汽車企業推行模塊化的影響因素研究

雷穎絜 胡磊 劉偉

摘? 要：模塊化是近年來國內汽車企業青睞的發展模式.本文針對影響企業推行模塊化的影響因素進行了分析：包括產品特點、企業實力、組織架構三個內部因素和市場需求、供應商能力兩個外部因素。本文同時采用層次分析法確定了五個影響因素的相對重要程度，為企業判斷是否具備模塊化前提提供了參考依據。

關鍵詞：模塊化;影響因素;層次分析法

中圖分類號：U462.1? ? 文獻標識碼：A? ? ?文章編號：1005-2550（2019）02-0002-05

21世紀以來，大部分主流汽車廠商都采用了平臺化的產品設計和生產垂直一體化的組織運作模式[1]。模塊化的研發和制造方式雖然在項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量，縮短研發和生產準備的周期，并通過模塊間的靈活組合為用戶提供更多的選擇。因此，平臺化、模塊化成為了國內汽車企業異常青睞的發展模式。但是模塊化并不是適用于每個企業的萬能靈藥，企業應該從自身的發展階段和市場成熟程度出發，確認是否已經具備了模塊化的先決條件。

1? ? 模塊化的概念

在出現之初，模塊化被定義為“通過每個可以獨立設計的、并且能夠發揮整體作用的更小的系統來構筑復雜的產品或業務的過程[2]”。隨后模塊化的內涵被豐富化，不僅包括獨立的功能，而且通過接口可以和其他的模塊或零部件連接從而構成更復雜的子系統或者系統[3]。模塊可采用功能、策略和接口這三個要素進行定義。

1.1? ?功能

功能為該模塊包含的技術解決方案及其能夠產生的功能。如汽車中的發動機模塊的功能是為整車提供動力輸出，車架模塊的功能是承載。

1.2? ?策略

策略是模塊的內涵屬性之一。模塊的策略包括節約成本、滿足不同客戶需求和技術創新等。不同的策略決定了該模塊采用的技術路線。以汽車制動系統為例，如選擇節約成本策略，則考慮選擇常規的人工制動技術路線;如選擇技術創新策略，則考慮選擇AEBS（Advanced Emergency Braking System）汽車自動避撞技術路線。

1.3? ?接口

接口是模塊化中的核心要素。接口可通過6個參數進行定義，包括接口的編碼、接口所依附的模塊、接口的類型、接口的幾何形狀、接口的關鍵幾何參數和接口的功能流方向[4]。接口的類型主要包括：1）實體之間的連接，如油箱模塊和車架模塊之間通過螺栓進行的連接。2）能量的轉換，如發動機模塊向變速箱模塊傳遞力矩。3）信號的傳遞，如CAN總線與控制器之間的信號傳輸和轉換。除了上述3種接口形式外，還包括場力（電磁波、熱輻射）的傳遞、環境（溫度、濕度）交換等形式。這些接口在汽車模塊中并不常見，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基座為中心的基底型，不同類型的接口管控方式有所不同。

模塊化的概念不僅在產品設計中廣泛應用，還延伸到其他汽車制造的其他領域?？偟膩碚f，模塊化主要涉及4個層面：1）產品設計模塊化;2）生產與制造模塊化;3）供應形式模塊化，即價值鏈的分解與外包;4）生產網絡模塊化，企業間聯盟[5]。

2? ? 企業推進模塊化的影響因素

與傳統開發模式相比，平臺化、模塊化的開發模式具有節約開發成本、分攤制造和采購成本、產品衍生能力強、新品開發時間短、質量更易保障等優勢[6]。在汽車行業，模塊化的開發方式得到了廣泛的應用。著名的卡車公司斯堪尼亞從上世紀70年代就開始了模塊化研發和制造的探索之路。通過幾十年的發展，在產品架構的模塊化上取得了顯著效果，在標準化的基礎上創造差異化，通過更少的零件為用戶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勢，但是模塊化的開發方式并不一定適用于所有的企業。為了追求跨平臺的更大范圍通用，勢必要犧牲專屬于每一個模塊的相對“更佳”的設計方案[7]。因此，模塊化并不必然帶來正向收益。一個企業是否應該實施模塊化，應該結合自身的發展階段和外部環境，有選擇、分步驟的推行。影響企業推進模塊化的因素可分為內部因素和外部因素。

2.1? ?企業推進模塊化的內部影響因素

2.1.1 產品特點

本文用技術復雜程度和銷量兩個維度來對產品分類。當位于第一象限時，產品結構復雜，零部件數量多，產品線較為豐富;同時產品銷量規模較大，需要較快的生產節奏;此時采用平臺化、模塊化的開發方式，提升零部件的通用化率和接口的一致性，可減少零部件種類及工裝夾具數量，并通過模塊之間靈活組合來滿足用戶需求。當位于第二象限時，雖然產品結構復雜，但是銷量較低，模塊化帶來的收益無法覆蓋模塊化初期的成本以及為了滿足模塊化的“盈余設計”帶來的實物成本上漲。此時采用模塊化是一個“事倍功半”的選擇，而打造幾個核心產品是更為明智的選擇。當位于第三象限時，產品結構簡單且銷量低，采用模塊化的方式基本無意義。當位于第四象限時，雖然產品銷量較高，但是結構簡單，無需通過模塊化的設計降低設計難度，反而要承擔模塊化改造帶來的額外代價。

對于汽車行業，大型綜合性汽車生產企業產品眾多，銷量較大，位于第一象限，推進模塊化是合理的發展趨勢;而對于部分產品類型集中、市場面狹窄的專用車輛生產企業，則沒有模塊化的必要。

2.1.2 企業實力

產品自身特點為模塊化改造提供了原動力，而一個企業的策劃、研發、制造和供應商管理能力則決定了其能否將模塊化的策略實施到位，這其中任意一個環節如無法支撐模塊化都會導致模塊化的失敗。模塊化的開發和制造方式與傳統制造業的觀念有所差異，需要企業自上而下都對模塊化有較為深入的理解，才能構建出合理的模塊化產品。如果企業的能力不健全，即使有模塊化的正確理念，也無法將其落實到位。模塊化的產品策劃要求企業的產品規劃部門在初期就對后續幾年乃至十幾年的市場發展趨勢、客戶需求有著較為清晰的認識，能夠規劃出較為完整的產品線，而不是在后續的研發過程中陸續追加新產品。模塊化的研發需要技術部門對完整的產品線做好技術規劃，對模塊和接口進行較為準確的定義，設計出充分兼容，又具備適當拓展性的零件。由于一個模塊在不同平臺存在通用的可能，要求模塊具有較高的質量穩定性，對企業的質量管理體系也提出了更高的要求。在企業的產品研發和制造流程中，也需要對影響模塊化的因素進行有效管理，如建立模塊管控部門，對新增模塊和接口品種進行約束。

2.1.3 組織架構

企業組織架構通?？煞譃閭鹘y型、純項目型和矩陣型[8]。傳統型組織架構的企業通常按照職能進行劃分。以某汽車企業的研發中心為例，按照職能劃分為發動機開發部、底盤開發部、電氣開發部、試驗部等部門。該類型的企業架構有利于模塊的統一管控，但由于部門間的壁壘，不利于接口的標準化。

純項目型企業一切以項目為導向。同一模塊在不同的項目中由不同的人員進行設計，往往因為項目間的壁壘缺乏技術交流，不利于模塊在不同產品線之間的通用化設計，易出現冗余的零部件。

矩陣型組織架構兼具傳統型和純項目型的優點，可打破職能和項目間的壁壘，是最有利于企業推行模塊化的一種組織架構。

2.2? ?企業推進模塊化的外在影響因素

2.2.1 市場需求

隨著人們生活水平不斷提升，以轎車為代表的乘用車成為了日常消費品之一，產品的持續升級換代和能否滿足用戶的個性化需求也成為了決定轎車銷量的關鍵因素。而商用車作為一種生產資料，在過去用戶需求較為單一且變化較少。但隨著國內運輸、建筑相關產業的蓬勃發展，商用車的銷量不斷提升，用戶的需求也逐步的分化，不同的細分市場、用戶使用環境、運行工況均需要用不同的車型進行應對。這就從產品的本質上決定了汽車具備模塊化的原動力。如果不采用平臺化、模塊化的方式應對市場和客戶的需求，則會導致數量龐大的車型需要數量更加龐大的零部件進行支撐。而頻繁出現的新零件、新總成也帶來了漫長的設計和驗證周期，無法及時滿足用戶的需求。

2.2.2 供應商能力

整車廠商的模塊化分解規劃必須要由相應的模塊化供應商承接相應的系統開發工作才能得以成行[1]，整車廠還需要有足夠實力和極強合作意愿的核心供應商與其共進退[9]。如同一種模塊有不同的供應商，這就要求整車企業對供應商有較強的管控能力，能將不同的供應商模塊的接口進行統一。如果供應商過于強勢導致整車廠商失去統一管理的能力，則會導致模塊和接口種類過多。模塊化較為成功的汽車企業的核心模塊均為自行開發。

3? ? 影響因素的重要性分析

為了對推行模塊化的影響因素的重要性進行定量分析，采用層次分析法進行判定。層次分析法[10]是一種系統分析方法，它適用于將結構錯綜復雜、模糊不清的相互關系轉化為定量分析。其原理在本文中不再贅述。

邀請某商用車整車制造廠商的10名專家針對第2節中的模塊化影響因素按照判斷矩陣進行打分，下表為其中一個專家的打分示例。

按照層次分析法的步驟，對打分結果進行一致性檢驗，計算一致性指標，最后對10名專家的打分結果進行平均，得到如下結果，如圖3。

從評分結果中可以看出，專家認為供應商能力是企業模塊化能否成功的最重要影響因素，這和我們國內大多數商用車整車廠商的采用的大總成均為外制供應商有關，如發動機主要的供應商

為康明斯（中國）發動機公司、濰柴動力股份有限公司，變速箱的主要供應商為陜西法斯特變速箱有限公司、大同齒輪有限公司等。整車制造廠商雖然也有自己開發的大總成，但受到成本控制、生產能力、售后服務能力等方面的限值，無法實現完全采用自主的動力總成，且有可能同時采用好幾個發動機廠的產品，因此在模塊化的進程中需要供應商的大力配合。

4? ? 總結

平臺化、模塊化的開發方式在各行各業得到了廣泛的應用。汽車行業在模塊化的發展模式上也有許多典型的成功案例，如大眾公司的發動機橫置模塊化（Modular Querbaukasten，MQB）平臺，豐田汽車公司的豐田新全球架構（Toyota New Global Architecture，TNGA）平臺以及日產汽車公司的日產的通用模塊化譜系（Common Module Family，CMF）。這些企業都是成熟的國際化大企業，模塊化的推行均是結合企業自身的狀況深思熟慮后進行選擇[7]。相較于已經發展了上百年的歐美及日本汽車市場，中國的汽車市場規模已經實現了超越，但在技術和管理的成熟程度上還有差距，數量眾多的汽車企業并不一定都具備了模塊化的先決條件，盲目上馬反而會對企業的發展造成負面影響。

參考文獻：

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