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复杂产品模块化制造网络的运作模式研究

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鹈 蒲管’理 !生蔓 塑 璺蔓! 塑 『管理科学与工程』 Economic Manazement 皇 ::兰 VOI.30 No.06 复杂产品模块化制造网络的运作模式研究串 尹建华1,王兆华2 (1.对外经济贸易大学国际商学院,北京100029; 2.北京理工大学管理与经济学院,北京100088) 内容提要:以复杂产品的模块化生产为主线。复杂产品制造商、模块化供应商和用户共同构成了模块化 制造网络。本文结合复杂产品的制造过程,提出了3种模块化制造网络的运作模式,分析了各种模式的特点 和适用条件,并就其间的联系与区别进行了比较分析。 关键词:复杂产品;模块化制造网络;运作模式 中图分类号:F724 文献标志码:A 文章编号:1 002—5766(2008)06—0067一O7 模块化制造是一种基于产品体系的战略模式,它将复杂产品按照一定的“块”进行分割,按模块组织 生产和供应,制造商控制产品研发、设计的技术资源,将高度模块化的生产过程外包给供应商。在这个产 品体系中,产品功能通过不同的和相对独立的模块来加以实现,模块间按照一定的设计规则设计接口,具 有可替代性。通过模块分解,复杂产品制造商将子模块交给不同的模块供应商研发和制造,利用集成优势 和快速创新的资源,适应日益复杂的技术需求。模块供应商则通过发展核心专长,进行模块研发和制造,找 到充分发挥比较优势的市场空间。在模块集成的框架下,以模块化的产品为主线,复杂产品制造商、模块 化供应商和用户共同构成了模块化制造网络。 模块化制造网络的基本构成单元 在产品制造过程中,由于生产环境、企业规模、产品特性、制造技术等的差异,模块化制造网络的运 作模式也有所差异。模块化制造网络的参与者主要有3类: 1、系统集成商 系统集成商是模块化制造网络的核心企业,也是模块化制造网络的主体。系统集成商往往根据消费者 的需求组合不同的模块,设计制造符合顾客价值的产品。 2、规则设计者 系统的规则设计者是模块化制造网络中的工程师和设计者,通过对产品系统进行模块化分解,明确规 收稿日期:2008--01-28 {基金项目:国家自然科学基金项目“嵌入全球价值链的模块化制造网络构建与动态演进研究——以汽车和信息 产业为例”(70602021);国家自然科学基金项目“基于延伸生产者责任的电子废弃物回收体系构建、模式与管理研究” (70773008)和国家软科学研究计划项目“我国复杂装备产品模块化创新模式、路径与实施对策研究”(2006GX¥2B024)。 作者简介:尹建华(1 975一),女。山东济宁人。副教授。管理学博士。主要从事创新与创业管理、技术管理等 领域的研究。E-mail:yinjianhua@uibe edu.Cn;王兆华(1 974--),男。山东泰安人。副教授。管理学博士。主要从事 技术创新及战略研究。E-maiI:wangzhaohua@b.t_edu.C 67 定产品体系的架构、界面和标准,保证被分解的子模块或系统通过事先规定的界面联结在一起构成功能整 体。多数情况下,复杂产品的规则设计者就是系统集成企业,但有时也由行业协会等其他组织担任。 3、模块供应商 模块供应商往往凭借自己的专用性资产、特殊知识、特殊技能等形成独特优势,提供标准化的零部件、 元器件等多层次的子模块。模块供应商在遵循系统设计师所确定的设计规则前提下,自行设计某一具体模 块。模块供应商是模块化生产过程中不可或缺的一部分,可以由企业内部的某一部门担任,也可由外部供 应商(即所谓外包商)担任。模块供应商通常表现为企业外部的专用、通用模块供应商,有时是企业内部 的某个部门或子公司,或者是小的模块构件供应商甚至大的模块集成供应商。 在复杂产品制造过程中,各参与者会以不同的形式建立联系,形成不同的运作模式。本文结合复杂产 品的制造过程,提出3种模块化制造网络的运作模式,即集成型、中心型和嵌套型模块化制造网络。 二 复杂产品模块化制造网络的运作模式 1、集成型模块化制造网络 Sanchez&Mahoney(1996)以及大多数学者的研究都认为,复杂产品的模块化设计与制造是不同 企业间的协作行为,从而把模块化的组织模式仅仅理解为企业之间组织关系的重构,而忽视了模块化产品 设计也可以在企业内部实现的现实。事实上,与复杂产品的结构类似,企业内部的组织结构基本上是由不 同的任务单元经过相互作用和协调而形成的。企业内的各单元也存在多方面的不同界面特征和层次结构,以 便分解任务完成相应的组织功能,这就为企业内部进行模块化生产奠定了组织基础。 集成型模块化制造网络是指模块化产品的设计、制造和组装在一个企业内部完成,如图1所示。该种 模式中,系统集成商负责制定系统的设计规则,各模块的设计、制造部门在系统设计规则的约束下独立开 展活动。系统集成商与各部门之间的信息传递是自上而下单向流动的。各部门的模块设计活动开始后,即 使系统环境发生了很大的变化,也只有系统设计师有权决定改变系统的设计规则,各部门没有决策权力。 图1集成型模块化制造网络 集成模式中,“为了适应模块化的产品设计、制造,层级式结构将被企业内部松散的网络组织结构所取 代,从而企业的各个组成部分能够实现灵活的连接和不同形式的配置”(Schilling&Steensma,2001)。 为了提高集成模式的运作效率,企业应将决策权下放到各模块设计、制造部门,尽量减少对其业务运作的 干预,使各部门能够独立进行创造性的模块设计、制造。相对而言,该种模式使得模块化设计与制造在同 公司内部实现,不仅降低了与外部厂商的沟通成本,还可以在一定程度上减小设计技术、商业机密外泄 的概率。但是,单个的公司往往难以达到专业化分工所带来的规模经济性。因此,集成模式主要适用于纵 向整合能力较强的企业,我国一些传统的大中型企业就属于这种模式。 2、中心型模块化制造网络 中心型模块化制造网络是指在网络中心企业的协调下,各个模块制造商负责设计、制造各个模块(配 件),最后由系统集成制造商统一整合成最终产品。中心企业可以是系统集成商,也可以是模块供应商,甚 至是行业标准协会。 这种模式下,系统集成制造商负责确定系统的设计规则,确定各模块之间的结构、界面和标准,各模 块制造商在此规则的指导下,独立地开展本模块的设计、制造活动。系统集成制造商和各模块制造商之间 就不断变化的环境信息进行经常性的交流和沟通。各模块设计、制造活动开始后,系统集成制造商根据环 境信息的变化,对系统的设计规则做出微调。此时,模块制造商和核心企业之间存在着信息反馈,与之相 伴的是系统设计规则的调整以及信息在核心企业和模块制造商之间的流动。系统集成制造商在该模式中发 挥着“领袖”作用,体现出很强的控制力。因为模块制造商需要来自核心企业的技术、加工工艺等诸多方 面的指导和监督。因此,这一过程中模块制造商对系统集成制造商有着很强的依赖性。但随着模块制造商 自身技术、能力的提升,在双方交易关系中的作用地位会越来越突出,对网络组织的贡献也将越来越大。为 此,模块制造商必须不断地提高竞争力,包括改善模块的质量、缩短设计和制造的周期、降低成本等。各 模块竞争力的提高反过来使系统集成制造商通过模块整合后的终端产品竞争力也得到提升,进而形成一种 良性循环,促进网络组织的协同演化。 该种模式主要适用于横向整合能力较强的企业。实践中,根据产品本身的差异及中心型模块化制造网 络中起“领袖”地位的核心企业的不同,复杂产品系统又演化出3种不同的中心型模块化制造网络: (1)基本的中心型模块化制造网络。在基本的中心型模块化制造网络中,整个产品生产系统由3大类 型的企业组成,即系统集成制造商(即系统设计师)、通用模块供应商和专用模块供应商,如图2所示。 图2基本的中心型模块化制造网络 系统集成制造商(即系统设计师)对产品系统进行模块化分解,通过设计规则的制定明确产品体系的 架构、界面和标准,被分解的子模块或系统通过事先规定的界面联结在一起构成功能整体。专用模块供应 商则在遵循系统设计师所确定的设计规则前提下,自行设计某一具体模块,模块供应商可以隐藏本模块内 部的设计规则,不必考虑其他模块的设计思路。这样每一个模块都具有信息异化的特征,即除了遵循系统 信息外,其内在的个别信息是隐藏的,成为不为外界所了解的“黑箱”。专用模块供应商凭借自己的专用性 资产、特殊知识、特殊技能等形成自己的独特优势。通用模块供应商则提供标准化的零部件、元器件等多 层次的子模块。之后,系统集成制造商根据消费者的需求组合不同的通用模块和专用模块,设计、制造符 合顾客价值的产品。这样,产品层面上的界面与标准就决定了模块生产网络中组织层面上的关系与互动,整 个生产网络呈现出崭新的模块化特征:一是通用模块供应商和系统集成制造商之间的关系较为松散,资产 专用性低,集成商不必担心通用模块供应商的机会主义行为;二是专用模块供应商和系统集成制造商之间 的关系紧密,资产专用性高,集成商由于担心专用模块供应商的机会主义行为,往往选择自行设计、研发 个性化的专用模块,他们常常选择自己熟悉的模块供应商来生产自己开发的专用模块;三是模块供应商只 要遵循看得见的设计规则,就可以试验各种各样、完全不同的工程技术,从而使模块研发的多个主体同时 开展研发成为可能,系统内部企业就会积极地吸收先进的技术、设计理念、管理技术等,使系统不会向封 闭自守的方向演进,并增强了集群的自我修复功能;四是系统具有松耦合性,这种系统不仅相对灵活,而 且当组成整个系统的每个子模块的内部结构发生改变时,它能够继续存在。而紧耦合意味着模块的不同组 件之间的界面与其功能和结构是紧密相连的,因而当需要对部分或整个应用程序进行某种形式的更改时,它 们就显得非常脆弱。模块化制造网络模式的这些特性使得其价值创新的协同效应更容易发挥。 模块化设计理念推出以来,一些主要汽车厂商将其进一步深化,加强了其在供应链中的应用。例如,巴 西大众客货车组装厂将卡车组装作业分解成7个模块,每个模块的生产由一个供应商负责。供应商不仅组 装模块,而且还承担汽车的组装作业,所有一线工人的工资都由供应商支付。对于巴西大众而言,其职责 范围大为缩减,仅限于产品设计、工艺设计及对作业的监控和管理。同样,MCC公司在法国的斯马特汽车 组装厂,也将汽车分解成了5个主要模块,由集中在组装厂内的7家供应商负责供应。同时,一些分模块 和零部件由其他16个非集成供应商配送。整个为生产、物流和配送提供支持的信息系统,则外包给埃森哲 管理。在这种模式下,模块供应商拥有自身产品的设计能力和项目管理能力,能够保证准时交货和一定的 质量可靠性,但有些供应商的物流能力十分有限,一般可以保证在一定时间段内交货。 (2)模块集成供应商主导的中心型模块化制造网络。随着集成制造商对模块化生产的关注,供应商将 外包的模块直接配送到组装线上,通过模块外包,不仅可以降低生产成本,还可以降低和分散风险。同时, 在系统集成制造商的要求和市场竞争压力的带动下,出现了新型的模块集成供应商,如图3所示。 图3模块集成供应商主导的中心型模块化制造网络 该种模式中,模块集成供应商已经发展成为完全的服务供应商,它们利用供应链来整合零部件的生产, 以实现模块的最优化设计。通常,该类供应商会进行先期的市场调研,从不同的模块供应商(包括通用模 块供应商和专用模块供应商)处采购不同性能的模块或零部件,将其装配成为一组部件或一个大的模块,然 后将组合好的模块提供给系统集成制造商。他们积极与系统集成制造商进行合作,共同致力于降低供应链 成本和产品制造的复杂程度。 模块集成供应商一般都需要具备以下条件:实行全球化经营、全球化采购和项目管理,拥有技术、JIT (Just in Time)和JIS(Just in Sequence,指根据组装厂商需求的拉动供应模块的能力)诀窍以及专业 化生产的经验,还要投入大量的研发资金、拥有庞大有效的物流网络。他们必须既要保证向总装线配送的 可靠性,又要保证能够提供质量完好的产品模块。 EMS(工程、制造、服务)是20世纪末出现的一种模块集成供应商主导的中心型模块化制造网络。在 这种模式中,品牌厂商(即系统集成制造商)专注于核心技术的研发和市场营销,而将其他非核心环节外 70 包,而EMS生产商按照品牌厂商的要求,提供“制造+服务”的整体服务方案,开展产品制造以及与制造 相关的应用技术开发、维修、物流等业务。在这种模式下,品牌厂商只需有个“想法”,模块集成供应商就 能把这个“想法”变为产品,包括交出产品制造的工程书与工艺文件(即产品工程化)。Solectron、SCI、 Celestica是全球三大EMS,它们都没有打造自己的品牌,而是甘当品牌厂商的“代工”。这些EMS公司在 IBM、惠普、苹果等品牌厂商那里知名度极高,信誉很好,品牌厂商甚至免除了对它们所提供模块化零部 件的测试。这些EMS业务连续多年以30%以上的速度递增,被美国高盛与摩根斯坦利的产业分析师誉为 “旭日东升的黄金宠儿”。该种模式主要适用于系统集成商因集中力量在设计研发而将大部分模块制造外包, 同时模块集成供应商的物流网络完善而渗透力强、模块整合能力强大的情况。 (3)行业标准协会主导的中心型模块化制造网络。模块化是一个将系统进行分解和整合的动态过程。在 产品模块化研制的过程中,“模块重用”是一个重要的概念。模块重用是利用事先建立好的模块创建新模块 的过程。这个定义蕴含着模块重用所必须包含的两个方面:系统地开发可重用的模块和系统地使用这些模 块作为基石,来设计新模块或更复杂的模块产品。模块重用主要是为了解决设计滞后于生产发展,应付产 品系统复杂化而提出的技术处理方案。而标准化是模块重用的关键问题。此外,由于用户需求的多样性发 展,产品DIY的需求也对模块标准化提出了更高要求。由此就发展出复杂产品系统模块化制造网络的另一 种模式:行业标准协会主导的中心型模块化制造网络,如图4所示。尽管复杂产品由许多部件、模块构成, 产品制造过程也涉及众多不同类型的企业,但这些企业间的联结并非完全通过市场来实现的,第三方的行 业标准协会常常发挥重要的作用。例如,1924年,美国无线电设备企业就成立了各种标准委员会以提高互 换性,并形成了一个分散的网络。美国的汽车工程师协会(SAE)也建立了汽车配件的共同标准。再如,在 无线电领域,IP是指具有独立知识产权的功能模块,其作用是把一组拥有知识产权的电路设计集合在一起, 构成芯片的基本单位,以供设计时搭积木之用。IP模块也被称为系统宏单元、虚拟部件(VC)或芯核。为 使IP核能有效地重用,世界IC产业的主要国家和地区,都相继建立了IP/SOC标准化设计、交易、管理 的组织和机构,这些组织的目的是促进IP模块的发展和重用,探讨SOC设计方法学,加速SOC的设计。 全球重要的标准化组织主要有美国虚拟插槽接口联盟(VSIA)、苏格兰虚拟组件交易所(VCX)、美国硅整 合倡议(Si2)、日本IP交易中心(IPTC)、韩国系统整合与IP开创中心(SIPAC)、瑞典SOC ware计划、 比利时大学微电子中心(IMEC)、中国台湾SOC推动联盟等。其中VSIA下设模拟混合讯号设计、实现与 侦错、IP保护、测试、嵌入式总线、系统层次设计、IP移转、验证、硬件从属软件、平台化设计研究l0个 开发工作组,其宗旨是建立统一的SOC目标和技术标准,通过规定开放标准,方便多个来源的IP模块的 混合和匹配,以促进IC产业的蓬勃发展。为达成此目标,VSIA十分强调IP(VSIA称为Virtual Component, VC)的流通性,因此其致力于发展出一套开放型界面标准,使未来IP模块可以即插即用。该种模式主要 适用于行业中系统集成企业众多、系统设计规则难以统一,而一旦各企业设计规则统一将带来模块化重用 巨大的创新和成本节约效果的情况。 模块标准化 图4行业标准协会主导的中心型模块化制造网络 71 3、嵌套型模块化制造网络 随着全球经济一体化进程的加快、个性化需求和技术创新的快速变化,集成型和中心型模块化制造网 络中相对稳定的产业结构和关联方式正逐渐被打破,企业之间的关系变得更加难以预测,原来看似没有联 系的价值增值环节之间的关联性越来越强,并出现一系列的重叠、替代、交叉、融合等特征。产品和服务 的竞争优势也已远远超出单个企业自身的能力和资源范围,越来越体现在各价值创造模块之间的系统协同 过程中。 嵌套型模块化制造网络是指针对某种复杂产品,由大量系统集成制造商、模块供应商和模块构件供应 商(通用模块供应商和专业模块供应商)组成的“模块化群”,它们彼此相互关联共同从事复杂产品的模块 化设计、制造和整合(如图5所示)。在“模块化群”中,每一个环节都会聚集若干个企业:上游企业可以 同时面对若干/个t下游企业,而下游模块制造商也可以同时面对若干个上游的模块集成商,原有的单向链式 契约关系被打破,企业之间形成了网状的契约关系,产业价值链也完成了向价值网的演化(雷如桥,2004) 以手机为例,韩国PANTECH同时为中国的波导、TCL、联想和大显供货;而仅TCL的供应商就包括韩 国的PANTECH和我国台湾地区的光宝、仁宝、明基、广达等(李平 2006)。 市 图5嵌套型模块化制造网络 与前几种模式不同的是,嵌套型模块化制造网络中没有哪个成员在网络组织中处于控¥1l ̄u支配的地位。 系统的设计规则由系统集成制造商、模块供应商、行业标准协会以及其他一些中介机构通过市场选择或共 同协商来决定。在各模块供应商开展独立的模块设计、制造活动之前,系统设计规则是有限的,没有被完 全确定下来。各个模块供应商接收到的系统设计规则不尽相同,彼此间存在着一定的差异。但是,在行业 组织协会以及其他中介组织的协调下,模块供应商和模块集成商之间通过沟通和协商缩小了对规则认识上 的差异。此外,市场会对体现模块产品兼容性的技术标准进行选择,促使系统的设计规则以网络组织行为 主体共同认可的形式反馈给各模块供应商。通过对设计规则的处置、传播和交换,使系统设计规则不断地 被筛选和优化。系统设计规则的异化和筛选整合过程是这一模式的显著特征。 硅谷是该种模式的典型代表,也是“模块的集聚地”(Baldwin&Clark,2000)。在硅谷,系统设计 规则是由行业内大大小小的企业(如英特尔、微软、太阳微、思科)和行业标准化组织(如国际半导体组 织SEMI、国际互联网组织IETF)相互协商后形成的。这种系统的设计规则在各功能模块间存在认识上的 72 差异,此时创业投资者发挥了规则同一化功能,它 就有关界面标准化方面新出现的信息在各模块整合 商和制造商间进行协调。这样,模块制造商可以不 断适应新的界面标准,有时甚至参与到界面标准的 设计中。青木昌彦(2000)认为,一旦创业资本的 协调和模块化产品间初始的设计规则实现结合,在 它们之间必然会形成一种相互增强的机制。嵌套型 模块化制造网络是模块化发展的最终方向,只有在 市场成熟到一定程度、行业发展到完全竞争的时 候,才会出现真正的“模块化群”。 三 结束语 综上所述,在“模块化时代”的今天,建立模 块化制造网络的研究框架,通过系统化的思维方式 建立模块化制造网络的理论研究体系成为今后研究的一大趋势,而这无不建筑在对模块化制造网络运作模 式的理解之上。模块化制造网络运作模式的研究对于从理论角度系统地研究与模块化制造网络有关的一系 列问题有着极其重要的指导作用,对于模块化制造的顺利实施,对于企业竞争力的提升将起到极大的推动 作用。 参考文献: [1】侯若石,李金珊.资产专用性、模块化技术与企业边界[J].北京:中国工业经济,2006,(11). 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Research on the Operation Mode of Modular Manufacturing Network YIN Jian—hual,WANG Zhao—hua 2 (1.School ofBusiness,University ofInternational Business and Economics,Beijing,100029,China; 2.School of Management and Economics,Beijing Institute of Technology,Beijing,1 0008 1,China) Abstract:Based on the modular production process of complex products,the manufacturer of complex products,the modulra supplier and hte consumer consist of hte modulra manufacturing network.According to the manufacturing process of complex product,the paper puts forwards three kinds of operation mode:integrated mode,core enterprise accordance mode and embedded mode.The paper analyses the characteristics and application condiiton of three modes,and also the diference among them. Key Words:complex productt modulra manufacturing networkt operation mode (责任编辑:欣然) 73 

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