主要著眼于近期(2012)、中期(2020)、遠(yuǎn)期(2028)三個(gè)時(shí)期.

利用AHP模型評估時(shí)，首先計(jì)算各個(gè)評估指標(biāo)的權(quán)重.一般采用 Saaty“1 －9 標(biāo)度法”［5］，通過兩兩比較列出判斷矩陣方法確定每個(gè)層次中各個(gè)隸屬于同一上級指標(biāo)的指標(biāo)權(quán)重.一般要計(jì)算各個(gè)判斷矩陣的偏差一致性指數(shù)(C.I.)和隨機(jī)性一致性比值(C.R)，如果 C.R.＜0.1，說明判斷矩陣是可信的.

在不同時(shí)期的評估中，各項(xiàng)指標(biāo)權(quán)重也是不同的.以第一級指標(biāo)為例，由于新能源汽車的產(chǎn)業(yè)化對于加氫站、充電站等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的依賴和對稅費(fèi)和油價(jià)的敏感，外部指標(biāo)的權(quán)重會進(jìn)一步擴(kuò)大.三個(gè)不同時(shí)期的企業(yè)內(nèi)外部因素指標(biāo)的判斷矩陣及權(quán)重如表1所示.

表1 不同時(shí)期的內(nèi)外部因素的判斷矩陣和權(quán)重

二級指標(biāo)中，由于企業(yè)本身對于效益的偏重，成本因素比技術(shù)因素的重要性高許多，權(quán)重分別為0.875和0.125，并規(guī)定不隨時(shí)間變動.與外部因素有關(guān)的三級指標(biāo)中燃料(充電)基礎(chǔ)設(shè)施相比于其他兩個(gè)指標(biāo)由于對用戶接受程度有著決定性影響，因此權(quán)重也較高.在成本因素中，材料費(fèi)用考慮到大批量生產(chǎn)的緣故，權(quán)重較高，而且三類成本的權(quán)重隨時(shí)間保持不變;技術(shù)指標(biāo)中，同樣由于量產(chǎn)的緣故，可靠性的權(quán)重最高;加油時(shí)間和續(xù)航里程由于直接關(guān)系到用戶對于新能源汽車的接受程度也擁有較高的權(quán)重.部分指標(biāo)的權(quán)重如表2－4所示.

表2 外部因素下的權(quán)重

表3 成本因素下的權(quán)重

表4 內(nèi)部因素下的權(quán)重

動態(tài)評估中，所有和權(quán)重計(jì)算相關(guān)的判斷矩陣的偏差一致性指數(shù)如圖3所示.

2.2 評估車型的基本指標(biāo)評分

在確定了各指標(biāo)的權(quán)重后，需要為每個(gè)方案在各個(gè)基本指標(biāo)(即三級指標(biāo))下給出評分.基本指標(biāo)根據(jù)評分對象的類型分為主觀指標(biāo)和客觀指標(biāo).能給出明確的數(shù)值和單位的指標(biāo)稱作客觀指標(biāo)，比如行駛里程，其余為主觀指標(biāo).關(guān)于主觀指標(biāo)的評分，可以通過專家打分的方式進(jìn)行采用1－9檔的評分制進(jìn)行打分(1代表最差，9代表最好).對于應(yīng)為近期、中期和遠(yuǎn)期的各項(xiàng)評分，通過專家打分的方法獲得.具體評分如下表5和表6所示.

表5 汽油機(jī)和插電式混合動力各基本指標(biāo)評分

表5所示，汽油機(jī)的多項(xiàng)指標(biāo)考慮到未來發(fā)動機(jī)的小型化以及各項(xiàng)節(jié)能技術(shù)的采用，也將得到提升.Volt的燃料費(fèi)用既包括油費(fèi)、也包括電費(fèi).材料費(fèi)用由于增加了動力蓄電池、電機(jī)和電控設(shè)備，將大大高于一般汽油機(jī).預(yù)計(jì)，隨著其整車技術(shù)成熟和蓄電池技術(shù)的提高，在未來10年內(nèi)材料費(fèi)用會大大降低［6］.

表6 純電動和燃料電池汽車各基本指標(biāo)評分

日產(chǎn)Leaf是最早量產(chǎn)的純電動車之一，它的材料費(fèi)用、續(xù)航里程、充電時(shí)間和可靠性主要取決于動力蓄電池技術(shù)的發(fā)展.由于電動汽車充電樁目前處于發(fā)展的初期，普及率很低，基礎(chǔ)設(shè)施評分較低，結(jié)合近年來電動汽車的發(fā)展趨勢，在未來一段時(shí)間內(nèi)會有所改觀.排放和能源費(fèi)用主要由發(fā)電方式和電費(fèi)決定.

燃料電池汽車，是四種技術(shù)方案中目前最不成熟的，近中期內(nèi)沒有大批量生產(chǎn)的可能性.小批量生產(chǎn)的FCX Clarity，目前還不能購買，只能在日美租用.燃料電池堆雖然有很大的研發(fā)潛力，但是價(jià)格非常昂貴，它對材料費(fèi)用、可靠性、空間需求、續(xù)航里程有著較大的負(fù)面的影響，近期這些指標(biāo)評分都相對較低.加氫站等基礎(chǔ)設(shè)置，需要長期發(fā)展.隨著中遠(yuǎn)期內(nèi)燃料電池汽車的逐漸普及，燃料電池汽車的各項(xiàng)成本也會降低許多.

2.3 指標(biāo)評分的規(guī)范化

得出了每個(gè)方案在各個(gè)指標(biāo)下的評分后，由于各個(gè)指標(biāo)下評分的量綱不同，需要做規(guī)范化處理.使各指標(biāo)的評分在同一層次中具有可比性［7］.

主觀指標(biāo)評分，將每兩個(gè)方案的評分兩兩相除，代入判斷矩陣后即可計(jì)算出，如表7和表8.

表7 近期基礎(chǔ)設(shè)施的規(guī)范化評分

表8 中期排放的規(guī)范化評分

客觀指標(biāo)的評分，由于一般都是正數(shù)，也采用每兩個(gè)方案的評分兩兩相除再代入判斷矩陣的辦法.對于評分越高越好的指標(biāo)，比如行駛里程，將兩個(gè)評分相除的值直接代入矩陣，如表9.對于評分越低越好的指標(biāo)，比如燃油費(fèi)用，必須將兩個(gè)評分相除后的倒數(shù)直接代入矩陣，如表10.

表9 近期行駛里程的規(guī)范化評分

表10 中期燃油費(fèi)用的規(guī)范化評分

2.4 評估結(jié)果

將某時(shí)期的各項(xiàng)評分規(guī)范化后，乘以相應(yīng)指標(biāo)的權(quán)重且相加，可計(jì)算出各方案的總評分，如表11.

表11 近期各類方案的權(quán)重及其總評分

四款汽車的總評分和時(shí)間的關(guān)系如圖4所示.其中，插電式混合動力和汽油機(jī)汽車有著接近的總評分發(fā)展，它們總體的發(fā)展上比其他兩款處于領(lǐng)先地位.純電動在近期量產(chǎn)的可能較低，燃料電池在近期幾乎沒有量產(chǎn)的可能，隨著時(shí)間的推移，兩者量產(chǎn)的可能性會不斷增加.在2025年之后，電動汽車會一躍成為最有可能量產(chǎn)的車型.預(yù)計(jì)2028年三種新能源汽車和傳統(tǒng)汽油車對制造商的重要性將并駕齊驅(qū).

由于插電式混合動力與純電動汽車同樣擁有大容量的動力蓄電池、充電設(shè)備、電動機(jī)和電控設(shè)備等特點(diǎn)，插電式混合動力的發(fā)展，有助于電動汽車相關(guān)核心技術(shù)的發(fā)展.插電式混合動力與傳統(tǒng)汽車一樣也擁有內(nèi)燃機(jī)，因此插電式混合動力的發(fā)展也不會對傳統(tǒng)發(fā)動機(jī)產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生較大的沖擊.因此，發(fā)展插電式混合動力汽車，從長遠(yuǎn)角度看來，對企業(yè)開拓市場，創(chuàng)造效益有著重要的意義.

3 結(jié)論

從汽車制造商進(jìn)行技術(shù)規(guī)劃的視角出發(fā)，利用層次分析法，構(gòu)建技術(shù)評估的動態(tài)模型，并確定了各層次指標(biāo)在2012－2018年間不同時(shí)期權(quán)重，對三款新能源汽車的量產(chǎn)可能性進(jìn)行動態(tài)評估，從而得出了插電式混合動力是未來20年內(nèi)最有可能量產(chǎn)的新能源車型的結(jié)論.純電動汽車在中遠(yuǎn)期會有較大的量產(chǎn)可能性，燃料電池汽車的量產(chǎn)需要更長的時(shí)間.

［1］國務(wù)院通知.節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2012―2020年)［R］.2012.

［2］劉仲康，鄭明身.企業(yè)管理概論［M］.武漢大學(xué)出版社，2005:318.

［3］Schul，Klappert.Technologiemanagement［M］.Berlin/Heidelberg:Springer Verlag，2011:86，316.

［4］阮嫻靜.新能源汽車技術(shù)經(jīng)濟(jì)綜合評價(jià)及其發(fā)展策略研究［D］.2010:116.

［5］吳旭燕.基于AHP的企業(yè)品牌危機(jī)模糊綜合評價(jià)［J］.評價(jià)與預(yù)測，2005:1.

［6］麥肯錫報(bào)告.振興中國電動汽車行業(yè)［R］.2012:10.

［7］Zimmermann/Gutsche.Multi－ Criteria Analyse Berlin/Heidelberg［M］.Springer Verlag，1991:86.