王　偉，?！『?/p>

模塊化制造對(duì)產(chǎn)品成本的影響

王偉1，2，牛浩2

摘要：模塊化制造對(duì)產(chǎn)品成本的影響在于降低了產(chǎn)品的研發(fā)成本，也降低了產(chǎn)品的制造成本。此外，模塊化的實(shí)現(xiàn)并非不完全免費(fèi)的，不僅實(shí)施模塊化的本身會(huì)增加企業(yè)的成本，而且會(huì)存在一定的交易成本與機(jī)會(huì)成本。

關(guān)鍵詞：模塊化；模塊化制造；產(chǎn)品成本

一、引言

在全球制造業(yè)經(jīng)過(guò)一系列重大變革之后，大規(guī)模定制已經(jīng)成為當(dāng)今的主要生產(chǎn)方式之一，這種生產(chǎn)方式很好地滿足了消費(fèi)者的需求。尖端技術(shù)的發(fā)展縮短了產(chǎn)品的生命周期，使得企業(yè)能夠根據(jù)消費(fèi)者的需求快速設(shè)計(jì)并制造出優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品。有調(diào)查結(jié)果顯示，產(chǎn)品的生產(chǎn)技術(shù)在經(jīng)歷了幾十年的發(fā)展后，如今產(chǎn)品的生命周期已經(jīng)減少到原來(lái)的1/4。以高新技術(shù)為基礎(chǔ)的先進(jìn)制造模式的出現(xiàn)，加劇了制造業(yè)在全球的競(jìng)爭(zhēng)，企業(yè)產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)能力很大程度上取決于產(chǎn)品其本身成本、質(zhì)量以及進(jìn)入市場(chǎng)的速度。因此，企業(yè)快速的開(kāi)發(fā)出新產(chǎn)品并推向市場(chǎng)成為企業(yè)發(fā)展以及在其在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中獲得競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的重要決定因素。同時(shí)，隨著產(chǎn)品種類日益豐富，競(jìng)爭(zhēng)的日益激烈，企業(yè)必須能夠不斷地向市場(chǎng)輸送新的產(chǎn)品，這些產(chǎn)品不僅要具有較高的品質(zhì)，而且要擁有更具競(jìng)爭(zhēng)力的價(jià)格。實(shí)際生活中，物美價(jià)廉的產(chǎn)品總會(huì)受到消費(fèi)者的青睞，因而具有更大的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，而產(chǎn)品的價(jià)格很大一部分取決于產(chǎn)品的成本。因此，研究如何在快速生產(chǎn)出一系列產(chǎn)品的同時(shí)有效地降低其成本就顯得非常重要。模塊化生產(chǎn)方式的出現(xiàn)解決了上述問(wèn)題，并且逐漸成為制造業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。從20世紀(jì)60年代起，流水線技術(shù)被模塊化技術(shù)所取代，主導(dǎo)了全球制造業(yè)新的發(fā)展方式。模塊化是產(chǎn)業(yè)分工的產(chǎn)物，很顯然，它已經(jīng)逐漸成了全球制造業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。[1][2]不同于傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式，模塊化制造方式不僅使得企業(yè)擺脫了需要靠自身生產(chǎn)產(chǎn)品全部部件的困擾，而是能夠通過(guò)多種渠道獲得所需模塊，再通過(guò)集成技術(shù)將零部件重新組合，從而完成新產(chǎn)品的研制。這樣，企業(yè)可以憑借其優(yōu)勢(shì)專注于開(kāi)發(fā)核心部件，縮短了生產(chǎn)的周期。

二、模塊及模塊化

1.模塊

其實(shí)，模塊并不是一個(gè)新概念。早在二十世紀(jì)初期，建筑行業(yè)中就已經(jīng)存在模塊的概念，當(dāng)時(shí)的建筑模塊更多的是強(qiáng)調(diào)其能夠?qū)崿F(xiàn)幾何尺寸上的連接和替代。后來(lái)，在機(jī)械制造業(yè)中引入了模塊，將模塊與物理產(chǎn)品的功能聯(lián)系到一起，模塊具有了更清晰的功能、接口以及功能傳輸接口特征。對(duì)于模塊的內(nèi)涵，不同的學(xué)者給出了不同的定義，表1是個(gè)別學(xué)者對(duì)模塊的定義。

表1　模式的定義

資料來(lái)源：作者整理.

從中我們可以看出，模塊是將復(fù)雜的產(chǎn)品根據(jù)產(chǎn)品的功能特征、結(jié)構(gòu)特征或者技術(shù)特點(diǎn)分解成為各個(gè)單元后得到的，每一個(gè)模塊都具有其獨(dú)立的功能且具有標(biāo)準(zhǔn)的接口結(jié)構(gòu)，接口相同的不同模塊之間可以相互替換，從而形成多樣化的最終產(chǎn)品。模式具有三大特征：一是獨(dú)立性，不同的模塊可以單獨(dú)地進(jìn)行研發(fā)和生產(chǎn)；二是可替代性，具有相同接口結(jié)構(gòu)的模塊可以相互替換，滿足顧客的個(gè)性化需求；三是通用性，模塊在系統(tǒng)內(nèi)部可以實(shí)現(xiàn)共享，在不同產(chǎn)品間可以實(shí)現(xiàn)通用。[3]

2.模塊化

哈佛大學(xué)商學(xué)院的Badlwin和Clark教授，在1997年的《哈佛商業(yè)評(píng)論》上發(fā)表了一篇較大影響的文章——“模塊化時(shí)代的管理”，在該文章中其對(duì)模塊化做了精辟的解釋。他認(rèn)為，模塊化的核心是將一個(gè)或多個(gè)相對(duì)小的，可以分別進(jìn)行功能設(shè)計(jì)的系統(tǒng)組建成一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)或流程，其中，每個(gè)模塊的研發(fā)和生產(chǎn)是獨(dú)立于其他模塊的，模塊的內(nèi)部包含其信息處理的過(guò)程，最后將這些模塊通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的界面與其他模塊進(jìn)行連接。[4]

目前，對(duì)于模塊化，在學(xué)術(shù)界還沒(méi)有一個(gè)被大家認(rèn)可的定義，但是對(duì)于模塊化的討論一直十分激烈。對(duì)于模塊化的定義，學(xué)術(shù)界比較認(rèn)可的是青木昌彥的說(shuō)法：“模塊化是指將一個(gè)比較復(fù)雜的系統(tǒng)或過(guò)程按照一定的規(guī)則和聯(lián)系分解成半自律的子系統(tǒng)，這些子系統(tǒng)可以進(jìn)行獨(dú)立的設(shè)計(jì)，同時(shí)，這些子系統(tǒng)又可以按照某種規(guī)則和聯(lián)系與其他子系統(tǒng)構(gòu)成更加復(fù)雜的系統(tǒng)或過(guò)程。”[5]也就是說(shuō)，模塊化可以分為兩個(gè)過(guò)程，即模塊分解和模塊集成，它一種追求工作效率又能約生產(chǎn)費(fèi)用的分工方式。模塊化可以使復(fù)雜的產(chǎn)品簡(jiǎn)單化，節(jié)約產(chǎn)品的成本。圖1為青木昌彥給出的模塊化戰(zhàn)略的框架。

圖1　青木昌彥給出的模塊化戰(zhàn)略框架

隨著模塊化理論的發(fā)展，很多學(xué)者對(duì)模塊化有不同的理解。表2是作者對(duì)現(xiàn)有文獻(xiàn)進(jìn)行整理，得到部分學(xué)者對(duì)模塊化的定義。

表2　模塊化的定義

資料來(lái)源：作者整理.

三、模塊化制造對(duì)產(chǎn)品成本的影響

成本是企業(yè)在生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)中的實(shí)際消耗，是企業(yè)定價(jià)的基礎(chǔ)。通常，產(chǎn)品的生產(chǎn)成本主要包括產(chǎn)品的研發(fā)(設(shè)計(jì))成本、制造成本和銷售成本。模塊化產(chǎn)品在產(chǎn)品的生產(chǎn)制造階段與非模塊化產(chǎn)品有不同的特點(diǎn)，并且有很大的差異。

1.模塊化制造降低了產(chǎn)品的研發(fā)成本

關(guān)于模塊化與產(chǎn)品研發(fā)成本相關(guān)的研究，企業(yè)進(jìn)行模塊化生產(chǎn)可以節(jié)省企業(yè)開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品的周期，同時(shí)可以降低研發(fā)成本。Allen等(1998)認(rèn)識(shí)到相似模塊的重復(fù)利用可以減少產(chǎn)品開(kāi)發(fā)時(shí)間；[6]Sosale等(1997)認(rèn)為，企業(yè)在模塊化設(shè)計(jì)階段，可以將一個(gè)設(shè)計(jì)任務(wù)劃分為多個(gè)子任務(wù)，并且這些子任務(wù)是可以并行開(kāi)發(fā)的。為了完成這個(gè)目標(biāo)，總體設(shè)計(jì)的任務(wù)被分成更小的設(shè)計(jì)任務(wù)，同時(shí)要明確他們之間正確的接口。然后，可以對(duì)現(xiàn)有的設(shè)計(jì)進(jìn)行細(xì)微的變化進(jìn)而重用該模塊，這樣節(jié)省了對(duì)現(xiàn)有產(chǎn)品進(jìn)行更新的時(shí)間和精力，可以減少產(chǎn)品的研發(fā)成本；[7]Tosunoglu(1994)用機(jī)器人的例子描述了模塊化給生產(chǎn)帶來(lái)的好處，增加了生產(chǎn)的靈活性，降低長(zhǎng)期的開(kāi)發(fā)成本，加快設(shè)計(jì)周期等；[8]Sanderson (1991)以福特汽車V-8發(fā)動(dòng)機(jī)為例，說(shuō)明了當(dāng)他們基于模塊化來(lái)進(jìn)行產(chǎn)品開(kāi)發(fā)時(shí)能夠節(jié)省研發(fā)的費(fèi)用。[9]模塊化制造對(duì)產(chǎn)品研發(fā)成本的影響主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是不同產(chǎn)品的相似模塊可以重復(fù)利用，減少了新產(chǎn)品研發(fā)的時(shí)間和成本；二是對(duì)于產(chǎn)品劃分不同的模塊后，不同模塊的研發(fā)是同時(shí)獨(dú)立進(jìn)行的，減少了產(chǎn)品的研發(fā)周期，加快了新產(chǎn)品上市的速度。

2.模塊化制造降低了產(chǎn)品的生產(chǎn)成本

關(guān)于模塊化與產(chǎn)品生產(chǎn)成本之間關(guān)系，相關(guān)的研究表明企業(yè)通過(guò)模塊化能夠大幅降低產(chǎn)品的生產(chǎn)成本。Hopwood (1995)以電子制造業(yè)為例來(lái)說(shuō)明模塊化為企業(yè)帶來(lái)的好處，企業(yè)可以通過(guò)模塊化來(lái)減少產(chǎn)品裝配時(shí)間，降低勞動(dòng)成本和庫(kù)存成本等。[10]Gershenson等(1999)認(rèn)為，模塊化能夠使企業(yè)根據(jù)顧客的要求來(lái)靈活的設(shè)計(jì)產(chǎn)品，另一個(gè)好處是模塊通過(guò)減少生產(chǎn)過(guò)程的數(shù)量和減少重復(fù)的過(guò)程，降低產(chǎn)品的成本。[11]Ulrich 和Tung’s (1991) 詳細(xì)說(shuō)明了產(chǎn)品模塊化帶來(lái)的好處以及其對(duì)產(chǎn)品整體的成本帶來(lái)的變化。[12]Lapp和Golay(1997)在模塊化過(guò)程中引入成本懲罰指數(shù)，建立了一套獨(dú)有的理論。通過(guò)該方法的運(yùn)用，不但使工程質(zhì)量明顯改善，而且大幅度節(jié)省了成本。[13]Erixon (1996)說(shuō)明了模塊化為企業(yè)帶來(lái)的一些好處，其中一個(gè)好處就是規(guī)模經(jīng)濟(jì)。[14]Ishii等(1995)認(rèn)為，模塊化導(dǎo)致成本下降的原因是零件和原材料價(jià)格的下降。當(dāng)零件和原材料的采購(gòu)數(shù)量很大時(shí)會(huì)有價(jià)格折扣進(jìn)而產(chǎn)生規(guī)模經(jīng)濟(jì)。模塊化生產(chǎn)能夠通過(guò)使企業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中較多地使用通用模塊，較少使用專用模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)這樣的規(guī)模經(jīng)濟(jì)。[15]Van Hoek(1998)以奔馳汽車為例來(lái)解釋模塊化對(duì)該企業(yè)的影響，該企業(yè)只在生產(chǎn)組裝汽車時(shí)購(gòu)買相應(yīng)的模塊，這樣它能夠更靈活的應(yīng)對(duì)顧客的訂單還能夠減少企業(yè)庫(kù)存的成本。[16]Edward 等(2005)從供應(yīng)商和制造商的角度來(lái)分析模塊化帶來(lái)的好處，對(duì)于制造商來(lái)說(shuō)通過(guò)模塊化可以通過(guò)減少直接勞動(dòng)力來(lái)降低生產(chǎn)成本和提高生產(chǎn)率，還可以減少工程的設(shè)計(jì)成本。[17]Sandra等(2011)以西班牙的工業(yè)為例，分析了西班牙工業(yè)通過(guò)在全球范圍內(nèi)進(jìn)行模塊化生產(chǎn)，將產(chǎn)品劃分為不同的模塊，然后外包給不同的供應(yīng)商(這些供應(yīng)商大多來(lái)自中國(guó))，由于這些外來(lái)的供應(yīng)商大多具有廉價(jià)的勞動(dòng)力和原材料，使得企業(yè)產(chǎn)品能夠在成本方面具有優(yōu)勢(shì)。[18]Francisco等(2013)將模塊化的思想用在集裝箱建筑的建設(shè)方面，認(rèn)為模塊化的建造方法不但實(shí)現(xiàn)了“即插即用”靈活性的特點(diǎn)，同時(shí)使得建造成本比傳統(tǒng)的建造方式節(jié)省了85%。[19]模塊化制造對(duì)產(chǎn)品生產(chǎn)成本的影響主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是對(duì)通用模塊的大規(guī)模制造，具有規(guī)模效應(yīng)；二是企業(yè)無(wú)須生產(chǎn)所有的零部件，減少了原材料的庫(kù)存成本。

盡管我們發(fā)現(xiàn)，模塊化能夠?yàn)槠髽I(yè)帶來(lái)成本方面的優(yōu)勢(shì)。但是，模塊化的實(shí)現(xiàn)并不是完全免費(fèi)的，不僅企業(yè)實(shí)施模塊化技術(shù)本身需要成本，而且還將帶來(lái)市場(chǎng)交易成本與機(jī)會(huì)成本。模塊化本身是一項(xiàng)非常復(fù)雜的活動(dòng)，IBM為了實(shí)現(xiàn)PC的模塊化花費(fèi)了數(shù)年的時(shí)間，投入了大量的人力物力。尹建華(2010)認(rèn)為產(chǎn)品的模塊化是與產(chǎn)品特點(diǎn)有緊密的聯(lián)系，不同的產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)模塊化的難度也是不同的，越復(fù)雜的產(chǎn)品，其實(shí)現(xiàn)模塊化就越困難，所需的代價(jià)越高，他認(rèn)為模塊化生產(chǎn)對(duì)會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的交易費(fèi)用和機(jī)會(huì)成本。[20]因此，模塊化帶來(lái)的成本與產(chǎn)品的復(fù)雜程度有一定的聯(lián)系。

四、研究結(jié)論

目前，模塊化理論的研究在全球范圍內(nèi)吸引了學(xué)術(shù)界和企業(yè)界的廣泛關(guān)注。有學(xué)者認(rèn)為，我們已經(jīng)進(jìn)入了一個(gè)嶄新的模塊化時(shí)代。伴隨著模塊化在實(shí)踐中的迅速發(fā)展，國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)界已有很多相關(guān)的理論研究。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)模塊化的研究主要從三個(gè)層面入手，即產(chǎn)品層面、企業(yè)層面和網(wǎng)絡(luò)層面。但是，這些研究較多的針對(duì)產(chǎn)業(yè)組織結(jié)構(gòu)展開(kāi)研究，缺少對(duì)企業(yè)內(nèi)部動(dòng)力機(jī)制的剖析。在產(chǎn)品層面，根據(jù)產(chǎn)品的特性，通過(guò)模塊化技術(shù)將產(chǎn)品劃分為多個(gè)模塊，可以對(duì)多個(gè)模塊同時(shí)進(jìn)行研發(fā)和制造，縮短了研發(fā)時(shí)間，減少了制造成本，從而達(dá)到降低成本、提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量的目標(biāo)，進(jìn)而提升企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。

參考文獻(xiàn)：

[1]孫曉峰．模塊化技術(shù)與模塊化生產(chǎn)方式：以計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)為例[J]．中國(guó)工業(yè)經(jīng)濟(jì)，2005,(6)：60-66．

[2]侯若石，李金珊．資產(chǎn)專用性、模塊化技術(shù)與企業(yè)邊界[J]．中國(guó)工業(yè)經(jīng)濟(jì)，2006，(11)：91-98．

[3]陳勁，桂彬旺.模塊化創(chuàng)新——復(fù)雜產(chǎn)品系統(tǒng)創(chuàng)新機(jī)理與路徑研究[M].北京：知識(shí)產(chǎn)權(quán)出版社，2007.

[4]Baldwin C Y., Clark K B. Managing in an age of modularity [J]. Harvard Business Review. 1997, 75(5): 84-93.

[5]青木昌彥.模塊化——新產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的本質(zhì)[M].吳敬璉，譯.北京：中信出版社，2002.

[6]Allen K R，Carlson-Skalak S.Defining product architecture during conceptual design[A].Proceedings of the 1998 ASME Design Engineering Technical Conference[C].Atlanta, GA (New York: The American Society of Mechanical Engineers)，1998.

[7]Sosale S, Hashemian M，GU P.Product Modularization for reuse and recycling[J].Concurrent Product Design and Environmentally Conscious Manufacturing,1997，94：195-206.

[8]Tosunoglu S.On the integration of fault tolerance and modularity in robots: mechatronics in robot design[M].Design: Analysis, Synthesis and Applications, Edited by I. I. Esat, A. Ertas and D. Tilley,1994,pp 281-286.

[9]Sanderson S W.Cost models for evaluating virtual design strategies in multicycle product families[J].Journal of Engineering and Technology Management,1991,(8)：339-358.

[10]Hopwood K.Modularity transforms manufacturing[J].Electronic Engineering Times,1995,14：72.

[11]Gershenson J K, Prasad G J， Allamneni S.Modular product design: a life-cycle view[J].Journal of Integrated Design and Process Science,1999,(3)：3-26.

[12]Ulrich K， Tung K.Fundamentals of product modularity[A].Proceedings of the 1991 ASME Design Engineering Technical Conferences—Conference on Design/Manufacture Integration[C].Miami, FL，1991.

[13]Lapp，C．W．a(chǎn)nd Golay，M．W．Modular Design and Construction：Techniques for Nuclear Power Plants[J]．Nuclear Engineering and Design，1997，172(3)：327-349．

[14]Erixon G.Design for Modularity, Design for X-concurrent Engineering Imperatives[M].Edited by G. Q. Huang (New York: Chapman and Hall),1996,pp 356-379.

[15]Ishii K, Juengel C，Eubanks C F.Design for product variety: key to product line structuring[A].Proceedings of the 1995 ASME Design Engineering Technical Conferences—7th International Conference on Design Theory and Methodology[C].New York: The American Society of Mechanical Engineers，1995.

[16]Van Hoek R.Letters to the editor[J].Harvard Business Review, March/April，1998.

[17]Edward D， Arnheiter Hendrik Harren.A typology to unleash the potential of modularity[J].Journal of Manufacturing Technology Management,2005，(16)：699-711

[18]Sandra Valle, Lucía Avella, Francisco García.International Modularity and Offshoring in Spanish Industry[J].Modern Economy, 2011,(2)：680-690.

[19]Francisco Olivas, Director, Autronic Power，Plug and play - modular building solutions to reduce lead time, cost and increase flexibility[J].Manager of Programming，2013：1-14

[20]尹建華.嵌入全球價(jià)值鏈的模塊化制造網(wǎng)絡(luò)研究[M].北京：中國(guó)經(jīng)濟(jì)出版社,2010.

理論的模塊化制造網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建與管理研究”

(13BGL061))(作者單位：1.西安交通大學(xué) 管理學(xué)院；2.鄭州大學(xué) 商學(xué)院)

(責(zé)任編校：馬小軍，田旭)

(基金項(xiàng)目：國(guó)家社會(huì)科學(xué)基金項(xiàng)目“基于企業(yè)基因重組