模塊化制造對(duì)產(chǎn)品成本的影響研究

王 偉，牛 浩

(鄭州大學(xué) 商學(xué)院，鄭州 450001)

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模塊化制造對(duì)產(chǎn)品成本的影響研究

王 偉，牛 浩

(鄭州大學(xué) 商學(xué)院，鄭州 450001)

摘要：隨著經(jīng)濟(jì)全球化的深入發(fā)展，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)愈加激烈，顧客的需求由單一變得較為多樣。同時(shí)，技術(shù)的快速發(fā)展也使得產(chǎn)品的生命周期大幅縮短。企業(yè)在這樣開(kāi)放且不斷變化的競(jìng)爭(zhēng)市場(chǎng)中，如果能夠使產(chǎn)品以低于同行業(yè)的價(jià)格水平進(jìn)入市場(chǎng)，那將對(duì)提高企業(yè)產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力具有重要的意義。模塊化的生產(chǎn)方式在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，能大大降低產(chǎn)品的成本。此外，模塊化的實(shí)現(xiàn)并非是完全免費(fèi)的，它不僅會(huì)增加企業(yè)實(shí)施的成本，而且會(huì)帶來(lái)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

全球制造業(yè)發(fā)展至今，發(fā)生了一系列的重大變革，大規(guī)模定制生產(chǎn)已經(jīng)成為制造業(yè)新的選擇。這種生產(chǎn)方式很好地滿(mǎn)足了消費(fèi)者的需求，同時(shí)，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)縮短到原來(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)品成本、質(zhì)量及進(jìn)入市場(chǎng)的速度，因此，企業(yè)能否快速地開(kāi)發(fā)出新產(chǎn)品并推向市場(chǎng)決定了其未來(lái)的發(fā)展空間以及是否能在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中擊敗競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，從而獲得一席之地。同時(shí)，隨著產(chǎn)品種類(lèi)日益豐富，競(jìng)爭(zhēng)的日益激烈，企業(yè)必須能夠不斷向市場(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，具有更大的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，而產(chǎn)品的價(jià)格很大程度上取決于產(chǎn)品的成本。因此，研究如何在快速生產(chǎn)產(chǎn)品的同時(shí)有效地降低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，模塊化技術(shù)逐步取代流水線(xiàn)技術(shù)，開(kāi)始主導(dǎo)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，已日趨成為全球制造業(yè)未來(lái)的發(fā)展方向[1-2]。不同于傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式，模塊化制造方式使企業(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)可以憑借自身技術(shù)優(yōu)勢(shì)專(zhuān)注于開(kāi)發(fā)核心部件，間接縮短了生產(chǎn)產(chǎn)品的周期。

二、模塊及模塊化

(一)模塊

其實(shí)，模塊并不是一個(gè)新概念。早在20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)，機(jī)械制造業(yè)、計(jì)算機(jī)和其他行業(yè)相繼引入了模塊，模塊在功能、接口、以及功能傳輸接口上的特征變得更加清晰。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是部分學(xué)者對(duì)模塊的定義。

表1　部分學(xué)者對(duì)模塊的定義

從表1我們可以看出，模塊是根據(jù)產(chǎn)品的功能特征、結(jié)構(gòu)特征或者技術(shù)特點(diǎn),將復(fù)雜的產(chǎn)品分解成為各個(gè)單元后得到的，每一個(gè)模塊的功能相對(duì)獨(dú)立且有標(biāo)準(zhǔn)的接口結(jié)構(gòu)，接口相同而功能不同的模塊可以自由調(diào)換，通過(guò)模塊的不同組合形成功能多樣的最終產(chǎn)品。模塊具有三大特征：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(mǎn)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。

(二)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)表了一篇影響較大的文章《模塊化時(shí)代的管理》，對(duì)模塊化作了一個(gè)科學(xué)的詮釋。文章指出，模塊化就是將一個(gè)或多個(gè)相對(duì)較小的，能夠分別獨(dú)立進(jìn)行功能設(shè)計(jì)的子系統(tǒng)組成一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)或流程。其中，每一個(gè)子模塊的研發(fā)過(guò)程和生產(chǎn)過(guò)程是獨(dú)立于其他模塊的，每一個(gè)模塊的內(nèi)部包含了信息處理的過(guò)程，最后通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的界面將這些模塊與其他模塊進(jìn)行連接。

目前，對(duì)于模塊化，學(xué)術(shù)界還沒(méi)有一個(gè)被大家認(rèn)可的定義，但是關(guān)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。他提出：“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)，這些相對(duì)獨(dú)立的子系統(tǒng)又可以依據(jù)某種規(guī)則或者聯(lián)系與其他相對(duì)獨(dú)立的子系統(tǒng)構(gòu)成更加復(fù)雜的系統(tǒng)或過(guò)程”。所以，我們可以將模塊化理解為兩個(gè)過(guò)程，即模塊分解和模塊集成，它是一種追求工作效率又能節(jié)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。模塊化戰(zhàn)略的框架如圖1所示。

圖1　青木昌彥對(duì)模塊化戰(zhàn)略框架的描述

隨著模塊化理論的發(fā)展，學(xué)者對(duì)模塊化含義的理解越來(lái)越完善。表2是筆者對(duì)部分學(xué)者觀點(diǎn)的整理。

表2　部分學(xué)者關(guān)于模塊化含義的觀點(diǎn)

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(xiāo)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)，存在很大的差異。模塊化與非模塊化產(chǎn)品的不同特點(diǎn)見(jiàn)表3。

表3　模塊化與非模塊化產(chǎn)品的不同特點(diǎn)

(一)模塊化制造降低了產(chǎn)品的研發(fā)成本

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。Sosale等認(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，這就節(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。Tosunoglu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。Sanderson以福特汽車(chē)V—8發(fā)動(dòng)機(jī)為例，也說(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。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。

(二)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)成本之間的關(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等認(rèn)識(shí)到模塊化能夠使企業(yè)根據(jù)顧客的要求來(lái)靈活地設(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(zhuān)用模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)這樣的規(guī)模經(jīng)濟(jì)[15]。Van Hoek以奔馳汽車(chē)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(chē)時(shí)購(gòu)買(mǎi)相應(yīng)的模塊，這樣它能夠更靈活地應(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)，借助模塊化可以減少直接勞動(dòng)力從而降低生產(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)需生產(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。尹建華認(rèn)為，產(chǎn)品的模塊化與產(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)品實(shí)現(xiàn)模塊化越困難，所需付出的代價(jià)越高。他認(rèn)為模塊化生產(chǎn)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、結(jié)論

目前，模塊化理論的研究已經(jīng)成為了學(xué)術(shù)研究的焦點(diǎn)，有學(xué)者認(rèn)為，我們已經(jīng)步入模塊化時(shí)代。隨著模塊化越來(lái)越多地運(yùn)用在實(shí)踐中，國(guó)內(nèi)外學(xué)者已有很多相關(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，這些研究較多地針對(duì)產(chǎn)業(yè)組織結(jié)構(gòu)展開(kāi)，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，不僅縮短了產(chǎn)品的研發(fā)時(shí)間，同時(shí)減少了制造成本，最終實(shí)現(xiàn)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.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(zhuān)用性、模塊化技術(shù)與企業(yè)邊界.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.北京:知識(shí)產(chǎn)權(quán)出版社,2007:33.

[4]Baldwin C Y, Clark K B. Managing in an Age of Modularity . 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).北京:中信出版社,2002:113.

[6]Allen K R, Carlson-Skalak S. Defining Product Architecture during Conceptual Design. Proceedings of the 1998 ASME Design Engineering Technical Conference, Atlanta, New York: The American Society of Mechanical Engineers, 1998.

[7]Sosale S, Hashemian M. Product Modularization for Reuse and Recycling, Concurrent Product Design and Environmentally Conscious Manufacturing. New York: ASME,1997.

[8]Tosunoglu S. On the Integration of Fault Tolerance and Modularity in Robots: Mechatronics in Robot Design, Design: Analysis, Synthesis and Applications. New York: ASME,1994.

[9]Sanderson S W. Cost Models for Evaluating Virtual Design Strategies in Motorcycle Product Families.Journal of Engineering and Technology Management, 1991,(8): 339-358.

[10]Hopwood K. Modularity Transforms Manufacturing. Electronic Engineering Times, 1995, (14):72.

[11]Gershenson J K.,Prasad G J,Allamneni S. Modular Product Design:A Life-cycle View .Journal of Integrated Design and Process Science, 1999,(3):3-26.

[12]Ulrich K, Tung K.Fundamentals of Product Modularity.Proceedings of the 1991 ASME Design Engineering Technical Conferences—Conference on Design/Manufacture Integration, Miami, 1991.

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

[14]Erixon G. Design for Modularity, Design for X-concurrent Engineering Imperatives. New York: Chapman and Hall, 1996.

[15]Ishii K， Juengel C, Eubanks C F. Design for Product Variety: Key to Product Line Structuring.Proceedings of the 1995 ASME Design Engineering Technical Conferences—7th International Conference on Design Theory and Methodology, New York: The American Society of Mechanical Engineers, 1995.

[16]Van der Hoek W,Dijkstra F,Lange de M M.Letter to the Editor: Influenza Vaccine Effectiveness: Heterogeneity in Estimates for the 2012/13 Season.Eurosurveillance: bulletin europeen sur les maladies transmissibles，2013,18(7):21-22.

[17]Edward D, Arnheiter H. A Typology to Unleash the Potential of Modularity .Journal of Manufacturing Technology Management,2005,(16):699 - 711.

[18]Sandra V, Lucía A, Francisco G. International Modularity and Offshoring in Spanish Industry.Modern Economy, 2011,(2)：680-690.

[19]Francisco O, Autronic P. Plug and Play—Modular Building Solutions to Reduce Lead Time, Cost and Increase Flexibility. Cement Industry Technical Conference,2013,16(1):1-14

·啟事·

【經(jīng)管探新】

作者簡(jiǎn)介：王偉(1965- )，男，河南鄭州人，教授，博士，主要從事知識(shí)管理和技術(shù)創(chuàng)新管理研究；牛浩(1988- )，男，河南焦作人，碩士生。

基金項(xiàng)目：國(guó)家社會(huì)科學(xué) (13BGL061)

收稿日期：2015-09-13

文章編號(hào)：1672-3910(2015)06-0076-05

中圖分類(lèi)號(hào)：F275.3

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

DOI:10.15926/j.cnki.hkdsk.2015.06.015