內容摘要：模塊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，提出了模塊化生產方式的概念，從專業化、規模 經濟 、需求的多樣化和個性化、模塊化設計和製造四個方面分析了模塊化生產方式的形成演化，從模塊劃分、基於功能模塊的模塊化設計、基於虛擬 企業 的模塊化製造 網絡 、基於多品種流水線的模塊化裝配四個方面探討了模塊化生產方式的實現。模塊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：模塊化 生產方式 大規模定製
模塊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、批量生產、大批量生產向模塊化生產演化。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，模塊化生產方式應運而生。因此，模塊化生產方式的產生有其必然性。
（一）專業化是模塊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，產品生命周期、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。模塊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，這種思想體現在模塊化生產方式中就是：產品被分解成獨立的模塊，這些模塊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」正好可以使各模塊生產企業的核心競爭力得到強化。因此，專業化使模塊化生產方式具備了產生的可能性，是模塊化生產方式形成的前提條件。
（二）規模經濟是模塊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。模塊化尤其是模塊化設計的廣泛應用是企業在技術、產品上的一大創新，模塊化生產方式正是利用模塊的標準化及通用化，通過模塊化設計、模塊化製造、模塊化裝配，通過產品的多變性與零部件標準化的有效結合，通過模塊的批量生產，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，模塊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塊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，應用模塊化生產方式，通過模塊化設計、模塊化製造、模塊化裝配可實現大規模定製的高效、低成本生產。首先，通過對產品進行合理的功能模塊劃分，利用模塊的相似性來減少產品結構和製造結構的變化，最終藉助模塊的選擇和模塊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，通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，模塊化製造、模塊化裝配縮短了產品的生命周期，縮短了產品上市的時間。因此，快速滿足顧客多樣化、個性化的需求是模塊化生產方式追求的主要目標，是模塊化生產方式形成的必要條件。
（四）模塊化設計、製造是模塊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。模塊化設計、製造超越了傳統的設計、製造方式，通過將產品劃分為一系列的功能模塊，將生產對象由傳統零部件轉變到模塊上來，再通過功能模塊的選擇與組合，裝配出滿足顧客需求的產品。模塊的標準化、通用化，導致以模塊為生產對象的模塊化設計、模塊化製造的產生，模塊化設計、模塊化製造引起產品裝配方式由傳統裝配向模塊化裝配的轉變，從而導致生產方式向模塊化生產方式的轉變。因此，模塊化設計、模塊化製造促進了模塊化生產方式的產生，是模塊化生產方式形成的充分條件。
模塊化生產方式的實現
（一）合理的模塊劃分是實現模塊化生產方式的關鍵
模塊劃分是模塊化設計的前提，而模塊化設計是實現模塊化生產方式的基礎，因此，模塊劃分是模塊化生產方式的關鍵環節。模塊劃分的粒度對生產的成本和效率有很大的影響：模塊劃分粒度越細，越有利於客戶參與產品定製設計，但由於組成產品的模塊數增多，使得裝配接口增多，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；模塊劃分粒度越粗，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，則可能導致整個模塊的重新設計，從而增加成本及生產周期，交貨期延長，客戶滿意度下降。針對模塊化生產方式的特點，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、面向裝配的模塊劃分，簡化模塊化製造、裝配過程，減少運輸、等待時間。
（二）基於功能模塊的模塊化設計
模塊化設計是模塊化生產的價值核心，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塊的重新組合能否滿足顧客需求，以現有產品或模塊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，通過採取現有模塊改進、專用模塊設計及其接口設計來進行產品的創新性設計：
現有模塊改進。分析顧客的個性化需求後，先從模塊庫中找到相似的模塊，再對該相似模塊採取改變或替代某些要素，添加某些要素，改變某些接口以及局部功能更新，提高模塊性能等措施，爭取在現有條件基礎上儘可能滿足顧客需求。現有模塊的改進較模塊的重新設計經濟有效，周期短，更容易為企業所接受和採納。
專用模塊設計。當標準模塊或通用模塊庫中沒有與所要求模塊相似的標準模塊，無法進行現有模塊改進時，就需要採用專用模塊設計。專用模塊化設計需要較長的周期，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，以便實現專用模塊向通用模塊的轉型。
接口設計。接口的作用是傳遞功能。為擴大模塊通用性，接口設計必須解決其互換性和兼容性問題。模塊的接口分為內部接口和外部接口，內部接口主要實現模塊內部的互聯，它是一種專用接口，而外部接口主要是實現模塊間的連接。因而，充分考慮各類產品的接口結構，使設計的模塊具有多種接口，以實現不同產品的互連，即要擴大接口的兼容性，兼容性是解決模塊更新、加大模塊重複使用的有效途徑。為實現必要的兼容，對較複雜的接口，可設計接口模塊。
（三）基於虛擬企業製造網絡的模塊化製造
模塊化生產方式將虛擬企業製造網絡和模塊化製造相結合，實施基於虛擬企業製造網絡的模塊化製造。基於虛擬企業製造網絡實際上是核心成員企業在對新產品進行概念化設計、模塊化設計，並對每個模塊的性能、參數等關鍵指標標準化之後，就每個模塊在眾多的獨立企業中挑選出最優合作夥伴。
關鍵詞：模塊化 生產方式 大規模定製
模塊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、批量生產、大批量生產向模塊化生產演化。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，模塊化生產方式應運而生。因此，模塊化生產方式的產生有其必然性。
（一）專業化是模塊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，產品生命周期、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。模塊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，這種思想體現在模塊化生產方式中就是：產品被分解成獨立的模塊，這些模塊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」正好可以使各模塊生產企業的核心競爭力得到強化。因此，專業化使模塊化生產方式具備了產生的可能性，是模塊化生產方式形成的前提條件。
（二）規模經濟是模塊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。模塊化尤其是模塊化設計的廣泛應用是企業在技術、產品上的一大創新，模塊化生產方式正是利用模塊的標準化及通用化，通過模塊化設計、模塊化製造、模塊化裝配，通過產品的多變性與零部件標準化的有效結合，通過模塊的批量生產，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，模塊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塊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，應用模塊化生產方式，通過模塊化設計、模塊化製造、模塊化裝配可實現大規模定製的高效、低成本生產。首先，通過對產品進行合理的功能模塊劃分，利用模塊的相似性來減少產品結構和製造結構的變化，最終藉助模塊的選擇和模塊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，通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，模塊化製造、模塊化裝配縮短了產品的生命周期，縮短了產品上市的時間。因此，快速滿足顧客多樣化、個性化的需求是模塊化生產方式追求的主要目標，是模塊化生產方式形成的必要條件。
（四）模塊化設計、製造是模塊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。模塊化設計、製造超越了傳統的設計、製造方式，通過將產品劃分為一系列的功能模塊，將生產對象由傳統零部件轉變到模塊上來，再通過功能模塊的選擇與組合，裝配出滿足顧客需求的產品。模塊的標準化、通用化，導致以模塊為生產對象的模塊化設計、模塊化製造的產生，模塊化設計、模塊化製造引起產品裝配方式由傳統裝配向模塊化裝配的轉變，從而導致生產方式向模塊化生產方式的轉變。因此，模塊化設計、模塊化製造促進了模塊化生產方式的產生，是模塊化生產方式形成的充分條件。
模塊化生產方式的實現
（一）合理的模塊劃分是實現模塊化生產方式的關鍵
模塊劃分是模塊化設計的前提，而模塊化設計是實現模塊化生產方式的基礎，因此，模塊劃分是模塊化生產方式的關鍵環節。模塊劃分的粒度對生產的成本和效率有很大的影響：模塊劃分粒度越細，越有利於客戶參與產品定製設計，但由於組成產品的模塊數增多，使得裝配接口增多，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；模塊劃分粒度越粗，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，則可能導致整個模塊的重新設計，從而增加成本及生產周期，交貨期延長，客戶滿意度下降。針對模塊化生產方式的特點，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、面向裝配的模塊劃分，簡化模塊化製造、裝配過程，減少運輸、等待時間。
（二）基於功能模塊的模塊化設計
模塊化設計是模塊化生產的價值核心，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塊的重新組合能否滿足顧客需求，以現有產品或模塊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，通過採取現有模塊改進、專用模塊設計及其接口設計來進行產品的創新性設計：
現有模塊改進。分析顧客的個性化需求後，先從模塊庫中找到相似的模塊，再對該相似模塊採取改變或替代某些要素，添加某些要素，改變某些接口以及局部功能更新，提高模塊性能等措施，爭取在現有條件基礎上儘可能滿足顧客需求。現有模塊的改進較模塊的重新設計經濟有效，周期短，更容易為企業所接受和採納。
專用模塊設計。當標準模塊或通用模塊庫中沒有與所要求模塊相似的標準模塊，無法進行現有模塊改進時，就需要採用專用模塊設計。專用模塊化設計需要較長的周期，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，以便實現專用模塊向通用模塊的轉型。
接口設計。接口的作用是傳遞功能。為擴大模塊通用性，接口設計必須解決其互換性和兼容性問題。模塊的接口分為內部接口和外部接口，內部接口主要實現模塊內部的互聯，它是一種專用接口，而外部接口主要是實現模塊間的連接。因而，充分考慮各類產品的接口結構，使設計的模塊具有多種接口，以實現不同產品的互連，即要擴大接口的兼容性，兼容性是解決模塊更新、加大模塊重複使用的有效途徑。為實現必要的兼容，對較複雜的接口，可設計接口模塊。
（三）基於虛擬企業製造網絡的模塊化製造
模塊化生產方式將虛擬企業製造網絡和模塊化製造相結合，實施基於虛擬企業製造網絡的模塊化製造。基於虛擬企業製造網絡實際上是核心成員企業在對新產品進行概念化設計、模塊化設計，並對每個模塊的性能、參數等關鍵指標標準化之後，就每個模塊在眾多的獨立企業中挑選出最優合作夥伴。
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