模塊化制造對產(chǎn)品成本的影響

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模塊化制造對產(chǎn)品成本的影響

王偉1，2，牛浩2

摘要：模塊化制造對產(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，模塊化的實現(xiàn)并非不完全免費的，不僅實施模塊化的本身會增加企業(yè)的成本，而且會存在一定的交易成本與機(jī)會成本。

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)消費者的需求快速設(shè)計并制造出優(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)在全球的競爭，企業(yè)產(chǎn)品的競爭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)入市場的速度。因此，企業(yè)快速的開發(fā)出新產(chǎn)品并推向市場成為企業(yè)發(fā)展以及在其在激烈的市場競爭中獲得競爭優(yōu)勢的重要決定因素。同時，隨著產(chǎn)品種類日益豐富，競爭的日益激烈，企業(yè)必須能夠不斷地向市場輸送新的產(chǎn)品，這些產(chǎn)品不僅要具有較高的品質(zhì)，而且要擁有更具競爭力的價格。實際生活中，物美價廉的產(chǎn)品總會受到消費者的青睞，因而具有更大的競爭優(yōu)勢，而產(chǎn)品的價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)解決了上述問題，并且逐漸成為制造業(yè)的發(fā)展趨勢。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。[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，而是能夠通過多種渠道獲得所需模塊，再通過集成技術(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)勢專注于開發(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，模塊并不是一個新概念。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，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是個別學(xué)者對模塊的定義。

表1　模式的定義

資料來源：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)特點分解成為各個單元后得到的，每一個模塊都具有其獨立的功能且具有標(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：一是獨立性，不同的模塊可以單獨地進(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，滿足顧客的個性化需求；三是通用性，模塊在系統(tǒng)內(nèi)部可以實現(xiàn)共享，在不同產(chǎn)品間可以實現(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)評論》上發(fā)表了一篇較大影響的文章——“模塊化時代的管理”，在該文章中其對模塊化做了精辟的解釋。他認(rèn)為，模塊化的核心是將一個或多個相對小的，可以分別進(jìn)行功能設(shè)計的系統(tǒng)組建成一個復(fù)雜的系統(tǒng)或流程，其中，每個模塊的研發(fā)和生產(chǎn)是獨立于其他模塊的，模塊的內(nèi)部包含其信息處理的過程，最后將這些模塊通過標(biāo)準(zhǔn)的界面與其他模塊進(jìn)行連接。[4]

目前，對于模塊化，在學(xué)術(shù)界還沒有一個被大家認(rèn)可的定義，但是對于模塊化的討論一直十分激烈。對于模塊化的定義，學(xué)術(shù)界比較認(rèn)可的是青木昌彥的說法：“模塊化是指將一個比較復(fù)雜的系統(tǒng)或過程按照一定的規(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)行獨立的設(shè)計，同時，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)或過程?！盵5]也就是說，模塊化可以分為兩個過程，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)費用的分工方式。模塊化可以使復(fù)雜的產(chǎn)品簡單化，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)者對模塊化有不同的理解。表2是作者對現(xiàn)有文獻(xiàn)進(jìn)行整理，得到部分學(xué)者對模塊化的定義。

表2　模塊化的定義

資料來源：作者整理.

三、模塊化制造對產(chǎn)品成本的影響

成本是企業(yè)在生產(chǎn)經(jīng)營中的實際消耗，是企業(yè)定價的基礎(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)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，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)開發(fā)新產(chǎn)品的周期，同時可以降低研發(fā)成本。Allen等(1998)認(rèn)識到相似模塊的重復(fù)利用可以減少產(chǎn)品開發(fā)時間；[6]Sosale等(1997)認(rèn)為，企業(yè)在模塊化設(shè)計階段，可以將一個設(shè)計任務(wù)劃分為多個子任務(wù)，并且這些子任務(wù)是可以并行開發(fā)的。為了完成這個目標(biāo)，總體設(shè)計的任務(wù)被分成更小的設(shè)計任務(wù)，同時要明確他們之間正確的接口。然后，可以對現(xiàn)有的設(shè)計進(jìn)行細(xì)微的變化進(jìn)而重用該模塊，這樣節(jié)省了對現(xiàn)有產(chǎn)品進(jìn)行更新的時間和精力，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)帶來的好處，增加了生產(chǎn)的靈活性，降低長期的開發(fā)成本，加快設(shè)計周期等；[8]Sanderson (1991)以福特汽車V-8發(fā)動機(jī)為例，說明了當(dāng)他們基于模塊化來進(jìn)行產(chǎn)品開發(fā)時能夠節(jié)省研發(fā)的費用。[9]模塊化制造對產(chǎn)品研發(fā)成本的影響主要體現(xiàn)在兩個方面：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)的時間和成本；二是對于產(chǎn)品劃分不同的模塊后，不同模塊的研發(fā)是同時獨立進(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)為例來說明模塊化為企業(yè)帶來的好處，企業(yè)可以通過模塊化來減少產(chǎn)品裝配時間，降低勞動成本和庫存成本等。[10]Gershenson等(1999)認(rèn)為，模塊化能夠使企業(yè)根據(jù)顧客的要求來靈活的設(shè)計產(chǎn)品，另一個好處是模塊通過減少生產(chǎn)過程的數(shù)量和減少重復(fù)的過程，降低產(chǎn)品的成本。[11]Ulrich 和Tung’s (1991) 詳細(xì)說明了產(chǎn)品模塊化帶來的好處以及其對產(chǎn)品整體的成本帶來的變化。[12]Lapp和Golay(1997)在模塊化過程中引入成本懲罰指數(shù)，建立了一套獨有的理論。通過該方法的運用，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)說明了模塊化為企業(yè)帶來的一些好處，其中一個好處就是規(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格的下降。當(dāng)零件和原材料的采購數(shù)量很大時會有價格折扣進(jìn)而產(chǎn)生規(guī)模經(jīng)濟(jì)。模塊化生產(chǎn)能夠通過使企業(yè)在生產(chǎn)過程中較多地使用通用模塊，較少使用專用模塊來實現(xiàn)這樣的規(guī)模經(jīng)濟(jì)。[15]Van Hoek(1998)以奔馳汽車為例來解釋模塊化對該企業(yè)的影響，該企業(yè)只在生產(chǎn)組裝汽車時購買相應(yīng)的模塊，這樣它能夠更靈活的應(yīng)對顧客的訂單還能夠減少企業(yè)庫存的成本。[16]Edward 等(2005)從供應(yīng)商和制造商的角度來分析模塊化帶來的好處，對于制造商來說通過模塊化可以通過減少直接勞動力來降低生產(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)商大多來自中國)，由于這些外來的供應(yīng)商大多具有廉價的勞動力和原材料，使得企業(yè)產(chǎn)品能夠在成本方面具有優(yōu)勢。[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現(xiàn)了“即插即用”靈活性的特點，同時使得建造成本比傳統(tǒng)的建造方式節(jié)省了85%。[19]模塊化制造對產(chǎn)品生產(chǎn)成本的影響主要體現(xiàn)在兩個方面：一是對通用模塊的大規(guī)模制造，具有規(guī)模效應(yīng)；二是企業(yè)無須生產(chǎn)所有的零部件，減少了原材料的庫存成本。

盡管我們發(fā)現(xiàn)，模塊化能夠為企業(yè)帶來成本方面的優(yōu)勢。但是，模塊化的實現(xiàn)并不是完全免費的，不僅企業(yè)實施模塊化技術(shù)本身需要成本，而且還將帶來市場交易成本與機(jī)會成本。模塊化本身是一項非常復(fù)雜的活動，IBM為了實現(xiàn)PC的模塊化花費了數(shù)年的時間，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)品特點有緊密的聯(lián)系，不同的產(chǎn)品實現(xiàn)模塊化的難度也是不同的，越復(fù)雜的產(chǎn)品，其實現(xiàn)模塊化就越困難，所需的代價越高，他認(rèn)為模塊化生產(chǎn)對會產(chǎn)生相應(yīng)的交易費用和機(jī)會成本。[20]因此，模塊化帶來的成本與產(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)入了一個嶄新的模塊化時代。伴隨著模塊化在實踐中的迅速發(fā)展，國內(nèi)外學(xué)術(shù)界已有很多相關(guān)的理論研究。目前，國內(nèi)外對模塊化的研究主要從三個層面入手，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產(chǎn)業(yè)組織結(jié)構(gòu)展開研究，缺少對企業(yè)內(nèi)部動力機(jī)制的剖析。在產(chǎn)品層面，根據(jù)產(chǎn)品的特性，通過模塊化技術(shù)將產(chǎn)品劃分為多個模塊，可以對多個模塊同時進(jìn)行研發(fā)和制造，縮短了研發(fā)時間，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)競爭力。

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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)

(基金項目：國家社會科學(xué)基金項目“基于企業(yè)基因重組