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第18章 模块化生产的理论分析

鲍德温和克拉克在《设计规则——模块化的力量》一书中,详细阐述了模块化的相关理论,被国际学术界誉为具有开创性和里程碑意义的著作。模块化实际上是一个将复杂系统进行分解,然后又重新整合的动态过程,其演化包含了从技术的模块化到产品设计的模块化,再到生产的模块化,最后到产业组织的模块化。模块化生产方式对汽车产业的影响及其重要性可与“福特流水线”相提并论。它不仅给汽车产业的发展带来了创新的动力,而且模块化生产通过大规模定制和流程简化,在降低成本提高效率的基础上达到满足消费者多样化和个性化需求的目的。

青木昌彦(2003)认为,模块化的概念不仅是经济学、管理学最热门的话题之一,而且它还有可能彻底改变现有产业和企业的结构,具有十分强大的冲击力。模块化产品设计的基本原则起源于20世纪60年代,并最早应用于计算机硬件生产部门。模块是指半自律性的子系统,通过和其他同样的子系统按照一定的规则相互联系而构成更加复杂的系统或过程。根据这个概念,将一个复杂的系统或过程按照一定的联系规则分解为可进行独立设计的半自律性子系统的行为,称为“模块化分解”;把按照某种联系规则将可进行独立设计的子系统(模块)统一起来,构成更加复杂的系统或过程的行为,称为“模块化整合”。模块本身是一个完整的子功能系统,因此对产品的模块生产首先是产品各功能的分解,接着对各模块进行整合而得到最终产品。模块化不仅仅是一种分解行为,更是一种生产资源的整合过程。汽车拥有电子系统、燃油系统和制动系统等。不同模块的一部分往往构成一个系统。汽车通常由几个独立的系统构成,共同作用以实现汽车的整体功能。集成就意味着用少量的零部件获得同样甚至更多的功能。

模块化产品设计以产品平台为基础。模块化产品设计与技术平台的结合,构成了模块开发和生产持续分离的基础,从而对汽车行业的生产组织产生了巨大的影响,并掀起了扩大外包规模,专营核心业务的风潮。根据麦尔(Meyer,1997)的观点,产品平台是一个子系统和界面的集合,并发展成为一种普通的结构。通过这种结构,一系列派生的产品都能够被开发并生产出来。产品体系影响在产品开发中适用某一种平台方法的可能性。麦法托等(Muffatto andRoveda,1998)强调了在产品开发过程中产品体系是如何影响平台采用的。一个高度复杂的体系将会阻止一组产品的平台的公有化。并且,一个高水平的模块化对于管理在一个产品集合上独特性和公有性之间的转换是有益的。

佐古(Sako,1999)认为,模块战略是一种把模块生产艺术的优势成倍发挥出来的战略,模块产品是一个复合的产品,它的单个要素是独立的设计,然而却作为一个完全的整体发挥作用。在汽车产业,模块化一般是指汽车零部件的模块化,是一种供应商将多个零部件组合成一个完整的系统提供给整车厂的生产方式;从另一个角度说,模块化是汽车生产商(包括整车厂商和零部件供应商)逐步改变零部件自制和开发比率的一种经营战略。为满足不同客户的不同需要,整车厂商可以将具有某一功能或某几项功能的零部件子系统进行变化组合,达到产品差异化的目的;而零部件供应商由过去完全依附于整车厂商的生产模式,转变为在整车厂商的设计规则下独自进行设计、研发与模块组件的整合,因此零部件供应商在产业链中的地位大大提升。佐古(Sako,1999)

展示了两种处理模块化生产的独特而具有战略性的方法:综合者角色(由OEM控制)和模块者角色(由OEM将控制权交给具备提供模块解决方法和能力的一级供应商)。模块化生产的目的是在增加供应产品种类的同时降低产品复杂度。其生产的基本理念是:在不同的制成品间采用可互换的通用模块。由于客户需求的差异性远高于营销努力所能提供的差异性,这种生产方式能够更有效满足客户订单中对不同产品的需求。模块化生产是实现产品服务用户化的最佳方式。

波特认为,成熟产业应该精简已有产品线,提高服务质量,降低制造成本和提高工序创新的质量。在成熟的汽车产业中,实现产品差异化的基础经常从努力迅速提高技术转向精简产品线。产品差异化策略会对组织的全球化战略产生显著影响。产品差异化要求原始设备制造商与消费者建立密切的联系,以了解其特殊的需求。而通过相互近似独立的运营部门负责遍布全球的细分市场,跨国公司就可以根据当地市场需求对其产品进行差异化。因此,跨国公司必须尽可能降低生产的复杂性程度并控制好复杂性。而模块外包恰巧可以降低制造商的复杂性水平,并增加收入。但另一方面,对模块供应商越依赖,也可能会导致价格提高并对制造商收入产生不利影响。那些产品多样化的原始设备制造商需要面对的是数量众多的消费者,形态迥异的市场和地理区域,而且需要解决供应商和不同的生产技术问题。在这种环境中,原始设备制造商需要观察各种因素,并注意它们之间的相互关系。此外,需要对那些注重技术和成本领先的传统策略作出调整。服务创新和流程创新应该得到更多的重视。一个有能力为消费者提供高质量服务的组织即使所销售的产品差异化程度并不高,也可以获得好的经营绩效。

产品多样化是制造商战略中的一个重要组成部分。成功的差异化策略有利于组织对环境威胁作出反应。首先,产品差异化可以降低市场进入的威胁,因为为超过现有组织的产品差异化优势而承担的相关成本是很高的。其次,产品差异化策略可以减少供应商的威胁。有实力的供应商可以提高其产品价格。这些供应成本的提高通过供应链传递,使得消费价格变高。一个生产高度差异化产品的组织可以拥有忠诚的消费者或者消费者无法从其他厂商购买到相似的产品。他们很可能会接受由于转移高成本而提高消费价格。另一方面,若组织无法生产差异化产品,则可能难以将增加的成本转移到消费者身上,因为他们可以从竞争者那里购买到相似产品。再其次,产品差异化使得组织的现有产品看起来比替代品更有吸引力,从而可以减小替代品对组织的威胁。最后,买方的威胁同样可以通过产品差异化来降低,因为如果企业销售的是高度差异化的产品,企业就可以在该市场中获得准垄断的地位。

在产业水平上,毕里思和皮勒等(Bliss,1998;Piller,1999)选定了几个影响模块外包的复杂性因子:(1)消费者结构复杂性;(2)产品设计复杂性;(3)制造系统复杂性。改变消费者行为和降低品牌忠诚度会增加消费者结构复杂性。因此,市场细分对于原始设备制造商来说变得愈加困难。例如,大众为了应对不断增加的异质消费偏好,将消费市场从1987年的9个增加到2000年的30个。增加产品多样化不仅表现在汽车车型上,还包括每个车型的多样化。如此一来,产品类别增加一倍,生产成本往往会提高20%~30%。

现有生产的零部件无法直接应用于新的车型是造成成本上升的主要原因。那些新款式汽车需要的零部件往往需要重新开发,即便那些可用的零件也需要作小的改进。克拉克等(Clark&Fujimoto,1992)研究证实,欧洲汽车产业中的新车型所用的零部件有74%是需要重新研发的。正是由于产品设计复杂性的加大,制造系统的复杂性也随之增加。阿普顿(Upton,1995)认为,产品类别的增加会导致平均批量下降。而且这种复杂性的增加会导致原料流动的中断。

运用弹性的制造系统对解决复杂性的增加往往无济于事,也达不到预期的灵活性。哈耶思等(Hayes&Wheelwright,1979)证实,工序或流程创新作为降低成本和提高生产率的环节,长期来看会变得比产品创新更重要。克拉西克和沃马可(Krafcik&MacDuffie,1989;Womack,1990)在对超过70家的汽车装配厂商进行研究后发现,其中6家的绩效好且可以在低成本条件下保证高质量。这些厂商的共同点是:不遗余力地提高制造工序水平。

在欧洲,革新的金属成型技术和材料的出现是平台共享、多模型平摊投资成本的一个关键因素。目前,普遍的平台策略是维持产量水平的重要策略。平台策略可以使汽车制造商在普遍的标准化技术上提供出一个完整的、具有不同外观、格调及形象的产品系列。这样,开发成本就可以平摊给更大量的汽车生产,开发时间也可以在同步工程中得到缩短。生产成本可以通过更高的标准化水平而降低。此外,同属一个产品族的汽车可以在一共用生产线上进行生产,同时增加了更强的弹性来应对需求的浮动,并降低了单位投资成本。而模块化可应用于通过将系统分成有着与汽车结构相关或不相关的确定参数和任务的小模块来进行综合系统的管理。在快速订单生产中有三种模块化的类型:设计模块化(MID)、生产模块化(MIP)和运用模块化(MIU)。其好处表现在:

MID:元部件的减少而降低了复杂性;MIP:通过更少的线上运转而有更精益的生产;MIU:通过提供给顾客模块的选择而提高了产品的多样性。通过使用模块生产来降低汽车的内部复杂度能使得订单生产减少存货清单、零件计数和组装的订货交货时间。由邻近第一级供应商来传送模块可以更好地降低生产中的复杂度和订货交货时间。

总之,产品差异化战略在汽车产业是比较成功的。这种战略是建立在共享一个平台上的产品家族基础上的。首先,产品开发的速度提高了。产品开发是建立在先进平台的基础上的。这种平台能够带来快速的产品升级。这就为企业带来竞争优势。其次,开发成本通过多种产品模型被摊销掉了,因此成本就被降低了。将一辆汽车分解成标准化的模块使得这些独立模块能够获得独立的发展。模板和汽车装配的分离组装企业降低了复杂程度,增强了控制能力。由于需要管理更少的供应商关系。模块化外包大大减少了质量控制成本和管理成本。