面向21世紀(jì)的柔性制造模式-模塊化生產(chǎn)
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人類(lèi)對(duì)柔性制造模式的探索，從最初的組合機(jī)床生產(chǎn)線(xiàn)到20世紀(jì)70年代興起的柔性制造系統(tǒng)(FMS)，再到80年代的柔性制造工廠(FA)、計(jì)算機(jī)集成制造(CIM)，和后來(lái)在日本廣為流行的細(xì)胞式生產(chǎn)(Cellpmductionsystem)，已經(jīng)經(jīng)歷了幾十年。每一種制造方式的研究都能找到大量的相關(guān)文獻(xiàn)。
20世紀(jì)90年代以后，模塊化生產(chǎn)受到矚目。哈佛大學(xué)商學(xué)院的Badlwin和Clark于1997年在哈佛商業(yè)評(píng)論上發(fā)表一篇題為“模塊化時(shí)代的管理”的文章，模塊和模塊化的研究日益引起學(xué)者重視。Badlwin和Clark于2000年指出，模塊化具有時(shí)代的革命性意義，當(dāng)今產(chǎn)業(yè)已經(jīng)步人模塊化技術(shù)快速發(fā)展時(shí)期。近年來(lái)，模塊化理論越來(lái)越應(yīng)用到工業(yè)領(lǐng)域，尤其是制造業(yè)，出現(xiàn)了“模塊化的生產(chǎn)”的概念。
所謂模塊，引用最多的是青木昌彥的定義:指可組成系統(tǒng)的，具有某種確定獨(dú)立功能的半自律性的子系統(tǒng)，可以通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化的界面結(jié)構(gòu)，與其它功能的半自律性子系統(tǒng)按照一定的規(guī)則相互聯(lián)系而構(gòu)成的更加復(fù)雜的系統(tǒng)。
模塊化是指把一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)或過(guò)程根據(jù)系統(tǒng)規(guī)則分解為能夠獨(dú)立設(shè)計(jì)的半自律性子系統(tǒng)的過(guò)程，或者是按照某種聯(lián)系規(guī)則，將可進(jìn)行獨(dú)立設(shè)計(jì)的子系統(tǒng)統(tǒng)一起來(lái)構(gòu)成更加復(fù)雜的系統(tǒng)或過(guò)程，這樣通過(guò)模塊化，一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)就可以分解為一系列相互獨(dú)立的具有特定功能價(jià)值的模塊，并且，在遵循統(tǒng)一的界面規(guī)則的前提下，各模塊進(jìn)行半自律性獨(dú)立動(dòng)作，同類(lèi)模塊之間可進(jìn)行替代，從而可根據(jù)需要，組成不同的復(fù)雜系統(tǒng)。Baldwim和clark認(rèn)為，對(duì)具有可分解性的系統(tǒng)各部件聯(lián)系規(guī)則的六種“模塊化操作”，可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜系統(tǒng)的創(chuàng)新。這六種操作是:分離模塊、替代模塊、增加模塊、歸納模塊、新的模塊外殼創(chuàng)造。我國(guó)學(xué)者焦志倫認(rèn)為，模塊具有可變性和延展性，從而使整個(gè)系統(tǒng)富有彈性，更容易適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)瞬息萬(wàn)變的需求形勢(shì)。學(xué)者孫曉鋒把模塊的替換看成是一種替代經(jīng)濟(jì)，認(rèn)為這種替代經(jīng)濟(jì)能通過(guò)減少產(chǎn)品研發(fā)時(shí)間，為消費(fèi)者不斷提供新的產(chǎn)品，從而為企業(yè)帶來(lái)經(jīng)濟(jì)利益。
在傳統(tǒng)生產(chǎn)模式下，市場(chǎng)需求的多品種、小批量的特點(diǎn)給企業(yè)造成很大壓力，企業(yè)在增加柔性的同時(shí)，又往往不得不接受成本上升的事實(shí)。但在模塊化生產(chǎn)方式下，企業(yè)只需在統(tǒng)一的產(chǎn)品界面標(biāo)準(zhǔn)上安插不同的產(chǎn)品模塊就能實(shí)現(xiàn)目的，不僅成本低，而且最大限度地實(shí)現(xiàn)了顧客價(jià)值，提升企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。模塊化的思想給柔性制造帶來(lái)新的理念，它打破了傳統(tǒng)柔性制造的一慣做法，將對(duì)制造業(yè)的發(fā)展帶來(lái)深刻影響。
1 模塊化生產(chǎn)模式下柔性的驅(qū)動(dòng)因素
模塊化生產(chǎn)是以模塊化技術(shù)為主導(dǎo)，信息技術(shù)為基礎(chǔ)，成熟的管理方法為手段，滿(mǎn)足顧客個(gè)性化需要為目標(biāo)，是一種柔性的生產(chǎn)方式。具體來(lái)看，它之所以具有柔性，其驅(qū)動(dòng)因素有:
(1) 產(chǎn)品的模塊化設(shè)計(jì)。模塊化設(shè)計(jì)是模塊化生產(chǎn)的前提。應(yīng)用模塊化技術(shù)，復(fù)雜的產(chǎn)品被分解為一個(gè)個(gè)功能模塊，利用模塊的相似性來(lái)減少產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和制造結(jié)構(gòu)的變化，最終借助模塊的選擇和模塊間的組合實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的多樣性，同時(shí)又控制產(chǎn)品成本。
(2) 創(chuàng)新型的模塊職能部門(mén)和模塊企業(yè)。模塊化生產(chǎn)方式下，各模塊職能部門(mén)和模塊企業(yè)擁有獨(dú)特的核心能力，在各自領(lǐng)域展開(kāi)創(chuàng)新競(jìng)賽，不斷推陳出新，模塊更新?lián)Q代迅速，產(chǎn)品系統(tǒng)不斷升級(jí)。
(3) 快速可靠的信息流通渠道。模塊化生產(chǎn)充分利用信息技術(shù)帶來(lái)的快速方便的好處，通過(guò)搭建信息網(wǎng)絡(luò)平臺(tái);實(shí)現(xiàn)信息共享，空間、時(shí)間距離被打破，客戶(hù)的個(gè)性化需要、供應(yīng)鏈信息能快速得到響應(yīng)。
(4) 柔性的戰(zhàn)略合作關(guān)系。模塊化生產(chǎn)下，整裝企業(yè)和供應(yīng)商的關(guān)系更加柔性化，模塊供應(yīng)商需要承擔(dān)更多的責(zé)任，面臨更大的挑戰(zhàn)。一方面，整裝企業(yè)會(huì)不斷對(duì)供應(yīng)鏈進(jìn)行優(yōu)化和重組;另一方面，在同一模塊領(lǐng)域存在激烈競(jìng)爭(zhēng)，成功的企業(yè)會(huì)鞏固與整裝企業(yè)的合作關(guān)系，而失敗的企業(yè)則有可能淪為模塊供應(yīng)商的下一級(jí)供應(yīng)商，喪失其地位。
(5) 成熟的供應(yīng)鏈管理方法。模塊化生產(chǎn)應(yīng)用了當(dāng)今供應(yīng)鏈管理的先進(jìn)方法，包括JIT供應(yīng)、并行工程、延遲策略等。JIT供應(yīng)保證了模塊供應(yīng)的準(zhǔn)確及時(shí);并行工程使模塊的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)各環(huán)節(jié)能并行交叉進(jìn)行，在考慮所有后續(xù)過(guò)程的基礎(chǔ)上，盡可能減少修改次數(shù)，從而加快上市時(shí)間;延遲策略使得大規(guī)模定制成為可能，上游模塊實(shí)行規(guī)模化生產(chǎn)，下游再根據(jù)個(gè)性化要求進(jìn)行組裝。
以上各因素中，產(chǎn)品的模塊化設(shè)計(jì)是根本，在這基礎(chǔ)上，其它各因素的優(yōu)點(diǎn)得已充分發(fā)揮，從而保證了模塊化生產(chǎn)具有較高的柔性。
2 模塊化生產(chǎn)同傳統(tǒng)柔性制造模式的比較
傳統(tǒng)的柔性制造模式包括組合機(jī)床生產(chǎn)線(xiàn)、柔性制造系統(tǒng)(FMS)，柔性制造工廠(FA)、計(jì)算機(jī)集成制造(CIM)和細(xì)胞生產(chǎn)方式等等，主要是通過(guò)對(duì)設(shè)計(jì)和制造過(guò)程進(jìn)行效率優(yōu)化，來(lái)實(shí)現(xiàn)柔性制造的目的[8}。而模塊化的生產(chǎn)方式則是在共同界面上安插不同模塊，來(lái)實(shí)現(xiàn)柔性化生產(chǎn)。具體來(lái)看，模塊化生產(chǎn)具有以下特點(diǎn):
2.1 在提高交貨速度上，開(kāi)碎新的途徑
傳統(tǒng)的柔性制造模式都致力于單個(gè)企業(yè)內(nèi)部設(shè)計(jì)和制造過(guò)程效率的提高，在縮短響應(yīng)時(shí)間方面非常有限，而模塊化生產(chǎn)能在更大程度上提高響應(yīng)速度，表現(xiàn)在:
(1) 模塊化生產(chǎn)往往突破了單個(gè)企業(yè)的限制，在更大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)資源整合，各個(gè)模塊制造商和模塊整合商為了在競(jìng)爭(zhēng)中取勝，都專(zhuān)注于提高各自模塊的核心競(jìng)爭(zhēng)力，集中力量，不斷提高產(chǎn)品質(zhì)量、縮短設(shè)計(jì)和制造周期。
(2) 模塊化生產(chǎn)使同步化操作成為可能，從而縮短總的交貨時(shí)間。
(3) 組成產(chǎn)品的模塊被生產(chǎn)出來(lái)之后，再根據(jù)所接到客戶(hù)訂單要求，在模塊組裝企業(yè)或再下游環(huán)節(jié)進(jìn)行組裝，從而實(shí)現(xiàn)延遲生產(chǎn)。
以汽車(chē)行業(yè)為例，目前國(guó)際上的汽車(chē)從訂單到交貨，最快需要巧天左右時(shí)間，有的企業(yè)已經(jīng)提出10天交貨的目標(biāo)，而最終要達(dá)到5天交貨，為了滿(mǎn)足這個(gè)目標(biāo)，汽車(chē)生產(chǎn)被分解成10到30個(gè)大的模塊，如大眾汽車(chē)公司將轎車(chē)零部件分成9個(gè)模塊，要求零部件企業(yè)按模塊組織生產(chǎn)和供應(yīng):每個(gè)模塊實(shí)際是上百個(gè)零件的集成，由大的模塊供應(yīng)商組裝供應(yīng)，總裝廠只需把這10來(lái)個(gè)模塊組裝起來(lái)即可。