試析模塊化生產(chǎn)方式的形成演化及其實現(xiàn)

1、試析模塊化生產(chǎn)方式的形成演化及其實現(xiàn)關鍵詞：模塊化 生產(chǎn)方式 大規(guī)模定制 模塊化生產(chǎn)方式的形成演化 技術的進步、經(jīng)濟的發(fā)展及企業(yè)對利潤的追求，使生產(chǎn)方式由單件小批生產(chǎn)、批量生產(chǎn)、大批量生產(chǎn)向模塊化生產(chǎn)演化。傳統(tǒng)生產(chǎn)方式的弊端促使企業(yè)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制產(chǎn)品的新的生產(chǎn)方式。在這種背景下，模塊化生產(chǎn)方式應運而生。因此，模塊化生產(chǎn)方式的產(chǎn)生有其必然性。 （一）專業(yè)化是模塊化生產(chǎn)方式形成的前提條件 傳統(tǒng)生產(chǎn)方式下，專業(yè)化是企業(yè)提高生產(chǎn)效率的有效手段。隨著市場競爭的加劇，產(chǎn)品生命周期、交貨期的縮短及顧客消費需求從數(shù)量消費、質(zhì)量消費向個性化消費的轉變，傳

2、統(tǒng)的專業(yè)分工不再適應競爭的需要。模塊化是在傳統(tǒng)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(xiàn)在模塊化生產(chǎn)方式中就是：產(chǎn)品被分解成獨立的模塊，這些模塊可以在不同的專業(yè)化企業(yè)中獨立地被設計、制造，而這種“獨立性”正好可以使各模塊生產(chǎn)企業(yè)的核心競爭力得到強化。因此，專業(yè)化使模塊化生產(chǎn)方式具備了產(chǎn)生的可能性，是模塊化生產(chǎn)方式形成的前提條件。 （二）規(guī)模經(jīng)濟是模塊化生產(chǎn)方式形成的動力 提高規(guī)模經(jīng)濟效益，降低單位產(chǎn)品成本，是企業(yè)實現(xiàn)良好經(jīng)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(huán)境下，滿足顧客需求與實現(xiàn)規(guī)模經(jīng)濟往往是矛盾的，即要滿足顧客多樣化、個性化需

3、求就難以實現(xiàn)企業(yè)的規(guī)模經(jīng)濟。因此，如何解決這一矛盾是企業(yè)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(yè)在技術、產(chǎn)品上的一大創(chuàng)新，模塊化生產(chǎn)方式正是利用模塊的標準化及通用化，通過模塊化設計、模塊化制造、模塊化裝配，通過產(chǎn)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(chǎn)，在滿足顧客定制需求的同時實現(xiàn)了規(guī)模經(jīng)濟，降低了企業(yè)成本。因此，模塊化生產(chǎn)方式是一種更能適應當今市場競爭的生產(chǎn)方式，是企業(yè)追求規(guī)模經(jīng)濟的有力手段。 （三）需求的多樣化與個性化是模塊化生產(chǎn)方式形成的必要條件 大規(guī)模定制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(yè)內(nèi)部實施大規(guī)模定制會造成企業(yè)成本增加，效率降低。

4、因此，應用模塊化生產(chǎn)方式，通過模塊化設計、模塊化制造、模塊化裝配可實現(xiàn)大規(guī)模定制的高效、低成本生產(chǎn)。首先，通過對產(chǎn)品進行合理的功能模塊劃分，利用模塊的相似性來減少產(chǎn)品結構和制造結構的變化，最終借助模塊的選擇和模塊間的組合達到在保持產(chǎn)品多樣性的同時控制產(chǎn)品成本的目的；其次，通過將顧客的個性化需求滲透到產(chǎn)品的設計階段，從開始的設計階段到最后的交付階段，整個生產(chǎn)過程都體現(xiàn)了顧客的個性化需求，大大提高了顧客滿意度；最后，模塊化制造、模塊化裝配縮短了產(chǎn)品的生命周期，縮短了產(chǎn)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(chǎn)方式追求的主要目標，是模塊化生產(chǎn)方式形成的必要條件。 （四）模塊化設

5、計、制造是模塊化生產(chǎn)方式形成的充分條件 產(chǎn)品的設計、制造方式?jīng)Q定著產(chǎn)品裝配方式，從而決定著產(chǎn)品的生產(chǎn)方式。模塊化設計、制造超越了傳統(tǒng)的設計、制造方式，通過將產(chǎn)品劃分為一系列的功能模塊，將生產(chǎn)對象由傳統(tǒng)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(chǎn)品。模塊的標準化、通用化，導致以模塊為生產(chǎn)對象的模塊化設計、模塊化制造的產(chǎn)生，模塊化設計、模塊化制造引起產(chǎn)品裝配方式由傳統(tǒng)裝配向模塊化裝配的轉變，從而導致生產(chǎn)方式向模塊化生產(chǎn)方式的轉變。因此，模塊化設計、模塊化制造促進了模塊化生產(chǎn)方式的產(chǎn)生，是模塊化生產(chǎn)方式形成的充分條件。 模塊化生產(chǎn)方式的實現(xiàn) （一）合理的模塊劃分是實現(xiàn)模塊

6、化生產(chǎn)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(xiàn)模塊化生產(chǎn)方式的基礎，因此，模塊劃分是模塊化生產(chǎn)方式的關鍵環(huán)節(jié)。模塊劃分的粒度對生產(chǎn)的成本和效率有很大的影響：模塊劃分粒度越細，越有利于客戶參與產(chǎn)品定制設計，但由于組成產(chǎn)品的模塊數(shù)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，越有利于產(chǎn)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(chǎn)周期，交貨期延長，客戶滿意度下降。針對模塊化生產(chǎn)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(jù)產(chǎn)品的物理、幾何特征

7、，進行面向制造、面向裝配的模塊劃分，簡化模塊化制造、裝配過程，減少運輸、等待時間。 （二）基于功能模塊的模塊化設計 模塊化設計是模塊化生產(chǎn)的價值核心，也是企業(yè)最大價值所在。企業(yè)在接到顧客的訂單后，首先確定現(xiàn)有產(chǎn)品及模塊的重新組合能否滿足顧客需求，以現(xiàn)有產(chǎn)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(chǎn)品，不必進行新產(chǎn)品的設計；否則，通過采取現(xiàn)有模塊改進、專用模塊設計及其接口設計來進行產(chǎn)品的創(chuàng)新性設計： 現(xiàn)有模塊改進。分析顧客的個性化需求后，先從模塊庫中找到相似的模塊，再對該相似模塊采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(xiàn)有條件基礎上盡

8、可能滿足顧客需求?，F(xiàn)有模塊的改進較模塊的重新設計經(jīng)濟有效，周期短，更容易為企業(yè)所接受和采納。 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(xiàn)有模塊改進時，就需要采用專用模塊設計。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(jīng)濟性原理，即在設計中考慮通用化、系列化等因素，以便實現(xiàn)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(nèi)部接口和外部接口，內(nèi)部接口主要實現(xiàn)模塊內(nèi)部的互聯(lián)，它是一種專用接口，而外部接口主要是實現(xiàn)模塊間的連接。因而，充分考慮各類產(chǎn)品

9、的接口結構，使設計的模塊具有多種接口，以實現(xiàn)不同產(chǎn)品的互連，即要擴大接口的兼容性，兼容性是解決模塊更新、加大模塊重復使用的有效途徑。為實現(xiàn)必要的兼容，對較復雜的接口，可設計接口模塊。 （三）基于虛擬企業(yè)制造網(wǎng)絡的模塊化制造 模塊化生產(chǎn)方式將虛擬企業(yè)制造網(wǎng)絡和模塊化制造相結合，實施基于虛擬企業(yè)制造網(wǎng)絡的模塊化制造。基于虛擬企業(yè)制造網(wǎng)絡實際上是核心成員企業(yè)在對新產(chǎn)品進行概念化設計、模塊化設計1 制造網(wǎng)絡中，核心企業(yè)根據(jù)不斷變化的產(chǎn)出需求和新市場的出現(xiàn)重新配置生產(chǎn)要素。成員企業(yè)根據(jù)其核心能力、優(yōu)勢資源承擔相應模塊的制造，因此，各成員企業(yè)作為組成虛擬企業(yè)制造網(wǎng)絡的獨立的子系統(tǒng)，各自專注于自己專長的項目

10、，每個成員企業(yè)僅僅作為一個功能模塊顯示其外部功能。而各成員企業(yè)的內(nèi)部功能，由各成員企業(yè)自身去解決，這樣，有利于減少資源在集成過程中由于各個成員企業(yè)的利益沖突而產(chǎn)生的內(nèi)耗，降低聯(lián)盟內(nèi)的交易費用，從而真正把各成員企業(yè)的專長、知識、信息、核心資源優(yōu)勢集中起來，以最短的反應時間、最少的投資、最大限度的滿足顧客多樣化和個性化的需求；也使各個成員企業(yè)可以更好地集中自己所有的資源作自己所專長的工作，以努力提高自己的核心競爭力。 （四）基于多品種流水線的模塊化裝配 模塊化裝配，即先通過零部件的組合裝配出具有不同功能的模塊，再根據(jù)產(chǎn)品的結構、功能選擇滿足要求的模塊，通過模塊的組合裝配出滿足顧客要求的產(chǎn)品。因此，

11、模塊化裝配的基本單元是獨立的模塊。針對顧客需求的多樣化、個性化特征，模塊化生產(chǎn)方式可采用多品種裝配流水線，基于多品種流水線的模塊化裝配要求做到產(chǎn)量、品種、工時及生產(chǎn)負荷的均衡以實現(xiàn)生產(chǎn)平穩(wěn)，產(chǎn)品結構轉換迅速，設備調(diào)整時間短，快速響應顧客的多樣化需求。 當前，企業(yè)的裝配線多是基于顧客訂單的裝配線，裝配過程具有動態(tài)性。因此，必須從以下三個方面考慮模塊化生產(chǎn)方式下的模塊化裝配。 產(chǎn)品組合。模塊化生產(chǎn)方式下，模塊的寬度、深度決定了產(chǎn)品組合的寬度、深度，進而影響產(chǎn)品裝配的效率。模塊化裝配按照模塊的相似性進行裝配線的任務分配，實現(xiàn)模塊的并行裝配，提高裝配效率。因此，對產(chǎn)品組合合理的分析、分類是進行產(chǎn)品的裝

12、配序列規(guī)劃及生產(chǎn)線平衡的依據(jù)。 裝配序列規(guī)劃。模塊化裝配下，產(chǎn)品的裝配分為模塊的分裝和產(chǎn)品的總裝，模塊的分裝可以根據(jù)對市場的預測及銷售歷史進行預測性裝配，各模塊在不同的裝配線上實現(xiàn)并行裝配，因此，不必考慮分裝模塊的裝配序列規(guī)劃；在產(chǎn)品的總裝階段，則必須考慮產(chǎn)品的結構特征、裝配的工藝性、模塊接口的特性等因素，根據(jù)組成產(chǎn)品的模塊數(shù)量和類型最少、裝配方向、夾具變換次數(shù)最少、裝配的層次化、并行化等模塊裝配序列規(guī)劃原理，確定模塊化生產(chǎn)方式下裝配的裝配序列。 裝配線平衡。模塊化裝配方式下多品種裝配流水線上的節(jié)拍為各種產(chǎn)品的平均節(jié)拍，而各種產(chǎn)品在工序上的工作節(jié)拍因產(chǎn)品的不同而有差異。因此，不能按平均節(jié)拍來平衡線內(nèi)各道工序的生產(chǎn)能力，而應以計劃期為單位結合顧客訂單的交貨期及生產(chǎn)的提前期進行生產(chǎn)線的平衡。生產(chǎn)線平衡后即可以模塊為單位，在堅持“構成產(chǎn)品的模塊數(shù)量和類型最少”的原則下，進行產(chǎn)品的模塊化裝配。 結論 模塊化生產(chǎn)方式是模塊化理論滲透到制造領域形成的更具靈活性、適應性的生產(chǎn)方式。這種生產(chǎn)方式下，企業(yè)不再需要把所有生產(chǎn)工序集中在一個企業(yè)內(nèi)部，而是將生產(chǎn)工序進行模塊化分解，外包給其他經(jīng)營單位，或者從市場上采購模塊部件，因此，模塊化生產(chǎn)適合于顧客需求多樣化、個性化的大規(guī)模定制。當