【科研成果】汽車產品平台化模塊化開發模式與實施策略

[作者]趙福全，劉宗巍*，李贊

[期刊]《汽車技術》，2017年，第6期

[摘要]針對汽車產品的平台、模塊及其衍生的開發模式進行了概念群組定義和比較辨析，闡述了兩者的異同；在此基礎上，深入研究了企業推行平台化模塊化開發策略需要面對的影響因素，並結合大眾、豐田和日產3家典型企業的案例展開剖析。最後，為中國汽車企業提出了產品平台化模塊化開發實施策略的方向性建議與具體措施。

[關鍵詞]平台化，模塊化，產品平台，架構平台，通用化，成本

1前言

成本是決定產品競爭優勢的重要因素之一，對於市場競爭日趨激烈的汽車產業來說，極度追求規模效應的目的也在於此。為了充分發揮大規模製造帶來的成本節約優勢，平台化模式在汽車行業率先得到了應用，而產品的平台化製造則以產品的平台化設計開發為基礎。為此，企業深度理解並有效實施產品平台化開發戰略將直接決定後續成本控制的可能空間，並帶來其它方面的諸多益處，具有重要的意義。

平台化的核心在於實現不同產品間零部件的通用。早在20世紀80年代，一些跨國汽車企業就提出了汽車產品平台的理念，強調在同一平台內應用一些固定的零部件組合，同平台的不同車型之間具有相似的結構與配置，從而為產品的設計開發與生產製造帶來了很大的便利。與傳統開發模式相比，平台化模式具有節約開發成本、分攤製造和採購成本、產品衍生能力強、新品開發時間短、質量更易保障等優勢。同時，通過實施平台化開發戰略，企業可以將資源集中於汽車平台的設計開發，即以高水準的平台確保後續衍生車型產品的高水準落地。

平台化的內涵在實踐中不斷成熟和變化，近年來由大眾汽車公司率先提出的模塊化理念就是平台化思想的最新發展和突出代表。當前，新一輪科技革命正在引領全球製造業向充分網聯協作的「智能製造」轉型，而「智能製造」的指向就是「大規模+定製化」。在這一前景下，更為靈活的各個模塊，將通過充分網聯實現規模化製造並組裝成為各種產品，使兼顧產品成本與消費者個性化需求成為可能。也就是說，模塊化的產品開發模式恰與未來產業演進方向一致，亟需重點關注和深入研究。

本文嘗試系統闡釋平台、模塊的相關概念及本質內涵，梳理推行平台化模塊化產品開發模式的基本要素和實施策略，並對當前主流汽車企業的平台化模塊化實踐進行對比解析，為中國汽車企業推行產品平台化模塊化開發策略提出方向性建議。

2 汽車產品平台化模塊化的相關概念

2.1 概念

基於對諸多企業平台化、模塊化實踐的深入研究，經學術分析提煉，本文理清了相關主要概念的本質及內在邏輯關係，提出了汽車製造業範疇內平台及模塊等概念群組的定義。

a.平台：在汽車製造業中，指的是由若干通用部件組合而成的一種載體，在這一載體上開發出的不同產品會使用這些通用部件。

b.模塊：在汽車製造業中，指的是基於平台原理，從整車結構角度拆分出的、具有某種特定結構和功能的通用部件的組合。可以說，模塊和總成、系統等概念有相近之處，但模塊更強調獨立性、繼承性和通用性。在本文的定義體系下，模塊是整車產品中高於系統和總成的特定零部件組合。

c.產品平台：即用於開發系列化產品的平台。對於汽車製造業而言，傳統意義上的平台概念就是指產品平台，通常，同一產品平台的車型產品往往擁有相同或相似的動力總成系統和底盤系統。

d.架構平台：指的是由若干可通用和組合的共性模塊組成的平台，也就是使用各種通用的模塊組合的多個不同產品平台的載體。架構平台也可稱為模塊化平台，這是模塊化開發模式產生後隨之衍生的「新」內涵，也是平台和模塊概念易於混淆之處。為此，本文特別提出了這個概念以便更好地區分和理解。從這個定義出發，不難理解，架構平台是連接產品平台與模塊的紐帶，這也正是當前大眾、豐田等國際汽車企業致力於打造並完善的平台類型。

而相應的，「平台化」是基於平台理念進行產品開發的方法，「模塊化」則是基於模塊理念進行產品開發的方法。除此之外，還有「系列化」「通用化」和「標準化」等產品設計開發方法。這「五化」對應整車產品的不同層級，但同為提升汽車大規模製造中零部件共享程度的重要手段，其核心指向都是儘可能地實現「通用」，具體組合關係見圖1。

圖1 「五化」開發手段與整車產品不同層級的對應關係

由圖1可知：對於單個零件，是無所謂平台化或模塊化的，主要通過系列化、通用化和標準化的設計手段實現在不同總成間的充分通用，如為螺釘、螺母等制定統一的標準；對於總成及系統而言，可以進行平台化或模塊化的開發，總成的平台化開發實際上就是打造零部件的產品平台，例如發動機平台；平台化的總成及系統就構成了整車級別的產品平台，例如大眾的PQ系列平台、豐田的B平台等；模塊化設計的總成及系統就是模塊，進而構成整車架構平台，如大眾的MQB平台。

2.2 架構平台和傳統產品平台的比較

如前所述，要理解平台與模塊的概念，核心在於理解架構平台與傳統平台的異同。就相同點而言，兩者本質上同為汽車開發中平台理念的應用，都以「實現通用」為核心目標，也都可以實現平台之上多款不同車型產品的打造。

架構平台與傳統平台的差異也是明顯的，如圖2所示。傳統平台實際上就是一種產品平台，在平台內的不同產品通常採用相同的動力總成和底盤結構，並共享相當一部分其它零部件，但在不同傳統平台之間，零部件通用程度非常有限，也就是說各傳統平台之間是分隔的。架構平台基於共性的零部件模塊打造而成，有著更複雜也更充分的通用體系，其與傳統產品平台的最大不同在於可以實現零部件模塊的跨平台通用。例如，同一個共性零部件模塊（如空調模塊），可以應用於不同的架構平台，進而應用於不同架構平台下不同的產品平台及車型產品。同時，這些共性的模塊也是系列化的，選擇不同的模塊組合就可以形成不同的架構平台以及相應的產品平台。

圖2架構平台和傳統產品平台衍生車型產品的不同路線

可以看出，架構平台通過重新定義整車構成，弱化了原來傳統產品平台之間的界限，以實現更大程度的零部件通用。顯然，架構平台更具擴大規模效應、節約相關成本的空間，這對於產品線龐大的巨型汽車企業，重要意義不言而喻。

基於模塊的架構平台代表著實現更大程度通用的可能，因此可以認為是平台化的一個新階段。但是，我們對於模塊化開發及架構平台的概念也切勿「神化」：一方面，平台化和模塊化開發在本質上是一致的，都是追求通用化、降低成本、提升效率的一種模式，如果推行架構平台不能取得比傳統平台更大的收益，那就完全沒有意義，也就是說，架構平台並不一定比傳統平台更「高級」，兩者都是手段，不是目的，不可本末倒置；另一方面，推行架構平台是有基本條件的，與企業自身規模、規劃能力、技術實力以及設計積累密切相關，又要考慮外部條件（如供應商能力）以及未來變化趨勢的影響，因此，企業必須量力而為、適時而動。

3 影響企業推行平台化模塊化進程的因素

必須明確的是，儘管架構平台即模塊化平台在理論上具有多重優勢，但是為了追求跨平台的更大範圍通用，勢必要犧牲專屬於每一個產品平台的相對「更佳」的設計方案，因此，架構平台並不必然帶來正向收益。對此，企業必須保持清醒的認識，系統全面地分析自身相關的基本條件及要素，既不冒進亦不拖沓地有序推行平台化和模塊化產品開發。

3.1 企業產品規劃與整體發展戰略的匹配性和前瞻性

企業選擇適宜的平台化或模塊化產品開發模式必須與自身整體發展戰略及相應的產品規劃相匹配，也就是說，既要充分理解實施全新模塊化開發模式帶來的價值，也要慎重評估調整升級開發模式所需要的時間、能力和可能的負面影響，還要系統梳理改造原有的產品平台框架所需付出的額外代價。

如果企業的銷量規模有限、產品線密度並未飽和、產品平台的構建也尚未清晰有序，此時按照傳統平台的理念，重點打造幾個核心的產品平台可能是更直接也更有效的明智舉措。在這種情況下，追求用一個架構平台涵蓋所有產品則會「事倍功半」，因為這意味著必須針對共性模塊進行超盈餘的設計以適應各種產品的不同需求，雖然這樣模塊能得到更大程度的通用，但企業較小的銷量並不能充分兌現這種通用帶來的好處，反而憑白損失了面向一個產品平台進行「最優」設計的優勢。

反之，如果企業已經接近產品平台實現通用化的上限，銷量規模巨大、產品線豐富而密集，此時就必須思考是否推行模塊化產品開發模式，通過架構平台打通不同產品平台之間零部件通用的藩籬，否則很難有更大的突破，也有落後於競爭對手的風險。當然，能達到這種程度的汽車企業往往都有已經較為成形的傳統產品平台體系，要轉向全新的架構平台體系並不容易，既需要大量的時間和巨額的投入，更要面對過渡期必然帶來的陣痛，這也就是所謂「歷史包袱」（設計積累）的束縛。在此情況下，企業必須基於全球布局和戰略預判，前瞻性地謀劃，尋求最佳的解決方案。

3.2 企業總體實力和外部條件支撐

企業推行平台化和模塊化產品開發模式必須基於自身實力和外部條件的支撐。前者包括企業的產品及技術策劃能力、產品開發及驗證能力、質量保障能力、供應鏈體系管控能力以及足夠的經驗積累等，後者則主要體現在上下游戰略協作夥伴的支持保障能力。

如果企業對於如何打造汽車產品的理解不充分、能力不健全，即使有推行平台化和模塊化產品開發模式的正確理念和方向，也無法落實到位，難以設計出安全有效、充分兼容而又冗餘適當的共性組件。實際上，更大程度的通用化對產品的可靠性及質量的穩定性提出了更高的要求。

同時，整車廠還需要有足夠實力和極強合作意願的核心供應商與其共進退，畢竟通用的零部件主要來自於供應商。提供不同數量級的零部件模塊，無論是技術還是供貨的難度都將呈幾何級數增加。例如，有能力保質保量按時提供幾十萬套零部件的供應商，未必有能力同樣提供幾百萬套零部件。實施模塊化設計與供貨，無論對於零部件的設計與技術能力，還是其批量供貨能力，都是全新的挑戰。對於千萬輛級別的汽車企業，如果有部分零部件在大部分車型產品中都能共享，那麼能否找到滿足千萬輛級別供貨需求的供應商，如果不能，規模優勢又如何有效體現，這也是企業必須認真思考的系統性問題。

3.3 市場需求及產業發展的變化趨勢

企業要在競爭中勝出，歸根結底要靠贏得消費者的青睞，因此，如何推行平台化和模塊化產品開發模式，還必須充分考慮市場需求以及產業發展的變化趨勢。

對於消費者而言，個性化是始終不變的追求，每個消費者都希望自己購買的產品與眾不同。之所以目前大部分消費者能夠接受基於平台打造的「同質化」產品，一方面是因為平台模式下大規模生產的這些產品更為便宜，另一方面也是因為汽車企業在消費者能夠直接感知的部分並沒有一味追求通用化，而是盡量彰顯差異化。這其中有一個度的把握，假如汽車企業過分追求通用化，容易讓消費者產生對「趨同性」產品的反感，甚至認為模塊化開發是企業「取巧」「偷懶」的手段。隨著汽車的普及程度日益提高，消費者對個性化的追求不斷提高，汽車企業對此必須有充分的考量。

與此同時，新一輪科技革命引發全球產業重構，基於充分互聯協作的智能製造體系成為未來升級的方向，原本相互矛盾的大規模和定製化生產有望由此統一起來。在此前景下，模塊的原有功能也在發生延展，不只是實現跨平台間通用的載體，也將成為滿足消費者個性化需求的關鍵。汽車企業對這一演變也要有前瞻性的認識，預作準備。

4 典型汽車企業的模塊化開發路徑對比解析

4.1 大眾汽車公司

大眾汽車是「模塊化開發」的最早提出者，這與其全球年銷量近千萬輛的規模密切相關。應該說，大眾汽車是大力推進模塊化平台即架構平台戰略的典型企業。

大眾模塊化平台的代表作是發動機橫置模塊化（Modularer Querbaukasten，MQB）平台，其目標是整合原有的產品平台——PQ2、PQ3及PQ4系列平台，從而形成一個全新的擴展性更強的統一平台。這是一個宏大的替換目標，可以說MQB平台是目前最接近理想化的架構平台。MQB平台以通用機艙為基礎與核心，通過大量系列化的可組合的模塊與子模塊構成不同的產品平台，除了前軸與前圍板距離不變外，其它尺寸如軸距、前懸和後懸等都可調整，甚至輪距也允許變化，具有超大柔性和超強靈活性。鑒於大眾集團旗下品牌眾多，MQB平台理論上可以承載幾十款不同品牌和市場定位的車型產品的規劃。大眾希望在MQB平台上衍生出的車型實現80%~85%的零部件通用，從而極大地節約產品開發時間和費用、降低零部件採購和質量管控成本。

然而MQB平台並非百利而無一害。其一，MQB平台的初衷就是追求最大程度的通用，為尋找不同產品的性能、成本、製造方便性等之間的有效平衡，工程開發和生產製造的複雜程度超乎想像，特別是在軸距和輪距都放開的前提下，不同模塊組合下的車型產品有著明顯的差異，而MQB要將這些屬性都囊括其中，難度之大可想而知。因此為MQB平台進行的投入非常巨大，大眾汽車前首席執行官馬丁·文德恩就曾表示，到2012年前的4年中已為MQB平台投資500億英鎊。其二，為了實現系列化的共性模塊在MQB平台上眾多產品之間的通用，這些模塊的設計往往只能選擇「最小公倍數」，有大量的設計預留，當具體到某個產品平台設計時，這些模塊的設計方案可能都不是最佳的，大模塊用於小車存在「浪費」，小模塊用於大車則略顯「不足」。其三，以MQB平台取代PQ系列3個傳統產品平台，不僅意味著大眾自身的變革，也意味著遍布全球的眾多零部件供應商及生產設備供應商都要隨之進行切換和調整，協調難度空前，供應商的投入也極大。

也就是說，推行MQB模塊化平台戰略將導致一定時間內大眾集團投入的增加，而只有在MQB衍生出足量的車型產品後，其收益才有可能抵消投入。從這個意義上講，MQB平台更像是理想狀態下的架構平台，已經超出了解決技術問題及有效降低成本的範疇，有追求極致完美的嫌疑，並不值得盲目推崇。

4.2 豐田汽車公司

在大眾推行模塊化平台戰略之後，豐田也提出了自己新的平台戰略，其核心就是豐田新全球架構（Toyota New Global Architecture，TNGA）平台，是對NBC、B、K、N四大平台的整合，將新的架構平台重新分為混動、前驅、後驅三大類產品平台。同大眾的目標相似，豐田也計劃利用TNGA平台進一步擴大零部件共享、縮短車型研發和生產周期，從而降低成本。不過與大眾MQB平台只是原來橫置產品平台的整合不同，TNGA平台據稱將囊括橫置和縱置的產品平台，理論上平台柔性更高。

從表面上看，豐田的方案較大眾更為激進，但豐田的TNGA平台實際上通過架構平台內的模塊共享實現零部件的通用，通過架構平台衍生的不同產品平台來實現前驅、後驅甚至混動系統的柔性化組合。從已知信息來看，TNGA平台更多的是在基於現有產品平台的通用化整合上做了大量優化設計工作。此外，豐田對TNGA平台制定的80%的通用化目標同樣面臨巨大挑戰，在現有技術水平和全球布局模式下，難度可想而知。

4.3 日產汽車公司

日產的通用模塊化譜系（CommonModule Family，CMF）平台同樣也是一種架構平台的理念。CMF平台由4個基本模塊組成，包括發動機艙、乘員艙、前部底盤和後部底盤模塊，此外，還有1個電器構架模塊。通過這些系列化模塊的不同組合，衍生出眾多的不同產品，從而可以大幅簡化設計、縮短研發及生產所需的時間。

日產規劃的架構平台，採用相對較少的模塊是其突出特點，模塊的性能和可靠性更容易得到保證。同時，各模塊並非完全固化，而是系列化的，有不同的尺寸，因此也具備靈活組合、衍生不同車型的能力。與大眾的模塊高度細化的方式相比，日產的模塊化平台可以說較為簡單，雖然理論上的最大收益小一些，但實現起來也更為容易。

當然，這類相對簡單化的模塊處理戰略，由於不能一步到位規划出具有充分柔性和靈活度的平台，使得衍生車型的尺寸範圍和數量受到限制。相對於大眾這樣的競爭對手，未來可能存在平台成本競爭力不足的危險。必須強調的是，大眾、豐田、日產的平台化模塊化戰略都不能說是最優的，架構平台策略必須結合企業自身的狀況深思熟慮後進行選擇。

5 中國汽車企業產品平台化模塊化開發實施策略建議

5.1 正確理解平台化模塊化開發模式的本質、影響及其需求條件

正確理解平台化和模塊化開發模式的本質、影響及其需求條件，是企業合理規劃、有效實施相關戰略的前提。儘管模塊化可以認為是平台化的最新發展，但兩者的目標都是「通用」以及由此帶來的成本節約、開發時間縮短和開發質量提升。作為手段，平台化與模塊化並無高下之分，選擇的關鍵是要契合企業當前的現狀，並為後續發展做好儲備。因此，企業切不可被這些「時新」的名詞誤導，為了追求「先進」而盲目推行平台化模塊化戰略。

平台化、模塊化產品開發模式對企業成本控制的貢獻如圖3所示。如圖3a所示：在平台化進程的初期，曲線較為平緩，這表明在企業規模有限、平台化執行不夠深入時，零部件通用帶來的收益並不明顯，這也是部分中國汽車企業認為無需平台、造好產品即可的原因；但是隨著企業推行平台化進程的不斷深入（這一進程通常也伴隨著企業產品線的豐富和銷量的攀升），產品平台內零部件的通用程度不斷提升，平台化進程將有效促進企業成本的下降；而伴隨著企業規模的進一步擴大，平台化產品開發模式對成本節約的貢獻將逐步趨近於飽和，達到理論上傳統平台降成本的上限。顯然，面向未來的發展，企業是否推行平台化戰略差異極大，只顧產品、不考慮平台的戰略是短視行為，企業應該在規模不大的發展初期就做好平台的規劃和預留。

（a）單一實行平台化效果（b）先實行平台化、後模塊化效果

圖3 平台化、模塊化模式對企業成本節約的貢獻

如圖3b所示，當傳統產品平台的成本貢獻趨於上限時，企業就應考慮通過搭建模塊化的架構平台，實現跨平台的模塊共享（零部件通用），為成本控制帶來更大的可能空間。但是，由傳統的產品平台向模塊化的架構平台轉化是一個艱難的過程，必然要經歷過渡期的成本上漲階段。正如圖3b所示，企業向模塊化開發模式切換的初期需要大量的投入，對成本的貢獻不升反降。這個「震蕩」過程的長短因企業的不同而各異，但即使對於世界級的超大規模汽車企業，也會對其資金和技術實力構成巨大挑戰。當然，在穩定之後模塊化進程最終指向的成本節約貢獻的飽和值會更高，這正是企業追求的目標。

必須強調的是，儘管架構平台是隨模塊的概念同步衍生出的，但模塊本身具有獨立的功能和價值。對於後發車企而言，即使沒有能力或無緊迫需求來系統規劃完備的架構平台並付諸實施，並不代表完全不能推行模塊化開發策略。實際上，規模相對較小的企業，在持續優化傳統產品平台開發的同時，適當導入跨產品平台的少量通用模塊的設計理念，不失為最佳選擇。同時，必須認識到，汽車企業打造核心模塊是大勢所趨，更與未來智能製造前景下滿足消費者的個性化需求相匹配。或者也可以說，汽車企業在規劃模塊化的架構平台，即推行模塊化進程時，應根據自身情況把握適宜的尺度和側重點。

5.2 中國汽車企業的平台化模塊化之路

中國汽車企業發展至今，在市場份額、產品與技術等方面都有了很大的提升，一些企業已經擁有了較為豐富的產品線，達到數十萬輛的銷量等級。面對來自合資品牌的不斷增大的競爭壓力，中國汽車企業已不能只停留在「開發一款好車」的目標上，而是到了必須認真思考並積極實踐平台化模塊化產品開發模式的時候。為此，本文有如下建議：

5.2.1正確理解，避免誤區

目前仍有一些似是而非的觀點在質疑平台化的大趨勢。

有觀點認為採用平台化開發模式，一旦某個車型出現質量問題，同一平台上所有的車型都面臨被召回的危險。這是一種本末倒置的理解，恰恰相反，採用平台化開發模式，解決了一個車型的問題，就等於解決了該平台上所有衍生車型的問題，從而大大減少了驗證成本和時間。另一方面，企業也可以把原本分散到多款車型的資源和精力集中到一個平台上，更容易防止質量問題的出現。實際上，在不同車型上採用不同的零部件出現質量問題的風險更大。

另有觀點認為，平台化戰略意味著要放棄對汽車產品個性化需求的滿足。其實，在實踐中企業完全可以平衡好平台化設計與個性化需求之間的矛盾。例如：完全可以通過造型、內飾等的差異化來突出產品的個性；而發動機、底盤、變速器、空調、收音機等則要儘可能實現平台共享。

5.2.2積極行動，前瞻規劃

平台化模塊化開發意味著一次投入就能逐次衍生出多款車型，同時也意味著技術及產品的繼承性與積累性。對於能力有限的中國汽車企業，同時啟動多個平台或許力有未逮，但是時至今日，做精做好一到兩個平台應是必然的選擇，只做車型而不規劃平台的做法太過短視。實際上，當前汽車產品更新換代和技術進步的速度越來越快，用一款一款車去追趕，企業的研發之路會越走越艱難，而平台開發可以立足現在、儲備未來，既能解決近憂、又能兼顧遠慮，是關注眼前產品與後續產品性能持續提升的一種有效平衡。因此，中國汽車企業必須積極行動起來，未雨綢繆，前瞻規劃好自己的產品平台體系。

5.2.3認清自己，循序漸進

通過本研究發現，中國汽車企業目前既無能力也無必要搭建架構平台進行產品開發，不可盲目跟風，現在就追求打造類似大眾汽車MQB的平台，而應加快推進平台化進程，把傳統產品平台的益處發揮到極致。與此同時，必須認識到，模塊化是未來產品開發的大勢所趨。作為後來者，中國汽車企業應充分發揮自身「歷史包袱」較少的優勢，認真研究國際汽車企業的實踐和經驗，與核心供應商一起，嘗試在模塊化的道路上前瞻規劃、穩步前進，逐步構建起一些集成度高、可靠性強的共性模塊，集成應用到現有的產品平台上，從而進一步發揮「平台化+模塊化」開發模式的優勢，同時也避免過早陷入到力所不及的複雜架構平台開發中，從而縮短產品開發周期，降低研發和製造成本，真正提升產品的核心競爭力。