模塊化技術是成組技術的核心技術之一。本文主要從企業應用的角度探討模塊化技術的應用現狀和趨勢。
1 模塊化技術的應用背景
圖1為中國知網中主題為“模塊化”的文獻篇數按年份的篇數排序，可以看出，近10年來，模塊化的文獻增加速度很快，這表明模塊化已經成為人們的研究熱點。在百度中輸入關鍵詞“模塊化”，搜索到24100000個網頁。
1.1 滿足用戶個性化和多元化的需要
隨著人們生活水平的提高，對產品和服務的個性化和多元化需要越來越迫切。模塊化技術可以在滿足用戶個性化和多元化需要的同時，降低產品成本和縮短產品生產周期。
圖1 中國知網中主題為“模塊化”的文獻篇數按年份的篇數排序
1.2 降低成本的需要
隨著我國經濟的發展，企業員工工資的增加，按照世界銀行的標準，2010年我國人均國內生產總值達到4400美元，已經進入中等收入偏上國家的行列。我國的傳統制造企業面臨低收入國家的越來越激烈的競爭，越南等東南亞國家代工產業的興起使得我國發展勞動密集型產業的比較優勢不再明顯。但是，我國人口眾多，需要保持較高的就業率，因此，我國更需要通過利用模塊化技術，降低產品成本。
1.3 產品和制造綠色化的需要
綠色化是中國可持續發展的關鍵，目前我國制造業的環境污染和資源消耗現象很嚴重，資源緊張，同時利用效率低。顯然，這種制造模式是不可持續的。模塊化技術可以提高生產效率，顯著降低資源消耗，對減少環境污染也有一定作用。
1.4 信息技術的應用需要
人類已經進入了信息時代，信息化技術為企業開展產品模塊化帶來很大便捷，特別是對于促進企業間的模塊化具有重要作用。信息化技術還促進了模塊化向深度和廣度發展。因為模塊化涉及大量產品的集成優化以及面向產品全生命周期的優化。沒有信息技術的支持，就難以實現這些優化。
面對上述四大需求的對策：向微笑曲線的兩頭拓展，同時提高制造環節的附加值。模塊化技術在其中可以發揮很大的作用。如圖2所示。
圖2 向微笑曲線的兩頭拓展，同時提高制造環節的附加值
2 設計階段的應用現狀和趨勢
圖3所示為產品模塊化技術的作用。
圖3 產品模塊化技術的作用
制造業的復雜性主要源于產品的復雜性，模塊化技術通過降低產品的復雜性，進而提高設計、制造和服務效率，降低成本，快速響應，實現綠色化。
2.1 裝置級模塊化
裝置可由多種不同或相同產品模塊組成。
例1：模塊化鍋爐由多臺鍋爐并聯組成，鍋爐數目根據需求確定，模塊化鍋爐是當前鍋爐的重要發展方向之一，其優點是：高效、耐用、可靠，安裝簡便、靈活，運行費用低，維護和操作方便，環保效果好、無污染、無噪音等。
例2：模塊化工廠——華北制藥金坦工程。實際上是一套模塊式鋼結構的單元建筑組合，將關鍵設備安裝在模塊里，使建造工藝更加合理，工程師和工人也更加專業，發運中國前，所有設施均已在生產國瑞典安裝調試完畢，并通過了歐洲GMP認證，然后只需幾個模塊單元就可以把設備齊全、安裝精細、高度自動化現代化的工廠運送到客戶指定地點，最后按照圖紙將模塊進行精密對接，便可投入使用。這種簡潔的建造方式解決了傳統方式普遍存在的延期、超支和產量不足等問題，便于企業迅速開工運營。
例3：中國運載火箭。按照不同的發射任務需要，各種模組可以象積木一樣進行組合，總的組合方案超過1000種，可以滿足我國所有的航天發射任務。
例4：分離模塊航天器。把一個航天器按功能分解為有效載荷、動力、能源、通信等模塊。這些模塊采用物理分離，通過編隊飛行和無線傳輸方式構成一顆虛擬的大衛星，以完成特定任務。其實質是將一個航天器的質量和故障風險分解到了多個功能模塊。
2.2 產品級模塊化
通過各種部件模塊的組合，我們可以快速得到個性化的產品。
例1；鎮江船廠的流水線造船。傳統的造船方法：船舶制造大部分工序都必須在船臺上完成，要擴大產能就必須擁有多個船臺，從而對水下岸線資源要求較多。流水線造船：將造船分成“殼、舾、涂”三部分，每一部分都采用離岸制作，最后再統一利用船臺安裝，然后進行試水。
例2：模塊化機器人。為了執行某些特殊任務，如登月探測，通過模塊重構改變構形，以便越過特殊地形和障礙物。這類機器人的結構形式相對簡單，其共同特點就是通過模塊間的翻轉運動形成各種構形，其主要難點在于控制方面。
例3：航天器結構模塊化。這能夠使發射、維護具有很大的方便性，并具有較高的可靠性，例如我國的空間站就是采用了模塊化結構，可以分次由火箭送上太空，在太空中自動組裝。這對接口提出了很高的要求。
2.3 部件級模塊化
復雜產品往往有多層部件，可以通過遞歸設計的方法實現逐級模塊化。
例：斯堪尼亞的模塊化發動機．斯堪尼亞能提供最全面的發動機系列。無論是歐Ⅲ、歐Ⅳ，還是將來的歐V發動機，均可覆蓋到全部應用領域。這一切得益于斯堪尼亞的模塊化燃燒概念，實現了高扭矩、高經濟性和低排放的最佳平衡，所有斯堪尼亞11、12、16L發動機具有相同的燃燒室和共用的零部件，如噴油嘴、推桿、滾子式氣門挺桿、活塞環、氣門驅動裝置等。
2.4 零件級模塊化
零部件模塊化主要是對結構單元進行的模塊化，通過各種結構單元模塊的組合，我們可以快速得到新的零件。
例1：把圓錐體、環槽、鍵槽等結構單元模塊組合成不同的零件，不僅可以提高設計速度，而且可以減少工裝的數量。
例2：模塊化工業汽輪機的轉子由5段結構單元模塊組成，從而可以有效控制結構單元模塊的變化數目，滿足轉子變型的需求，同時支持了與轉子相關零件的模塊化。
3 制造階段的應用現狀和趨勢
隨著企業產品線和應用范圍的擴展、產品個性化需求的增加、產品需求變化的幅度和速度加大、材料成本的大幅度提高，產品的變型越來越多、批量越來越小、交貨期越來越短、成本壓力越來越大，模塊化技術有助于解決這些問題，如圖4所示。
圖4 模塊化技術在制造階段的作用
3.1 制造協同化中的產品模塊化技術
制造協同化中的產品模塊化技術主要是通過產品模塊化促進分工專業化和協同化。
例1，IBM的360系統創造的模塊化協同設計和制造模式，IBM360系統的模塊化設計過程制定了“設計規則”（設計標準），使模塊間的關系變得非常簡單。這就引發了工程師“大跳槽”，他們紛紛建立自己的小公司，對其中的模塊進行研制，并通過模塊間的競爭，促使模塊的性能不斷提高，成本大幅度下降，這對硅谷的形成產生了關鍵的作用。
例2：模塊化制造系統，可以通過建立一個租賃公司，向有關企業提供各種加工機器單元、模塊化驅動單元、模塊化刀具和夾具以及可配置的控制系統。企業可以迅速地建立起支持新產品生產的系統，當企業不再生產該產品時，該可重組制造系統可以容易地拆除，將各模塊退還給租賃公司。
3.2 制造精益化中的產品模塊化技術
精益生產是發源于日本的生產模式，依靠該模式，日本制造業后來居上，模塊化技術是精益生產的核心技術之一，能夠幫助企業簡化物流和管理。
例1：單元制造系統。我國許多企業在推行精益生產中，往往將建立面向過程的單元制造系統作為其主要內容之一，快速提高了企業的生產效率，例如，瑞立集團通過建立基于單元制造系統的精益生產模式后，生產效率有30%～40%的提高。
例2；模塊化供貨，現在的汽車生產線長度在1000～1500m，大量的零部件堆積在生產線的兩旁，由許多供應商提供。面對變化快、型號多的汽車產品，生產線的復雜性和供應鏈的復雜性日益提高，由于分散的零件及物流意外所帶來的風險也越來越大，而汽車的交貨期則要求越來越高，在這種背景下，人們提出了增大部件模塊粒度，縮短整車裝配線的需求；將汽車分解成10至20個大的模塊，每個模塊又是由子模塊組成，子模塊由小模塊組成，形成一種模塊的遞階結構，大部件模塊實際上是上千個零件的集成，由大的供應商組裝供應，整車廠只需要把這10至20個模塊組裝起來就成了，這樣整車裝配線只要50m就夠了，從而提高了整車裝配線的生產效率，縮短了車輛的制造周期，降低了總裝的成本，由于將汽車裝配生產線上的部分裝配勞動轉移到了裝配生產線以外的地方去進行，因此零部件廠更多地承擔起原來由整車廠裝配線所做的工作，增加了零部件廠的收益。
例3：近年來，石油化工工業爐模塊化供貨及安裝，已成為大型裝置建設中的發展趨勢，模塊的劃分、模塊的結構設計、模塊之間的連接形式，模塊在制造、運輸、安裝過程中防止變形的措施，是工業爐模塊化的關鍵所在。
3.3 制造成組化中的產品模塊化技術
產品模塊化技術能夠提高零件成組批量，進而根據批量法則，提高制造效益。
例1：零件庫TraceParts上已經有1億多個零部件三維模型。設計師在選擇零件庫中的零部件模型設計出新產品后，一般會向提供模型的企業采購，專業生產某類零部件的企業的規模就越來越大，從而促進了制造成組化。
例2：模塊化刀具、夾具等也是制造成組化中的重要內容。
3.4 制造信息化中的產品模塊化技術
面對制造過程海量的數據，模塊化技術有助于減少管理的復雜性。
例：派生式CAPP系統在我國機械制造企業應用較廣，其中的典型工藝就是一種模塊化技術。
3.5 制造高端化中的產品模塊化技術
產品模塊化技術可以促進制造高端化，提高制造效率和水平。
例：發動機的模塊化設計和生產線結構的革命。1996年，福特汽車公司發動機部總工程師顧永平率先在汽車工業歷史上實現了發動機的模塊化設計，對6缸、8缸、10缸和12缸等不同規格發動機的結構進行了重組，使絕大部分組件都能通用，以盡量少的組件實現最多種類的組合，這項成果不但使發動機本身的生產工藝得到簡化，而且也引起了生產線結構的革命，不同規格的發動機可以在同一條生產線上加工，而在此前，不同型號的發動機各有專門的生產線，不能互用．經常發生的情況是有的生產線閑置，有的卻忙得不可開交，既浪費了生產能力，又貽誤了商機，這種雙重損失每年都要達到數億美元。
4 銷售和售后服務階段的應用現狀和趨勢
西方國家在30年前就步入了服務社會或服務經濟，其服務部門創造的總價值在國民生產總值中所占比重超過了70%，服務業成了主導的經濟，而我國的比重只占33%，隨著小康社會來臨，服務業在國民經濟中的比重還會上升，模塊化技術的應用也將從實體產品向服務方向拓展。
4.1 模塊化服務
用戶的需求是千差萬別的，因此不同用戶對于服務的要求存在很大差異，但是，絕大多數用戶的需求存在一些共同之處，如果能夠找到這些共性，然后將它們做成一個個模塊，讓用戶像搭積木一樣，選擇不同的服務模塊，那么，就可以在滿足靈活性的同時，使模塊標準化，最終降低成本。
例1：IBM的模塊化服務。IBM是世界上最大的信息技術服務提供商，它把不同的服務產品組合起來，形成解決方案，提交給客戶。模塊化服務是其制勝的本領之一，IBM有一套成熟完整的方法論和量化公式，可將一些可以積累的內容再次使用。這些內容會根據用戶的情況不斷調整，能夠提供更加靈活、自動化、可復制的服務和解決方案。
例2：華為公司的產品化服務，華為也公開宣稱其從電信設備商向信息化服務提供商轉變，華為公司的服務產品超出了普通的故障排除的技術支持概念，而是涵蓋了從保障設備日常運行的技術支持服務、硬件維修服務到提高設備運營效率的網絡優化服務等內容，能夠全方位滿足不同地區、不同用戶在不同方面、不同層次上的服務需求。華為公司的服務產品分為標準服務產品和專項服務產品兩個系列，其中，標準服務產品系列是面向設備維護而設立的，用于協助客戶保障設備正常運行；專項服務產品系列是面向設備應用而設立的，用于滿足客戶個性化和增值服務的需求。
4.2 制造服務標準化
制造服務標準化的作用是使企業節約成本，減少資源浪費，提高服務質量可控性，其次，服務標準的形成有助于企業形象的定位。
例1：攜程呼叫中心服務的“模具”與“流水線”，攜程呼叫中心不斷擴容，至今已經達到1600人左右的龐大規模，這個過程中，攜程自身也開始從互聯網平臺向電話平臺轉移，現在公司70%以上的業務都來自于呼叫中心，管理層關注的焦點也轉向了如何通過將服務變成可以標準化的產品，從而加強對“服務品質”的控制，攜程提出“像制造企業一樣來對待服務質量”，也就是說用制造業的管理模式來提供標準化的服務，使得服務的品質不取決于任何一個服務人員的能力，而是取決于整個系統。
攜程的“模具”：計算機引導的詳盡服務流程指導。
攜程的“流水線”作業：將每個業務類別都切分成很多環節，由不同的小組分工合作。
例2：海爾中央空調的5段全程標準服務，這是針對目前行業中存在的中央空調安裝過程不規范而推出的，該模式在售前、售中、售后整個系統為用戶提供“一站到位”的服務，讓用戶免去了后顧之憂。
4.3 服務產品模塊化
服務產品模塊化是指對一定范圍內的不同功能或相同功能而不同性能、不同規格的服務產品，在進行功能分析的基礎上，劃分并設計出一系列功能模塊，通過模塊的選擇和組合構成不同的產品或功能，以滿足客戶不同需求的一種設計方法。
例1：斯倫貝謝將勘探開發和工程技術服務不同系統中大小不同的單元進行精確、清晰、完整的分離，集成設計，形成由產品、軟件、方案等組成的標準化系統，作為整體系統的一部分或獨立的單元進行商業化運作，斯倫貝謝的氣舉系統由標準的Camco氣舉產品和服務、新型Xlift高壓和PerfLift氣舉系統3個模塊組成，而人工舉升解決方案又涵蓋了由電潛泵、氣舉系統、水平泵系統、監控系統、軟件、動力和控制系統等多個模塊組成的產品、技術、服務和解決方案。
例2：惠普公司根據服務模塊化思路，推出的終端用戶工作環境標準服務包，分為“用戶IT支持服務”和“多廠商產品支持服務”兩大模塊，前者為基本服務模塊，后者為可選服務模塊，包含多廠商硬件支持服務和原廠商協調服務，標準服務包由遠程服務（幫助臺）、現場派單（現場支持、多廠商硬件支持）和協調支持3個不同層次的服務組成。
核心關注：拓步ERP系統平臺是覆蓋了眾多的業務領域、行業應用，蘊涵了豐富的ERP管理思想，集成了ERP軟件業務管理理念，功能涉及供應鏈、成本、制造、CRM、HR等眾多業務領域的管理，全面涵蓋了企業關注ERP管理系統的核心領域，是眾多中小企業信息化建設首選的ERP管理軟件信賴品牌。
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本文標題：模塊化技術的應用現狀和趨勢
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