模块化制造对产品成本的影响研究

王 伟，牛 浩

(郑州大学 商学院，郑州 450001)



模块化制造对产品成本的影响研究

王 伟，牛 浩

(郑州大学 商学院，郑州 450001)

摘要：随着经济全球化的深入发展，市场竞争愈加激烈，顾客的需求由单一变得较为多样。同时，技术的快速发展也使得产品的生命周期大幅缩短。企业在这样开放且不断变化的竞争市场中，如果能够使产品以低于同行业的价格水平进入市场，那将对提高企业产品的竞争力具有重要的意义。模块化的生产方式在保证产品质量的前提下，能大大降低产品的成本。此外，模块化的实现并非是完全免费的，它不仅会增加企业实施的成本，而且会带来一定的交易成本与机会成本。

关键词：模块化；模块化制造；产品成本

一、引言

全球制造业发展至今，发生了一系列的重大变革，大规模定制生产已经成为制造业新的选择。这种生产方式很好地满足了消费者的需求，同时，尖端技术的发展缩短了产品的生命周期，使得企业能够根据消费者的需求快速设计并制造出优质的产品。有调查结果显示，产品的生产技术在经历了几十年的发展后，如今产品的生命周期已经缩短到原来的1/4。以高新技术为基础的先进制造模式的出现，加剧了制造业在全球的竞争。企业产品的竞争能力很大程度上取决于产品成本、质量及进入市场的速度，因此，企业能否快速地开发出新产品并推向市场决定了其未来的发展空间以及是否能在激烈的市场竞争中击败竞争对手，从而获得一席之地。同时，随着产品种类日益丰富，竞争的日益激烈，企业必须能够不断向市场输送新的产品，这些产品不仅要具有较高的品质，而且要拥有更具竞争力的价格。实际生活中，物美价廉的产品总会受到消费者的青睐，具有更大的竞争优势，而产品的价格很大程度上取决于产品的成本。因此，研究如何在快速生产产品的同时有效地降低成本就显得非常重要。模块化生产方式的出现解决了上述问题，并且逐渐成为制造业的发展趋势。从20世纪60年代起，模块化技术逐步取代流水线技术，开始主导全球制造业新的发展方式。模块化是产业分工的产物，已日趋成为全球制造业未来的发展方向[1-2]。不同于传统的生产方式，模块化制造方式使企业摆脱了需要靠自身生产产品全部部件的困扰，而是能够通过多种渠道获得所需模块，再通过集成技术将零部件重新组合，从而完成新产品的研制。这样，企业可以凭借自身技术优势专注于开发核心部件，间接缩短了生产产品的周期。

二、模块及模块化

(一)模块

其实，模块并不是一个新概念。早在20世纪初期，建筑行业中就已经存在模块的概念，当时的建筑模块更多的是强调其能够实现几何尺寸上的连接和替代。后来，机械制造业、计算机和其他行业相继引入了模块，模块在功能、接口、以及功能传输接口上的特征变得更加清晰。对于模块的内涵，不同的学者给出了不同的定义。表1是部分学者对模块的定义。

表1　部分学者对模块的定义

从表1我们可以看出，模块是根据产品的功能特征、结构特征或者技术特点,将复杂的产品分解成为各个单元后得到的，每一个模块的功能相对独立且有标准的接口结构，接口相同而功能不同的模块可以自由调换，通过模块的不同组合形成功能多样的最终产品。模块具有三大特征：一是独立性，不同的模块可以单独地进行研发和生产；二是可替代性，具有相同接口结构的模块可以相互替换，满足顾客的个性化需求；三是通用性，模块在系统内部可以实现共享，在不同产品间可以实现通用。

(二)模块化

哈佛大学商学院的Badlwin和Clark教授在1997年的《哈佛商业评论》上发表了一篇影响较大的文章《模块化时代的管理》，对模块化作了一个科学的诠释。文章指出，模块化就是将一个或多个相对较小的，能够分别独立进行功能设计的子系统组成一个复杂的系统或流程。其中，每一个子模块的研发过程和生产过程是独立于其他模块的，每一个模块的内部包含了信息处理的过程，最后通过标准的界面将这些模块与其他模块进行连接。

目前，对于模块化，学术界还没有一个被大家认可的定义，但是关于模块化的讨论一直十分激烈。对于模块化的定义，学术界比较认可的是青木昌彦的说法。他提出：“模块化是指将一个比较复杂的系统或过程按照一定的规则和联系分解成半自律的子系统，这些子系统可以进行独立的设计，同时，这些相对独立的子系统又可以依据某种规则或者联系与其他相对独立的子系统构成更加复杂的系统或过程”。所以，我们可以将模块化理解为两个过程，即模块分解和模块集成，它是一种追求工作效率又能节约生产费用的分工方式。模块化可以使复杂的产品简单化，节约产品的成本。模块化战略的框架如图1所示。

图1　青木昌彦对模块化战略框架的描述

随着模块化理论的发展，学者对模块化含义的理解越来越完善。表2是笔者对部分学者观点的整理。

表2　部分学者关于模块化含义的观点

三、模块化制造对产品成本的影响

成本是企业在生产经营中的实际消耗，是企业定价的基础。通常，产品的生产成本主要包括产品的研发(设计)成本、制造成本和销售成本。模块化产品在产品的生产制造阶段与非模块化产品有不同的特点，存在很大的差异。模块化与非模块化产品的不同特点见表3。

表3　模块化与非模块化产品的不同特点

(一)模块化制造降低了产品的研发成本

企业进行模块化生产可以节省企业开发新产品的周期，同时可以降低研发成本。Allen等认识到相似模块的重复利用可以减少产品开发时间。Sosale等认为企业在模块化设计阶段，可以将一个设计任务划分为多个子任务，并且这些子任务是可以并行开发的。为了完成这个目标，总体设计的任务被分成更小的设计任务，同时要明确他们之间正确的接口。然后，可以对现有的设计进行细微的变化进而重用该模块，这就节省了对现有产品进行更新的时间和精力，可以减少产品的研发成本。Tosunoglu用机器人的例子描述了模块化给生产带来的好处：增加了生产的灵活性，降低长期的开发成本，加快设计周期等。Sanderson以福特汽车V—8发动机为例，也说明了当他们基于模块化来进行产品开发时能够节省研发的费用。模块化制造对产品研发成本的影响主要体现在两个方面：一是不同产品的相似模块可以重复利用，减少了新产品研发的时间和成本；二是对于产品划分不同的模块后，不同模块的研发是同时独立进行的，减少了产品的研发周期，加快了新产品上市的速度。

(二)模块化制造降低了产品的生产成本

关于模块化与产品生产成本之间的关系，相关的研究表明，企业通过模块化能够大幅降低产品的生产成本。Hopwood以电子制造业为例来说明模块化为企业带来的好处：企业可以通过模块化来减少产品装配时间，降低劳动成本和库存成本等[10]。Gershenson等认识到模块化能够使企业根据顾客的要求来灵活地设计产品，另一个好处是模块通过减少生产过程的数量和减少重复的过程，降低产品的成本[11]。Ulrich 和Tung详细说明了产品模块化带来的好处以及其对产品整体的成本带来的变化[12]。Lapp和Golay在模块化过程中引入成本惩罚指数，建立了一套独有的理论。通过该方法的运用，不但使工程质量明显改善，而且大幅度节省了成本[13]。Erixon说明了模块化为企业带来的一些好处，其中一个好处就是规模经济[14]。Ishii等认为模块化导致成本下降的原因是零件和原材料价格的下降。当零件和原材料的采购数量很大时会有价格折扣进而产生规模经济。模块化生产能够通过使企业在生产过程中较多地使用通用模块，较少使用专用模块来实现这样的规模经济[15]。Van Hoek以奔驰汽车为例来解释模块化对该企业的影响：该企业只在生产组装汽车时购买相应的模块，这样它能够更灵活地应对顾客的订单，还能够减少企业库存的成本[16]。Edward等从供应商和制造商的角度来分析模块化带来的好处：对于制造商来说，借助模块化可以减少直接劳动力从而降低生产成本和提高生产率，还可以减少工程的设计成本[17]。Sandra等以西班牙的工业为例，分析了西班牙工业通过在全球范围内进行模块化生产，将产品划分为不同的模块，然后外包给不同的供应商(这些供应商大多来自中国)，由于这些外来的供应商大多具有廉价的劳动力和原材料，使得企业产品能够在成本方面具有优势[18]。Francisco等将模块化的思想用在集装箱建筑的建设方面，认为模块化的建造方法不但实现了“即插即用”灵活性的特点，同时使得建造成本比传统的建造方式节省了85%[19]。模块化制造对产品生产成本的影响主要体现在两个方面：一是对通用模块的大规模制造，具有规模效应；二是企业无需生产所有的零部件，减少了原材料的库存成本。

尽管我们发现，模块化能够为企业带来成本方面的优势。但是，模块化的实现并不是完全免费的，不仅企业实施模块化技术本身需要成本，而且还将带来市场交易成本与机会成本。模块化本身是一项非常复杂的活动，IBM为了实现PC的模块化花费了数年的时间，投入了大量的人力物力。尹建华认为，产品的模块化与产品特点有紧密的联系，不同的产品实现模块化的难度也是不同的，越复杂的产品实现模块化越困难，所需付出的代价越高。他认为模块化生产会产生相应的交易费用和机会成本[20]。因此，模块化带来的成本与产品的复杂程度有一定的联系。

四、结论

目前，模块化理论的研究已经成为了学术研究的焦点，有学者认为，我们已经步入模块化时代。随着模块化越来越多地运用在实践中，国内外学者已有很多相关的理论研究。目前，国内外对模块化的研究主要从三个层面入手，即产品层面、企业层面和网络层面。但是，这些研究较多地针对产业组织结构展开，缺少对企业内部动力机制的剖析。在产品层面，根据产品的特性，通过模块化技术将产品划分为多个模块，可以对多个模块同时进行研发和制造，不仅缩短了产品的研发时间，同时减少了制造成本，最终实现降低成本、提高生产效率和产品质量的目标，进而提升企业竞争力。

参考文献：

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[18]Sandra V, Lucía A, Francisco G. International Modularity and Offshoring in Spanish Industry.Modern Economy, 2011,(2)：680-690.

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·启事·

【经管探新】

作者简介：王伟(1965- )，男，河南郑州人，教授，博士，主要从事知识管理和技术创新管理研究；牛浩(1988- )，男，河南焦作人，硕士生。

基金项目：国家社会科学 (13BGL061)

收稿日期：2015-09-13

文章编号：1672-3910(2015)06-0076-05

中图分类号：F275.3

文献标志码：A

DOI:10.15926/j.cnki.hkdsk.2015.06.015