产品通用化、系列化、模块化布局和设计

刘克岳

关键词：通用化，系列化，模块化，产品布局，“三化”设计

0 引言

产品是企业赖以生存和发展的基础，一般而言，企业开发/生产、销售的产品越多，企业的经营状况和发展形势就越好。

随着工业化进程和市场经济不断深入，产品得以快速丰富和发展，满足广大消费者对产品实用化、多样化和个性化需求的同时，很多企业陷入“多品种、小批量、长周期”发展困境，直接影响企业做大、做强和可持续发展。

新时代、新征程，有必要立足新发展阶段、贯彻新发展理念、构建新发展格局，积极探索破解企业发展瓶颈的方法和途径，为高质量发展注入新动能。

1 “三化”概念及其内涵

1.1 “三化”概念

“三化”是减少产品品种、精简产品规格、简化产品设计，提高产品使用率和集成度，引领产品有序、高效发展的产品标准化形式或方法。

1.2 “三化”内涵

“三化”是产品通用化、系列化、模块化的简称。其中：

通用化是减少产品品种，提高产品使用率，使产品具有互换性和兼容性的一种产品标准化形式或方法。

系列化是精简产品规格，提高产品使用率，使产品性能适当分档、分级的一种产品标准化形式或方法。

模块化是简化产品设计，提高产品试制/生产效率，使产品具有可集成性的一种产品标准化形式或方法。

1.3 “三化”概念、内涵的理解

1.3.1 通用化、系列化、模块化三者的关系

通用化是系列化、模块化的基础，系列化是通用化的细化和模块化的基础，模块化是通用化和系列化的延伸，三者之间的关系详见表1。

1.3.2 “三化”与标准化的关系

“三化”属于标准化范畴，也是产品设计的重要组成部分，“三化”和标准化的关系详见表2。

1.3.3 产品“三化”设计与产品设计的关系

产品“三化”设计是产品设计的重要组成部分，也是产品设计的设计要求和设计方法，产品“三化”设计与产品设计的关系见表3。

1.3.4 “三化”产品案例

为了便于对产品“三化”的认识和理解，特以使用范围广泛的华为手机“三化”情况示例（详见表4）加以说明。

2 “三化”发展历程和重大作用

2. 1 “三化”发展历程

随着工业化进程和市场经济深入推进，产品完全自由市场发展模式虽然使产品得到了不断丰富和发展，满足了用户对产品多样化、个性化需求，但同时也出现了产品杂乱无章、产品开发和使用成本高，产品竞争力不强等问题，为了扭转这种局面，各国开始探索新的产品发展模式[1]。

18世纪80年代，为了限制兵器产品品种的自由发展，美国提出了“统一产品形制”要求，率先开启了产品“通用化”工作。

20世纪初，为了限制同种产品规格的无序发展，德国率先提出了“以少数几种形状产品代替多种形状，以最小努力获取最高效率的产业合理化运动”；20世纪20年代，美国随后提出了“以简化产品式样为中心的合理化运动”，德美先后开启了产品“系列化”工作。

20世纪70 年代，为了提高雷达新产品的互通性、可靠性和研制效率，美国提出了“通用电子模块”要求，率先开启了产品“模块化”工作。

由于近代中国长期处于半封建、半殖民、列强瓜分、军阀割据、抗战和内战状态，工业基础薄弱，英制、美制、苏制、日制等装备并存，产品品种和规格五花八门、杂乱无章。新中国成立后，对“三化”的认识和重视程度不断提高，20世纪60年代提出了武器装备通用化系列化工作理念，20世纪80年代，正式将“三化”纳入军用标准化工作范畴[2-3]。

综上所述，西方国家“三化”工作起步较早，而且启动时间前后跨度较大，其中通用化有240多年发展历史，系列化有110多年发展历史，模块化有50多年发展历史。与西方发达国家相比，国内“三化”工作起步较晚，仅有40多年的发展历史，但“三化”启动时间基本同步。

2. 2 “三化”作用

直接作用：减少产品品种、精简产品规格、简化产品设计，提高产品使用率和集成度。

间接作用：调整供给侧结构，优化产品布局和资源配置，引领产品有序、高效发展；推动企业产品发展模式由“多品种、小批量、长周期”向“少品种、大批量、短周期”转型升级，市场开拓模式由“市场需求、产品开发”向“市场需求导向、‘三化设计、引领市场需求”转型升级，推进企业“技术、质量、进度、成本、效益” 协调发展。

“三化”具体作用及分类详见表5。

3 “三化”形势分析

3.1 “三化”工作现状

国内“三化”工作经过40多年的发展，人们对“三化”的认识和重视程度逐步提高，“三化”产品标准不断丰富和完善，先后发布“三化”标准2460多个，其中：“三化”军用标准1975个（包括通用规范标准1835个、系列型谱标准93个、模块/组件标准47 个），“三化”民用标准485 个（包括：通用规范标准234个、系列型谱14个、模块/组件规范247个），为产品有序、高效发展奠定了基础。

和军品相比，虽然民品“三化”标准较少，顾客要求也不明确，但民品企业（特别是汽车、计算机、手机等大型民品企业）出于企业自身发展的需要，自愿、自发开展“三化”工作，取得了显著成效。

3.2 “三化”存在问题和加强“三化”工作的必要性

尽管国内“三化”工作取得了一定的成效，但应该清醒地看到，当前国内“三化”工作形势不容乐观，具体表现在：“三化”工作重视程度不够，“三化”责任主体不明确，“三化”考核不够具体；“三化”认识不够全面、深入，“三化”理念、意识不高；“三化”工作流于形式，“三化”工作自觉性和主动性不强；产品品种繁多、规格无序扩张、开发/生产周期长，企業陷入“多品种、小批量、长周期”发展困境等现象和问题仍然比较普遍，严重影响企业高质量发展。

因此，当前深入转变思维方式、组织方式和工作方式，全面推进“三化”理论研究和实践，破解企业发展瓶颈，为企业可持续发展增添新活力、打造新引擎，具有十分重要的现实意义。

4 “三化”工作内容和工作方法

4.1 “三化”布局

4.1.1 “三化”布局目的

优化产业链各层级产品分布，减少产品品种、精简产品规格、简化产品设计，提高产品的使用率和集成度，推动产品有序发展和高效发展。

4.1.2 “三化”布局内容

规划哪些产品做成通用化产品，哪些产品做成系列化产品，哪些产品做成模块产品。具体布局内涵详见表5。

4.1.3 “三化”布局准则

（1）产品布局

产业链全部产品包括：1）主流产品；2）关键环节产品（核心/关键产品，实施自主可控的产品）；3）价值高端产品（单台套产值/利润高的产品）；4）其他产品。

（2）“三化”产品布局

为了充分利用资源，提高效率，“三化”布局主要针对主流产品进行布局。

（3）主流产品识别方法

根据产业链已有产品情况、需求分析和产品发展规律，识别和预测主流产品，主流产品一般是市场需求大的产品、重复使用或广泛使用的产品。

4.1.4 “三化”布局思路和方法

（1）建立产业链产品体系

根据需求分析、产品发展规律和当前产业链各层级产品的分布情况，建立产业链产品体系。

产品实施分层、分级管理，根据产品层级，确定产业链产品体系框图，如图1所示。产业链上游产品包括：材料、元器件、零部件；产业链中游产品包括：模块、整机；产业链下游产品包括：分系统、系统。

产业链产品体系为企业产品布局和确定“三化”对象奠定基础。

（2）建立产品、主流产品分布清单

建立全产业链和企业的产品、主流产品分布情况清单，有助于了解全产业链和企业产品、主流产品分布情况，根据企业自身定位和专业技术基础，谋划“三化”对象，为优化产品布局（即“三化”布局）奠定基础。产业链和企业的产品、主流产品分布清单详见表6。

建立全产业链和企业的产品、主流产品分布情况清单，有助于了解全产业链产品、主流产品分布情况，根据企业自身定位和专业技术基础，谋划“三化”对象，为优化产品布局奠定基础。

（3）开展“三化”布局

根据产品的市场需求、产品发展规律、企业专业技术优势和中长期发展定位，谋划产业链“三化”布局。

根据产品的功能确定产品的品种布局，根据产品的主要性能确定产品的规格布局，根据产品的组成独立功能单元确定产品的模块。“三化”布局与产品功能、性能的关系详见表7，适宜“三化”布局的产品层级详见表8。

（4）“三化”布局输出

“三化”布局是后续选定“三化”对象的基础，“三化”布局示意图详见图2。

4.2 产品“三化”设计

4.2.1 产品“三化”设计目的

获得通用化产品、系列化产品、模块化产品，提高产品使用率和试制/生产效率。

4.2.2 产品“三化”设计准则

“三化”设计准则用来指导设计人员进行产品“三化”设计，以提高产品的“三化”设计水平，具体准则如下：“三化”设计应和产品设计（功能、性能、通用质量特性）有机融合，达到同策划、同设计、同验收，不存在独立于产品设计之外的“三化”设计；“三化”设计对象包括产品及其组成产品，也就是说“三化”设计不仅包括新产品的“三化”设计，同时也包括新产品的组成产品的“三化”成果利用、新产品的组成产品的“三化”設计；“三化”设计应贯彻互换性原则，互换性既是“三化”的前提和基础，也是“三化”的目的和归宿；“三化”设计应贯彻继承性原则，推进“三化”成果的广泛应用，优先选用成熟的“三化”产品。

4.2.3 产品“三化”设计方法

（1）产品通用化设计方法

产品通用化设计内涵详见表10。

产品通用化设计方法：对功能、性能相近的产品特性（包括：主要技术参数、体积、重量、外形、颜色、接口、通用质量特性等）进行归并、优化和统一，使产品功能、性能相同，具有互换性、兼容性。

（2）产品系列化设计方法

产品系列化设计内涵详见表11。

产品系列化设计方法：根据用户需求和产品发展规律，按照一定规则对同类产品主要性能（如：技术参数、体积、重量、外形、颜色等）进行适当地分档、分级和排列，使产品功能相同，性能呈阶梯状分布。

（3）产品模块化设计方法

产品模块化设计内涵详见表12。

产品模块化设计方法：根据产品复杂程度和功能分析，对产品组成单元按功能划分、设计和生产，形成具有独立功能、性能和接口的系列、通用组件，通过组件选择和组合，实现快速构建新产品或批产的能力。

产品模块化意味着提高了产品试制/生产的起点层级，至少可以节约元器件采购周期（1个月左右）、元器件筛选周期（0.5个月左右）、PCB电装调试和板级筛选周期（0.5个月左右），可以缩短产品试制和批产周期（2个月左右）。

4.2.4 建立“三化”标准体系

建立“三化”标准体系，有利于适时全面动态掌握产业链“三化”产品标准制修订情况，为产品通用化、系列化、模块化提供标准支撑。“三化”标准体系主要包括产品通用规范、产品型谱标准、产品详细规范、模块/组件标准等。“三化”标准体系框图详见图3。

5 结语

本文全面阐述了“三化”概念，丰富了“三化”内涵，梳理了“三化”发展历程，总结了“三化”作用，提出了“三化”布局和产品“三化”设计内容、思路和方法。有利于减少产品品种、精简产品规格、简化产品设计，集中资源聚焦主流产品，引领产品有序和高效发展，为企业高质量发展增添新活力、打造新引擎。