對智能網(wǎng)聯(lián)汽車的技術(shù)與經(jīng)濟評價體系進行研究

本文旨在通過關(guān)鍵專利技術(shù)分析，對智能網(wǎng)聯(lián)汽車的技術(shù)與經(jīng)濟評價體系進行研究。首先，從專利角度分析了智能網(wǎng)聯(lián)汽車企業(yè)的環(huán)境感知技術(shù)、決策控制技術(shù)和V2X通信技術(shù)、云平臺與大數(shù)據(jù)技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展動向。然后，運用模糊綜合評價和數(shù)據(jù)包絡等統(tǒng)計學方法，構(gòu)建智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)品的技術(shù)與經(jīng)濟評價模型，并分別選取數(shù)款智能網(wǎng)聯(lián)汽車，對它們從需求性、實用性、經(jīng)濟性和操作性進行技術(shù)評價，以及從投入與產(chǎn)出共5項指標進行經(jīng)濟評價。本研究為我國智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)路線規(guī)劃、政策制定和相關(guān)企業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新、新產(chǎn)品研發(fā)提供重要依據(jù)和支撐。 ?

前言

智能網(wǎng)聯(lián)汽車的提出是為人們提供“更加安全舒適，更加節(jié)能環(huán)保，更加便捷高效”的出行方式，并最終替代人類駕駛員的新一代汽車。作為新興產(chǎn)業(yè)，由于多學科交叉融合、涉及面廣、架構(gòu)復雜，產(chǎn)業(yè)的技術(shù)邊界、結(jié)構(gòu)、路徑和方向不夠明晰，技術(shù)逐步進入產(chǎn)業(yè)化應用階段，其技術(shù)性和經(jīng)濟性都不明確，且目前各個企業(yè)都積極開展技術(shù)研發(fā)，很多技術(shù)應用正處于摸索階段，如何更好地進行技術(shù)布局和技術(shù)產(chǎn)業(yè)化應用非常關(guān)鍵。國外學者對專利技術(shù)布局的研究主要集中在方法、設(shè)計制作、功能與應用等方面。如文獻［1］中分別運用專利數(shù)據(jù)收集、社會網(wǎng)絡分析等方法，探討無人駕駛汽車技術(shù)的發(fā)展趨勢。文獻［2］中將專利分析與社會網(wǎng)絡分析相結(jié)合，設(shè)計出一個戰(zhàn)略規(guī)劃工具，并為Waymo公司制定戰(zhàn)略規(guī)劃。文獻［3］中提出基于專利的方法分析了替代動力系統(tǒng)領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)知識生態(tài)系統(tǒng)。文獻［4］中運用專利分析方法，針對混合動力汽車領(lǐng)域太陽能和熱能技術(shù)的發(fā)展趨勢和重點領(lǐng)域進行研究。文獻［5］中通過專利數(shù)據(jù)研究在內(nèi)燃機廢熱回收技術(shù)領(lǐng)域的競爭情況。文獻［6］中將專利作為技術(shù)發(fā)展的重要指標，分析開發(fā)了電動汽車的公司網(wǎng)絡。 ?

國內(nèi)學者對專利布局的研究主要集中在基本理論、功能與應用等方面。如文獻［7］中通過專利申請量、專利申請比例和技術(shù)競爭指數(shù)3個指標，研究了日本本田和豐田公司、美國福特和通用公司在綠色技術(shù)的專利布局情況；文獻［8］中對豐田、本田和日產(chǎn)3家公司在電動汽車領(lǐng)域的專利數(shù)量、類別和分布進行了量化分析。文獻［9］中從專利申請數(shù)量、地域、核心專利和專利引證等角度研究我國汽車企業(yè)海外專利布局狀況。文獻［10］中基于專利計量方法，通過對專利分類號、申請人等要素進行分析。文獻［11］中從區(qū)域態(tài)勢、技術(shù)分布等維度對國內(nèi)外智能網(wǎng)聯(lián)汽車信息融合技術(shù)專利狀況進行分析。文獻［12］中對自動泊車系統(tǒng)的技術(shù)開展專利統(tǒng)計分析。文獻［13］中運用專利地圖方法，分析全球和我國自動駕駛技術(shù)現(xiàn)狀與趨勢。文獻［14］中從專利視角下分析我國純電動汽車技術(shù)跨學科整合特征。文獻［15］中從專利角度分析電動汽車電池技術(shù)的研究與發(fā)展趨勢。 ?

智能網(wǎng)聯(lián)汽車關(guān)鍵技術(shù)分析和產(chǎn)品評價，迎合了在明確產(chǎn)業(yè)技術(shù)結(jié)構(gòu)、路徑和方向的基礎(chǔ)上推動智能網(wǎng)聯(lián)汽車企業(yè)技術(shù)應用和產(chǎn)業(yè)化進程的戰(zhàn)略重點，智能網(wǎng)聯(lián)汽車新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，技術(shù)推廣及應用勢在必行。因此，本文中針對不同智能網(wǎng)聯(lián)汽車企業(yè)關(guān)鍵技術(shù)應用，通過構(gòu)建面向技術(shù)應用的智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)品效益評價模型，找出影響技術(shù)性和經(jīng)濟性的主要因素，結(jié)合不同企業(yè)在智能網(wǎng)聯(lián)汽車重點專利技術(shù)的研究布局和實際產(chǎn)品應用，選擇其具有代表性車型進行技術(shù)經(jīng)濟效益評價，圍繞智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)品技術(shù)經(jīng)濟特性，構(gòu)建智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)經(jīng)濟評價體系，對智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)經(jīng)濟效益進行研究，明確智能網(wǎng)聯(lián)汽車的技術(shù)布局重點和主要影響因素，從而為智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供理論依據(jù)和數(shù)據(jù)支撐，對政府產(chǎn)業(yè)技術(shù)規(guī)劃和相應政策措施的制定，以及企業(yè)技術(shù)路徑優(yōu)化、核心技術(shù)突破和推動技術(shù)產(chǎn)業(yè)化進程，都有著非常重要的理論價值和現(xiàn)實意義。 ?

1 企業(yè)關(guān)鍵技術(shù)專利分析 ?

1. 1 環(huán)境感知技術(shù)

利用傳感器獲取道路情況、運行工況、車輛位置和障礙物位置速度等信息，傳輸給車載控制中心，為智能網(wǎng)聯(lián)汽車提供決策依據(jù)，充當智能駕駛汽車獲取環(huán)境信息的樞紐?，F(xiàn)階段我國車企在此方向上整體布局比例較小，并受制于復雜駕駛環(huán)境和較高成本等因素，車企主要采用攝像頭和毫米波雷達系統(tǒng)作為自動駕駛的感知系統(tǒng)。我國典型車企環(huán)境感知技術(shù)的發(fā)展動向見表1。

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1. 2 決策控制技術(shù)

決策控制技術(shù)是智能網(wǎng)聯(lián)汽車的大腦，是實現(xiàn)自動駕駛操作的核心。本文中主要以自動駕駛決策控制領(lǐng)域的最新專利技術(shù)為切入點，判斷主要汽車企業(yè)自動駕駛決策控制技術(shù)的熱點發(fā)展動向。各車企自動駕駛決策控制技術(shù)發(fā)展動向見表2。

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1. 3 V2X 通信技術(shù)和云平臺與大數(shù)據(jù)技術(shù)

首先V2X通信技術(shù)是對D2D技術(shù)的深入研究，能夠?qū)崿F(xiàn)車與X（車、人、路、基礎(chǔ)設(shè)施等）信息交流的通信系統(tǒng)，通過交換信息可獲得不同端的信息，從而明顯地改善交通管理，提高道路安全性、駕駛安全性和交通效率。本文對V2X通信技術(shù)領(lǐng)域進行技術(shù)分解，主要對短距離通信、移動自組織網(wǎng)絡和網(wǎng)絡融合3部分進行分析。其次云平臺與大數(shù)據(jù)技術(shù)聚焦車路協(xié)同管理，是未來實現(xiàn)智慧交通、智慧城市的基礎(chǔ)。近幾年關(guān)于該領(lǐng)域的研發(fā)主要集中在調(diào)整數(shù)據(jù)分析架構(gòu)、轉(zhuǎn)移數(shù)據(jù)處理階段和融合異構(gòu)車聯(lián)網(wǎng)等方向。各車企V2X通信技術(shù)和云平臺與大數(shù)據(jù)技術(shù)發(fā)展動向見表3。

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2 智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)品技術(shù)評價 ?

基于對智能網(wǎng)聯(lián)汽車企業(yè)在環(huán)境感知、V2X通信技術(shù)、云平臺與大數(shù)據(jù)和決策控制等關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域的專利技術(shù)及其產(chǎn)品應用，采用主觀與客觀相結(jié)合的評價原則，從需求性、實用性、操作性和經(jīng)濟性4個維度，運用模糊綜合評價方法，對不同企業(yè)具有代表性的5款智能網(wǎng)聯(lián)汽車進行分析評價，以得出各款車型在技術(shù)性能方面的績效結(jié)果。 ?

2. 1 評價模型

模糊綜合評判的數(shù)學模型有一級模型和多級模型。采用一級模型進行綜合判斷，分為如下4 個步驟。

（1）評判對象因素集。因素是指對象的各種屬性和性能。

（2）評判集。評判集是等級的集合。

（3）單因素評判，即建立從到的模糊映射：由誘導出模糊關(guān)系，模糊矩陣為 R 為單元素評判矩陣，構(gòu)成了一個綜合評判模型。

（4）綜合評判。由于各種因素有不同側(cè)重，所以每個因素賦予不同權(quán)重，可以表示為U 上的一個模糊子集，且規(guī)定。得出R與A 后，則綜合評判模型為，其中表示模糊轉(zhuǎn)換。記，它是V 的模糊子集，其中，如果評判結(jié)果，就對其結(jié)果進行歸一化處理。

從上述可知，綜合評判關(guān)鍵的兩個步驟，一是建立單因素評判矩陣R，二是確定權(quán)重分配A，但實際操作中無統(tǒng)一的格式可以遵循，通常用統(tǒng)計實驗或?qū)＜以u分的方法近似估計。

2. 2 評價指標

文中主要從智能網(wǎng)聯(lián)汽車需求性、實用性、操作性和經(jīng)濟性，采取比較分析法，參照技術(shù)評價體系，對5款智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)進行對比，采用百分制評分規(guī)則。通過專家打分對5款智能網(wǎng)聯(lián)汽車進行打分，從而得出4個指標具體數(shù)值，結(jié)果如表4所示。圖1用雷達圖來反映5款智能網(wǎng)聯(lián)汽車的4種指標數(shù)據(jù)。

圖1 5款智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)評價結(jié)果

由表4與圖1可知：①所有5款智能網(wǎng)聯(lián)汽車4項技術(shù)指標的分值，按需求性-實用性-經(jīng)濟性-操作性的順序依次升高，毫無例外。當然，這個現(xiàn)象僅供參考。因為它只是本次專家打分的結(jié)果，不足以視為普遍規(guī)律?、趶?項性能指標來看，5款車當中，比亞迪宋最優(yōu)，奔騰最差；從需求性、操作性和經(jīng)濟性3項指標來看，5款車的優(yōu)劣順序，依次為比亞迪宋－星途－榮威－蔚來－奔騰：但從實用性來說，星途－榮威－蔚來的順序有所變化，盡管只有1分之差?？紤]到4項指標的重要程度不同，有必要通過加權(quán)，得到更合理的、客觀的綜合評價。 ?

2. 3 綜合評價結(jié)果

首先，根據(jù)表4對4項指標、5款車的得分進行歸一化處理，再對4 項指標加權(quán)計算得到綜合評價，如表5所示。從表5可見，加權(quán)后綜合評價的結(jié)果，5款車綜合性能的優(yōu)劣排序依次為比亞迪宋-星途－榮威－蔚來－奔騰。由表中各指標權(quán)重可見，在智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)指標中，實用性所占的權(quán)重最大。這是因為現(xiàn)階段的智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)路線不夠成熟，傳感器和車載系統(tǒng)等關(guān)鍵核心技術(shù)缺乏，在此背景下部分廠商追求汽車的智能化程度，而忽略對汽車實用性的考慮，功能同質(zhì)化問題嚴重，駕乘體驗較差，導致智能網(wǎng)聯(lián)汽車的推廣受阻，所以應給實用性更大的權(quán)重。

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3 智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)品經(jīng)濟評價 ?

3. 1 評價模型 ?

數(shù)據(jù)包絡分析是運籌學和研究經(jīng)濟生產(chǎn)邊界的一種方法。從工程學角度看，衡量組織的生產(chǎn)力和衡量系統(tǒng)的效率二者大體相同。本質(zhì)上就是產(chǎn)出和投入的比率。把生產(chǎn)系統(tǒng)中實際決策單元作為基礎(chǔ)，創(chuàng)建決策單元“Pareto最優(yōu)”概念，使用線性規(guī)劃技術(shù)定位生產(chǎn)系統(tǒng)的效率前沿面，獲得各決策單元相對效率和規(guī)模效益等方面信息。

本文中研究的智能網(wǎng)聯(lián)汽車經(jīng)濟性能是指決策單元通過投入生產(chǎn)要素并產(chǎn)出“產(chǎn)品”的活動。雖然投入和產(chǎn)出具體內(nèi)容不同，但最終目的都是使經(jīng)濟和社會效益最大化。首先選用基于輸入評價決策單元（decision making unit，DMU）的總體效率具有非阿基米德無窮小的?模型，用作評價DMU技術(shù)和規(guī)模的綜合效率。其次選用DMU純技術(shù)效率具有非阿基米德無窮小的模型，該模型計算出DMU效率為純技術(shù)效率，表征DMU純技術(shù)效率狀況。 ? 式中：為DMU效率評價參數(shù)；為投入向量與產(chǎn)出向量；為投入要素的集合；為產(chǎn)出要素的集合；和分別為投入和產(chǎn)出的松弛變量；為組合比例。綜合效率值是純技術(shù)效率值和規(guī)模效率值的乘積，DMU規(guī)模效率最優(yōu)解為式中：θ* 為總體效率最優(yōu)解；σ* 為純技術(shù)效率最優(yōu)解；s* 為規(guī)模效率最優(yōu)解。 ?

3. 2 評價指標

智能網(wǎng)聯(lián)汽車的成本以整個生命周期視角來看，主要分為3部分：購買成本、使用成本和回收效益?？偝杀?購買成本+使用成本-回收效益。購買成本指的是買入時的市場價格，使用成本則由燃料費用、網(wǎng)聯(lián)套餐費用、維修費用、保險稅收費用4部分組成。其中保險稅收費用先不考慮，由于智能網(wǎng)聯(lián)汽車目前有燃油、混合動力和電力驅(qū)動3種驅(qū)動方式，考慮到燃油成本遠高于電能，而電動汽車更換電池的成本較高，因而維修費用在車況的影響下具有很大的隨機性，難以進行統(tǒng)一衡量。

回收效益=回收收益-回收成本。回收成本分為：拆解設(shè)備的能源消耗、拆卸處理過程中輔助材料的消耗、可再利用零部件以及所獲得的再生材料的銷售成本、從預處理到最終物料分選各個環(huán)節(jié)的運輸成本、工人工資等；回收收益分為：再利用零部件產(chǎn)生的經(jīng)濟效益和報廢零部件經(jīng)處理所得原材料的經(jīng)濟效益等。綜合上述分析，在對智能網(wǎng)聯(lián)汽車進行經(jīng)濟性分析時，主要選取智能網(wǎng)聯(lián)汽車的百公里油耗、發(fā)動機排量、車聯(lián)網(wǎng)服務費用、價格和銷量這5個指標，選取通用、寶馬等8家企業(yè)中具有代表性的智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)品進行經(jīng)濟性分析，結(jié)果如表6所示。

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3. 3 評價結(jié)果

根據(jù)表6中的指標和數(shù)據(jù)，分別采用和模型計算5款智能網(wǎng)聯(lián)汽車經(jīng)濟性的θ*、σ*，再由式（5）計算s*，具體結(jié)果如表7所示。

表7中s1 * -、s2 * -、s3 * -、s1 * +、s2 * + 分別為C2 R 模型即式（3）的約束條件中3個投入指標和2個產(chǎn)出指標松弛變量的最優(yōu)值。在5 款智能網(wǎng)聯(lián)汽車現(xiàn)有特點和配置下，處于經(jīng)濟性能總體效率前列的車型是：凱迪拉克XT5、寶馬X3、哈佛H6。這3 種車的經(jīng)濟性能綜合DEA有效，既是“規(guī)模有效”，表示投入量適中，介于遞增到遞減之間的狀態(tài)，又是處于規(guī)模收益不變的最佳狀態(tài)。WEY VV7和比亞迪宋MAX 這兩款車雖然總體效率較差，尤其是比亞迪宋，但它們的經(jīng)濟性能的純技術(shù)效率仍處在前沿水平，屬于純技術(shù)DEA有效，其輸出對比投入達到最大，但規(guī)模收益未處于規(guī)模收益不變的最佳狀態(tài)。

5款智能網(wǎng)聯(lián)汽車中3款車經(jīng)濟性能處于規(guī)模效益不變階段，兩款車經(jīng)濟性能為規(guī)模效益遞增階段。當前，我國智能網(wǎng)聯(lián)汽車具有較強的發(fā)展態(tài)勢，但大部分智能網(wǎng)聯(lián)汽車在技術(shù)提升的同時，應避免技術(shù)經(jīng)濟性的下降，綜合考慮技術(shù)的經(jīng)濟成本進行適當擴張發(fā)展，使各項經(jīng)濟性能指標得以進一步提升。 ?

4 結(jié)論 ?

以專利角度分析不同智能網(wǎng)聯(lián)汽車企業(yè)在關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域的布局重點，并運用模糊綜合評價、數(shù)據(jù)包絡等統(tǒng)計學方法，從技術(shù)和經(jīng)濟角度構(gòu)建評價體系，對具有代表性的智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)品進行評價，結(jié)果表明： ?

（1）隨著我國部分企業(yè)已逐步拉近與世界發(fā)達國家在智能網(wǎng)聯(lián)汽車領(lǐng)域的技術(shù)水平，以比亞迪宋MAX 為代表的自主品牌極具市場競爭力，但與通用、寶馬等發(fā)達國家汽車企業(yè)相比，我國汽車企業(yè)在智能網(wǎng)聯(lián)汽車關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域的專利布局相對較弱，特別是V2X通信和云平臺大數(shù)據(jù)技術(shù)領(lǐng)域重點專利數(shù)量偏少，應繼續(xù)保持對國外重要申請人專利技術(shù)的追蹤，進一步加大研發(fā)投入，補齊短板，實現(xiàn)各個技術(shù)領(lǐng)域均衡發(fā)展。 ?

（2）通過對智能網(wǎng)聯(lián)汽車發(fā)展態(tài)勢進行深入分析，發(fā)現(xiàn)其方向適合各國實際情況且相對成熟的智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)正在進行產(chǎn)業(yè)化推廣，但全球正處于智能網(wǎng)聯(lián)汽車商業(yè)化起步期，我國尚未形成完善的法規(guī)、法律和基礎(chǔ)設(shè)施及其監(jiān)管，基礎(chǔ)技術(shù)相對薄弱，核心技術(shù)仍與世界先進水平存在差距。因此，智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)業(yè)要實現(xiàn)高速持續(xù)發(fā)展，進一步實現(xiàn)智能化和現(xiàn)代化的目標，除須具有經(jīng)濟適用性，還應提升智能化、網(wǎng)聯(lián)化水平和駕駛體驗，瞄準世界智能網(wǎng)聯(lián)汽車相關(guān)產(chǎn)業(yè)技術(shù)未來發(fā)展的趨勢，提升產(chǎn)品安全性能。 ?

（3）我國現(xiàn)階段智能網(wǎng)聯(lián)汽車企業(yè)具有較強的發(fā)展態(tài)勢，但智能網(wǎng)聯(lián)汽車企業(yè)在注重技術(shù)提升的同時，還應避免技術(shù)經(jīng)濟性的下降。綜合考慮技術(shù)的經(jīng)濟成本進行適當擴張，各項經(jīng)濟性能指標才能進一步得以提升，通過對智能網(wǎng)聯(lián)汽車各類車型評價指標的綜合分析發(fā)現(xiàn)，我國智能網(wǎng)聯(lián)汽車領(lǐng)域的技術(shù)水平近年來快速提高，同時從智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)角度分析可見，推進智能網(wǎng)聯(lián)汽車平穩(wěn)迅速發(fā)展將是未來10年我國汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要任務之一，在政策、資金、技術(shù)和人員的不斷高效投入下，我國智能網(wǎng)聯(lián)汽車在技術(shù)領(lǐng)域?qū)⑦M一步提檔升級。