【導(dǎo)讀】隨著信息技術(shù)、制造技術(shù)的迅速發(fā)展和世界市場(chǎng)由相對(duì)封閉到日益開放的轉(zhuǎn)變，大規(guī)模定制生產(chǎn)時(shí)代正在到來。汽車企業(yè)從過去的預(yù)測(cè)型生產(chǎn)向按訂單生產(chǎn)方式轉(zhuǎn)。變，在提高質(zhì)量、滿足用戶定制化要求的同時(shí)千方百計(jì)降低汽車成本。汽車市場(chǎng)己是買方市場(chǎng)，用戶需求變化加快，企業(yè)間的競(jìng)爭(zhēng)日益激烈。用戶需求多樣化和個(gè)性化已是一種普遍的趨勢(shì)，導(dǎo)致市場(chǎng)的多樣化和細(xì)化。技術(shù)更新?lián)Q代速度加快，產(chǎn)品生命周期縮短。專用車品種多、批量小和變化快，從用戶需求角度講是一種個(gè)性化產(chǎn)品。有限的資源，為市場(chǎng)提供大量的和多樣化的變異產(chǎn)品，以滿足不同的市場(chǎng)需求。模定制生產(chǎn)的企業(yè)組織與運(yùn)作管理，這兩個(gè)部分是相輔相成的。一方面對(duì)面向大規(guī)模。戴爾公司采用了大規(guī)模定制生產(chǎn)模式，是個(gè)人計(jì)算機(jī)制造行業(yè)的楷模。24小時(shí)內(nèi)將定制產(chǎn)品裝上車，送貨上門，并負(fù)責(zé)安裝調(diào)試。定制，再次在競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)了領(lǐng)先地拉。羅拉成為美國(guó)唯一的尋呼機(jī)制造商，占有全世界市場(chǎng)份額的40%以上。

　　

【正文】 本地生產(chǎn)新產(chǎn)品以滿足不斷變化的市場(chǎng)的要求事實(shí)上，產(chǎn)品設(shè)計(jì)幾乎大多數(shù)都是從已有的產(chǎn)品中進(jìn)化而來的，所謂的初次設(shè)計(jì)、適應(yīng)性設(shè)計(jì)和變型設(shè)計(jì)僅僅是對(duì)原來產(chǎn)品的利用程度不同而言考慮到適應(yīng)性設(shè)計(jì)和變型設(shè)計(jì)有許多不同于初次設(shè)計(jì)的共同點(diǎn)，其特點(diǎn)都是在已有解的基礎(chǔ)上進(jìn)行修改以產(chǎn)生一個(gè)新解，本文根據(jù)基于平臺(tái)的產(chǎn)品開發(fā)的需要，參照鐘廷修、趙繼云哪 ]等 人的做法將適應(yīng)性設(shè)計(jì)和變型設(shè)計(jì)統(tǒng)稱為變型設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單地說，變型設(shè)計(jì)就是“留大同變小異”，利用已有的產(chǎn)品設(shè)計(jì)或平臺(tái)基礎(chǔ)，花很小的變異代價(jià)而得到一個(gè)新設(shè)計(jì)，從而大大提高設(shè)計(jì)效率 。 模塊的特點(diǎn)和產(chǎn)品模塊化的優(yōu)點(diǎn) 由于企業(yè)產(chǎn)品平臺(tái)方案的制訂是依賴于企業(yè)客戶目標(biāo)市場(chǎng)需求的不同而變化的， 天津工程師 范學(xué)院 2021屆本科生畢業(yè)論文 25 同時(shí)產(chǎn)品模塊的劃分必須考慮不同企業(yè)的產(chǎn)品功能、研發(fā)特點(diǎn)、生產(chǎn)特點(diǎn)、采購(gòu)及物流方式和售后服務(wù)特點(diǎn)等方面的不同需求，所以產(chǎn)品平臺(tái)和模塊化的方案必須結(jié)合企業(yè)的實(shí)際情況，沒有一成不變的解決方案因此，理解模塊的特點(diǎn)及企業(yè)要利用模塊化達(dá)到的目 的就顯得十分的重要，本文將在下面詳細(xì)的論述模塊的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)，以幫助讀者找到本企業(yè)模塊的特點(diǎn)和要達(dá)到的目標(biāo) 。 ①模塊的特點(diǎn) 理解模塊必須抓住模塊的主要特點(diǎn)，這三個(gè)主要特點(diǎn)是模塊的精髓，也是劃分企業(yè)自身產(chǎn)品平臺(tái)和產(chǎn)品模塊的基礎(chǔ) 。 1)模塊具有獨(dú)立的功能 模塊的功能是整個(gè)產(chǎn)品功能的組成部分，且這個(gè)功能是自我包含，自我實(shí)現(xiàn)的 。在集成化的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)中，零部件的功能與產(chǎn)品功能是多對(duì)多的關(guān)系，這樣導(dǎo)致某個(gè)零部件的設(shè)計(jì)更改會(huì)影響到產(chǎn)品的多個(gè)功能，也就會(huì)導(dǎo)致不確定范圍的零部件的修改，同樣為了實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的某項(xiàng)功能改善，也會(huì)導(dǎo)致很多 零部件的修改隨著產(chǎn)品復(fù)雜程度和產(chǎn)品零部件重用度的提高，管理這樣的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和相關(guān)信息就會(huì)變得十分困難，尤其是在產(chǎn)品為系列化、批量生產(chǎn)模式的企業(yè)中，隨著不可互換的相似零部件種類的增加，銷售、采購(gòu)、物流、生產(chǎn)和服務(wù)等業(yè)務(wù)領(lǐng)域中的管理困難會(huì)成倍增加 。 在模塊化的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)中，零部件的功能與產(chǎn)品功能是一對(duì)一的關(guān)系，這樣對(duì)于零部件的更改和產(chǎn)品功能的改善不會(huì)造成其他零部件和功能的調(diào)整，也就是將產(chǎn)品的功能抽象與產(chǎn)品零部件的具體實(shí)現(xiàn)分離，模塊自身的單獨(dú)發(fā)展不會(huì)影響其他模塊由于模塊的功能必須考慮在一系列產(chǎn)品中互換的問題，因此某些 模塊的功能在某一個(gè)產(chǎn)品中有可能是冗余的，但是從全局的角度看這樣做是值得的比如，計(jì)算機(jī)主板上 PCI 插槽一般有 46 個(gè)，而大部分計(jì)算機(jī)上僅僅使用 2 個(gè)，這種功能的部分冗余帶來的是很強(qiáng)的擴(kuò)展能力和更大范圍的互換能力。 2)標(biāo)準(zhǔn)的幾何連接和一致的輸入、輸出接口 為了實(shí)現(xiàn)同類模塊之間的互換，嚴(yán)格的尺寸接口和輸入輸出接口的定義是必須的。幾何連接接口，可以是機(jī)械領(lǐng)域的銷、面、鍵和螺栓等，也可以是電器領(lǐng)域的信號(hào)、能量等著名的玩具供應(yīng)商 Lego 樂高公司通過積木模塊的不同組合可以拼成幾乎無盡數(shù)量的形狀，于是在市場(chǎng)上取得了巨大 的成功 Lego 樂高公司的積木模塊定義的主要就是幾何連接接口當(dāng)然，在實(shí)際的制造業(yè)中隨著產(chǎn)品復(fù)雜度的增加，模塊的幾何連接接口要比這復(fù)雜得多。輸入、輸出接口，是模塊功能的抽象，此類接口可以是能量、信息、物質(zhì) (液體、氣體 )等，是定義該模塊功能的輸出標(biāo)準(zhǔn)和能夠保證輸出特定功能所必須的輸入條件標(biāo)準(zhǔn)例如，如果發(fā)電機(jī)對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)廠來講是一個(gè)模塊的話，發(fā)電機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)的連接尺寸等幾何連接接口需要標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化同時(shí)，發(fā)電機(jī)的輸入轉(zhuǎn)速、功率，以及輸出的電流等輸入、輸出接口同樣需要規(guī)范 。 天津工程師 范學(xué)院 2021屆本科生畢業(yè)論文 26 3)模塊是有層次的，并且受觀察角度和范圍的影響 模塊可以包含子模塊，因?yàn)槟K的功能是整個(gè)系統(tǒng)功能的組成部分，所以子模塊的功能應(yīng)該是父模塊的基本功能，所以能否稱為模塊是受觀察角度和定義范圍的影響而變化的同樣，模塊層次越多管理難度越大，當(dāng)模塊層次劃分過多，就與非模塊化的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)沒有什么差異了。例如，就模塊的層次而言，柴油機(jī)是整車的一個(gè)模塊，發(fā)電機(jī)又是柴油機(jī)的一個(gè)模塊站在不同的角度，模塊的劃分也會(huì)不同。發(fā)電機(jī)對(duì)于發(fā)電機(jī)生產(chǎn)商來講是一個(gè)產(chǎn)品，對(duì)于柴油機(jī)生產(chǎn)商來講是一個(gè)模塊，而對(duì)于整車生產(chǎn)商來講只是一個(gè)總成件了。整車廠的模塊化產(chǎn)品平臺(tái)中不需要定義發(fā)電機(jī)模塊 。 ② 模塊化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn) 模塊化的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)對(duì)企業(yè)的貢獻(xiàn)可以從產(chǎn)品研發(fā)、提高效率、降低成本和改進(jìn)企業(yè)管理等幾個(gè)方面考慮 ： 1)對(duì)企業(yè)產(chǎn)品研發(fā)的貢獻(xiàn) 模塊是產(chǎn)品知識(shí)的載體，模塊的重用就是設(shè)計(jì)知識(shí)的重用，大量利用已有的經(jīng)過試驗(yàn)、生產(chǎn)和市場(chǎng)驗(yàn)證的模塊，可以降低設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)，提高產(chǎn)品的可靠性和設(shè)計(jì)質(zhì)量模塊實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品功能的分配和隔離，使問題的發(fā)現(xiàn)和設(shè)計(jì)的改進(jìn)變得容易模塊實(shí)現(xiàn)功能的抽象和實(shí)現(xiàn)分離，使設(shè)計(jì)人員容易掌握產(chǎn)品全局，同時(shí)設(shè)計(jì)人員可以屏蔽掉與自身領(lǐng)域無關(guān)的細(xì)節(jié)，從而關(guān)注更高層次的設(shè)計(jì)邏輯模塊功能的獨(dú)立性和接口的一致性，使模塊 研究更加專業(yè)化和深入，可以不斷通過升級(jí)自身性能來提高產(chǎn)品的整體性能和可靠性，而不會(huì)影響到產(chǎn)品其他模塊。模塊功能的獨(dú)立性和接口的一致性，使各個(gè)模塊可以相對(duì)獨(dú)立的設(shè)計(jì)和發(fā)展，可以進(jìn)行并行設(shè)計(jì)、開發(fā)和并行試驗(yàn)、驗(yàn)證。模塊的不同組合能滿足用戶的多樣性需求，易于產(chǎn)品的配置和變型設(shè)計(jì)，同時(shí)又能保證這種配置變型可以滿足企業(yè)批量化生產(chǎn)的需求 。 2)對(duì)企業(yè)工作效率和節(jié)省時(shí)間的貢獻(xiàn) 設(shè)計(jì)和零部件的重用可以大大縮短設(shè)計(jì)周期 。并行的產(chǎn)品開發(fā)和測(cè)試可以大大縮短設(shè)計(jì)周期 。利用已有成熟模塊可大大縮短采購(gòu)周期、物流周期和生產(chǎn)制造周期，從而 加快產(chǎn)品上市時(shí)間 。如果劃分模塊時(shí)考慮到企業(yè)售后服務(wù)的特定需求， 同樣可以縮短服務(wù)周期和耗費(fèi)資源時(shí)間 。 3)對(duì)企業(yè)成本控制的貢獻(xiàn) 模塊和知識(shí)的重用可以大大降低設(shè)計(jì)成本 。采用成熟的經(jīng)過驗(yàn)證的模塊，可以提高采購(gòu)批量，降低采購(gòu)和物流成本 。采用成熟的經(jīng)過生產(chǎn)驗(yàn)證的模塊，可以大大減少由于新產(chǎn)品的投產(chǎn)對(duì)生產(chǎn)系統(tǒng)調(diào)整的頻率，使新產(chǎn)品更容易生產(chǎn)制造，可以降低生產(chǎn)制造成本 。產(chǎn)品平臺(tái)中及平臺(tái)之間存在大量的互換模塊，可以降低售后服務(wù)成本 。 4)對(duì)企業(yè)組織的貢獻(xiàn) 有利于企業(yè)研發(fā)團(tuán)隊(duì)分工，規(guī)范不同團(tuán)隊(duì)間的信息接口，進(jìn)行更為深入的專業(yè)化天津工程師 范學(xué)院 2021屆本科生畢業(yè)論文 27 研 究和不同模塊系統(tǒng)的并行開發(fā) 。抽象平臺(tái)和模塊的建立，可以實(shí)現(xiàn)企業(yè)組織結(jié)構(gòu)與產(chǎn)品模塊結(jié)構(gòu)之間的交互，使并行工程擁有實(shí)施的根基，工藝、財(cái)務(wù)、采購(gòu)和售后服務(wù)可以在產(chǎn)品研發(fā)早期就介入產(chǎn)品研發(fā)項(xiàng)目 。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的模塊接口有利于形成產(chǎn)品的供應(yīng)商規(guī)范 ， 有利于產(chǎn)業(yè)分工的細(xì)化 (比如計(jì)算機(jī)行業(yè)，以及汽車行業(yè) )。 模塊化產(chǎn)品的過程 模塊化企業(yè)產(chǎn)品的大致過程是 :首先根據(jù)產(chǎn)品功能和目標(biāo)市場(chǎng)需求抽象企業(yè)的產(chǎn)品平臺(tái)，然后根據(jù)產(chǎn)品平臺(tái)和企業(yè)的業(yè)務(wù)實(shí)際劃分模塊組成，最后根據(jù)模塊的劃分來重新調(diào)整企業(yè)研發(fā)團(tuán)隊(duì)分工 。 抽象化產(chǎn)品平臺(tái) 產(chǎn) 品平臺(tái)的定義首先是根據(jù)大量的用戶需求和不同的目標(biāo)市場(chǎng)分析，定義出企業(yè)產(chǎn)品平臺(tái)的主要功能目標(biāo)其次將主要的功能目標(biāo)分解成主要的支撐實(shí)現(xiàn)功能，并定義好功能之間大致的輸入和輸出。最后根據(jù)企業(yè)目標(biāo)市場(chǎng)的差異將企業(yè)的產(chǎn)品劃分成不同的產(chǎn)品平臺(tái)大多數(shù)企業(yè)的平臺(tái)劃分都是在已有產(chǎn)品的基礎(chǔ)之上進(jìn)行的，往往企業(yè)的產(chǎn)品本身已經(jīng)形成系列，這樣調(diào)整的難度不僅是技術(shù)上的阻力，還有員工觀念上的阻力，調(diào)整起來比較困難。同時(shí)隨著產(chǎn)品復(fù)雜程度的提高，平臺(tái)的劃分也越來越難，必須具備對(duì)企業(yè)產(chǎn)品的深入理解，具備對(duì)企業(yè)產(chǎn)品全生命周期管理過程的深刻認(rèn)識(shí)，同時(shí)掌握平臺(tái)化、模塊化的思想，才能定義好企業(yè)的產(chǎn)品平臺(tái)。 詳細(xì)劃分模塊 模塊的劃分實(shí)際上就是在考慮重用和產(chǎn)品整個(gè)生命周期中的實(shí)際后，對(duì)產(chǎn)品功能的重新分配，將原有產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的零部件分解后重新組合的過程即 ： ①模塊劃分的大致原則 基于企業(yè)的特定需求，將產(chǎn)品按照產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和功能劃分成可以重用和互換的不同功能單元，每個(gè)功能單元具有相對(duì)穩(wěn)定的、一致的幾何連接接口和輸入和輸出接口。特定需求包括 :大量的客戶需求 。企業(yè)產(chǎn)品研發(fā)特點(diǎn) 。企業(yè)生產(chǎn)和采購(gòu)實(shí)際 。產(chǎn)品的維修服務(wù)需求 。 因此，模塊的劃分應(yīng)盡量考慮整個(gè)產(chǎn)品生命周期中各個(gè) 環(huán)節(jié)的需求，比如產(chǎn)品的模塊可以考慮工藝合件、采購(gòu)合件和維修合件等。但是，有的時(shí)候企業(yè)不同領(lǐng)域可能對(duì)某種模塊劃分的需求是相悖的，這時(shí)就需要企業(yè)進(jìn)行平衡，要不改變企業(yè)業(yè)務(wù)模式以適應(yīng)模塊劃分，要不容忍這種劃分的缺欠并作為以后優(yōu)化模塊方案的內(nèi)容 。 ②模塊的二元性 一方面，模塊自身功能獨(dú)立，具有標(biāo)準(zhǔn)連接接口和輸入輸出接口。另一方面，模天津工程師 范學(xué)院 2021屆本科生畢業(yè)論文 28 塊又是整個(gè)產(chǎn)品的一部分，不理解模塊在產(chǎn)品中的作用和位置，就無法定義模塊。這種既強(qiáng)調(diào)自身功能的獨(dú)立性，又強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的歸屬性，就是所謂的二元性 。 因此，模塊的劃分必須既要抽象產(chǎn)品平臺(tái)，又要考 慮模塊本身功能的獨(dú)立這兩方面是相互影響的，在實(shí)際劃分中可能會(huì)經(jīng)歷多輪的迭代才能形成滿意的劃分方案 ， 以發(fā)電機(jī)為例，要回答車用發(fā)電機(jī)對(duì)于整車生產(chǎn)商來講是不是一個(gè)模塊的問題。 ③按照模塊結(jié)構(gòu)，重組研發(fā)團(tuán)隊(duì) 可以將某個(gè)模塊或者某些功能相關(guān)的模塊分配給一個(gè)研發(fā)團(tuán)隊(duì)，同時(shí)可以按照模塊之間的接口來定義不同研發(fā)團(tuán)隊(duì)之間的交互信息標(biāo)準(zhǔn)如圖 52 模塊等級(jí)劃分 所示，將兩兩相互強(qiáng)相 關(guān)的模塊標(biāo)出，按模塊之間的關(guān)聯(lián)、交互關(guān)系定義若干種強(qiáng)度等級(jí)，將強(qiáng) 相關(guān)的模塊集中 (在圖中標(biāo)為灰色 )，要么將強(qiáng)相關(guān)的模塊劃分給一個(gè)團(tuán)隊(duì)，要么劃分給組織上、地 域上關(guān)聯(lián)密切的多個(gè)團(tuán)隊(duì)。合理的模塊劃分和研發(fā)團(tuán)隊(duì)劃分是進(jìn)行產(chǎn)品的并行開發(fā)和并行試驗(yàn)驗(yàn)證的基礎(chǔ) 。 圖 52模塊等級(jí)劃分 10015 10018 10021 10023 10025 10027 10028 10031 10032 10033 10035 10036 10041 10042 10043 10045 10046 10051 10053 10053 10055 10015 前懸置及支架模塊 ? 10018 后懸置及支架模塊 ? 10021 氣缸體模塊 ? ? ? ? ? ? ? ? A A A A 10023 齒輪室及墊片模塊 ? ? A A A 1002 飛輪殼及離合泵模塊 ? ? A A 10027 氣缸套模塊 ? A A 10028 推桿室蓋板模塊 ? 10031 氣缸泵模塊 ? ? ? ? ? 10032 氣缸墊模塊 ? ? ? ? 10033 氣缸泵螺栓模塊 ? ? ? 10035 氣缸泵罩蓋 ? 10036 普通蓋板模塊 ? 10041 活塞模塊 A ? ? ? 10042 活塞冷卻噴嘴模塊 A ? 10043 活塞環(huán)模塊 A ? 10045 連桿模塊 ? ? ? 10046 連桿瓦模塊 ? ? 10051 曲軸模塊 A A A ? ? ? ? ? 10052 主軸瓦模塊 A ? 10053 皮帶輪減速器模塊 A ? ? 10055 前后油封及油封座模塊 A A A ? ? 天津工程師 范學(xué)院 2021屆本科生畢業(yè)論文 29 ④根據(jù)企業(yè)的實(shí)際業(yè)務(wù)情況不斷修訂模塊方案 企業(yè)的產(chǎn)品模塊方案不是一成不變的，必定會(huì)隨著市場(chǎng) 和企業(yè)業(yè)務(wù)的不斷變化而 做出 相應(yīng)的調(diào)整。如圖 53 模塊劃分方案的形成過程 所示 ： 圖 53模塊劃分方案的形成過程 產(chǎn)品平臺(tái)理論 平臺(tái)策略的含義 不斷開發(fā)新產(chǎn)品并根據(jù)市場(chǎng)需求對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行更新以適應(yīng)新的市場(chǎng)變化是企業(yè)保持創(chuàng)新的關(guān)鍵。平臺(tái)策略把新產(chǎn)品開發(fā)提升到一個(gè)新的高度，基于平臺(tái)策略的新產(chǎn)品開發(fā)不再專注于單個(gè)產(chǎn)品或單一市場(chǎng)，而是開發(fā)基于平臺(tái)和過程技術(shù)的一系列產(chǎn)品，這些產(chǎn)品形成了產(chǎn)品族，產(chǎn)品族就是滿足同意細(xì)分市場(chǎng)、共享平臺(tái)技術(shù)的一系列產(chǎn)品，產(chǎn)品平臺(tái)與產(chǎn)品族的關(guān)系好比樹干與樹枝和樹葉的關(guān)系，有效地產(chǎn)品 平臺(tái)可以派生出一系列產(chǎn)品族，一個(gè)新平臺(tái)的出現(xiàn)意味著一代新產(chǎn)品的誕生，它綜合了整個(gè)新一代產(chǎn)品的最基本、最重要的特征。從另外一個(gè)角度看，產(chǎn)品平臺(tái)特可以說是夾在企業(yè)與市場(chǎng)之間的一個(gè)界面。另一方面，企業(yè)將各種各樣的相關(guān)理論研究市場(chǎng)需求抽象為概念性產(chǎn)品，并利用產(chǎn)品平臺(tái)對(duì)各種概念性產(chǎn)品進(jìn)行過濾、篩選 。另一方面，企業(yè)對(duì)經(jīng)過過濾、篩選后的各種概念性產(chǎn)品進(jìn)行以平臺(tái)為基礎(chǔ)的實(shí)體性開發(fā)，滿足市場(chǎng)的需求產(chǎn)品平臺(tái)的重要特點(diǎn)是能夠派生出一系列產(chǎn)品，即產(chǎn)品族，滿足用戶多樣化的需求 。產(chǎn) 天津工程師 范學(xué)院 2021屆本科生畢業(yè)論文 30 品平臺(tái)的另一個(gè)重要特點(diǎn)就是能夠較容易地