模塊化生產(chǎn)在現(xiàn)代制造業(yè)中的應(yīng)用

本刊記者 商彥章 編譯

為了不被淘汰出局，子模塊企業(yè)都要關(guān)注產(chǎn)品未來(lái)趨勢(shì)，防止應(yīng)用新技術(shù)的企業(yè)把握了市場(chǎng)動(dòng)向，用更新穎和高效的方式替代自己所在的模塊。

模塊化生產(chǎn)就是將通用模塊或者使用標(biāo)準(zhǔn)化接口連接的子系統(tǒng)組裝成一個(gè)完整的產(chǎn)品，這種方式有助于制造商保持生產(chǎn)的靈活性并批量生產(chǎn)差異化產(chǎn)品。模塊化生產(chǎn)最早由瑞典卡車(chē)制造商斯堪尼亞在數(shù)十年前率先倡導(dǎo)推行；斯堪尼亞長(zhǎng)期保持高盈利，一直是業(yè)界羨慕的對(duì)象，乘用車(chē)、卡車(chē)以及消費(fèi)電子制造商紛紛熱衷于學(xué)習(xí)其成功的秘訣?！八箍澳醽喪智宄?，不僅要降低產(chǎn)品的復(fù)雜性，同時(shí)仍然要能夠滿(mǎn)足市場(chǎng)需求。”咨詢(xún)公司模塊化管理首席執(zhí)行官阿力克斯·馮·約卡爾(Alex von Yxkull)表示。

可降低生產(chǎn)成本

2012 年，全新奧迪A3 緊湊型車(chē)輛 在德國(guó)南部下線(xiàn)，成為多達(dá)40 款將采用大眾新模塊化結(jié)構(gòu)制造產(chǎn)品當(dāng)中的首款新車(chē)型。為了成為全球銷(xiāo)量最高的汽車(chē)制造商，大眾正不遺余力地降低生產(chǎn)成本和提高旗下日益增多的品牌之間部件的通用性，同時(shí)竭力避免其所有產(chǎn)品外觀(guān)千篇一律的缺憾。于是，大眾選擇了可互換的通用模塊作為解決方案，例如，曲軸、發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋或者信息娛樂(lè)系統(tǒng)，這些模塊可以通過(guò)大量不同組合加以組裝。

不同于以往的“剛性”汽車(chē)平臺(tái)，大眾的模塊化系統(tǒng)僅保留了幾個(gè)設(shè)計(jì)參數(shù)，如發(fā)動(dòng)機(jī)安裝位置。此外，大眾還耗資數(shù)十億歐元重新設(shè)計(jì)模具、流程及工廠(chǎng)布局?！笆褂媚K化生產(chǎn)工具箱之后，未來(lái)我們將能夠在同一條生產(chǎn)線(xiàn)上制造不同車(chē)型和品牌的汽車(chē)?！贝蟊姺Q(chēng)。

隨著各行業(yè)制造商致力于應(yīng)對(duì)全球市場(chǎng)多樣化需求所帶來(lái)的挑戰(zhàn)，模塊化生產(chǎn)現(xiàn)在已由汽車(chē)行業(yè)擴(kuò)散到眾多不同領(lǐng)域，如資本貨物、能源、消費(fèi)電子和白色家電等。德國(guó)工程公司西門(mén)子緊隨斯堪尼亞的步伐，使用以下模塊組裝風(fēng)力發(fā)電機(jī)：葉片、輪轂、發(fā)電機(jī)、機(jī)艙、塔架以及發(fā)電裝置。這些模塊還可以進(jìn)一步劃分為可識(shí)別的子模塊，在安裝之前可以單獨(dú)進(jìn)行測(cè)試，而且還可以單獨(dú)安裝?！斑@些模塊必須真正相互獨(dú)立且可以互換——各分離面需統(tǒng)一。可以使用不同的葉片，但是配合面必須是相同的?！蔽鏖T(mén)子公司風(fēng)電事業(yè)部首席技術(shù)官亨瑞克·斯蒂戴爾(Henrik Stiestal)解釋道。

在汽車(chē)制造領(lǐng)域，歐洲的零部件生產(chǎn)成本較高，所以擁有全球采購(gòu)能力的歐洲生產(chǎn)商常常跨洋采購(gòu)產(chǎn)品模塊。比如，梅賽德斯-奔馳通過(guò)使用德?tīng)柛x表組件，節(jié)省4 000 m2占地和每班30～70 名工人；TRW 給歐洲供貨的懸架和轉(zhuǎn)向模塊使其生產(chǎn)效率增加了3 倍，廢品降低98%，庫(kù)存降低95%，生產(chǎn)面積減少60%。同時(shí)，模塊化生產(chǎn)可以有效減少零部件數(shù)量，從而降低組裝難度，減少管理費(fèi)用，便于質(zhì)量監(jiān)控。例如，實(shí)行模塊化的生產(chǎn)組織形式和管理方式使得福特公司的“焦點(diǎn)”系列的零件由4 600 個(gè)減至3 003 個(gè)。

更好地滿(mǎn)足差異化需求

模塊化的支持者表示，實(shí)施模塊化策略的一個(gè)重要原因是標(biāo)準(zhǔn)化、同質(zhì)化的產(chǎn)品無(wú)法滿(mǎn)足全球消費(fèi)者多樣化的需求——正所謂“一人難稱(chēng)百人意”。

在家電領(lǐng)域，與歐洲消費(fèi)者相比，美國(guó)消費(fèi)者更鐘情于體積更大一些的冰箱。從商用車(chē)上看，由于各地法規(guī)對(duì)車(chē)輛長(zhǎng)度的不同規(guī)定，他們所需的卡車(chē)外觀(guān)也有天壤之別。戴姆勒公司旗下卡車(chē)品牌陣容強(qiáng)大，包括歐洲的梅賽德斯-奔馳、北美的福萊納和西星、亞洲的扶桑以及巴拉特奔馳等，它們不僅要滿(mǎn)足不同地區(qū)駕駛員和車(chē)隊(duì)運(yùn)營(yíng)商的多樣化需求，而且必須符合不同的排放標(biāo)準(zhǔn)與尺寸規(guī)定。因此，戴姆勒實(shí)施了模塊化策略，在保留不同特性的同時(shí)，使規(guī)模經(jīng)濟(jì)性得到最大化。

“通用性并非目標(biāo)所在。事實(shí)上，我們必須在特定的地區(qū)和用戶(hù)需求、通用性以及平臺(tái)共享的規(guī)模效應(yīng)這三者之間取得平衡。”戴姆勒卡車(chē)公司全球動(dòng)力傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、采購(gòu)及制造工程部總監(jiān)弗蘭克·萊茵耶斯(Frank Reintjes)表示。

戴姆勒最初選擇把重點(diǎn)放在動(dòng)力傳動(dòng)裝置上，原因在于，作為將動(dòng)力從發(fā)動(dòng)機(jī)傳遞至車(chē)橋的系統(tǒng)，其附加值占到卡車(chē)附加值的一半以上。戴姆勒的重型發(fā)動(dòng)機(jī)平臺(tái)已應(yīng)用于北美、歐洲和亞洲的不同卡車(chē)品牌；目前，戴姆勒正致力于研發(fā)標(biāo)準(zhǔn)化變速器。10 年前，福萊納卡車(chē)使用的是由外部供應(yīng)商提供的各種重型發(fā)動(dòng)機(jī)，如今，超過(guò)80%的重型發(fā)動(dòng)機(jī)都由戴姆勒提供。

如果組裝恰當(dāng)?shù)脑?huà)，消費(fèi)者不會(huì)注意到產(chǎn)品內(nèi)含大量的通用部件。家電制造商伊萊克斯生產(chǎn)的家電產(chǎn)品品類(lèi)繁多，從洗碗機(jī)、冰箱到烹調(diào)器，不一而足。該公司于2009 年開(kāi)始實(shí)施模塊化生產(chǎn)，以增加不同品牌和產(chǎn)品所使用通用部件的數(shù)量，但不會(huì)造成同質(zhì)化，也無(wú)需采用“剛性”產(chǎn)品尺寸。

促進(jìn)供應(yīng)鏈整合發(fā)展

模塊化對(duì)于供應(yīng)鏈同樣具有重大意義。在能源行業(yè)，西門(mén)子公司年產(chǎn)1 500 臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)。斯蒂戴爾稱(chēng)，模塊化系統(tǒng)讓西門(mén)子公司更容易確定哪些部件需由自己生產(chǎn)，哪些部件可以外包。供應(yīng)商應(yīng)邀參與特定子模塊投標(biāo)，只要滿(mǎn)足基本要求，就可以進(jìn)行靈活生產(chǎn)。西門(mén)子工廠(chǎng)可能無(wú)需再生產(chǎn)完整的風(fēng)力發(fā)電機(jī)——從理論上來(lái)說(shuō)，可以在安裝現(xiàn)場(chǎng)組裝各個(gè)不同模塊。“未來(lái)，極有可能出現(xiàn)這樣的情形，將1 臺(tái)完整的風(fēng)力發(fā)電機(jī)分為3 個(gè)模塊，由位于全球不同地點(diǎn)的3 座工廠(chǎng)分別提供，在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行組裝之后，這3 個(gè)模塊將完美協(xié)同工作，1 臺(tái)完整的風(fēng)力發(fā)電機(jī)就這樣產(chǎn)生了?！彼沟俅鳡栒f(shuō)。

汽車(chē)行業(yè)是典型的制造業(yè)，倉(cāng)儲(chǔ)、運(yùn)輸和銷(xiāo)售相對(duì)而言是供應(yīng)鏈鏈條上的簡(jiǎn)單環(huán)節(jié)，大多由一兩個(gè)物流公司和汽車(chē)銷(xiāo)售公司承攬。汽車(chē)行業(yè)的供應(yīng)鏈大多以生產(chǎn)制造為核心，而由于汽車(chē)的復(fù)雜性，一輛整車(chē)的制造和生產(chǎn)大多分成眾多子模塊，各個(gè)子模塊的制造往往進(jìn)行獨(dú)立融資、設(shè)計(jì)和生產(chǎn)，也可能進(jìn)一步形成模塊化的結(jié)構(gòu)，并且運(yùn)用技術(shù)在確保其與整車(chē)兼容的基礎(chǔ)上進(jìn)行不斷更新。在這種趨勢(shì)下，總裝廠(chǎng)演化為只掌握發(fā)動(dòng)機(jī)等核心部件的生產(chǎn)，對(duì)于其他部件則完全采用模塊化的組裝購(gòu)進(jìn)。因此，全球出現(xiàn)了超大規(guī)模的供應(yīng)商，比如美國(guó)的德?tīng)柛９?，法?guó)的米其林公司等，他們進(jìn)行汽車(chē)模塊的生產(chǎn)，從整車(chē)廠(chǎng)獲取越來(lái)越多的業(yè)務(wù)。可以看到，汽車(chē)的供應(yīng)鏈生產(chǎn)環(huán)節(jié)日益體現(xiàn)出模塊化的特征。

在汽車(chē)供應(yīng)鏈模塊化的過(guò)程中，整車(chē)廠(chǎng)首先要進(jìn)行市場(chǎng)調(diào)研、車(chē)型定位、模塊分解、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，之后決定哪些模塊需要從外部采購(gòu)。接下來(lái)，整車(chē)廠(chǎng)向模塊提供商傳達(dá)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，模塊供應(yīng)商要進(jìn)行設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)、模塊的再分解和生產(chǎn)制造，并通過(guò)整車(chē)廠(chǎng)的檢驗(yàn)。同時(shí)，模塊提供商可以通過(guò)自己的設(shè)計(jì)和創(chuàng)新反過(guò)來(lái)影響整車(chē)廠(chǎng)，使整個(gè)汽車(chē)生產(chǎn)鏈條的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)更加合理化。

這樣一來(lái)，模塊化企業(yè)不僅面臨同質(zhì)化公司之間的橫向競(jìng)爭(zhēng)，也加入了異質(zhì)子模塊之間的戰(zhàn)略競(jìng)爭(zhēng)。為了不被淘汰出局，子模塊企業(yè)都要關(guān)注產(chǎn)品未來(lái)趨勢(shì)，防止應(yīng)用新技術(shù)的企業(yè)把握了市場(chǎng)動(dòng)向，用更新穎和高效的方式替代自己所在的模塊。從某種意義上講，模塊化帶來(lái)了更加激烈的供應(yīng)鏈競(jìng)爭(zhēng)；供應(yīng)商必須擴(kuò)大規(guī)模，以更好地服務(wù)全球汽車(chē)平臺(tái)。