模組化生產方式的形成演化及其實現論文

　　內容摘要：模組化生產已引起人們的廣泛關注。本文在借鑑國內外學者研究成果的基礎上，提出了模組化生產方式的概念，從專業化、規模經濟、需求的多樣化和個性化、模組化設計和製造四個方面分析了模組化生產方式的形成演化，從模組劃分、基於功能模組的模組化設計、基於虛擬企業的模組化製造網路、基於多品種流水線的模組化裝配四個方面探討了模組化生產方式的實現。模組化生產方式的研究對大規模定製的實現以及企業滿足市場多樣化、個性化需求有著重要意義，為提升企業的競爭力提供了一種新型生產方式。

　　關鍵詞：模組化生產方式大規模定製

　　模組化生產方式的形成演化

　　技術的進步、經濟的發展及企業對利潤的追求，使生產方式由單件小批生產、批次生產、大批次生產向模組化生產演化。傳統生產方式的弊端促使企業不斷尋求既能夠快速應對市場多樣化、個性化需求，又能夠低成本為顧客提供定製產品的新的生產方式。在這種背景下，模組化生產方式應運而生。因此，模組化生產方式的產生有其必然性。

　　（一）專業化是模組化生產方式形成的前提條件

　　傳統生產方式下，專業化是企業提高生產效率的有效手段。隨著市場競爭的加劇，產品生命週期、交貨期的縮短及顧客消費需求從數量消費、質量消費向個性化消費的轉變，傳統的專業分工不再適應競爭的需要。模組化是在傳統分工的基礎上進一步將各個細分部分按照功能原則重新聚合的過程，這種思想體現在模組化生產方式中就是：產品被分解成獨立的模組，這些模組可以在不同的專業化企業中獨立地被設計、製造，而這種“獨立性”正好可以使各模組生產企業的核心競爭力得到強化。因此，專業化使模組化生產方式具備了產生的可能性，是模組化生產方式形成的前提條件。

　　（二）規模經濟是模組化生產方式形成的動力

　　提高規模經濟效益，降低單位產品成本，是企業實現良好經濟效益的基礎。但在當今競爭日益激烈、市場需求日趨多樣化、個性化的市場環境下，滿足顧客需求與實現規模經濟往往是矛盾的，即要滿足顧客多樣化、個性化需求就難以實現企業的規模經濟。因此，如何解決這一矛盾是企業面臨的一大問題。模組化尤其是模組化設計的廣泛應用是企業在技術、產品上的.一大創新，模組化生產方式正是利用模組的標準化及通用化，透過模組化設計、模組化製造、模組化裝配，透過產品的多變性與零部件標準化的有效結合，透過模組的批次生產，在滿足顧客定製需求的同時實現了規模經濟，降低了企業成本。因此，模組化生產方式是一種更能適應當今市場競爭的生產方式，是企業追求規模經濟的有力手段。

　　（三）需求的多樣化與個性化是模組化生產方式形成的必要條件

　　大規模定製是當前滿足顧客多樣化、個性化需求的一種方式，當在單個企業內部實施大規模定製會造成企業成本增加，效率降低。因此，應用模組化生產方式，透過模組化設計、模組化製造、模組化裝配可實現大規模定製的高效、低成本生產。首先，透過對產品進行合理的功能模組劃分，利用模組的相似性來減少產品結構和製造結構的變化，最終藉助模組的選擇和模組間的組合達到在保持產品多樣性的同時控制產品成本的目的；其次，透過將顧客的個性化需求滲透到產品的設計階段，從開始的設計階段到最後的交付階段，整個生產過程都體現了顧客的個性化需求，大大提高了顧客滿意度；最後，模組化製造、模組化裝配縮短了產品的生命週期，縮短了產品上市的時間。因此，快速滿足顧客多樣化、個性化的需求是模組化生產方式追求的主要目標，是模組化生產方式形成的必要條件。

　　（四）模組化設計、製造是模組化生產方式形成的充分條件

　　產品的設計、製造方式決定著產品裝配方式，從而決定著產品的生產方式。模組化設計、製造超越了傳統的設計、製造方式，透過將產品劃分為一系列的功能模組，將生產物件由傳統零部件轉變到模組上來，再透過功能模組的選擇與組合，裝配出滿足顧客需求的產品。模組的標準化、通用化，導致以模組為生產物件的模組化設計、模組化製造的產生，模組化設計、模組化製造引起產品裝配方式由傳統裝配向模組化裝配的轉變，從而導致生產方式向模組化生產方式的轉變。因此，模組化設計、模組化製造促進了模組化生產方式的產生，是模組化生產方式形成的充分條件。

　　模組化生產方式的實現

　　（一）合理的模組劃分是實現模組化生產方式的關鍵

　　模組劃分是模組化設計的前提，而模組化設計是實現模組化生產方式的基礎，因此，模組劃分是模組化生產方式的關鍵環節。模組劃分的粒度對生產的成本和效率有很大的影響：模組劃分粒度越細，越有利於客戶參與產品定製設計，但由於組成產品的模組數增多，使得裝配介面增多，裝配時間加長，裝配精度下降的可能性增加，從而使交貨期延長；模組劃分粒度越粗，越有利於產品裝配，但客戶的需求又較難滿足，因為客戶一點小小的要求，則可能導致整個模組的重新設計，從而增加成本及生產週期，交貨期延長，客戶滿意度下降。針對模組化生產方式的特點，在考慮顧客個性化需求的前提下，以功能為基礎，以結構為載體，根據產品的物理、幾何特徵，進行面向製造、面向裝配的模組劃分，簡化模組化製造、裝配過程，減少運輸、等待時間。

　　（二）基於功能模組的模組化設計

　　模組化設計是模組化生產的價值核心，也是企業最大價值所在。企業在接到顧客的訂單後，首先確定現有產品及模組的重新組合能否滿足顧客需求，以現有產品或模組的重新組合即可快速、可靠地向顧客提供所需的產品，不必進行新產品的設計；否則，透過採取現有模組改進、專用模組設計及其介面設計來進行產品的創新性設計：

　　現有模組改進。分析顧客的個性化需求後，先從模組庫中找到相似的模組，再對該相似模組採取改變或替代某些要素，新增某些要素，改變某些介面以及區域性功能更新，提高模組效能等措施，爭取在現有條件基礎上儘可能滿足顧客需求。現有模組的改進較模組的重新設計經濟有效，週期短，更容易為企業所接受和採納。

　　專用模組設計。當標準模組或通用模組庫中沒有與所要求模組相似的標準模組，無法進行現有模組改進時，就需要採用專用模組設計。專用模組化設計需要較長的週期，需要花費較多的人力、物力、財力，因此，必須考慮經濟性原理，即在設計中考慮通用化、系列化等因素，以便實現專用模組向通用模組的轉型。

　　介面設計。介面的作用是傳遞功能。為擴大模組通用性，介面設計必須解決其互換性和相容性問題。模組的介面分為內部介面和外部介面，內部介面主要實現模組內部的互聯，它是一種專用介面，而外部介面主要是實現模組間的連線。因而，充分考慮各類產品的介面結構，使設計的模組具有多種介面，以實現不同產品的互連，即要擴大介面的相容性，相容性是解決模組更新、加大模組重複使用的有效途徑。為實現必要的相容，對較複雜的介面，可設計介面模組。

　　（三）基於虛擬企業製造網路的模組化製造

　　模組化生產方式將虛擬企業製造網路和模組化製造相結合，實施基於虛擬企業製造網路的模組化製造。基於虛擬企業製造網路實際上是核心成員企業在對新產品進行概念化設計、模組化設計，並對每個模組的效能、引數等關鍵指標標準化之後，就每個模組在眾多的獨立企業中挑選出最優合作伙伴。製造網路中，核心企業根據不斷變化的產出需求和新市場的出現重新配置生產要素。成員企業根據其核心能力、優勢資源承擔相應模組的製造，因此，各成員企業作為組成虛擬企業製造網路的獨立的子系統，各自專注於自己專長的專案，每個成員企業僅僅作為一個功能模組顯示其外部功能。而各成員企業的內部功能，由各成員企業自身去解決，這樣，有利於減少資源在整合過程中由於各個成員企業的利益衝突而產生的內耗，降低聯盟內的交易費用，從而真正把各成員企業的專長、知識、資訊、核心資源優勢集中起來，以最短的反應時間、最少的投資、最大限度的滿足顧客多樣化和個性化的需求；也使各個成員企業可以更好地集中自己所有的資源作自己所專長的工作，以努力提高自己的核心競爭力。

　　（四）基於多品種流水線的模組化裝配

　　模組化裝配，即先透過零部件的組合裝配出具有不同功能的模組，再根據產品的結構、功能選擇滿足要求的模組，透過模組的組合裝配出滿足顧客要求的產品。因此，模組化裝配的基本單元是獨立的模組。針對顧客需求的多樣化、個性化特徵，模組化生產方式可採用多品種裝配流水線，基於多品種流水線的模組化裝配要求做到產量、品種、工時及生產負荷的均衡以實現生產平穩，產品結構轉換迅速，裝置調整時間短，快速響應顧客的多樣化需求。

　　當前，企業的裝配線多是基於顧客訂單的裝配線，裝配過程具有動態性。因此，必須從以下三個方面考慮模組化生產方式下的模組化裝配。

　　產品組合。模組化生產方式下，模組的寬度、深度決定了產品組合的寬度、深度，進而影響產品裝配的效率。模組化裝配按照模組的相似性進行裝配線的任務分配，實現模組的並行裝配，提高裝配效率。因此，對產品組合合理的分析、分類是進行產品的裝配序列規劃及生產線平衡的依據。

　　裝配序列規劃。模組化裝配下，產品的裝配分為模組的分裝和產品的總裝，模組的分裝可以根據對市場的預測及銷售歷史進行預測性裝配，各模組在不同的裝配線上實現並行裝配，因此，不必考慮分裝模組的裝配序列規劃；在產品的總裝階段，則必須考慮產品的結構特徵、裝配的工藝性、模組介面的特性等因素，根據組成產品的模組數量和型別最少、裝配方向、夾具變換次數最少、裝配的層次化、並行化等模組裝配序列規劃原理，確定模組化生產方式下裝配的裝配序列。

　　裝配線平衡。模組化裝配方式下多品種裝配流水線上的節拍為各種產品的平均節拍，而各種產品在工序上的工作節拍因產品的不同而有差異。因此，不能按平均節拍來平衡線內各道工序的生產能力，而應以計劃期為單位結合顧客訂單的交貨期及生產的提前期進行生產線的平衡。生產線平衡後即可以模組為單位，在堅持“構成產品的模組數量和型別最少”的原則下，進行產品的模組化裝配。

　　結論

　　模組化生產方式是模組化理論滲透到製造領域形成的更具靈活性、適應性的生產方式。這種生產方式下，企業不再需要把所有生產工序集中在一個企業內部，而是將生產工序進行模組化分解，外包給其他經營單位，或者從市場上採購模組部件，因此，模組化生產適合於顧客需求多樣化、個性化的大規模定製。當然，實施模組化生產方式的前提條件是產品的可分解性，即該產品既能被分解成若干零部件又可以進行重新組合，並且在這一過程中不會失去原有的功能。

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