汽车企业推行模块化的影响因素研究

雷颖絜 胡磊 刘伟

摘  要：模块化是近年来国内汽车企业青睐的发展模式.本文针对影响企业推行模块化的影响因素进行了分析：包括产品特点、企业实力、组织架构三个内部因素和市场需求、供应商能力两个外部因素。本文同时采用层次分析法确定了五个影响因素的相对重要程度，为企业判断是否具备模块化前提提供了参考依据。

关键词：模块化;影响因素;层次分析法

中图分类号：U462.1    文献标识码：A     文章编号：1005-2550（2019）02-0002-05

21世纪以来，大部分主流汽车厂商都采用了平台化的产品设计和生产垂直一体化的组织运作模式[1]。模块化的研发和制造方式虽然在项目初期的资源投入较大，但在后期能够有效降低零部件的数量，缩短研发和生产准备的周期，并通过模块间的灵活组合为用户提供更多的选择。因此，平台化、模块化成为了国内汽车企业异常青睐的发展模式。但是模块化并不是适用于每个企业的万能灵药，企业应该从自身的发展阶段和市场成熟程度出发，确认是否已经具备了模块化的先决条件。

1    模块化的概念

在出现之初，模块化被定义为“通过每个可以独立设计的、并且能够发挥整体作用的更小的系统来构筑复杂的产品或业务的过程[2]”。随后模块化的内涵被丰富化，不仅包括独立的功能，而且通过接口可以和其他的模块或零部件连接从而构成更复杂的子系统或者系统[3]。模块可采用功能、策略和接口这三个要素进行定义。

1.1   功能

功能为该模块包含的技术解决方案及其能够产生的功能。如汽车中的发动机模块的功能是为整车提供动力输出，车架模块的功能是承载。

1.2   策略

策略是模块的内涵属性之一。模块的策略包括节约成本、满足不同客户需求和技术创新等。不同的策略决定了该模块采用的技术路线。以汽车制动系统为例，如选择节约成本策略，则考虑选择常规的人工制动技术路线;如选择技术创新策略，则考虑选择AEBS（Advanced Emergency Braking System）汽车自动避撞技术路线。

1.3   接口

接口是模块化中的核心要素。接口可通过6个参数进行定义，包括接口的编码、接口所依附的模块、接口的类型、接口的几何形状、接口的关键几何参数和接口的功能流方向[4]。接口的类型主要包括：1）实体之间的连接，如油箱模块和车架模块之间通过螺栓进行的连接。2）能量的转换，如发动机模块向变速箱模块传递力矩。3）信号的传递，如CAN总线与控制器之间的信号传输和转换。除了上述3种接口形式外，还包括场力（电磁波、热辐射）的传递、环境（温度、湿度）交换等形式。这些接口在汽车模块中并不常见，因此文中不再赘述。

接口可分为两种型式，层层连接的汉堡型和以一个基座为中心的基底型，不同类型的接口管控方式有所不同。

模块化的概念不仅在产品设计中广泛应用，还延伸到其他汽车制造的其他领域。总的来说，模块化主要涉及4个层面：1）产品设计模块化;2）生产与制造模块化;3）供应形式模块化，即价值链的分解与外包;4）生产网络模块化，企业间联盟[5]。

2    企业推进模块化的影响因素

与传统开发模式相比，平台化、模块化的开发模式具有节约开发成本、分摊制造和采购成本、产品衍生能力强、新品开发时间短、质量更易保障等优势[6]。在汽车行业，模块化的开发方式得到了广泛的应用。著名的卡车公司斯堪尼亚从上世纪70年代就开始了模块化研发和制造的探索之路。通过几十年的发展，在产品架构的模块化上取得了显著效果，在标准化的基础上创造差异化，通过更少的零件为用户提供更多的选装配置。虽然模块化的理论在理论上具有多重优势，但是模块化的开发方式并不一定适用于所有的企业。为了追求跨平台的更大范围通用，势必要牺牲专属于每一个模块的相对“更佳”的设计方案[7]。因此，模块化并不必然带来正向收益。一个企业是否应该实施模块化，应该结合自身的发展阶段和外部环境，有选择、分步骤的推行。影响企业推进模块化的因素可分为内部因素和外部因素。

2.1   企业推进模块化的内部影响因素

2.1.1 产品特点

本文用技术复杂程度和销量两个维度来对产品分类。当位于第一象限时，产品结构复杂，零部件数量多，产品线较为丰富;同时产品销量规模较大，需要较快的生产节奏;此时采用平台化、模块化的开发方式，提升零部件的通用化率和接口的一致性，可减少零部件种类及工装夹具数量，并通过模块之间灵活组合来满足用户需求。当位于第二象限时，虽然产品结构复杂，但是销量较低，模块化带来的收益无法覆盖模块化初期的成本以及为了满足模块化的“盈余设计”带来的实物成本上涨。此时采用模块化是一个“事倍功半”的选择，而打造几个核心產品是更为明智的选择。当位于第三象限时，产品结构简单且销量低，采用模块化的方式基本无意义。当位于第四象限时，虽然产品销量较高，但是结构简单，无需通过模块化的设计降低设计难度，反而要承担模块化改造带来的额外代价。

对于汽车行业，大型综合性汽车生产企业产品众多，销量较大，位于第一象限，推进模块化是合理的发展趋势;而对于部分产品类型集中、市场面狭窄的专用车辆生产企业，则没有模块化的必要。

2.1.2 企业实力

产品自身特点为模块化改造提供了原动力，而一个企业的策划、研发、制造和供应商管理能力则决定了其能否将模块化的策略实施到位，这其中任意一个环节如无法支撑模块化都会导致模块化的失败。模块化的开发和制造方式与传统制造业的观念有所差异，需要企业自上而下都对模块化有较为深入的理解，才能构建出合理的模块化产品。如果企业的能力不健全，即使有模块化的正确理念，也无法将其落实到位。模块化的产品策划要求企业的产品规划部门在初期就对后续几年乃至十几年的市场发展趋势、客户需求有着较为清晰的认识，能够规划出较为完整的产品线，而不是在后续的研发过程中陆续追加新产品。模块化的研发需要技术部门对完整的产品线做好技术规划，对模块和接口进行较为准确的定义，设计出充分兼容，又具备适当拓展性的零件。由于一个模块在不同平台存在通用的可能，要求模块具有较高的质量稳定性，对企业的质量管理体系也提出了更高的要求。在企业的产品研发和制造流程中，也需要对影响模块化的因素进行有效管理，如建立模块管控部门，对新增模块和接口品种进行约束。

2.1.3 组织架构

企业组织架构通常可分为传统型、纯项目型和矩阵型[8]。传统型组织架构的企业通常按照职能进行划分。以某汽车企业的研发中心为例，按照职能划分为发动机开发部、底盘开发部、电气开发部、试验部等部门。该类型的企业架构有利于模块的统一管控，但由于部门间的壁垒，不利于接口的标准化。

纯项目型企业一切以项目为导向。同一模块在不同的项目中由不同的人员进行设计，往往因为项目间的壁垒缺乏技术交流，不利于模块在不同产品线之间的通用化设计，易出现冗余的零部件。

矩阵型组织架构兼具传统型和纯项目型的优点，可打破职能和项目间的壁垒，是最有利于企业推行模块化的一种组织架构。

2.2   企业推进模块化的外在影响因素

2.2.1 市场需求

随着人们生活水平不断提升，以轿车为代表的乘用车成为了日常消费品之一，产品的持续升级换代和能否满足用户的个性化需求也成为了决定轿车销量的关键因素。而商用车作为一种生产资料，在过去用户需求较为单一且变化较少。但随着国内运输、建筑相关产业的蓬勃发展，商用车的销量不断提升，用戶的需求也逐步的分化，不同的细分市场、用户使用环境、运行工况均需要用不同的车型进行应对。这就从产品的本质上决定了汽车具备模块化的原动力。如果不采用平台化、模块化的方式应对市场和客户的需求，则会导致数量庞大的车型需要数量更加庞大的零部件进行支撑。而频繁出现的新零件、新总成也带来了漫长的设计和验证周期，无法及时满足用户的需求。

2.2.2 供应商能力

整车厂商的模块化分解规划必须要由相应的模块化供应商承接相应的系统开发工作才能得以成行[1]，整车厂还需要有足够实力和极强合作意愿的核心供应商与其共进退[9]。如同一种模块有不同的供应商，这就要求整车企业对供应商有较强的管控能力，能将不同的供应商模块的接口进行统一。如果供应商过于强势导致整车厂商失去统一管理的能力，则会导致模块和接口种类过多。模块化较为成功的汽车企业的核心模块均为自行开发。

3    影响因素的重要性分析

为了对推行模块化的影响因素的重要性进行定量分析，采用层次分析法进行判定。层次分析法[10]是一种系统分析方法，它适用于将结构错综复杂、模糊不清的相互关系转化为定量分析。其原理在本文中不再赘述。

邀请某商用车整车制造厂商的10名专家针对第2节中的模块化影响因素按照判断矩阵进行打分，下表为其中一个专家的打分示例。

按照层次分析法的步骤，对打分结果进行一致性检验，计算一致性指标，最后对10名专家的打分结果进行平均，得到如下结果，如图3。

从评分结果中可以看出，专家认为供应商能力是企业模块化能否成功的最重要影响因素，这和我们国内大多数商用车整车厂商的采用的大总成均为外制供应商有关，如发动机主要的供应商

为康明斯（中国）发动机公司、潍柴动力股份有限公司，变速箱的主要供应商为陕西法斯特变速箱有限公司、大同齿轮有限公司等。整车制造厂商虽然也有自己开发的大总成，但受到成本控制、生产能力、售后服务能力等方面的限值，无法实现完全采用自主的动力总成，且有可能同时采用好几个发动机厂的产品，因此在模块化的进程中需要供应商的大力配合。

4    总结

平台化、模块化的开发方式在各行各业得到了广泛的应用。汽车行业在模块化的发展模式上也有许多典型的成功案例，如大众公司的发动机横置模块化（Modular Querbaukasten，MQB）平台，丰田汽车公司的丰田新全球架构（Toyota New Global Architecture，TNGA）平台以及日产汽车公司的日产的通用模块化谱系（Common Module Family，CMF）。这些企业都是成熟的国际化大企业，模块化的推行均是结合企业自身的状况深思熟虑后进行选择[7]。相较于已经发展了上百年的欧美及日本汽车市场，中国的汽车市场规模已经实现了超越，但在技术和管理的成熟程度上还有差距，数量众多的汽车企业并不一定都具备了模块化的先决条件，盲目上马反而会对企业的发展造成负面影响。

参考文献：

[1]雷德智.我国自主品牌厂商模块化运作实现路径研究[D]，北京交通大学，2015：1.

[2]Baldwin，Clark. Managing in an age of modularity. Harvard Business Review，1997，75（5）：84～93.

[3]青木昌彦，安藤晴彦编著，周国荣译.模块时代：新产业结构的本质[M].上海：上海远东出版社，2003.

[4]王日君，张进生.产品模块化设计中接口信息模型研究[J]，农业机械学报，2012（9）.

[5]陈平，余传海.汽车模块化平台战略分析[J]，汽车工程师，2017（9）：15～17.

[6]蔡洪明，李跃武，乐志国等.汽车平台及通用化研发模式探索[J].汽车工程师，2011（1）：15～18.

[7]赵福全，刘宗巍，李赞.汽车产品平台化模块化开发模式与实施策略[J].汽车技术，2017（6）：1～5.

[8]史剑，王伟军.浅析企业组织架构对新产品开发项目管理的影响[J]，汽车实用技术，2015（4），135～138.

[9]马钧，任云.整车企业产品开发战略发展趋势——基于平台的模块化发展战略[J].上海汽车，2010（1）：36～40.

[10]刘新宪、朱道立.选择与判断—AHP（层次分析法）决策[M]，上海：上海科学普及出版社，1990：44～55.