大批量定制模式是現(xiàn)代企業(yè)應對激烈市場競爭壓力的有力工具。大批量定制模式希望能夠以與大批量生產(chǎn)近似的成本提供滿足客戶個性化需求的產(chǎn)品，其實現(xiàn)依賴于企業(yè)內(nèi)部各個環(huán)節(jié)的有效配合。企劃和設計環(huán)節(jié)是一個產(chǎn)品生命周期的起點，對產(chǎn)品的成本起著決定性的作用，因此也成為企業(yè)重點改進的環(huán)節(jié)。基于模塊的產(chǎn)品設計過程希望能夠利用模塊的獨立性和接口穩(wěn)定性，保證產(chǎn)品開發(fā)過程的獨立，實現(xiàn)零組件設計的共用和并行，加快產(chǎn)品響應市場需求的速度，降低產(chǎn)品的成本。本文綜合論述了海爾基于模塊的產(chǎn)品設計過程的各個要素，并定義了實現(xiàn)基于模塊的產(chǎn)品設計過程的方法。
一、模塊的定義
模塊是能夠用來組合的、具有獨立功能、穩(wěn)定的裝配和能量傳遞接口的單元。能夠定義為模塊的零部件應符合如下特征。
(1)功能的獨立性：給定輸入和輸出，能夠獨立地完成一定的功能。
(2)結構的獨立性：應該具有獨立的物理組成和外部表現(xiàn)，如果可能應是一個裝配件。
(3)穩(wěn)定的接口：接口的穩(wěn)定能夠保證模塊的互換性，以便與其他模塊進行組合。
家電行業(yè)里，模塊可以是結構件、電氣件、軟件及其組合等，如冰箱可以定義為壓縮機、風扇和箱體;電視機可以定義為屏幕、外殼、控制板……企業(yè)定義哪一級別、哪些零部件為模塊與企業(yè)確定的競爭策略有直接關系，需要在實施過程中根據(jù)實際情況確定。
一般采用外包型生產(chǎn)方式的企業(yè)，定義的模塊級別會高一些;自制型企業(yè)的模塊級別會低一些。
一般而言，根據(jù)模塊的具體情況，企業(yè)內(nèi)將模塊分解為重用模塊和滿足客戶需求模塊兩類。
(1)重用模塊重點關注在不同產(chǎn)品中的共用性，通過標準化、通用化的方式進行整合，提高模塊的產(chǎn)量，獲得充分的規(guī)模經(jīng)濟性。
(2)滿足客戶需求模塊定位于實現(xiàn)產(chǎn)品的個性化，滿足客戶的特色需求。
在實際的工作過程中，海爾發(fā)現(xiàn)，增加一類“數(shù)模重用模塊”是非常有必要的。數(shù)模重用模塊是指能夠滿足客戶特色需求的、但設計規(guī)律比較統(tǒng)一的模塊，如冰箱的內(nèi)膽、箱體等。雖然數(shù)模重用模塊的設計結果會產(chǎn)生不同的物理零部件，但通過設計規(guī)律與建模工具的結合，能夠有效地加快設計的進度，保證設計的質(zhì)量。
重用模塊、數(shù)模重用模塊和滿足客戶需求模塊的概念是實現(xiàn)基于模塊的產(chǎn)品設計過程的必需基礎。
二、平臺的定義
平臺是來源于汽車行業(yè)的詞匯，現(xiàn)在大多數(shù)企業(yè)內(nèi)已經(jīng)多有應用，但是概念并未得到統(tǒng)一。
平臺狹義的定義為“一組可以共用的模塊”，廣義定義為“通過IT實現(xiàn)手段，以模塊化產(chǎn)品架構為基礎建立的，包含產(chǎn)品變型知識在內(nèi)的模塊庫和超級物料清單(BOM)”。其狹義定義可明確平臺應該是有物理的基礎，不應只是一種概念性的提法，選定模塊集中全部重用模塊。其廣義定義可明確平臺的用途，通過定義產(chǎn)品變型知識，形成可選擇的模塊庫，能夠輔助快速針對客戶需求，產(chǎn)生初始設計。廣義平臺中，模塊類型可以是重用模塊、數(shù)模重用模塊或滿足客戶需求的模塊。
海爾采用西門子工業(yè)軟件公司的Teamcenter系統(tǒng)來管理平臺、模塊和零部件，其組織邏輯如圖1所示。
圖1 組織邏輯
三、基于模塊的產(chǎn)品設計過程
在上述模塊和平臺定義的基礎上，可將原有的產(chǎn)品設計過程優(yōu)化為基于模塊的產(chǎn)品設計過程。基于模塊的產(chǎn)品設計過程受益于模塊所帶來的獨立性、固定接口和平臺對產(chǎn)品變型知識的有效組織，能夠及時針對客戶需求做出響應，并明確新的設計內(nèi)容。同時，新需模塊的設計過程可以獨立、并行地進行，最后通過模塊化產(chǎn)品架構統(tǒng)一形成具體產(chǎn)品。
為了實現(xiàn)基于模塊的產(chǎn)品設計過程，海爾將傳統(tǒng)的產(chǎn)品設計過程分離為平臺設計過程和定制設計過程。平臺設計過程是一個包括企業(yè)長期規(guī)劃、預測研究、模塊優(yōu)化和新設計知識維護的過程，其產(chǎn)出是越來越準確、全面的知識庫。在平臺設計過程中，應充分考慮產(chǎn)品平臺的成本、質(zhì)量和重用模塊的技術提升。
定制設計過程是一個快速滿足用戶需求的過程，在產(chǎn)品平臺的基礎上進行快速定制開發(fā)，實現(xiàn)單個定制產(chǎn)品的最終交付。其具體環(huán)節(jié)如圖2所示。
圖2 定制設計具體環(huán)節(jié)
平臺設計充分收集、預測和分析產(chǎn)品平臺應覆蓋的所有客戶需求，定義統(tǒng)一的產(chǎn)品架構和所需要的模塊，明確模塊與用戶需求的對應關系，促進模塊和零部件的重用，以降低產(chǎn)品成本并提高產(chǎn)品的質(zhì)量。
(1)中期平臺策略及產(chǎn)品規(guī)劃：定義產(chǎn)品核心平臺的劃分原則及每個核心平臺應覆蓋的范圍。
(2)平臺、模塊定義及架構：定義產(chǎn)品平臺實現(xiàn)客戶需求的產(chǎn)品架構和模塊，定義模塊之間的接口關系和接口約束關系。
(3)考慮采購/生產(chǎn)計劃：針對采購和生產(chǎn)的需要，優(yōu)化產(chǎn)品平臺的架構和模塊劃分。
(4)模塊中的零部件定義：根據(jù)需要，進行新模塊的設計。模塊中的零部件可以新零件委外設計、新零件開發(fā)或重用已有零部件。
(5)完成平臺/模塊設計：綜合考慮各個模塊的設計，在此基礎上完成產(chǎn)品平臺的設計。
(6)平臺模塊確認/批準：對平臺、模塊的設計進行驗證、確認和批準。
(7)固化平臺/模塊設計和架構：確認平臺、模塊和架構的設計。
定制設計在產(chǎn)品平臺基礎上快速變型出滿足客戶需求的產(chǎn)品。如果客戶需求不能得到完全滿足，則可通過接口規(guī)范定義新模塊，組合其他模塊來實現(xiàn)滿足客戶需求的新產(chǎn)品。
(1)選擇平臺：接到客戶訂單后，確認可以由哪個產(chǎn)品平臺來實現(xiàn)此需求。
(2)產(chǎn)品規(guī)劃：根據(jù)選定的產(chǎn)品平臺，明確進行定制產(chǎn)品開發(fā)的計劃和方式。
(3)定制開發(fā)：將不能滿足的客戶需求，以新模塊/新零件的方式進行實現(xiàn)。
(4)產(chǎn)品確認：在產(chǎn)品架構的指導下，組合重用模塊和定制開發(fā)模塊，獲得新產(chǎn)品。
平臺設計過程對定制設計過程中產(chǎn)生的新模塊和新零部件進行分析，如果必要，還可優(yōu)化產(chǎn)品平臺和模塊的定義，并將其集成到平臺模塊庫中。
四、基于模塊的產(chǎn)品設計過程的實現(xiàn)
模塊化設計項目的實施涉及到企業(yè)中的方方面面，從產(chǎn)品的企劃、設計到制造，還需要協(xié)調(diào)財務、采購等各個環(huán)節(jié)，因此其實施需要根據(jù)企業(yè)的實際，定義工作包和具體的實施方法。海爾于2008年3月開始的模塊化革新項目，采用了如圖3所示的5個步驟。
圖3 模塊化革新項目5個步驟
(1)組織機構建立：需要成立跨功能團隊的項目工作小組。
(2)產(chǎn)品平臺劃分和型號梳理：對企業(yè)中已有的數(shù)據(jù)進行整理，并定義未來產(chǎn)品的路線圖。
(3)GPS建立和優(yōu)化：結合考慮產(chǎn)品架構和模塊的變型要素，定義出通用產(chǎn)品結構(Generic Product Structure，GPS)。
(4)應用GPS進行開發(fā)：在定義好的GPS基礎上，進行實際產(chǎn)品的開發(fā)驗證，確認并優(yōu)化模塊的定義。
(5)IT/三維設計/工程基礎建立：為GPS的定義和運行提供支持框架，實現(xiàn)對模塊接口的定義。
通過上述五個方面的工作，海爾已經(jīng)初步定義了白色家電(如冰箱、洗衣機和空調(diào)等)的模塊化產(chǎn)品架構，建立了專注于模塊的開發(fā)隊伍，設計了基于模塊的產(chǎn)品設計過程，同時通過使用西門子工業(yè)軟件公司的Teamcenter系統(tǒng)和NX工具等IT支持手段，有力地保證了流程的順利進行。產(chǎn)品的模塊劃分是一個不斷優(yōu)化的過程，需要主廠商和供應商等多方的協(xié)同改善。目前，海爾仍然在持續(xù)地深入家電產(chǎn)品模塊化的研究和應用，以期獲得更好的效果。
五、總結
基于模塊的產(chǎn)品設計過程是企業(yè)實現(xiàn)大批量定制模式的有力工具。通過模塊劃分、平臺定義和新設計過程的應用，企業(yè)能夠優(yōu)化產(chǎn)品企劃、研發(fā)的工作模式，使設計重用、設計速度得到明顯提升，從而加強企業(yè)的競爭能力。上述方式在海爾的應用也有效地證明了上述說法。希望本文能夠對其他類似企業(yè)實現(xiàn)基于模塊的產(chǎn)品設計過程提供相應的幫助。
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