產(chǎn)品模塊化與供應(yīng)鏈協(xié)同設(shè)計(jì)

紀(jì)雪洪,吳永林,孫道銀

（北方工業(yè)大學(xué) 經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，北京 100144）

1 引言

一些復(fù)雜產(chǎn)品，如汽車、電腦等一般由很多的部件構(gòu)成，有關(guān)產(chǎn)品部件的構(gòu)成數(shù)量以及部件如何組織到一起被稱為產(chǎn)品構(gòu)造。產(chǎn)品構(gòu)造可分為模塊化產(chǎn)品構(gòu)造與集成化產(chǎn)品構(gòu)造兩類。模塊化程度高的產(chǎn)品，如自行車、音響和個(gè)人計(jì)算機(jī)等，其部件聯(lián)系非常松散。

產(chǎn)品模塊化在運(yùn)作管理、產(chǎn)品開發(fā)、組織管理和工程等多領(lǐng)域都受到關(guān)注[1]，并取得很多的理論與應(yīng)用成果。很多研究學(xué)者認(rèn)為產(chǎn)品模塊化可以限制部件間相互作用的程度與范圍，減少其在設(shè)計(jì)或生產(chǎn)過(guò)程中循環(huán)的次數(shù)，進(jìn)而增強(qiáng)管理復(fù)雜性產(chǎn)品的能力[2]，能夠最大化地提供產(chǎn)品組合的部件[3]，縮短產(chǎn)品開發(fā)流程時(shí)間，增進(jìn)柔性[4]。通過(guò)將系統(tǒng)分解為近似自治的子系統(tǒng)[5]和標(biāo)準(zhǔn)接口[6]，模塊具有可重用性[7]。實(shí)證研究也印證了產(chǎn)品模塊化對(duì)企業(yè)績(jī)效的正面影響[8]。

但Fleming和Sorenson[9]對(duì)過(guò)度模塊化表示擔(dān)憂，指出模塊化設(shè)計(jì)會(huì)阻礙突破性創(chuàng)新的產(chǎn)生，降低競(jìng)爭(zhēng)者進(jìn)行模仿、跟隨的難度。Fixson and Park[10]分析了美國(guó)自行車業(yè)的模塊化趨向整合的特殊例子，一家自行車公司通過(guò)引入集成產(chǎn)品結(jié)構(gòu)創(chuàng)造了近乎壟斷的市場(chǎng)地位。

Schilling[11]認(rèn)為，很少存在部件完全分離或者部件無(wú)法組合的產(chǎn)品，幾乎所有的產(chǎn)品在某種程度上都是模塊化的。紀(jì)雪洪、馬玉波[12]提出要分析不同產(chǎn)品的產(chǎn)品構(gòu)造，模塊化程度的討論就是一個(gè)不可回避的問(wèn)題，并研究了衡量和確定“模塊化程度”的方法。據(jù)此，有必要分析產(chǎn)品模塊化程度高低會(huì)產(chǎn)生什么樣的影響，產(chǎn)品模塊化是否會(huì)影響到企業(yè)供應(yīng)鏈系統(tǒng)，如果存在影響，企業(yè)該如何決策。當(dāng)前圍繞此方面的研究還較少。

2 產(chǎn)品模塊化程度及其供應(yīng)鏈系統(tǒng)影響

與模塊化程度高低相關(guān)的一個(gè)問(wèn)題是，“在有限的大部件組成的產(chǎn)品與分散的小部件組成的產(chǎn)品之間，哪種產(chǎn)品的模塊化程度會(huì)更高”？這個(gè)問(wèn)題的回答涉及到模塊化程度的衡量。紀(jì)雪洪、馬玉波[12]提出可以從深度與寬度兩個(gè)方面來(lái)考慮模塊化程度，模塊化深度反映模塊間的耦合程度或者“獨(dú)立性”，模塊化程度高的產(chǎn)品應(yīng)當(dāng)是功能與部件一一對(duì)應(yīng)的[13]。模塊化寬度則是衡量模塊所構(gòu)成的產(chǎn)品組合多樣化程度高低。模塊化深度和寬度具有一定的聯(lián)系性。以計(jì)算機(jī)和汽車為例，前者顯示功能、數(shù)據(jù)計(jì)算處理、數(shù)據(jù)輸入功能單獨(dú)由顯示器、微處理器和鍵盤等部件獨(dú)立承擔(dān)。而在汽車產(chǎn)品上這種功能與部件的對(duì)應(yīng)關(guān)系比較少。計(jì)算機(jī)的模塊間主要傳送電子信息，與汽車模塊間需要同時(shí)傳送機(jī)械動(dòng)力和電子信息相比，計(jì)算機(jī)模塊化的模塊化深度更高。但由于汽車的模塊數(shù)量要高于計(jì)算機(jī)，因此模塊化寬度要高于計(jì)算機(jī)。而股票組合則不存在類似機(jī)械、電子等裝置所形成的接口限制，不同股票投資間非常容易組合和拆分，而且股票可選擇的數(shù)量很多，因此同時(shí)具有很高的模塊化深度和寬度，如圖1所示。

模塊化程度的提升將對(duì)企業(yè)的成本和收益同時(shí)產(chǎn)生影響。模塊化的收益主要可以概括為兩點(diǎn)：一是實(shí)現(xiàn)了集成化產(chǎn)品所無(wú)法提供的產(chǎn)品多樣化“選擇”，二是開放的結(jié)構(gòu)為各類企業(yè)的直接參與創(chuàng)造了條件，允許好的模塊替代差的模塊，讓表現(xiàn)好的模塊化供應(yīng)商取代表現(xiàn)差的模塊化供應(yīng)商。模塊化產(chǎn)品總體上是一種更具柔性的產(chǎn)品提供方式，整個(gè)供應(yīng)鏈系統(tǒng)具備更大的適應(yīng)性和靈活性。

模塊化也被理解成為一種“期權(quán)”[14]。相對(duì)產(chǎn)品構(gòu)造處于完全的封閉集成狀態(tài)，經(jīng)過(guò)模塊化的產(chǎn)品增強(qiáng)了柔性服務(wù)能力，能夠激發(fā)的模塊化技術(shù)創(chuàng)新潛力，具有期權(quán)價(jià)值。

但很多人往往容易忽視產(chǎn)品模塊化引致的新的成本。這不僅包括模塊化實(shí)施本身的成本，還包括供應(yīng)鏈上的市場(chǎng)交易成本以及機(jī)會(huì)成本。模塊化活動(dòng)本身是一項(xiàng)復(fù)雜的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)等形成的價(jià)值創(chuàng)造活動(dòng)，要實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的模塊化需要投入非常大的物力、人力和財(cái)力。不同產(chǎn)品實(shí)施模塊化的成本不同，產(chǎn)品越復(fù)雜，其模塊化需要考慮的因素越多，越難以簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)。比如，對(duì)汽車、飛機(jī)實(shí)施模塊化的難度和成本顯然要遠(yuǎn)高過(guò)自行車的難度和成本。

模塊化產(chǎn)品的很多部件會(huì)被外包出去，進(jìn)而產(chǎn)生供應(yīng)鏈交易關(guān)系。系統(tǒng)商與外包模塊提供商作為交易雙方達(dá)成協(xié)議，需要了解對(duì)方，并各自為對(duì)方提供信息，信息的獲取和傳遞要耗費(fèi)時(shí)間和資源成本；在確定交易條件時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一些做決策的成本；在雙方同意的條件確定后，產(chǎn)生執(zhí)行所訂協(xié)議的成本及控制、監(jiān)督他方履行契約責(zé)任的成本。模塊化產(chǎn)生的大量模塊外包將產(chǎn)生一系列交易費(fèi)用，涵蓋信息獲取成本、討價(jià)還價(jià)以及履約執(zhí)行成本。

模塊化還會(huì)給企業(yè)供應(yīng)鏈帶來(lái)機(jī)會(huì)成本，主要包括三個(gè)方面：一是模塊化供應(yīng)商作為獨(dú)立的經(jīng)濟(jì)主體存在動(dòng)機(jī)與系統(tǒng)商做利益博弈，期望犧牲系統(tǒng)利益擴(kuò)大供應(yīng)商的利益；二是模塊化供應(yīng)商可借機(jī)學(xué)習(xí)系統(tǒng)商的知識(shí)訣竅，成為系統(tǒng)商的潛在競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手；三是某些模塊雖然當(dāng)前市場(chǎng)價(jià)值不高，但卻存在巨大的潛在市場(chǎng)價(jià)值，而系統(tǒng)商如果供應(yīng)鏈決策失誤，有可能會(huì)將這部分潛在價(jià)值“拱手相讓”。

3 企業(yè)案例分析

本文選擇計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)中IBM公司開發(fā)個(gè)人計(jì)算機(jī)和汽車行業(yè)中奔馳公司開發(fā)Smart汽車的兩個(gè)案例，做進(jìn)一步分析，以更好的理解模塊化實(shí)施及其對(duì)供應(yīng)鏈績(jī)效的影響。

計(jì)算機(jī)行業(yè)曾經(jīng)歷了一個(gè)從產(chǎn)品集成到產(chǎn)品模塊化的提升過(guò)程。20世紀(jì)80年代，Apple的崛起對(duì)IBM產(chǎn)生強(qiáng)勁沖擊。IBM考慮通過(guò)模塊化增強(qiáng)自身的競(jìng)爭(zhēng)力。通過(guò)模塊化設(shè)計(jì)，IBM選擇很多外部供應(yīng)商合作，如Microsoft和Intel生產(chǎn)提供關(guān)鍵的部件，這種模塊化度的顯著提高，使得IBM可以選擇不同的企業(yè)完成部件開發(fā)與制造，增強(qiáng)了IBM的選擇能力和滿足細(xì)分市場(chǎng)需求的能力，提高了企業(yè)的價(jià)值收益和市場(chǎng)份額。新的進(jìn)入者只做它們所擅長(zhǎng)的組件，保證了組件的快速升級(jí)。創(chuàng)新的范圍不僅僅發(fā)生在芯片上，還包括各種外部設(shè)備，如硬盤、調(diào)制解調(diào)器和各種應(yīng)用軟件。從模塊化收益看，模塊化增強(qiáng)了IBM的系統(tǒng)選擇能力，獲取了模塊化帶來(lái)的期權(quán)價(jià)值。

隨著模塊化度的提高，IBM也承受了巨大的顯性和隱形成本壓力。除投入很多的人力與物力開發(fā)模塊化結(jié)構(gòu)的實(shí)施成本外，還產(chǎn)生了外包模塊化的契約交易關(guān)系和相關(guān)的機(jī)會(huì)成本。一是模塊化使得更多企業(yè)借助模塊化供應(yīng)商提供的部件進(jìn)入計(jì)算機(jī)市場(chǎng)，如宏 等通過(guò)代工幾乎滲透進(jìn)PC的整條價(jià)值鏈，成為系統(tǒng)制造商的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手；另外，模塊化很大的一個(gè)不太“理想”的結(jié)果是，Intel、Microsoft這兩個(gè)IBM一手扶持起的IT巨人開始趕上甚至超越IBM?，F(xiàn)在看，IBM在追求模塊化程度提高的時(shí)候，相關(guān)的模塊化成本管理戰(zhàn)略并未完全考慮清楚。IBM不得不為產(chǎn)品高度標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化后，其原有行業(yè)領(lǐng)先者所面臨的長(zhǎng)期機(jī)會(huì)成本埋單，IBM最終選擇退出計(jì)算機(jī)裝配制造業(yè)。

Smart汽車是由德國(guó)奔馳與瑞士Swatch公司的合資企業(yè)MCC（Micro Compact Car）在1998年開發(fā)的，是另一個(gè)模塊化的案例。該車在設(shè)計(jì)和裝配上實(shí)現(xiàn)了基于五大模塊的產(chǎn)品構(gòu)造模式，五大模塊包括產(chǎn)品平臺(tái)、動(dòng)力總成、車體、汽車電子和座椅。相對(duì)其他汽車車型，該車的模塊化程度較高，屬于創(chuàng)新性產(chǎn)品。這些模塊主要有7家一級(jí)供應(yīng)商，包括博世、麥格納等。7家一級(jí)供應(yīng)商涵蓋整車70%-80%的外供件供應(yīng)，其模塊供應(yīng)的價(jià)值量占到整車價(jià)值的50%以上。16個(gè)其他供應(yīng)商向MCC公司或7家一級(jí)供應(yīng)商提供的子模塊接近20%的零部件，其余約10%的零部件大多是標(biāo)準(zhǔn)件或者零散小件。

Smart汽車的模塊化設(shè)計(jì)的價(jià)值主要來(lái)源于其對(duì)外部市場(chǎng)不確定的適應(yīng)能力。模塊化產(chǎn)品方式下，汽車生產(chǎn)裝配時(shí)間明顯縮短，平均僅用4.5小時(shí)就能夠生產(chǎn)完成一輛汽車。同時(shí)，模塊化產(chǎn)品設(shè)計(jì)也大大提高了產(chǎn)品的選擇范圍。此時(shí)，企業(yè)同時(shí)具備了快速響應(yīng)和滿足多樣化產(chǎn)品需求的能力，實(shí)現(xiàn)了按顧客訂單生產(chǎn)。博世、麥格納等供應(yīng)商在模塊化系統(tǒng)開發(fā)方面也開展了很多創(chuàng)新工作，推動(dòng)了產(chǎn)品的系統(tǒng)創(chuàng)新。

模塊化汽車Smart的出現(xiàn)在一定程度上帶來(lái)了成本的增加。除模塊化Smart的產(chǎn)品開發(fā)成本外，模塊交給供應(yīng)商設(shè)計(jì)生產(chǎn)也帶來(lái)了交易成本和機(jī)會(huì)成本的發(fā)生。但Smart汽車的模塊化深度大大低于IBM計(jì)算機(jī)，其大多數(shù)產(chǎn)品部件沒有實(shí)現(xiàn)完全標(biāo)準(zhǔn)化。此時(shí)，MCC公司可以有效控制模塊化的成本，主要是因?yàn)镸CC公司沒有放棄對(duì)產(chǎn)品整體控制和把握能力，產(chǎn)品架構(gòu)、系統(tǒng)整體平臺(tái)和控制系統(tǒng)由MCC公司掌握，供應(yīng)商依據(jù)MCC公司的產(chǎn)品特性要求安排相關(guān)供應(yīng)模塊的特定性開發(fā)和供應(yīng)。MCC公司對(duì)Smart汽車模塊化程度的掌控就實(shí)現(xiàn)了價(jià)值和成本的一種平衡，在享受模塊化所帶來(lái)的延遲制造、定制供應(yīng)等價(jià)值增值同時(shí)，通過(guò)供應(yīng)鏈整合和控制，大大降低了交易成本和機(jī)會(huì)成本的產(chǎn)生。

4 產(chǎn)品模塊化和供應(yīng)鏈設(shè)計(jì)決策

上述產(chǎn)品模塊化和供應(yīng)鏈績(jī)效的理論分析和案例研究表明，產(chǎn)品模塊化開發(fā)對(duì)于供應(yīng)鏈績(jī)效具有重要影響。在產(chǎn)品模塊化開發(fā)的時(shí)候首先要確定一個(gè)合適的模塊化開發(fā)程度。如果定義模塊化的總成本為C，其主要由實(shí)施模塊化的成本、市場(chǎng)交易成本與機(jī)會(huì)成本構(gòu)成，假定模塊化所產(chǎn)生的收益為V，主要由模塊化產(chǎn)生的柔性和增進(jìn)的創(chuàng)新所構(gòu)成。此時(shí)，合適的“模塊化度”是模塊化所產(chǎn)生的邊際收益和邊際成本相等的地方。當(dāng)然，不同產(chǎn)品、不同企業(yè)的產(chǎn)品模塊化會(huì)對(duì)應(yīng)不同的成本和收益，因此會(huì)產(chǎn)生不同的合適的“模塊化度”。

對(duì)于產(chǎn)品模塊化的設(shè)計(jì)者而言，只是確定合適的“模塊化度”是不足夠的。企業(yè)在做出產(chǎn)品模塊化決策時(shí)，要充分考慮模塊化帶來(lái)的供應(yīng)鏈系統(tǒng)的總體變化（如圖2所示）。產(chǎn)品模塊化會(huì)引發(fā)整個(gè)供應(yīng)鏈關(guān)鍵價(jià)值環(huán)節(jié)的變化，企業(yè)要進(jìn)行實(shí)現(xiàn)的評(píng)估和分析，盡可能占據(jù)供應(yīng)鏈價(jià)值鏈條的有利地位，避免IBM模塊化產(chǎn)品設(shè)計(jì)未考慮清楚供應(yīng)鏈戰(zhàn)略所導(dǎo)致的失誤。

5 結(jié)論

企業(yè)在產(chǎn)品模塊化開發(fā)設(shè)計(jì)時(shí)，同時(shí)考慮模塊化所帶來(lái)的供應(yīng)鏈變革，提前做好供應(yīng)鏈決策。結(jié)合IBM模塊化計(jì)算機(jī)的開發(fā)，以及模塊化汽車Smart的開發(fā)案例分析，本文提出要全面考察模塊化帶來(lái)的成本和收益變化，特別是潛在的供應(yīng)鏈成本，在此基礎(chǔ)上選擇確定適合的模塊化程度，并明確企業(yè)的系統(tǒng)范圍。

[1]Salvador F. Toward a product system modularity construct: literature reviewand reconceptualization[J].IEEE Transactions on Engineering Management,2007,52(2):219- 39.

[2]Baldwin CY,Clark KB.Design rules,volume1,the power of modularity[M].Cambridge MA:MIT Press,2000.

[3]Starr MK.Modularproduction,anewconcept[J].Harvard Business Review,1965,43(6):131-142.

[4]Ericsson A,Erixon G.Controlling Design Variants:Modular Product Platforms[M].New York:ASME Press,1999.

[5]Aoki M, Takizawa H. Modularity: its relevance to industrial architecture [A].The Saint- Gobain Centre for Economic Research 5th conference“Organizationalinnovation within firms”[C]. 2000.

[6]Langlois RN.Modularityin technology and organization [J].Journal of EconomicsBehavior&Organization,2000,49:19- 37.

[7]Mikkola J H.Modularity,outsourcing and inter-firm learning [R].The DRUID Summer Conference,2000.

[8]Lau AK,Yam RC,Tang EP.Supplychain integration and product modularity:An empirical study of product performance for selected Hong Kong manufacturing industries[J].International Journal of Operations&Production Management,2010,30(1):20-56.

[9]FlemingL,Sorenson O.The danger of modularity[J].Harvard Business Review,2001,(September):20-21.

[10]FixsonSK,Park JK.The power of integrality:Linkages between product architecture,innovation and industry structure[J].Research Policy.2008,37:1296- 1316.

[11]Schilling M. Towards a general modular systems theory and its applicationtointerfirm product modularity[J].Academy of Management Review,2000,25(2):312- 334.

[12]紀(jì)雪洪,馬玉波.產(chǎn)品設(shè)計(jì)、流程設(shè)計(jì)與供應(yīng)鏈設(shè)計(jì)的決策協(xié)調(diào)：基于汽車制造業(yè)的研究[M].北京：知識(shí)產(chǎn)權(quán)出版社，2012.

[13]Ulrich K.The role of product architecture in the manufacturing firm[J].Research Policy,1995,24:419-440.