王海軍,趙惠妍,金姝彤

(沈陽工業(yè)大學(xué) 管理學(xué)院,遼寧 沈陽 110870)

0 引言

近年來,美國高舉“再工業(yè)化”“逆全球化”“美國優(yōu)先”旗幟,試圖引領(lǐng)高端制造業(yè)發(fā)展,德國制定“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略來激發(fā)其制造業(yè)企業(yè)在新的產(chǎn)業(yè)革命中占據(jù)價值鏈制高點?！吨袊圃?025》提出“加快推動新一代信息技術(shù)與制造技術(shù)融合發(fā)展,把智能制造作為兩化深度融合的主攻方向”,發(fā)揮互聯(lián)網(wǎng)對制造業(yè)生產(chǎn)方式、組織形式、管理方式和商業(yè)模式創(chuàng)新變革的推動作用。黨的二十大報告強調(diào)“推進(jìn)新型工業(yè)化,加快建設(shè)制造強國、數(shù)字中國”。由此,智能制造上升到強國戰(zhàn)略的新高度,并被廣泛視為中國制造企業(yè)尋求轉(zhuǎn)型升級的重要途徑[1],例如海爾、比亞迪和華為等企業(yè)在智能制造領(lǐng)域展開了有益實踐。

目前,國內(nèi)外學(xué)者主要圍繞智能制造的概念[2]、特征[3]、基本架構(gòu)[4]等展開有益探索。然而,在VUCA特征愈加凸顯的新時代,用戶的碎片化、個性化需求得到進(jìn)一步釋放,這對探索智能制造的企業(yè)韌性、創(chuàng)新性提出了更高要求[5-7]。為此,模塊化作為一項使能工具為智能制造升級提供了賦能思路,模塊化具有降低系統(tǒng)復(fù)雜度、強化專業(yè)分工等特征[8],運用模塊化邏輯培育和管理企業(yè)創(chuàng)新,既可以提高對客戶需求的響應(yīng)速度[9],也可以減少動態(tài)經(jīng)濟環(huán)境中的不確定性[10]。例如,德國大眾公司通過構(gòu)建模塊化汽車平臺獲得動力增長;海爾集團建立基于模塊化架構(gòu)的卡奧斯工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺,并以其為紐帶構(gòu)建生態(tài)圈,已經(jīng)為超過12個行業(yè)的3.5萬家企業(yè)提供社會化服務(wù)

由此可見,應(yīng)對復(fù)雜環(huán)境影響和市場挑戰(zhàn)時,模塊化與智能制造存在協(xié)同性。對于智能制造而言,目前企業(yè)實踐先行于理論研究,盡管已有學(xué)者嘗試解析模塊化在促進(jìn)智能制造轉(zhuǎn)型升級中的特殊作用,但尚未理清兩者之間的理論邏輯,仍缺乏關(guān)于模塊化與智能制造間有效橋接關(guān)系及具體賦能機制的深入研究,以用戶為核心的智能制造模式構(gòu)建相關(guān)研究也存在明顯缺口,這些構(gòu)成本文研究重點。鑒于此,本文選擇扎實推行模塊化策略并踐行智能制造戰(zhàn)略的海爾集團作為案例樣本,扎根于該企業(yè)實踐歷程,從微觀視角入手開展探索性研究,旨在挖掘模塊化賦能智能制造的路徑與抓手。

1 理論基礎(chǔ)

1.1 智能制造

Kusiak[11]于1989年首次提出智能制造概念,將其定義為“將知識工程、制造軟件系統(tǒng)等進(jìn)行集成,以對高級技工和專家知識進(jìn)行建模的一種智能系統(tǒng)”。相比而言,美國能源部提出的智能制造概念更強調(diào)利用技術(shù)手段開展制造監(jiān)控與管理[12],中國工信部則更強調(diào)智能制造是一種貫穿全流程的新生產(chǎn)方式[13]。智能制造具備數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化特征,貫穿于設(shè)計、生產(chǎn)、管理、服務(wù)等制造環(huán)節(jié),其本質(zhì)是以物理元件信息反饋與系統(tǒng)集成控制的智能生態(tài)為手段,實現(xiàn)企業(yè)生產(chǎn)效率和運營效率大幅提升[14-15]。

歸納起來,國內(nèi)外學(xué)者主要從智能制造的3個方面展開相關(guān)研究,即智能產(chǎn)品、智能生產(chǎn)和智能服務(wù)[16-17]。其中,智能產(chǎn)品是指通過搭載智能芯片,對外界用戶信息加以采集、整合與處理,可自覺參與到人類復(fù)雜工作與生活中的產(chǎn)品[18-19]。智能生產(chǎn)是由人工智能集成的制造系統(tǒng)和虛擬網(wǎng)絡(luò)信息組成的集合[20],具備迅速集結(jié)組織生產(chǎn)資源的特點。在此情景下,采用智能制造的企業(yè)更有可能靈活應(yīng)對用戶需求變化[21-22]。智能服務(wù)是制造業(yè)企業(yè)實現(xiàn)轉(zhuǎn)型升級的重要手段,通過資源聯(lián)動配置可實現(xiàn)制造業(yè)企業(yè)價值鏈升級。有學(xué)者提出,智能服務(wù)可以優(yōu)化企業(yè)價值鏈各環(huán)節(jié),而提供智能服務(wù)的企業(yè)將徹底變革生產(chǎn)模式與產(chǎn)業(yè)模式[17,23]。此外,Allmendinge[21]提出,智能服務(wù)可與智能產(chǎn)品捆綁在一起,通過智能產(chǎn)品提供智能服務(wù),實現(xiàn)用戶與公司的價值創(chuàng)造。

1.2 模塊化

模塊化理論源于Simon在1962年提出的復(fù)雜性架構(gòu)概念,其倡導(dǎo)采用標(biāo)準(zhǔn)化接口,并利用最小化模塊之間的相互依賴性和最大化模塊內(nèi)部的關(guān)聯(lián)性,塑造“近乎可分解性”結(jié)構(gòu),進(jìn)而通過混合、匹配獲得新的配置而不損失系統(tǒng)的功能或性能[24-25]。模塊化的本質(zhì)在于將系統(tǒng)解耦為獨立的功能模塊,并借助通用性和互換性特征實現(xiàn)異質(zhì)性模塊間通信與交互[26]。模塊化不僅對制造業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級具有能動作用[27],而且對企業(yè)智能制造路徑重構(gòu)具有重要價值[28]。

歸結(jié)起來,制造業(yè)模塊化主要包含3個維度:產(chǎn)品模塊化、生產(chǎn)模塊化、組織模塊化[29]。其中,產(chǎn)品模塊化是指在設(shè)計過程中采用模塊化產(chǎn)品架構(gòu),憑借標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化的界面快速銜接企業(yè)資源[30-31]。Ulrich[32]認(rèn)為產(chǎn)品按結(jié)構(gòu)分解,與功能單元之間界面的互動方式不同,可以分為模塊化產(chǎn)品與整體式產(chǎn)品,具有模塊化架構(gòu)的產(chǎn)品比整體式架構(gòu)的產(chǎn)品更具柔性,前者成為企業(yè)產(chǎn)品創(chuàng)新管理的關(guān)鍵方式及降本增效的重要策略[33]。生產(chǎn)模塊化是指對生產(chǎn)工序進(jìn)行模塊化分解,允許模塊在生產(chǎn)流程中單獨且預(yù)先裝配和檢測,并通過外包模塊或向不同企業(yè)采購模塊及時滿足特定顧客需求,極大縮減裝配線的復(fù)雜工作,降低生產(chǎn)流程對成本、交貨周期等生產(chǎn)績效的負(fù)面影響[34-35]。生產(chǎn)模塊化順應(yīng)顧客需求個性化趨勢,顧客個性化需求的發(fā)展反過來進(jìn)一步推動生產(chǎn)模塊化突破[36],由此,模塊化滲透到企業(yè)管理組織內(nèi)部,使得組織模塊化應(yīng)運而生。組織模塊化通過對系統(tǒng)中組織模塊的分解與整合,架構(gòu)出能夠顯著增強組織柔性和效率的模塊化網(wǎng)絡(luò),可以實現(xiàn)對復(fù)雜系統(tǒng)任務(wù)的處理和操作,減少組織內(nèi)溝通成本和交易成本[37]。此外,通過比較和分析組織模塊化網(wǎng)絡(luò)與其它關(guān)系型網(wǎng)絡(luò)的特征及績效可以發(fā)現(xiàn),組織模塊化網(wǎng)絡(luò)是企業(yè)攸關(guān)方分工協(xié)作的重要體現(xiàn)形式。

基于現(xiàn)有研究,本文認(rèn)為智能制造是兼具智能制造技術(shù)和智能制造系統(tǒng),并能通過AI技術(shù)實現(xiàn)自學(xué)習(xí)和自生產(chǎn)決策等活動的數(shù)字化生產(chǎn)方式?，F(xiàn)有研究缺口主要包括兩個方面:一是既有研究將用戶需求與智能制造割裂開,較多從技術(shù)視角出發(fā)且聚焦于生產(chǎn)層面探討智能制造;二是模塊化和智能制造可能存在一定關(guān)聯(lián)性,但既有文獻(xiàn)并未對兩者之間的理論邏輯進(jìn)行系統(tǒng)闡釋和驗證,難以為企業(yè)實踐提供指導(dǎo)。

2 研究設(shè)計

2.1 研究方法

鑒于本文研究主題為“模塊化如何賦能企業(yè)智能制造升級”,采用探索性單案例研究方法。具體原因如下:首先,“模塊化如何賦能企業(yè)智能制造升級”屬于“How”類型的研究問題,適用于該方法[38];其次,目前有關(guān)模塊化與智能制造間內(nèi)在關(guān)系的研究尚未形成可供參考的理論體系,而探索性單案例研究能夠邏輯推演并復(fù)盤其具體作用機制,并在此基礎(chǔ)上捕捉和追蹤智能制造實踐中涌現(xiàn)出來的新特點;最后,相較于多案例研究,單案例研究更便于對案例進(jìn)行深入剖析,能夠更好地分析模塊化與智能制造兩者間關(guān)系,確保研究深度。進(jìn)一步地,本研究采用質(zhì)性研究中的經(jīng)典分析方法——扎根理論,目的是在缺乏理論假設(shè)的情況下,探尋模塊化與智能制造兩者間微觀作用機制,同時,提煉模塊化賦能智能制造轉(zhuǎn)型升級的脈絡(luò)和范疇間邏輯理路,進(jìn)而為制造業(yè)企業(yè)實現(xiàn)智能制造轉(zhuǎn)型升級提供理論基礎(chǔ)。

2.2 案例選擇

基于對案例典型性、資料可獲取性的衡量與考慮,本文最終選擇海爾集團作為案例研究樣本。一是樣本案例具有典型性。海爾集團作為家電行業(yè)的領(lǐng)頭羊,自2008年以來扎實推行模塊化策略,并于2012年起不斷探索、實踐具有中國特色的智能制造模式,現(xiàn)已形成獨具特色的智能制造發(fā)展路徑?？v觀海爾集團的成長環(huán)境和智能制造演進(jìn)歷程,可以映射出很多中國企業(yè),特別是改革開放之后涌現(xiàn)出的民族企業(yè)共性特征。以海爾集團為樣本開展案例探索,有望析出對其它企業(yè)具有寶貴借鑒價值的智能制造實施路徑。二是資料可獲取性。海爾集團自1984年成立以來,企業(yè)存續(xù)30余年,相關(guān)新聞報道、文獻(xiàn)資料以及官網(wǎng)動態(tài)等二手資料豐富,能夠支撐本研究通過三角驗證。同時,本文作者之一曾在海爾集團技術(shù)研發(fā)中心任職近8年,積累了豐富的一手相關(guān)資料,熟稔海爾集團的模塊化策略和智能制造模式,為資料收集提供了便利渠道,也保證了數(shù)據(jù)真實性。

2.3 數(shù)據(jù)收集

本研究數(shù)據(jù)來源主要包括一手資料與二手資料(見表1)。一手資料涵蓋實地考察與半結(jié)構(gòu)化訪談錄音的轉(zhuǎn)錄文本,共計5.2萬字。二手資料涵蓋文獻(xiàn)資料與企業(yè)官網(wǎng),共計5萬字。本研究數(shù)據(jù)來源渠道多樣化,構(gòu)成研究中的三角驗證,同時,數(shù)據(jù)之間的相互補充又確保了研究效度與信度[38-39]。

3 數(shù)據(jù)分析

3.1 開放性編碼

圍繞“模塊化賦能智能制造升級路徑”這一主題,對交叉重疊的原始資料進(jìn)行排序與梳理,并在此基礎(chǔ)上開展逐字逐句的開放性編碼,通過提煉與歸納得出23個初級概念和14個范疇(見表2)。

表1 案例資料來源Table 1 Sources of case data

表2 開放性編碼Table 2 Open coding

3.2 主軸編碼

在主軸編碼環(huán)節(jié),以開放性編碼結(jié)果為基礎(chǔ),反復(fù)地將一手資料和二手資料所整理的數(shù)據(jù)與涌現(xiàn)出的概念進(jìn)行迭代處理,識別出更加具有理論性基礎(chǔ)的范疇。最終將分散的14個開放性范疇整合為8個主范疇,明確各范疇之間的內(nèi)在邏輯關(guān)系,具體包括設(shè)計模塊化、生產(chǎn)模塊化、組織模塊化、彈性化、效率化、平臺化、數(shù)字化轉(zhuǎn)型、大規(guī)模定制(見表3),為深入剖析模塊化與智能制造之間的關(guān)系奠定基礎(chǔ)。

3.3 選擇性編碼

本研究在保證編碼過程科學(xué)性與嚴(yán)謹(jǐn)性的基礎(chǔ)上,循環(huán)推證編碼結(jié)果,直到滿足飽和度檢驗,從而構(gòu)建模塊化賦能企業(yè)智能制造路徑的理論框架。編碼結(jié)果如圖1所示。

表3 主軸編碼Table 3 Axial coding

圖1 案例編碼過程與結(jié)果Fig.1 Case coding process and results

4 案例分析

4.1 智能制造時代用戶需求演變分析

隨著互聯(lián)網(wǎng)、數(shù)字化的不斷發(fā)展,用戶對價值的追求更符合胡塞爾、海德格爾等所提倡的現(xiàn)象學(xué)價值論,即強調(diào)事物的價值來源與事物的相互作用以及對事物的精神體驗[40]。與此呼應(yīng)的是,國際數(shù)據(jù)公司(IDC)開展的2020年工業(yè)4.0調(diào)研結(jié)果顯示,大多數(shù)企業(yè)意識到,數(shù)字化原生代消費者漸成主流,需求漸趨個性化、多樣化、定制化,并向綜合體驗延伸。相應(yīng)地,數(shù)字技術(shù)應(yīng)用實現(xiàn)了消費端對生產(chǎn)過程的深度參與,推動價值供求關(guān)系逐漸由供給端主導(dǎo)變?yōu)樾枨蠖酥鲗?dǎo)。

進(jìn)一步地,體驗經(jīng)濟的地位日益提升,而智能制造為基于場景的體驗提供了新舞臺。與產(chǎn)品和服務(wù)相比,聚焦基于場景的體驗與用戶交互是一種更高層級的產(chǎn)出,將帶來新一輪的經(jīng)濟增長動能。由此,智能制造時代呼喚新的價值創(chuàng)造方式,即從工廠到用戶單向傳遞的靜態(tài)價值鏈變?yōu)橐杂脩魹橹行?、持續(xù)迭代的動態(tài)價值供求閉環(huán)。從理論視角來看,日本學(xué)者狩野紀(jì)昭于1984年提出Kano模型[41],可用于對用戶需求進(jìn)行分類和分級排序,例如基本型需求、期望型需求和魅力型需求。結(jié)合案例企業(yè)——海爾集團可延伸詮釋為:基本型需求為用戶對產(chǎn)品功能性能的基礎(chǔ)需求,如用戶對洗衣機的洗滌和耐用性需求;期望型需求為提升產(chǎn)品功能性能的增值需求,例如吸納用戶的意見反饋或開辟與用戶互動的渠道等;魅力型需求則指為用戶提供獨具一格、其它競爭對手不具備的特殊需求,例如積極吸納用戶參與產(chǎn)品設(shè)計創(chuàng)新,并通過數(shù)字化工具推動在制產(chǎn)品的全過程可視化、透明化,繼而使用戶享受到產(chǎn)品“主人翁”的體驗。

4.2 模塊化賦能智能制造升級的主要路徑

如前所述,模塊化的要點在于圍繞用戶需求進(jìn)行創(chuàng)新[26,33],具體作用于產(chǎn)品設(shè)計、生產(chǎn)和組織管理等層面,這使它有可能在用戶需求與智能制造之間發(fā)揮橋梁作用。本文基于相關(guān)文獻(xiàn)對模塊化和智能制造理論的系統(tǒng)梳理[16-17,29],通過循環(huán)反復(fù)的資料編碼與理論飽和度檢驗,歸納和細(xì)分模塊化維度與智能制造內(nèi)涵,探究設(shè)計、生產(chǎn)和服務(wù)模塊化促進(jìn)企業(yè)智能制造升級的路徑,構(gòu)建模塊化賦能企業(yè)智能制造升級的理論模型。從編碼過程與結(jié)果來看,設(shè)計模塊化、生產(chǎn)模塊化、組織模塊化、彈性化、效率化、平臺化、數(shù)字化轉(zhuǎn)型、大規(guī)模定制8個主范疇和核心范疇涌現(xiàn)自原始資料,是本文理論闡述與構(gòu)念維度形成的主要基礎(chǔ),模塊化的3個維度(設(shè)計模塊化、生產(chǎn)模塊化和組織模塊化),通過彈性化、效率化和平臺化的賦能抓手對企業(yè)智能制造升級產(chǎn)生促進(jìn)作用?；谏鲜鼍幋a結(jié)果并結(jié)合案例樣本實踐,析出模塊化賦能智能制造升級的主要路徑如下:

(1)設(shè)計模塊化。設(shè)計模塊化有助于促進(jìn)產(chǎn)品多樣化、加快企業(yè)對市場變化的響應(yīng)速度、節(jié)約研發(fā)成本等[42]。傳統(tǒng)產(chǎn)品模式下,不同類型/系列產(chǎn)品零部件不斷增加且存在不兼容問題,導(dǎo)致海爾集團零部件數(shù)量龐大且分散,囿于產(chǎn)品零部件的標(biāo)尺和類型不同,各種零部件種類不僅耗費專業(yè)設(shè)備等大量生產(chǎn)資源,加大生產(chǎn)線變更和產(chǎn)品投產(chǎn)難度,無法滿足多層次、多樣化的用戶需求,而且導(dǎo)致新產(chǎn)品設(shè)計愈發(fā)復(fù)雜,降低產(chǎn)品研發(fā)創(chuàng)新效率和效果,使企業(yè)錯過最佳市場紅利。在此情境下,海爾集團于2009年開始正式實施設(shè)計模塊化,將注重需求這一理念嵌入到從零件設(shè)計到功能模塊設(shè)計的全部流程中,一方面產(chǎn)品核心模塊的穩(wěn)定有利于全面滿足用戶對產(chǎn)品的基本型需求,另一方面,不同功能模塊的匹配組合可以整合供應(yīng)鏈不同位勢供銷商,滿足用戶對產(chǎn)品的期望型需求。例如海爾525系列冰箱,只需要7個對應(yīng)基本型需求的模塊,再搭配個性模塊,即可組成59種滿足用戶需求的不同產(chǎn)品,該系列產(chǎn)品年均銷量達(dá)180萬臺以上。

設(shè)計模塊化主要經(jīng)歷3個階段演化(見表4):一是零部件模塊化。海爾集團實施模塊化的初衷,主要在于破解零部件種類冗雜的生產(chǎn)問題,因而需要分析零部件屬性的相似性,運用設(shè)計模塊化準(zhǔn)則,將零部件聚合成不同功能模塊。二是功能模塊組合配置。在設(shè)計模塊化的作用下,不同功能模塊逐步演化為共性模塊與個性模塊。企業(yè)開展生產(chǎn)、研發(fā)、設(shè)計等活動時,通過調(diào)研等方式了解用戶的期望型需求,并通過共性模塊與個性模塊的組合,為企業(yè)設(shè)計多樣化定制產(chǎn)品。這樣的模塊配置方式可以極大地提升產(chǎn)品柔性,并在維系不同模塊標(biāo)準(zhǔn)化接口的前提下,僅通過優(yōu)化部分模塊的功能,就可提升產(chǎn)品整體性能,既實現(xiàn)快速生產(chǎn)又滿足用戶個性化需求。三是模塊協(xié)同設(shè)計。相較于前兩個演化階段,模塊協(xié)同設(shè)計可以實現(xiàn)跨企業(yè)的價值創(chuàng)造,設(shè)計模塊化不再局限于企業(yè)內(nèi)部活動,而是在用戶交互、錨定不同層次用戶需求的基礎(chǔ)上,利用開放資源吸引優(yōu)質(zhì)合作伙伴。例如,在產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計階段,海爾就積極整合具備創(chuàng)新能力、檢測能力和供貨能力的外部模塊供應(yīng)商參與模塊協(xié)同設(shè)計;針對模塊檢測和產(chǎn)品組裝檢測過程中存在的生產(chǎn)效率或良率問題,海爾與模塊供應(yīng)商協(xié)同解決,確保產(chǎn)品品質(zhì)滿足要求。

表4 案例企業(yè)設(shè)計模塊化演化過程Table 4 Design modularization evolution process of case enterprise

(2)生產(chǎn)模塊化。解決規(guī)?；a(chǎn)與個性化需求之間的矛盾是海爾集團開展生產(chǎn)線重構(gòu)的動因。傳統(tǒng)生產(chǎn)體系下的“單線性”生產(chǎn)線難以滿足用戶主權(quán)被充分釋放而形成的各類細(xì)分市場需求,而固化的生產(chǎn)線、產(chǎn)品變更時反復(fù)更改的模具、復(fù)雜的工藝,在產(chǎn)品物料、設(shè)備參數(shù)等方面加重規(guī)模化生產(chǎn)與個性化需求的矛盾。同時,海爾集團原有的采購等管理層級深層交縱,冗雜的管理流程難以針對瞬息萬變的用戶需求進(jìn)行產(chǎn)品研發(fā)與生產(chǎn)。隨著用戶參與創(chuàng)新的程度不斷加深,他們不再滿足于基本型需求類產(chǎn)品,而是偏好于能夠滿足其期望型需求和魅力型需求的產(chǎn)品。由此,為了滿足多層次用戶需求,更迅速地占領(lǐng)市場,案例企業(yè)希望擺脫傳統(tǒng)生產(chǎn)線與采購方式的桎梏,更充分發(fā)揮產(chǎn)品設(shè)計模塊化的效能。因而,在嵌入用戶需求映射與反饋的基礎(chǔ)上,對內(nèi)部生產(chǎn)線和采購管理模式進(jìn)行重構(gòu),以期實現(xiàn)產(chǎn)品制造環(huán)節(jié)的價值最大化。

生產(chǎn)模塊化主要包括兩方面內(nèi)容:一是模塊化采購供應(yīng)。海爾集團模塊化采購供應(yīng)的核心是推動供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)中的零件商形成半自律的模塊供應(yīng)子系統(tǒng)(見表5)?；谀K供應(yīng)商協(xié)同系統(tǒng)(COSMOPlat—海達(dá)源),海爾集團將用戶視為創(chuàng)新主體,推動模塊供應(yīng)商資源與用戶零距離交互,不僅實現(xiàn)模塊供應(yīng)商按需設(shè)計、模塊化供貨,而且使用戶通過個性化定制提升其參與創(chuàng)新設(shè)計的體驗。由此,海爾集團與模塊供應(yīng)商間關(guān)系由博弈轉(zhuǎn)變?yōu)楣糙A,即從以往單純的買賣關(guān)系躍遷為共同面對用戶需求進(jìn)行價值共創(chuàng)的互利共贏關(guān)系。二是模塊化線體布局。模塊化線體布局是針對不同產(chǎn)品組合配置不同生產(chǎn)區(qū)塊的一種管理模式,模塊化線體布局優(yōu)化帶來的顯著效益是各模塊生產(chǎn)區(qū)與主線協(xié)調(diào),既可以實現(xiàn)模塊獨立管理,又可以根據(jù)實際需求切換自制模塊與外包模塊,實現(xiàn)更彈性的生產(chǎn)策略(見圖2)。此外,通過COSMOPlat-IM模塊,海爾集團實現(xiàn)用戶訂單直達(dá)工廠,推動用戶深度參與制造,拉近用戶與工廠間距離。

表5 案例企業(yè)模塊化采購演化過程Table 5 Evolutionary process of modular procurement of the case enterprise

(3)組織模塊化。隨著互聯(lián)網(wǎng)時代的到來,以工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)架構(gòu)的企業(yè)平臺充斥著制造業(yè)領(lǐng)域。在此情景下,海爾集團原有封閉式組織模式已跟不上資源充分開放的時代發(fā)展步伐。組織模式是支撐整個互聯(lián)工廠智能制造運作的基石,若企業(yè)疏忽與外部各利益相關(guān)方的互聯(lián)共享,便可能陷入被淘汰的僵局。因此,為了更好地適應(yīng)環(huán)境變化帶來的新生態(tài),海爾集團調(diào)整組織模式,構(gòu)建跨越企業(yè)組織邊界的協(xié)同網(wǎng)絡(luò)。進(jìn)一步地,海爾著力從多個維度(產(chǎn)品、產(chǎn)線、平臺、網(wǎng)絡(luò)、機制)出發(fā),完善智能制造生態(tài)布局。

組織模塊化的主要任務(wù)是構(gòu)建專業(yè)化分工協(xié)同的企業(yè)組織模塊,企業(yè)通過定義分工專業(yè)的組織模塊編織內(nèi)外部資源,利用組織模塊特性創(chuàng)造價值[39],并借助工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺云支撐的共享稟賦,將智能設(shè)備、生產(chǎn)線、智能產(chǎn)品、智慧物流等內(nèi)部價值流程和各類連接外部資源的平臺(HOPE平臺、海達(dá)源平臺等)定義為各自獨立的子系統(tǒng)。智能制造系統(tǒng)既兼容模塊設(shè)計資源板塊、采購資源板塊和全球用戶資源板塊,又能通過海爾集團開放的模塊化接口從模塊供應(yīng)商、軟硬件服務(wù)商、高校院所等外部渠道獲得有針對性的互補服務(wù),利用其去邊界化的優(yōu)勢達(dá)成用戶互聯(lián)、網(wǎng)器互聯(lián)、制造全流程互聯(lián)的目標(biāo)。企業(yè)通過模塊化對其分工協(xié)作組織進(jìn)行定義,架構(gòu)整個生產(chǎn)模塊化網(wǎng)絡(luò),實現(xiàn)企業(yè)智能制造資源協(xié)同。

4.3 模塊化賦能智能制造升級的關(guān)鍵抓手

(1)彈性化提升創(chuàng)新韌性。設(shè)計模塊化以標(biāo)準(zhǔn)化為基礎(chǔ)構(gòu)建通用模塊,通用模塊具備滿足同一系列乃至跨領(lǐng)域產(chǎn)品的高頻共性用戶需求的特點,以此為基礎(chǔ)開展的產(chǎn)品創(chuàng)新能夠覆蓋更廣闊的用戶市場,在降低產(chǎn)品創(chuàng)新風(fēng)險的同時提升創(chuàng)新韌性。例如,利用標(biāo)準(zhǔn)化原則歸集整合23個通用核心模塊,能夠匹配組成包括海爾勻冷冰箱在內(nèi)的452種產(chǎn)品,同時,通用核心模塊在產(chǎn)品創(chuàng)新與迭代中不斷優(yōu)化;冰箱與超低溫冷柜等多元差異化產(chǎn)品能夠共享制冷元件的生產(chǎn)線,降低成本的同時穩(wěn)固生產(chǎn)功能模塊、提升生產(chǎn)柔性。與此同時,海爾集團建立以“人單合一雙贏”為核心的模塊—產(chǎn)品質(zhì)量管理模式,形成高質(zhì)量的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)保障體系。

(2)效率化創(chuàng)造規(guī)模效應(yīng)。生產(chǎn)模塊化以功能模塊為基礎(chǔ),構(gòu)建多樣性的模塊組合,為滿足用戶個性化需求與規(guī)模化生產(chǎn)提供重要保障,并以規(guī)?；a(chǎn)的優(yōu)勢達(dá)到降低成本的目標(biāo)。在產(chǎn)品設(shè)計方面,企業(yè)依據(jù)用戶需求和模塊細(xì)分等方式劃分功能模塊,以此進(jìn)行產(chǎn)品模塊差異性組合。例如,海爾集團通過需求洞察的方式匯集用戶需求,利用數(shù)據(jù)算法擬合模塊和管理決策模塊細(xì)分、篩選用戶群需求,配置整合冰箱的功能模塊,快速設(shè)計并生產(chǎn)出適配不同用戶的定制產(chǎn)品,以遠(yuǎn)超人工布局排產(chǎn)的效率和效果迅速搶占市場。

圖2 案例企業(yè)模塊化線體布局Fig.2 Modular line layout of the case enterprise

進(jìn)一步地,企業(yè)不斷摸索和實踐,并結(jié)合虛擬仿真、虛擬排產(chǎn)、柔性制造等手段,得以高效率地滿足用戶定制化需求。在此過程中,模塊化與智能制造形成良性耦合關(guān)系:前者將用戶需求與產(chǎn)品研發(fā)、采購連接起來,做到用戶需求有主、產(chǎn)品有主;后者將設(shè)計模塊化的成果在生產(chǎn)過程中付諸實踐,實現(xiàn)用戶與產(chǎn)品的全流程實時互聯(lián)、用戶和工廠之間零距離。以海爾集團正在建設(shè)的沈陽冰箱智能工廠為例,目前可支持9個平臺500個型號的柔性大規(guī)模定制,實現(xiàn)人員配置減少57%,單線產(chǎn)能提升80%,單位面積產(chǎn)出提升100%,訂單交付周期由15天降低到7天,以模塊化設(shè)計為快速滿足大批用戶的個性化需求創(chuàng)造條件。

(3)平臺化促進(jìn)模塊聯(lián)動。案例企業(yè)通過產(chǎn)品平臺化推動企業(yè)產(chǎn)品企劃、研發(fā)與市場架構(gòu)協(xié)同對接,即基于分層次模塊化架構(gòu)平臺(共性模塊)輔以個性模塊組合配置來滿足用戶需求變化,產(chǎn)品平臺被用作調(diào)節(jié)生產(chǎn)主線穩(wěn)定性的重要載體?；谄脚_化策略,案例企業(yè)還構(gòu)建面向全球市場的模塊化生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò),在構(gòu)建平臺資源池的基礎(chǔ)上,利用平臺的擴展性、兼容性和通用性提升資源利用效率,并以模塊之間的互聯(lián)互通不斷促進(jìn)模塊迭代。一方面,依靠企業(yè)內(nèi)部研發(fā)能力專注提高核心模塊競爭力,另一方面,將外購模塊和篩選出的非核心模塊生產(chǎn)業(yè)務(wù)委托給具備成本競爭力的供應(yīng)商或代工企業(yè),形成圍繞平臺的智能制造網(wǎng)絡(luò)。此外,平臺化帶來的多模塊互聯(lián)還能有效減少產(chǎn)品設(shè)計生產(chǎn)中間環(huán)節(jié)的浪費,縮短產(chǎn)品上市周期。例如,海爾集團將產(chǎn)品平臺化嵌入智能制造數(shù)字精細(xì)生產(chǎn)系統(tǒng),借助平臺的通用性將研發(fā)模塊與制造模塊互聯(lián),打破原有系統(tǒng)下產(chǎn)品研發(fā)與制造過程中的信息阻礙。為切實推動模塊化全流程轉(zhuǎn)型,案例企業(yè)還專門建立模塊化項目辦公室(Strategy Implementation Office, SIO),這一獨立的組織模塊主要負(fù)責(zé)評價各產(chǎn)業(yè)線的模塊化績效,并推動模塊化績效評價機制落實到位。

4.4 模塊化賦能企業(yè)智能制造升級的典型成效

(1)產(chǎn)品創(chuàng)新與持續(xù)迭代。借助模塊化的接口開放性特征,案例企業(yè)打破原有封閉的研發(fā)模式,轉(zhuǎn)向整合外部資源、與用戶并聯(lián)交互的開放式創(chuàng)新。通過構(gòu)建模塊化架構(gòu),不僅快速、低成本地滿足用戶個性化需求,還助推海爾集團提高全球化資源整合協(xié)同能力。例如,海爾集團天樽空調(diào)就是基于67萬名網(wǎng)友的交互反饋,與中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院、中國標(biāo)準(zhǔn)化研究院、騰訊微信、高通等一流資源合作伙伴共同研發(fā)設(shè)計的產(chǎn)品,該產(chǎn)品擁有60多項專利并制定出新的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。此外,海爾集團不斷創(chuàng)新用戶價值,促進(jìn)天樽空調(diào)迭代創(chuàng)新,其用戶資源從初始代際的20萬演化至百萬,一流資源合作伙伴由7家演化到10家,進(jìn)而形成眾多合作伙伴參與交互創(chuàng)新的生態(tài)圈。

特別地,海爾集團還著力吸納來自產(chǎn)業(yè)界的優(yōu)秀伙伴——一流模塊商參與前端設(shè)計。恩布拉科公司是一家專注于制冷解決方案的國際企業(yè),憑借優(yōu)秀的設(shè)計、檢測和生產(chǎn)能力,與海爾集團簽訂戰(zhàn)略性合作協(xié)議。這種供應(yīng)商早期參與設(shè)計的模式比傳統(tǒng)模式的研發(fā)效率提高30%,新產(chǎn)品開發(fā)時間縮短70%。目前,已有超過50%的模塊商參與到前端研發(fā)過程中,未來海爾所有供應(yīng)商將全部參與到產(chǎn)品前端研發(fā)過程中,實現(xiàn)全流程的交互研發(fā)。

(2)生產(chǎn)過程提質(zhì)增效。生產(chǎn)模塊化可以化解個性化與規(guī)?；g的矛盾,形成非常多的組合,滿足不同用戶需求以及不同模塊需求。以洗衣機業(yè)務(wù)為例,在直接效益方面,海爾集團第一年即節(jié)約成本合計5 232萬元,預(yù)計未來每年可節(jié)約5 072萬元;在間接效益方面,主要體現(xiàn)為生產(chǎn)效率提升,例如生產(chǎn)節(jié)拍時間由基于零部件生產(chǎn)期間的平均15秒減少到平均9秒(減少40%),主線的用工數(shù)量由104人降低到69人(減少33%),產(chǎn)品平均交付時間由原來的7天縮減為3天(減少57%)。

進(jìn)入互聯(lián)網(wǎng)時代,海爾集團的數(shù)字化轉(zhuǎn)型步伐明顯加快。2016年,海爾推出COSMOPlat工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺,其關(guān)鍵特征是采用模塊化的架構(gòu)設(shè)計,包含SaaS應(yīng)用層、PaaS平臺層、laaS基礎(chǔ)層。COSMOPlat工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺也成為撬動智能制造的重要工具,實現(xiàn)從用戶需求、創(chuàng)意交互到用戶定制訂單、配送、交付安裝、使用體驗等全流程互聯(lián)互通,以及用戶、產(chǎn)品全流程管理和可視,有力推動海爾集團互聯(lián)工廠建設(shè)。一方面,基于COSMOPlat平臺塑造的網(wǎng)絡(luò)效應(yīng),海爾集團集結(jié)全球優(yōu)勢伙伴構(gòu)建開放式創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng),目前,COSMOPlat已經(jīng)匯聚3.3億用戶、4.3萬家企業(yè)和390多萬家生態(tài)資源;另一方面,海爾集團依托COSMOPlat由點到面推廣復(fù)制其智能制造成果,對內(nèi)將成果復(fù)制到全球108個工廠,對外開展跨行業(yè)、跨區(qū)域服務(wù)與推廣,構(gòu)建智能制造生態(tài)服務(wù)新產(chǎn)業(yè)(見圖3)。

(3)大規(guī)模定制模式轉(zhuǎn)型。海爾集團踐行智能制造的核心就在于從傳統(tǒng)的大規(guī)模生產(chǎn)轉(zhuǎn)型為大規(guī)模定制,而大規(guī)模定制的關(guān)鍵是全流程互聯(lián)互通,以模塊為紐帶與用戶連接起來,使得用戶能夠全流程交互參與到海爾集團產(chǎn)品設(shè)計、生產(chǎn)等環(huán)節(jié)中。因此,在模塊化驅(qū)動的大規(guī)模定制模式下,用戶參與創(chuàng)新的空間大大提升。一是通過線下和線上方式(HOPE平臺等)與用戶開展互動,精準(zhǔn)了解用戶需求和痛點;二是用戶可以根據(jù)自身購物方面的需求和喜好配置一部分功能模塊的參數(shù),如冰箱產(chǎn)品的容積、外觀顏色等;三是企業(yè)可以借助前端的交互平臺與模塊接口,提供用戶創(chuàng)意與設(shè)計資源的交互場所;四是用戶甚至可以實現(xiàn)產(chǎn)品外觀、樣式和型號的自主選配,并由專屬設(shè)計師提供一對一服務(wù),用戶的DIY創(chuàng)意方案由嵌入數(shù)字化技術(shù)的互聯(lián)工廠完成相應(yīng)生產(chǎn)任務(wù),實現(xiàn)透明化和可視化,做到產(chǎn)品有主。

以母嬰定制為例,Mini干衣機產(chǎn)品聚集了母嬰社群“寶媽們”的智慧。首先,由母嬰人群提出干衣機需求,相關(guān)需求在定制的母嬰社群進(jìn)行深度交互,累計交互曝光量300萬以上,用戶參與交互達(dá)到10萬次以上。在此基礎(chǔ)上,根據(jù)用戶交互需求共迭代10余次,迭代出八大場景功能。這款上市產(chǎn)品的殺菌率達(dá)99%以上,且具有線屑收集和定期抖散功能,可以防止衣物纏繞和皺褶。同時,搭載6種專業(yè)烘干程序,能自動感知衣物濕度,滿足不同干衣需求。由賣產(chǎn)品到賣服務(wù),從提供單一硬件產(chǎn)品到提供全套智慧生活場景解決方案,案例企業(yè)進(jìn)入模塊化全流程推進(jìn)和賦能階段。通過模塊化推動案例企業(yè)戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型,有力支撐大規(guī)模定制和智能制造戰(zhàn)略,并為整個家電行業(yè)轉(zhuǎn)型提供有效范本。

圖3 海爾COSMOPlat數(shù)字平臺連接的智能制造示意圖Fig.3 Intelligent manufacturing connected to Haier COSMOPlat digital platform

5 結(jié)論與啟示

5.1 研究結(jié)論

本文結(jié)合典型案例,采用扎根理論分析方法,探討了設(shè)計模塊化、生產(chǎn)模塊化、組織模塊化3條賦能智能制造升級的路徑,揭示了模塊化通過彈性化、效率化和平臺化賦能企業(yè)智能制造的抓手?；谝陨蟽?nèi)容,本研究主要結(jié)論歸納如下:

(1)模塊化主要通過設(shè)計模塊化、生產(chǎn)模塊化、組織模塊化3條路徑賦能智能制造升級。從大規(guī)模生產(chǎn)到大規(guī)模定制,從網(wǎng)絡(luò)化戰(zhàn)略到生態(tài)化戰(zhàn)略,從流程再造到組織再造,對于海爾集團商業(yè)模式戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵節(jié)點,模塊化貫穿始終?；谠O(shè)計模塊化,案例企業(yè)圍繞用戶需求,通過開發(fā)產(chǎn)品平臺優(yōu)化零部件數(shù)量、輸出多樣化產(chǎn)品等,再結(jié)合模塊化產(chǎn)品架構(gòu)連接用戶需求、整合外部合作伙伴?；谏a(chǎn)模塊化,企業(yè)通過布局模塊化線體、打造模塊化生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò),提高生產(chǎn)效率?；诮M織模塊化,案例企業(yè)實現(xiàn)內(nèi)部平臺化和外部生態(tài)化,有效整合內(nèi)外部資源,促進(jìn)企業(yè)轉(zhuǎn)型升級。相應(yīng)地,這3條賦能路徑驅(qū)動智能制造過程中模塊構(gòu)建→模塊運用→效應(yīng)發(fā)酵的過渡(見圖4)。

(2)經(jīng)由模塊化賦能的智能制造,可以滿足不同層次的用戶需求(基本型需求、期望型需求和魅力型需求)。如圖4所示,通過探索性案例研究發(fā)現(xiàn),在模塊化的紐帶作用下,案例企業(yè)通過實施智能制造戰(zhàn)略,既可以保障產(chǎn)品品質(zhì)過硬(功能、性能),又可以將用戶作為產(chǎn)品的重要創(chuàng)新主體,即通過HOPE平臺等拓展與用戶互動的空間,有效傾聽用戶反饋并形成價值供求閉環(huán)。更重要的是,通過積極實施大規(guī)模定制戰(zhàn)略,并借助數(shù)字化工具,案例企業(yè)實現(xiàn)在制產(chǎn)品全過程可視化,提升用戶參與產(chǎn)品創(chuàng)新的體驗,從而獨特性地滿足用戶的魅力型需求,實現(xiàn)“產(chǎn)品有主”。

圖4 研究結(jié)論框架Fig.4 Framework of research conclusions

(3)在模塊化3個維度的賦能下,智能制造價值創(chuàng)造形態(tài)經(jīng)歷了“企業(yè)—產(chǎn)業(yè)鏈—跨產(chǎn)業(yè)”3個階段的演化。對外從提供單一硬件產(chǎn)品到提供全套智慧生活場景解決方案,使得產(chǎn)品交托到用戶手中這一環(huán)節(jié)不再是服務(wù)終點而是服務(wù)開端,從而解決企業(yè)邊際效益遞減問題。對內(nèi)互聯(lián)工廠不再是一個工廠而是智能制造生態(tài)系統(tǒng),系統(tǒng)中包含核心企業(yè)平臺與模塊生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)各參與主體,通過系統(tǒng)內(nèi)部之間的良性競爭與合作,淘汰劣勢企業(yè),提升整個智能制造生態(tài)系統(tǒng)競爭能力。

5.2 理論貢獻(xiàn)

(1)相關(guān)文獻(xiàn)在嘗試解析模塊化促進(jìn)智能制造轉(zhuǎn)型升級中的特殊作用時,尚未理清兩者之間的理論邏輯,缺乏對于模塊化與智能制造間有效橋接關(guān)系及具體賦能機制的深入研究。因此,針對已有研究的不足,本文基于扎根理論,對半結(jié)構(gòu)化訪談材料進(jìn)行逐級編碼,構(gòu)建模塊化賦能智能制造升級的理論框架,打開模塊化賦能企業(yè)智能制造升級的理論“黑箱”,挖掘模塊化賦能企業(yè)智能制造升級的路徑和作用機理,拓展了企業(yè)智能制造升級相關(guān)研究。

(2)智能制造相關(guān)文獻(xiàn)較多從技術(shù)視角出發(fā)且聚焦于生產(chǎn)層面,缺乏對企業(yè)管理層面智能制造的研究,且僅有少部分學(xué)者關(guān)注到用戶需求價值對智能制造升級的獨特作用。本文關(guān)于模塊化賦能企業(yè)智能制造升級的研究結(jié)果為智能制造相關(guān)研究提供了新方向,進(jìn)一步補充和完善了智能制造理論。同時,本研究在已有模型對用戶需求進(jìn)行分類和分級排序的基礎(chǔ)上,結(jié)合案例企業(yè)延伸詮釋了智能制造時代下用戶需求的內(nèi)涵和演變趨勢,為后續(xù)相關(guān)研究開辟了新視角。

5.3 管理啟示

本文系統(tǒng)梳理了模塊化賦能智能制造升級的路徑和抓手,構(gòu)建以用戶為核心、嵌入模塊化的智能制造模式,得到如下啟示:

(1)企業(yè)要掌握和科學(xué)運用不同維度的模塊化能力。本文案例樣本為中國制造企業(yè)探索智能制造路徑提供了參考,即有效利用模塊化這一工具撬動智能制造轉(zhuǎn)型升級,并著力構(gòu)建以用戶需求為核心的智能制造模式。在應(yīng)用設(shè)計模塊化過程中,企業(yè)要注重產(chǎn)品設(shè)計模塊化,將功能模塊組合配置與模塊協(xié)同設(shè)計的模塊價值融入企業(yè)智能制造產(chǎn)品中;在應(yīng)用生產(chǎn)與組織模塊化過程中,企業(yè)要注重模塊化采購供應(yīng)與生產(chǎn)模塊化布局,銜接產(chǎn)品設(shè)計模塊化環(huán)節(jié),實現(xiàn)智能制造整個生產(chǎn)環(huán)節(jié)的顛覆。模塊化涉及多個價值創(chuàng)造環(huán)節(jié),要實現(xiàn)智能制造轉(zhuǎn)型升級,打好全流程模塊化基礎(chǔ)是重中之重。

(2)企業(yè)運用模塊化賦能智能制造升級的同時,應(yīng)兼顧用戶需求并善用數(shù)字化轉(zhuǎn)型和創(chuàng)新要素。數(shù)字化時代,用戶需求呈現(xiàn)個性化發(fā)展態(tài)勢,而智能制造的根本是落實用戶價值主張,尤其在傾聽用戶需求、強化供求閉環(huán)、增進(jìn)深度交互參與和提升用戶體驗等方面可以貢獻(xiàn)獨特價值。企業(yè)要實現(xiàn)真正的顛覆創(chuàng)造,除應(yīng)用模塊化理論和專注用戶需求外,自動化、智能化等數(shù)字化技術(shù)必不可少,這些不斷升級的生產(chǎn)方式有利于工廠生產(chǎn)向高效率、高品質(zhì)、高柔的方向發(fā)展。因此,企業(yè)不僅要切實把握用戶多元化需求,將其作為驅(qū)動智能制造乃至促進(jìn)企業(yè)商業(yè)模式創(chuàng)新的源動力,還要輔以數(shù)字化技術(shù)進(jìn)行產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計、生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)布局,從而進(jìn)一步提升效率、降低成本。

(3)智能制造企業(yè)平臺化發(fā)展應(yīng)協(xié)同傳統(tǒng)龍頭企業(yè)共建平臺,并與中低端智能制造企業(yè)共享。近年來,我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展方興未艾,制造行業(yè)專業(yè)化程度加深,產(chǎn)品、服務(wù)、業(yè)務(wù)流程信息分包加快,企業(yè)間協(xié)同也更加緊密。在此形勢下,智能制造企業(yè)平臺化發(fā)展成為提升企業(yè)競爭力的新引擎。對于傳統(tǒng)龍頭企業(yè)而言,其具有智能制造升級的資源優(yōu)勢,與平臺化智能制造企業(yè)共創(chuàng)平臺,雙方吸附互補領(lǐng)域制造經(jīng)驗,可以達(dá)到共贏目的。對于中低端智能制造而言,其未有龍頭企業(yè)資源優(yōu)勢,但具備一定的接入工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的信息基礎(chǔ)設(shè)施,可以借助平臺企業(yè)給予的技術(shù)解決方案和數(shù)字化轉(zhuǎn)型經(jīng)驗,依附平臺轉(zhuǎn)型升級,為細(xì)分領(lǐng)域增加新的動能,進(jìn)而實現(xiàn)雙贏。

5.4 研究局限與未來展望

本文通過對案例樣本的深入分析,揭示了模塊化與智能制造間關(guān)系,得出相關(guān)結(jié)論與啟示,但仍存在一些不足之處:一是主要采用訪談資料和二手資料,且屬于回溯性數(shù)據(jù),可能存在回憶偏差;二是依據(jù)典型單案例企業(yè)所凝練出的模塊化賦能智能制造升級路徑可能具有一定的特殊性,使得結(jié)論存在一定的適用邊界;三是僅從模塊化賦能智能制造升級的全流程視角進(jìn)行探討,而智能制造涉及模式、機制等多個維度,未來可以從這些方面展開研究。