大批量定制模式是現代企業應對激烈市場競爭壓力的有力工具。大批量定制模式希望能夠以與大批量生產近似的成本提供滿足客戶個性化需求的產品，其實現依賴于企業內部各個環節的有效配合。企劃和設計環節是一個產品生命周期的起點，對產品的成本起著決定性的作用，因此也成為企業重點改進的環節。基于模塊的產品設計過程希望能夠利用模塊的獨立性和接口穩定性，保證產品開發過程的獨立，實現零組件設計的共用和并行，加快產品響應市場需求的速度，降低產品的成本。本文綜合論述了海爾基于模塊的產品設計過程的各個要素，并定義了實現基于模塊的產品設計過程的方法。
一、模塊的定義
模塊是能夠用來組合的、具有獨立功能、穩定的裝配和能量傳遞接口的單元。能夠定義為模塊的零部件應符合如下特征。
(1)功能的獨立性：給定輸入和輸出，能夠獨立地完成一定的功能。
(2)結構的獨立性：應該具有獨立的物理組成和外部表現，如果可能應是一個裝配件。
(3)穩定的接口：接口的穩定能夠保證模塊的互換性，以便與其他模塊進行組合。
家電行業里，模塊可以是結構件、電氣件、軟件及其組合等，如冰箱可以定義為壓縮機、風扇和箱體;電視機可以定義為屏幕、外殼、控制板……企業定義哪一級別、哪些零部件為模塊與企業確定的競爭策略有直接關系，需要在實施過程中根據實際情況確定。
一般采用外包型生產方式的企業，定義的模塊級別會高一些;自制型企業的模塊級別會低一些。
一般而言，根據模塊的具體情況，企業內將模塊分解為重用模塊和滿足客戶需求模塊兩類。
(1)重用模塊重點關注在不同產品中的共用性，通過標準化、通用化的方式進行整合，提高模塊的產量，獲得充分的規模經濟性。
(2)滿足客戶需求模塊定位于實現產品的個性化，滿足客戶的特色需求。
在實際的工作過程中，海爾發現，增加一類“數模重用模塊”是非常有必要的。數模重用模塊是指能夠滿足客戶特色需求的、但設計規律比較統一的模塊，如冰箱的內膽、箱體等。雖然數模重用模塊的設計結果會產生不同的物理零部件，但通過設計規律與建模工具的結合，能夠有效地加快設計的進度，保證設計的質量。
重用模塊、數模重用模塊和滿足客戶需求模塊的概念是實現基于模塊的產品設計過程的必需基礎。
二、平臺的定義
平臺是來源于汽車行業的詞匯，現在大多數企業內已經多有應用，但是概念并未得到統一。
平臺狹義的定義為“一組可以共用的模塊”，廣義定義為“通過IT實現手段，以模塊化產品架構為基礎建立的，包含產品變型知識在內的模塊庫和超級物料清單(BOM)”。其狹義定義可明確平臺應該是有物理的基礎，不應只是一種概念性的提法，選定模塊集中全部重用模塊。其廣義定義可明確平臺的用途，通過定義產品變型知識，形成可選擇的模塊庫，能夠輔助快速針對客戶需求，產生初始設計。廣義平臺中，模塊類型可以是重用模塊、數模重用模塊或滿足客戶需求的模塊。
海爾采用西門子工業軟件公司的Teamcenter系統來管理平臺、模塊和零部件，其組織邏輯如圖1所示。
圖1 組織邏輯
三、基于模塊的產品設計過程
在上述模塊和平臺定義的基礎上，可將原有的產品設計過程優化為基于模塊的產品設計過程。基于模塊的產品設計過程受益于模塊所帶來的獨立性、固定接口和平臺對產品變型知識的有效組織，能夠及時針對客戶需求做出響應，并明確新的設計內容。同時，新需模塊的設計過程可以獨立、并行地進行，最后通過模塊化產品架構統一形成具體產品。
為了實現基于模塊的產品設計過程，海爾將傳統的產品設計過程分離為平臺設計過程和定制設計過程。平臺設計過程是一個包括企業長期規劃、預測研究、模塊優化和新設計知識維護的過程，其產出是越來越準確、全面的知識庫。在平臺設計過程中，應充分考慮產品平臺的成本、質量和重用模塊的技術提升。
定制設計過程是一個快速滿足用戶需求的過程，在產品平臺的基礎上進行快速定制開發，實現單個定制產品的最終交付。其具體環節如圖2所示。
圖2 定制設計具體環節
平臺設計充分收集、預測和分析產品平臺應覆蓋的所有客戶需求，定義統一的產品架構和所需要的模塊，明確模塊與用戶需求的對應關系，促進模塊和零部件的重用，以降低產品成本并提高產品的質量。
(1)中期平臺策略及產品規劃：定義產品核心平臺的劃分原則及每個核心平臺應覆蓋的范圍。
(2)平臺、模塊定義及架構：定義產品平臺實現客戶需求的產品架構和模塊，定義模塊之間的接口關系和接口約束關系。
(3)考慮采購/生產計劃：針對采購和生產的需要，優化產品平臺的架構和模塊劃分。
(4)模塊中的零部件定義：根據需要，進行新模塊的設計。模塊中的零部件可以新零件委外設計、新零件開發或重用已有零部件。
(5)完成平臺/模塊設計：綜合考慮各個模塊的設計，在此基礎上完成產品平臺的設計。
(6)平臺模塊確認/批準：對平臺、模塊的設計進行驗證、確認和批準。
(7)固化平臺/模塊設計和架構：確認平臺、模塊和架構的設計。
定制設計在產品平臺基礎上快速變型出滿足客戶需求的產品。如果客戶需求不能得到完全滿足，則可通過接口規范定義新模塊，組合其他模塊來實現滿足客戶需求的新產品。
(1)選擇平臺：接到客戶訂單后，確認可以由哪個產品平臺來實現此需求。
(2)產品規劃：根據選定的產品平臺，明確進行定制產品開發的計劃和方式。
(3)定制開發：將不能滿足的客戶需求，以新模塊/新零件的方式進行實現。
(4)產品確認：在產品架構的指導下，組合重用模塊和定制開發模塊，獲得新產品。
平臺設計過程對定制設計過程中產生的新模塊和新零部件進行分析，如果必要，還可優化產品平臺和模塊的定義，并將其集成到平臺模塊庫中。
四、基于模塊的產品設計過程的實現
模塊化設計項目的實施涉及到企業中的方方面面，從產品的企劃、設計到制造，還需要協調財務、采購等各個環節，因此其實施需要根據企業的實際，定義工作包和具體的實施方法。海爾于2008年3月開始的模塊化革新項目，采用了如圖3所示的5個步驟。
圖3 模塊化革新項目5個步驟
(1)組織機構建立：需要成立跨功能團隊的項目工作小組。
(2)產品平臺劃分和型號梳理：對企業中已有的數據進行整理，并定義未來產品的路線圖。
(3)GPS建立和優化：結合考慮產品架構和模塊的變型要素，定義出通用產品結構(Generic Product Structure，GPS)。
(4)應用GPS進行開發：在定義好的GPS基礎上，進行實際產品的開發驗證，確認并優化模塊的定義。
(5)IT/三維設計/工程基礎建立：為GPS的定義和運行提供支持框架，實現對模塊接口的定義。
通過上述五個方面的工作，海爾已經初步定義了白色家電(如冰箱、洗衣機和空調等)的模塊化產品架構，建立了專注于模塊的開發隊伍，設計了基于模塊的產品設計過程，同時通過使用西門子工業軟件公司的Teamcenter系統和NX工具等IT支持手段，有力地保證了流程的順利進行。產品的模塊劃分是一個不斷優化的過程，需要主廠商和供應商等多方的協同改善。目前，海爾仍然在持續地深入家電產品模塊化的研究和應用，以期獲得更好的效果。
五、總結
基于模塊的產品設計過程是企業實現大批量定制模式的有力工具。通過模塊劃分、平臺定義和新設計過程的應用，企業能夠優化產品企劃、研發的工作模式，使設計重用、設計速度得到明顯提升，從而加強企業的競爭能力。上述方式在海爾的應用也有效地證明了上述說法。希望本文能夠對其他類似企業實現基于模塊的產品設計過程提供相應的幫助。
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