产品族架构与竞争优势关联影响分析

任菁菁，杜 纲

(天津大学 管理与经济学部，天津 300072)

产品族架构与竞争优势关联影响分析

任菁菁，杜 纲

(天津大学 管理与经济学部，天津 300072)

产品族竞争优势是产品族在市场上比其他同类产品更能带来利润或效益的优势。产品族以大规模定制的方式实现了大规模生产不具备的定制化优势和单一方式不具备的规模优势。通过梳理产品族架构的过程，提出产品族架构的金字塔结构，并分析了影响产品族架构的其他因素；分析了产品族竞争优势，将产品族竞争优势分为规模优势和定制化优势；描述了产品族架构与市场、供应链、企业技术能力、企业制造能力等影响因素对产品族竞争优势的影响的分析模型。

产品族架构；规模优势；定制化优势

市场竞争日趋激烈，客户需求也越来越多样化，大规模定制以其同时能满足顾客的多样化个性化需求和有效控制企业成本的特点成为主流的生产模式。产品族是实现大规模定制的核心[1]。产品族是从一个公共平台衍生出的具有特定属性和功能以满足特定顾客需求的相似产品的集合[2]。产品族的每一个成员叫做一个产品实例。产品族为不同的细分市场提供不同的产品实例以满足顾客需求[3]。产品族开发是一个系统的过程。产品族架构设计处于产品族开发的前端，对产品族的成功开发和产品族的竞争优势有重要影响。以往对于产品族架构的研究多注重于产品族模块或参数的配置和优化[1-3],产品族设计与供应链的协同[4-5]，和产品族架构与产品平台的关系[6],基于管理视角的研究也主要是实证的研究产品族架构和设计对企业在市场上竞争优势的影响[7-9]。本文梳理了产品族架构设计的过程，从“大规模”和“定制化”两个角度阐述了产品族的竞争优势在市场上的表现。最后，分析了产品族架构对产品族竞争优势的影响及市场、供应链、企业技术能力和企业制造能力通过产品族架构对产品族竞争优势的影响。

1 产品族架构

Ulrich将产品架构定义为“产品的功能映射到物理零件的框架”或“产品功能元素的配置，产品的功能元素到物理组件的映射及这些组件之间的关联关系”[10]。产品族架构被定义为不同的产品功能元素的通用配置、功能和结构之间的通用映射和组件之间的通用关联[11]。产品族架构是基本元素和零件的模块化和通用化及配置的系统化规划[12],本质上负责生成产品族的概念结构和整体逻辑[13]。产品架构着眼于具有某个特定功能的产品，产品族架构是一族产品共享的架构[14]。多产品的同步化处理使产品族架构区别于产品架构[15]。多产品同步化处理的基础是共享模块的调用。产品平台是一组产品共享设计与零部件的集合，通过对产品平台添加、去除或替换一个或多个模块可以衍生出不同的产品[16]。产品线指同类产品的系列，产品线架构通常决定面向一类顾客群的产品的功能。因此产品族架构包括两个方面的工作：一族产品共享架构的建立和产品平台的规划。

Suh提出了公理设计理论，认为产品的设计是从用户域、功能域、结构域、工艺域之间的连续映射。产品架构的建立过程便是从功能域到结构域之间的映射，功能要求自顶向下的逐步分解，并建立与设计参数之间的映射，建立产品功能结构和产品物理结构[17]。Jiao在公理设计的基础上提出了FBS(功能-行为-结构)三视图模型描述产品族架构的建立[18]，行为视图通常被称为原理视图[19]。三视图模型完成了产品特性到产品技术参数再到物理零件之间的映射。根据公理设计理论[17]和三视图模型[18],产品族架构的建立过程可以用图1所示的“金字塔”来表示。

图1 产品族架构

从宏观角度看，产品族架构是产品族功能架构到产品族物理架构的映射，即产品族的功能映射到产品族物理零件的通用框架[10]。从中观角度，产品族架构是把产品主功能分解为次级功能并确定实现该功能的物理模块。对于不同的细分市场，顾客需求不尽相同，实现相同的顾客需求的产品功能被划分为通用功能，实现个性的顾客需求的产品功能被划分为定制化功能。实现通用功能的物理模块被称为通用模块，通用模块是组成产品平台的基础。根据独立性公理的要求，每一个模块独立实现产品功能[17]。产品功能模块与产品物理模块之间的映射可能为“一对一”或“多对一”，即模块化方式；也可能为“多对多”，即集成化方式。产品模块相互联结建立产品族架构。产品功能模块与产品物理模块之间的映射方式，也就是架构方式，决定了产品族架构在宏观角度的表示形式。从微观角度，产品族架构过程是在分析顾客需求之后，制定产品规范说明，定义产品特性，结合企业战略定义产品功能，确定技术参数为产品功能的实现提供解决方案，并用物理零件或组件实现的过程。产品特性，产品功能，技术参数和物理组件之间的映射作为最基本的组成元素实现了用户，功能视图，原理视图和结构视图之间的映射。模块划分是中观角度和微观角度主要互动和联系。模块划分要坚持功能独立性、接口标准化、模块粒度适中的原则。按照产品功能之间的关联和功能的属性将产品功能划分为通用模块和个性化模块，并规范模块之间的接口，为产品族的配置提供基础。从宏观角度向下到中观和微观角度的逐步深入完成了从产品主功能要求到产品子功能的展开和从主设计参数到产品的物理组成的分解，即产品功能要求和设计参数从抽象到具体的分解及建立相互联系的过程,也就完成了产品族架构的建立过程。

产品族架构的建立过程并不是孤立的。产品族架构是功能主导的，产品的功能定义源于需求分析，顾客需求来自不同的细分市场。为满足特定的细分市场的顾客需求，产品族衍生了不同的产品实例[3]。产品族架构始于市场又面向市场，市场是对产品族架构的建立有重要影响作用的一个因素。企业的技术能力也与产品族架构联系紧密。技术的革新会影响产品族架构的稳定性，组件的革新或产品的革新也会对产品族的架构方式产生重要影响。产品族架构过程的后期确定实现产品功能的物理组件，这些组件被配置成具有不同特性的不同的产品实例，在制造阶段被组装成产品成品。产品族的架构和配置要基于企业的工艺和制造能力。另外，产品族的开发过程需要很多企业之外的资源的支持，供应链便是其中很重要的一部分。供应链上流动着产品和零部件，为产品族的制造组装提供基础。产品族的设计方案决定了供应链网络，而供应链运营的效果在很多方面体现了产品族设计方案的优劣。产品族架构及其影响因素的关系如图2所示。

图2 产品族架构及影响因素

2 产品族竞争优势

迈克尔·波特在《竞争优势》中指出，“竞争优势归根到底来源于企业为客户所能创造的超其成本的价值。价值是客户愿意支付的价钱，而超额价值产生于以低于对手的价格提供同等的效益，或者所提供的独特的效益补偿高价而有余。”也就是说，竞争优势就是企业为客户创造正的价值的优势。竞争优势主要来自于两个方面：成本领先和差异化[20]。产品族的生产模式是大规模定制，即以大规模生产的成本和效率满足定制化的客户需求。产品族的竞争优势来自“大规模”和“定制化”两个方面，将其定义为规模优势和定制化优势。产品族的规模优势表现在成本和开发周期两个方面。企业通过不断地重用标准化模块和匹配个性模块，同时制造和生产多种产品实例，获得范围经济，降低企业的成本。企业在产品的生产过程中，重用共享模块和标准组件不仅可以大大降低成本，还可以提高生产效率。共享模块和部件的重用节约了产品族的设计时间，缩短了产品族的开发周期，加快了产品族的面市，为企业在市场上取得成功抢得先机。另外，在市场发生变化的时候，企业能迅速做出反应，基于已有的产品平台，通过替换模块或改动参数以最快的时间推出更新换代的产品，缩短再开发周期的同时控制开发成本，使企业在市场变动和激烈的竞争中保持优势。

大规模定制方式还具有大规模生产方式所不具有的定制化优势。企业将顾客划分为多个细分市场，为每一个细分市场提供定制化的产品。定制化的实现方式有两种，一种是企业在分析了细分市场之后，面向不同的细分市场开发产品实例，向顾客提供最终的个性产品满足顾客的需求，顾客不参与产品的设计和制造；另一种是企业设计出满足特定功能的模块，顾客根据自己的需求定制产品，顾客直接参与产品的设计和制造的过程，最终的产品是完全按照顾客的需求生产出来的，每一个顾客就是一个细分市场。定制化的产品开发使产品实例具有独特的属性或性质，更好地满足顾客的需求，并与市场上的其他同类产品形成鲜明差异，有更强大的顾客吸引力。企业可以获得市场上的竞争力，获取高额利润。同时，定制化的产品有利于培养顾客对品牌和产品的忠诚度，顾客能再次购买产品或更新换代的产品。有顾客基础的产品增加销量，保持企业的优势。

3 产品族架构与产品族竞争优势

产品族的竞争优势是产品族开发成功与否在市场上的直观表现。产品族开发周期的每一个环节都对产品族竞争优势的获取和保持有重要作用。产品族设计是产品族开发过程中的重要环节，产品族架构是产品族设计的前端环节，对产品族竞争优势的形成有决定性的作用。产品族共享架构的建立和产品平台定义，即产品族架构过程完成的活动直接创造产品族竞争优势。市场、供应链、企业技术能力和企业制造能力通过影响产品族架构的建立对产品族竞争优势的创造和保持产生影响。产品族架构的影响因素通过产品族架构对产品族竞争优势产生的影响如图3中的影响路径图所示。

图3 产品族架构、影响因素对产品族竞争优势的影响路径图

产品族架构以功能为导向，功能定义是产品族架构建立的第一步。对顾客而言，顾客关心的是产品的功能是否能满足自己的需求，而不会真正关心产品设计的具体过程。顾客在自己参与定制的过程中，也是选择功能模块配置成满意的产品。满足顾客需求的产品功能能为产品族在市场上赢得优势。产品的技术参数为产品功能确定技术解决方案，独特的技术使产品的功能具有独特的属性，产品的技术参数联系了产品功能和物理零部件。物理零部件的质量和成本直接决定了产品族在市场上的运营表现。模块的划分是建立产品族架构的重要过程，具有独立功能和标准化接口的模块在产品族配置或再设计的时候能被直接调用，不会加大设计阶段的工作量，从而能够在节省成本和缩短开发周期的同时保证产品功能的实现。模块粒度的大小直接影响平台的通用性和可配置性。产品族架构方式的选择决定产品族模块以怎样的方式构成产品族架构，灵活的架构方式可以使得产品族在更新换代时反应更迅速。

产品的功能定义建立在划分细分市场，分析每一个细分市场的顾客需求，并把顾客需求转换为产品规格说明的基础上。正确的市场细分和准确的需求分析为产品族架构活动的顺利进行和产品族在市场上的成功提供了前提。在市场需求发生变化的时候，企业要迅速做出反应，推出更新换代的产品以保证企业不被其他竞争对手超越。Martin提出了GVI(Generational Variety Index,换代变种指数)表示市场发生变化时需要重新设计的组件或模块的数量[11]。在划分模块时，尽量降低GVI值，标准化模块之间的接口，以使产品能及时面市。除了市场因素要求产品族更新换代之外，企业内部技术进步或市场上的技术变革也促使了产品族的创新。产品族创新有两种模式：一种是组件创新，即重新设计产品族时只替换、增加或移除产品中的某些模块或组件，或者更改某些模块的参数；一种是产品创新，不仅产品的某些模块发生变化，产品族的架构也发生变化，以全新的方式配置产品族的功能、实现产品族功能的模块化和标准化。技术革新带来的更新换代的产品族必将以新的特性在更大程度上满足顾客的需求，增强企业的定制化优势。

在架构建立的后期，供应商的选择决定了什么样的物理零部件实现预定的产品功能。供应商的选择直接决定了采购成本和产品质量，供应商的供货能力影响了产品族的开发周期。供应链的上游解决的关键问题是供应商的供货，供应链的下游要解决的问题是企业向顾客的供货。延迟装配策略可以把顾客的定制要求延迟到供应链的下游，提高早期阶段零部件的通用性，而且可以降低产品族的库存成本和运输成本。企业自身的工艺能力决定了产品族是否能成为“真正”的产品族。如果企业的集装线不能把已采购的物理零部件组装起来，那之前所有的架构设计工作都是“空中楼阁”。同时，合理地优化生产线，能达到降低制造成本或缩短生产周期的目的，为产品族的成本优势做出贡献。

4 结论

产品族架构处在产品族设计过程的前端，对产品族的成功开发和产品族在市场上的表现有重要影响。在设计层面，产品族架构可以看做是产品功能、技术参数和物理零部件的映射，模块划分和产品族架构方式的选择也是架构过程中的关键决策，对产品族架构的最终确立和产品族架构的表现有重要影响。产品族以大规模定制为生产模式，产品族的竞争优势也可被划分为规模优势和定制化优势。产品族架构过程中的每个环节都对产品族竞争优势的形成有重要贡献。此外，市场、供应链、企业技术能力和企业制造能力等因素也会影响产品族架构的构建，通过影响产品族架构过程对产品族竞争优势的形成产生影响。本文只提出了产品族架构及影响因素与产品族竞争优势的影响分析模型，后续可以建立结构方程模型来验证这个模型。

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AnalysisofImpactsofProductFamilyArchitectureontheCompetitiveAdvantageofProductFamily

REN Jingjing,DU Gang

(College of Management and Economics,Tianjin University,Tianjin 300072,China)

Competitive advantage of product family is the advantage that product family brings more profits or benefits than other products.Through mass customization,product family achieves advantage of scale that neither mass production nor single product can do.After describing the process of product family architecting,pyramid structure of product architecture is proposed and the factors that impact product family architecture are analyzed.Based on the analysis of competitive advantage,the competitive advantage of product family can be subdivided into advantage of scale and advantage of customization.An analysis model is built to describe the impact of product family architecture,market,supply chain,technical capabilities of enterprise,and manufacturing capabilities of enterprise on competitive advantage of product family.

product family architecture;advantage of scale;advantage of customization

2013-10-16

国家自然科学基金资助项目(71371132)

任菁菁(1990—)，女，硕士研究生；通讯作者：杜纲(1954—)，女，教授，博士生导师，博士，研究方向：产品族架构与设计、企业竞争优势.

1003-1251(2014)01-0071-06

F272

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马金发)