汽車(chē)企業(yè)推行模塊化的影響因素研究

雷穎絜 胡磊 劉偉

摘? 要：模塊化是近年來(lái)國(guó)內(nèi)汽車(chē)企業(yè)青睞的發(fā)展模式.本文針對(duì)影響企業(yè)推行模塊化的影響因素進(jìn)行了分析：包括產(chǎn)品特點(diǎn)、企業(yè)實(shí)力、組織架構(gòu)三個(gè)內(nèi)部因素和市場(chǎng)需求、供應(yīng)商能力兩個(gè)外部因素。本文同時(shí)采用層次分析法確定了五個(gè)影響因素的相對(duì)重要程度，為企業(yè)判斷是否具備模塊化前提提供了參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：模塊化;影響因素;層次分析法

中圖分類(lèi)號(hào)：U462.1? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ?文章編號(hào)：1005-2550（2019）02-0002-05

21世紀(jì)以來(lái)，大部分主流汽車(chē)廠商都采用了平臺(tái)化的產(chǎn)品設(shè)計(jì)和生產(chǎn)垂直一體化的組織運(yùn)作模式[1]。模塊化的研發(fā)和制造方式雖然在項(xiàng)目初期的資源投入較大，但在后期能夠有效降低零部件的數(shù)量，縮短研發(fā)和生產(chǎn)準(zhǔn)備的周期，并通過(guò)模塊間的靈活組合為用戶(hù)提供更多的選擇。因此，平臺(tái)化、模塊化成為了國(guó)內(nèi)汽車(chē)企業(yè)異常青睞的發(fā)展模式。但是模塊化并不是適用于每個(gè)企業(yè)的萬(wàn)能靈藥，企業(yè)應(yīng)該從自身的發(fā)展階段和市場(chǎng)成熟程度出發(fā)，確認(rèn)是否已經(jīng)具備了模塊化的先決條件。

1? ? 模塊化的概念

在出現(xiàn)之初，模塊化被定義為“通過(guò)每個(gè)可以獨(dú)立設(shè)計(jì)的、并且能夠發(fā)揮整體作用的更小的系統(tǒng)來(lái)構(gòu)筑復(fù)雜的產(chǎn)品或業(yè)務(wù)的過(guò)程[2]”。隨后模塊化的內(nèi)涵被豐富化，不僅包括獨(dú)立的功能，而且通過(guò)接口可以和其他的模塊或零部件連接從而構(gòu)成更復(fù)雜的子系統(tǒng)或者系統(tǒng)[3]。模塊可采用功能、策略和接口這三個(gè)要素進(jìn)行定義。

1.1? ?功能

功能為該模塊包含的技術(shù)解決方案及其能夠產(chǎn)生的功能。如汽車(chē)中的發(fā)動(dòng)機(jī)模塊的功能是為整車(chē)提供動(dòng)力輸出，車(chē)架模塊的功能是承載。

1.2? ?策略

策略是模塊的內(nèi)涵屬性之一。模塊的策略包括節(jié)約成本、滿(mǎn)足不同客戶(hù)需求和技術(shù)創(chuàng)新等。不同的策略決定了該模塊采用的技術(shù)路線。以汽車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)為例，如選擇節(jié)約成本策略，則考慮選擇常規(guī)的人工制動(dòng)技術(shù)路線;如選擇技術(shù)創(chuàng)新策略，則考慮選擇AEBS（Advanced Emergency Braking System）汽車(chē)自動(dòng)避撞技術(shù)路線。

1.3? ?接口

接口是模塊化中的核心要素。接口可通過(guò)6個(gè)參數(shù)進(jìn)行定義，包括接口的編碼、接口所依附的模塊、接口的類(lèi)型、接口的幾何形狀、接口的關(guān)鍵幾何參數(shù)和接口的功能流方向[4]。接口的類(lèi)型主要包括：1）實(shí)體之間的連接，如油箱模塊和車(chē)架模塊之間通過(guò)螺栓進(jìn)行的連接。2）能量的轉(zhuǎn)換，如發(fā)動(dòng)機(jī)模塊向變速箱模塊傳遞力矩。3）信號(hào)的傳遞，如CAN總線與控制器之間的信號(hào)傳輸和轉(zhuǎn)換。除了上述3種接口形式外，還包括場(chǎng)力（電磁波、熱輻射）的傳遞、環(huán)境（溫度、濕度）交換等形式。這些接口在汽車(chē)模塊中并不常見(jiàn)，因此文中不再贅述。

接口可分為兩種型式，層層連接的漢堡型和以一個(gè)基座為中心的基底型，不同類(lèi)型的接口管控方式有所不同。

模塊化的概念不僅在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中廣泛應(yīng)用，還延伸到其他汽車(chē)制造的其他領(lǐng)域?？偟膩?lái)說(shuō)，模塊化主要涉及4個(gè)層面：1）產(chǎn)品設(shè)計(jì)模塊化;2）生產(chǎn)與制造模塊化;3）供應(yīng)形式模塊化，即價(jià)值鏈的分解與外包;4）生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)模塊化，企業(yè)間聯(lián)盟[5]。

2? ? 企業(yè)推進(jìn)模塊化的影響因素

與傳統(tǒng)開(kāi)發(fā)模式相比，平臺(tái)化、模塊化的開(kāi)發(fā)模式具有節(jié)約開(kāi)發(fā)成本、分?jǐn)傊圃旌筒少?gòu)成本、產(chǎn)品衍生能力強(qiáng)、新品開(kāi)發(fā)時(shí)間短、質(zhì)量更易保障等優(yōu)勢(shì)[6]。在汽車(chē)行業(yè)，模塊化的開(kāi)發(fā)方式得到了廣泛的應(yīng)用。著名的卡車(chē)公司斯堪尼亞從上世紀(jì)70年代就開(kāi)始了模塊化研發(fā)和制造的探索之路。通過(guò)幾十年的發(fā)展，在產(chǎn)品架構(gòu)的模塊化上取得了顯著效果，在標(biāo)準(zhǔn)化的基礎(chǔ)上創(chuàng)造差異化，通過(guò)更少的零件為用戶(hù)提供更多的選裝配置。雖然模塊化的理論在理論上具有多重優(yōu)勢(shì)，但是模塊化的開(kāi)發(fā)方式并不一定適用于所有的企業(yè)。為了追求跨平臺(tái)的更大范圍通用，勢(shì)必要犧牲專(zhuān)屬于每一個(gè)模塊的相對(duì)“更佳”的設(shè)計(jì)方案[7]。因此，模塊化并不必然帶來(lái)正向收益。一個(gè)企業(yè)是否應(yīng)該實(shí)施模塊化，應(yīng)該結(jié)合自身的發(fā)展階段和外部環(huán)境，有選擇、分步驟的推行。影響企業(yè)推進(jìn)模塊化的因素可分為內(nèi)部因素和外部因素。

2.1? ?企業(yè)推進(jìn)模塊化的內(nèi)部影響因素

2.1.1 產(chǎn)品特點(diǎn)

本文用技術(shù)復(fù)雜程度和銷(xiāo)量?jī)蓚€(gè)維度來(lái)對(duì)產(chǎn)品分類(lèi)。當(dāng)位于第一象限時(shí)，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)復(fù)雜，零部件數(shù)量多，產(chǎn)品線較為豐富;同時(shí)產(chǎn)品銷(xiāo)量規(guī)模較大，需要較快的生產(chǎn)節(jié)奏;此時(shí)采用平臺(tái)化、模塊化的開(kāi)發(fā)方式，提升零部件的通用化率和接口的一致性，可減少零部件種類(lèi)及工裝夾具數(shù)量，并通過(guò)模塊之間靈活組合來(lái)滿(mǎn)足用戶(hù)需求。當(dāng)位于第二象限時(shí)，雖然產(chǎn)品結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但是銷(xiāo)量較低，模塊化帶來(lái)的收益無(wú)法覆蓋模塊化初期的成本以及為了滿(mǎn)足模塊化的“盈余設(shè)計(jì)”帶來(lái)的實(shí)物成本上漲。此時(shí)采用模塊化是一個(gè)“事倍功半”的選擇，而打造幾個(gè)核心產(chǎn)品是更為明智的選擇。當(dāng)位于第三象限時(shí)，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且銷(xiāo)量低，采用模塊化的方式基本無(wú)意義。當(dāng)位于第四象限時(shí)，雖然產(chǎn)品銷(xiāo)量較高，但是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無(wú)需通過(guò)模塊化的設(shè)計(jì)降低設(shè)計(jì)難度，反而要承擔(dān)模塊化改造帶來(lái)的額外代價(jià)。

對(duì)于汽車(chē)行業(yè)，大型綜合性汽車(chē)生產(chǎn)企業(yè)產(chǎn)品眾多，銷(xiāo)量較大，位于第一象限，推進(jìn)模塊化是合理的發(fā)展趨勢(shì);而對(duì)于部分產(chǎn)品類(lèi)型集中、市場(chǎng)面狹窄的專(zhuān)用車(chē)輛生產(chǎn)企業(yè)，則沒(méi)有模塊化的必要。

2.1.2 企業(yè)實(shí)力

產(chǎn)品自身特點(diǎn)為模塊化改造提供了原動(dòng)力，而一個(gè)企業(yè)的策劃、研發(fā)、制造和供應(yīng)商管理能力則決定了其能否將模塊化的策略實(shí)施到位，這其中任意一個(gè)環(huán)節(jié)如無(wú)法支撐模塊化都會(huì)導(dǎo)致模塊化的失敗。模塊化的開(kāi)發(fā)和制造方式與傳統(tǒng)制造業(yè)的觀念有所差異，需要企業(yè)自上而下都對(duì)模塊化有較為深入的理解，才能構(gòu)建出合理的模塊化產(chǎn)品。如果企業(yè)的能力不健全，即使有模塊化的正確理念，也無(wú)法將其落實(shí)到位。模塊化的產(chǎn)品策劃要求企業(yè)的產(chǎn)品規(guī)劃部門(mén)在初期就對(duì)后續(xù)幾年乃至十幾年的市場(chǎng)發(fā)展趨勢(shì)、客戶(hù)需求有著較為清晰的認(rèn)識(shí)，能夠規(guī)劃出較為完整的產(chǎn)品線，而不是在后續(xù)的研發(fā)過(guò)程中陸續(xù)追加新產(chǎn)品。模塊化的研發(fā)需要技術(shù)部門(mén)對(duì)完整的產(chǎn)品線做好技術(shù)規(guī)劃，對(duì)模塊和接口進(jìn)行較為準(zhǔn)確的定義，設(shè)計(jì)出充分兼容，又具備適當(dāng)拓展性的零件。由于一個(gè)模塊在不同平臺(tái)存在通用的可能，要求模塊具有較高的質(zhì)量穩(wěn)定性，對(duì)企業(yè)的質(zhì)量管理體系也提出了更高的要求。在企業(yè)的產(chǎn)品研發(fā)和制造流程中，也需要對(duì)影響模塊化的因素進(jìn)行有效管理，如建立模塊管控部門(mén)，對(duì)新增模塊和接口品種進(jìn)行約束。

2.1.3 組織架構(gòu)

企業(yè)組織架構(gòu)通?？煞譃閭鹘y(tǒng)型、純項(xiàng)目型和矩陣型[8]。傳統(tǒng)型組織架構(gòu)的企業(yè)通常按照職能進(jìn)行劃分。以某汽車(chē)企業(yè)的研發(fā)中心為例，按照職能劃分為發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)發(fā)部、底盤(pán)開(kāi)發(fā)部、電氣開(kāi)發(fā)部、試驗(yàn)部等部門(mén)。該類(lèi)型的企業(yè)架構(gòu)有利于模塊的統(tǒng)一管控，但由于部門(mén)間的壁壘，不利于接口的標(biāo)準(zhǔn)化。

純項(xiàng)目型企業(yè)一切以項(xiàng)目為導(dǎo)向。同一模塊在不同的項(xiàng)目中由不同的人員進(jìn)行設(shè)計(jì)，往往因?yàn)轫?xiàng)目間的壁壘缺乏技術(shù)交流，不利于模塊在不同產(chǎn)品線之間的通用化設(shè)計(jì)，易出現(xiàn)冗余的零部件。

矩陣型組織架構(gòu)兼具傳統(tǒng)型和純項(xiàng)目型的優(yōu)點(diǎn)，可打破職能和項(xiàng)目間的壁壘，是最有利于企業(yè)推行模塊化的一種組織架構(gòu)。

2.2? ?企業(yè)推進(jìn)模塊化的外在影響因素

2.2.1 市場(chǎng)需求

隨著人們生活水平不斷提升，以轎車(chē)為代表的乘用車(chē)成為了日常消費(fèi)品之一，產(chǎn)品的持續(xù)升級(jí)換代和能否滿(mǎn)足用戶(hù)的個(gè)性化需求也成為了決定轎車(chē)銷(xiāo)量的關(guān)鍵因素。而商用車(chē)作為一種生產(chǎn)資料，在過(guò)去用戶(hù)需求較為單一且變化較少。但隨著國(guó)內(nèi)運(yùn)輸、建筑相關(guān)產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，商用車(chē)的銷(xiāo)量不斷提升，用戶(hù)的需求也逐步的分化，不同的細(xì)分市場(chǎng)、用戶(hù)使用環(huán)境、運(yùn)行工況均需要用不同的車(chē)型進(jìn)行應(yīng)對(duì)。這就從產(chǎn)品的本質(zhì)上決定了汽車(chē)具備模塊化的原動(dòng)力。如果不采用平臺(tái)化、模塊化的方式應(yīng)對(duì)市場(chǎng)和客戶(hù)的需求，則會(huì)導(dǎo)致數(shù)量龐大的車(chē)型需要數(shù)量更加龐大的零部件進(jìn)行支撐。而頻繁出現(xiàn)的新零件、新總成也帶來(lái)了漫長(zhǎng)的設(shè)計(jì)和驗(yàn)證周期，無(wú)法及時(shí)滿(mǎn)足用戶(hù)的需求。

2.2.2 供應(yīng)商能力

整車(chē)廠商的模塊化分解規(guī)劃必須要由相應(yīng)的模塊化供應(yīng)商承接相應(yīng)的系統(tǒng)開(kāi)發(fā)工作才能得以成行[1]，整車(chē)廠還需要有足夠?qū)嵙蜆O強(qiáng)合作意愿的核心供應(yīng)商與其共進(jìn)退[9]。如同一種模塊有不同的供應(yīng)商，這就要求整車(chē)企業(yè)對(duì)供應(yīng)商有較強(qiáng)的管控能力，能將不同的供應(yīng)商模塊的接口進(jìn)行統(tǒng)一。如果供應(yīng)商過(guò)于強(qiáng)勢(shì)導(dǎo)致整車(chē)廠商失去統(tǒng)一管理的能力，則會(huì)導(dǎo)致模塊和接口種類(lèi)過(guò)多。模塊化較為成功的汽車(chē)企業(yè)的核心模塊均為自行開(kāi)發(fā)。

3? ? 影響因素的重要性分析

為了對(duì)推行模塊化的影響因素的重要性進(jìn)行定量分析，采用層次分析法進(jìn)行判定。層次分析法[10]是一種系統(tǒng)分析方法，它適用于將結(jié)構(gòu)錯(cuò)綜復(fù)雜、模糊不清的相互關(guān)系轉(zhuǎn)化為定量分析。其原理在本文中不再贅述。

邀請(qǐng)某商用車(chē)整車(chē)制造廠商的10名專(zhuān)家針對(duì)第2節(jié)中的模塊化影響因素按照判斷矩陣進(jìn)行打分，下表為其中一個(gè)專(zhuān)家的打分示例。

按照層次分析法的步驟，對(duì)打分結(jié)果進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，計(jì)算一致性指標(biāo)，最后對(duì)10名專(zhuān)家的打分結(jié)果進(jìn)行平均，得到如下結(jié)果，如圖3。

從評(píng)分結(jié)果中可以看出，專(zhuān)家認(rèn)為供應(yīng)商能力是企業(yè)模塊化能否成功的最重要影響因素，這和我們國(guó)內(nèi)大多數(shù)商用車(chē)整車(chē)廠商的采用的大總成均為外制供應(yīng)商有關(guān)，如發(fā)動(dòng)機(jī)主要的供應(yīng)商

為康明斯（中國(guó)）發(fā)動(dòng)機(jī)公司、濰柴動(dòng)力股份有限公司，變速箱的主要供應(yīng)商為陜西法斯特變速箱有限公司、大同齒輪有限公司等。整車(chē)制造廠商雖然也有自己開(kāi)發(fā)的大總成，但受到成本控制、生產(chǎn)能力、售后服務(wù)能力等方面的限值，無(wú)法實(shí)現(xiàn)完全采用自主的動(dòng)力總成，且有可能同時(shí)采用好幾個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)廠的產(chǎn)品，因此在模塊化的進(jìn)程中需要供應(yīng)商的大力配合。

4? ? 總結(jié)

平臺(tái)化、模塊化的開(kāi)發(fā)方式在各行各業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。汽車(chē)行業(yè)在模塊化的發(fā)展模式上也有許多典型的成功案例，如大眾公司的發(fā)動(dòng)機(jī)橫置模塊化（Modular Querbaukasten，MQB）平臺(tái)，豐田汽車(chē)公司的豐田新全球架構(gòu)（Toyota New Global Architecture，TNGA）平臺(tái)以及日產(chǎn)汽車(chē)公司的日產(chǎn)的通用模塊化譜系（Common Module Family，CMF）。這些企業(yè)都是成熟的國(guó)際化大企業(yè)，模塊化的推行均是結(jié)合企業(yè)自身的狀況深思熟慮后進(jìn)行選擇[7]。相較于已經(jīng)發(fā)展了上百年的歐美及日本汽車(chē)市場(chǎng)，中國(guó)的汽車(chē)市場(chǎng)規(guī)模已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了超越，但在技術(shù)和管理的成熟程度上還有差距，數(shù)量眾多的汽車(chē)企業(yè)并不一定都具備了模塊化的先決條件，盲目上馬反而會(huì)對(duì)企業(yè)的發(fā)展造成負(fù)面影響。

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