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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,企业的模块化战略企业的技术平台战略,21 世纪企业竞争的,前沿和制高点,童时中2009,1,个人简介,童时中,，教授级高级工程师，毕业于南京航空航天大学，,1981,年前就职于长虹彩电，后任职于国家电网公司电力科学研究院。从事教学、机械设计、产品工艺、电子设备结构设计及工艺、标准化和技术管理等工作。,2000,年,2007,年，任深圳“华为技术有限公司”整机工程部顾问，协助建立企业的产品模块化体系和技术平台工作。,2009,年起，任上海三一科技有限公司和国网电力科学研究院的标准化、模块化顾问。,2,模块化理论的形成和发展,模块化产品开发模式,标准化、模块化对企业的,价值,技术平台对企业的价值,模块化实施要点,目录,3,模块化理论的形成和发展,当今企业技术环境面临的挑战,需求的多样化和个性化,经济全球化和生产分散化,激烈的市场竞争：质量、成本、速度,技术集成,应对挑战的基本策略,挑战的主要矛盾：市场多变；时间紧缩。,应对的基本思路：以不变（或少变）应多变。,实施以模块化为基础的大规模定制。,基本措施：将各技术要素标准化，构成共享技术平台，抑制各技术要素的无序膨胀，减少低水平（或低层次）的重复劳动。,4,模块化理论的形成和发展,现代标准化前沿,模块化,大规模生产,20世纪,企业竞争前沿,是制造业的一次革命。（相对于原作坊式的生产）,造就了一大批“工业发达国家”。,大规模生产创建了“标准化”学科，以适应大规模生产。,大规模定制（,MC）,21,世纪,企业竞争前沿,制造业的又一次革命（以模块化为技术手段）,产生以模块化为核心的现代标准化（标准化的一次革命）。以适应大规模定制的需要。,现代标准化传统标准化模块化标准战争,5,基于模块化的大规模定制（,Mass Customization）,（,美国，1996年提出）,目标：以大规模生产的速度和成本，满足用户的多样化、个性化需求。,特点：在产品多样化和定制化的同时，不相应地增加成本。其基本原理如图所示：,目标：速度快、成本低 满足多样化、个性化需求,制造手段：大规模生产 定制 大规模定制,产品组成：通用模块 柔性组装 个性化产品,模块化理论的形成和发展,6,知识经济与设计规则的竞争,知识经济时代，标准（规则）的竞争,：,贸易壁垒,(贸易规则,),知识产权,技术,标准,知识,霸权,标准战争,(国际标准),知识产权经济:,知识产权是财富的主要来源，知识产权成为科技进步的主要产出，并对经济增长和社会进步的贡献率越来越大。知识产权权利资本的形式已成为决定生产力发展的主导要素。,知识,模块化理论的形成和发展,融入,形成,导致,7,模块化理论的形成和发展,现代设计技术,企业竞争要素,设计技术,质量 可靠性设计,速度,CAD,成本 可制造性设计,市场：个性化需求,模块化设计,维修性,（售后服务）,维修性设计,使用性 人机工程设计,艺术性 工业（造型）设计,8,模块化理论的形成和发展,模块化发展四个阶段,原始模块化：,模块化思维是人的天性，并往往对人类进步产生革命性的影响。例如：,汉语汉字,：有独立含意的语音或字（,模块,），用语法（,接口,）组合成语言或文件（,产品,）,活字印刷,：活字（,模块,），排版（,接口,）出印刷品（,产品,）。,乐曲,：音阶和音符（,模块,），按乐理（,接口,）谱成乐曲（,产品,）。,中医中药,：中药（,模块,），按药理、病理、生理（,接口,），按病情（,个性化,）开处方(,产品,)。,模块化思维的特点和规律,：,产品模块接口,。,传统模块化：系统分解和组合理论指导下的模块化设计，是设计革命。,9,模块化理论的形成和发展,现代模块化“设计规则”,指导下的模块化,。,1964年,IBM360,模块型电脑系统的诞生，是一个有里程碑意义的事件。,它导致硅谷计算机产业群的兴起。,现代模块化传统模块化设计规则。,模块时代,模块化理论的深化和在更高层次上和更广泛范围内的运用。用作处理复杂系统问题的有效方法。,90年代末，哈佛商学院院长发表“,模块时代,的经营”，指出,模块化进入了大发展时期,。,由模块化设计延伸到,模块化企业,。,模块化原则和方法引入经济学、管理学领域。,模块化有可能彻底改变现存产业、,企业的结构,。,“政府、学术界、,企业家,都清醒地意识到模块化的重大意义，并且开始进行政策考量。”,10,模块化产品开发模式,模块化产品开发的基本思路,把,产品族,分解为模块，建立,模块体系,。不同模块组合构成柔性的、可变的、多样化的产品。,实现“,以不变,（模块系列）,应多变,（用户需求）的产品开发模式。,系统分解为模块的基本原则,以功能为核心、结合组装结构进行分解。,系统通用要素的提取和分离，相似要素的简化、归并、统一，经典型化处理，形成模块。,分解点的选择：高内聚，低耦合。,11,模块化产品开发模式,模块化设计的基本方法,模块组合法,：,新产品不变部分（,通用模块,）准通用部分（,改型模块,）,专用部分（,新功能模块,）,基本型派生法：,研制一种基本型，通过变型（某些零部件的附加、替换、再加工），构成派生型产品，以满足不同需求。,组合法基本型派生法,12,现代模块化设计方法“设计规则”,“设计规则”包含模块的,三要素,。,模块,“结构规则”,：又称“划分规则”。确定构成系统的模块的轮廓（界线），即系统是由哪些模块组成的，它们是怎样发挥作用的。这实际上就是，系统分解（为模块）的规则、或系统要素组合（为模块）的规则。,模块间,“接口规则”,：规定模块如何相互作用，模块间的位置安排、联系，如何交换信息。通过“接口规则”，固化模块间接口特征。,模块,“评定规则”,：即系统集成与检测的规则。它是模块接口的检验、测定“标准”，以保证系统集成质量。,设计规则的价值,：把“由上而下”的设计原则，具体化为确立设计规则。即系统设计之前需首先确定设计规则；突出了“接口”（界面）在模块体系建设中的作用。,标准化、模块化对企业的价值,13,模块化产品开发模式,模块化设计特点,：与整体式设计方法有原则上的区别,面向产品族,：一种模块能通用于多种产品。,传统设计：面向某一具体产品；,模块化设计：是面向整个产品族系统。,三个设计层次,：,模块化系统总体设计。,模块系统设计。,模块化产品设计。,由上而下设计,：,传统设计：由下而上着眼于功能设计、详细设计。,模块化设计：首先着眼于产品族系统分解，由上而下建立通用模块体系，最后由模块组合构成的产品。,14,两大设计团队及其任务,产品开发部（产品研发设计）,：目标是针对,明天市场,，任务：,模块化系统宏模型（总体、架构）设计（包括模块系统更新）。,模块系列设计：形成企业产品开发的通用模块平台供产品（快速）设计选用。,新（专用）模块设计：满足用户特殊需求。,新产品设计：定型后转“产品工程部”。,模块化产品开发模式,15,产品工程部（产品快速设计）,：目标是以最快的速度满足,今天的订单需要,。其任务是充分运用现有技术平台，选用模块，快速进行产品设计。,基本型产品设计：选用现有模块，进行接口和组装设计。,改型产品设计：以现有模块为主，部分模块改型。,新型（新功能、性能）产品设计：以现有和/或改型模块为基础，配加新功能模块，进行接口、组装设计构成新产品。新产品中，新模块比例不宜大于30。,模块化产品开发模式,16,模块化产品,开发模式,模块化产品族系列层次,产品族,基型产品,A,基型产品,B,基型产品,C,派生型,B1,派生型,B2,派生型,B3,派生型,B4,17,标准化、模块化对企业的价值,企业赶超国际水平的模式,企业生存发展的三大支柱（竞争力要素）分析,技术创新：有重点地研发、突破。,管理创新：对先进的管理方法，消化、吸收。,研发模式创新：“,将,产品模块化,”,，将企业,“,转向,模块化的企业,。,”,目标（世界先进水平，取得竞争优势）,新的功能、性能,速度、成本、质量,技术创新,管理创新,研发模式创新,大规模定制,(,模块化,),18,标准化、模块化对企业的价值,以产品的研发生产模式（模块化）为突破口：模块化是企业的内功，主动权完全在自己手中。我们与世界先进企业处于相近的起跑线上。因而，在这个前沿突破，可取得速度、成本、质量上的优势。取得竞争优势和良好经济效益。,技术创新,研发模式创新(模块化),管理创新,国际先进水平,19,模块化“设计规则”的创新机制,模块创新,：在符合“接口规则”的前提下，模块可有最大的创新自由度，在竞争机制推动下，各类模块快速升级。,产品创新,：在“接口,规则”指导下，产品设,计者可以充分运用,“选择权”，自由地、,随心所欲地选用所,需模块、创造新产品。,图7,1,设计规则的创新机制,标准化、模块化对企业的价值,产品,设计规则,模块,20,模块化的效益,面向速度,快：,（例如即插式人造卫星）,基于模块平台：资源共享、继承性强，研发、制造周期短。,产品主要由通用模块组成，可快速上市。,面向质量,可靠：,模块经反复优化，多处应用，其设计可靠性得到多次验证。,模块批量生产，工艺稳定，制造质量有保证。,面向成本,低：,（例如定制不收试制费）,模块的大规模生产，取得批生产的效益。,最大限度减少零部件品种规格，降低全流程成本。,标准化、模块化对企业的价值,21,模块是通用部件，适于专业化生产和外包、协作。,面向用户,满意：,（例如施乐复印机）,可满足用户的个性化定制需求。,产品易于拆装和测试，便于产品的维修和升级。,面向市场,取得竞争优势,产品构成模式有良好的规划，可实现有序和持续发展。,产品构成具有柔性，对变化的市场和机遇，可作出快速反应。,易于采用新技术、实现创新成果的产业化(体现为新模块)。,可减少低层次的重复劳动，而将精力投向新技术、新产品。,有助于保护企业的技术秘密。,标准化、模块化对企业的价值,22,模块化成为各大公司的追逐目标,IBM,的产品策略是，提供一系列非常通用的“模块”，市场部用这些“模块”配置用户的个性化产品。,HP,公司的即插式测量仪器，可据用户需求，用各功能测量模块组合出几十种仪器。新一代模块与原模块可兼容。,施乐公司在开发出新型模块化复印机后，不再设计全新的复印机，只开发新模块，以便于用户局部更新。,美国空军研制,“即插即用”,式快速组装卫星,，,六天即可组装一颗。,日本模块化的轻型航空母舰，一年半即可组装一艘。,日本松下的定制式自行车。,标准化、模块化对企业的价值,23,西门子的气轮机研发，面对200种产品统一设计，零件数为3万个；而原来5万个零件仅20 种产品。,通用电气公司(,GE),重新设计其断路开关箱，用1275个共享构件代替28000个独立零件，形成40000种不同的配置。,丰田公司把各个品牌汽车放到一个项目组设计，形成统一的模块化结构。欧洲汽车公司正在联合起来，进行模块化和统一工作(从统一底盘着手)。并提出了一个包括28个模块的生产概念。,标准化、模块化对企业的价值,24,企业平台的组成、功能、价值,组成：由技术平台、管理平台、信息平台三大部分组成。,功能：企业平台是,企业生存发展的基础,。是企业在市场竞争中取得质量、成本、速度优势的根本保证。,价值：使企业的各项工作均有章可循，变人治为法治，是影响企业可持续发展的重要环节。,技术平台（,研发创新平台,）,目的：把各种有助于产品研发的,实用技术集成为一个可共享的技术系统,。,平台的作用：,将相关技术知识与实际经验相结合，转化为适于工程应用的、具有可操作性的、适合于企业特点的、,实用的共享技术,。,为快速、优质地进行产品研发、创新，提供一个科学的、综合的、坚实的基础（平台）使企业取得最大效益。,是,标准化、,模块化方法在企业,的综合性、创造性的运用,。推动企业的技术工作全面走上规范化。,技术平台对企业的价值,25,平台,飞跃的跳板,企业三大平台间关系：,具有（大于）,水涨船高的效应,。,管理平台,信息平台,技术平台,研,发,团,队,水,平,研,发,团,队,水,平,研,发,团,队,水,平,水平,低水平的重复劳动,高水准平台激发出的创造性,差距,技术平台对企业的价值,26,技术平台对企业的价值,模块平台的层次性,产品,M,J,M,F,Mc,专用,M,（,M,模块）,技术平台体系的层次性：,集团公司通用平台；分公司通用平台；某类产品通用平台。,集团公司（跨分公司）通用模块,M,J,分公司,A M,F,分公司,B,通用模块,M,F,分公司,C M,F,产品,Mc,产品,Mc,产品,Mc,产品专用,产品专用,产品专用,产品专用,产品专用,产品专用,产品专用,27,企业技术平台,由五大体系构成：,标准体系：企业适用的上级标准的汇编。,企业规范体系：即企业自行建立的企业标准体系。,模块体系：机械模块，电路模块，软件模块，集成模块等。,通用要素库：各类技术要素优选库。如材料库、通用件库等。,知识体系：企业适用的各类知识介绍和培训教材等。,技术平台对企业的价值,28,构建以模块化为核心的技术平台的重要性和价值：,技术共享：减少低层次、低水平重复劳动。可加快技术进。,可高起点开展工作，不必一切从头开始。体现老企业优势。,统一各技术要素，使每项技术工作都有统一的“技术语言”。,提高工作可靠性：平台提供了成熟技术，可保证工作质量。,各项工作都有章可循，使工作有序化、规范化，避免混乱，减少不必要的扯皮。,通过对先进、成熟的经验和成果的提升、固化，以及相应技术配套成龙，可提高企业整体技术水平。,以雄厚的平台为依托，可提高工作效率，加快产品研发速度，有助于取得市场竞争的主动权。,以标准化原则建立的技术平台，技术继承性强，可有效地降低企业的全流程成本。,在人员流动频繁情况下，新人可依据平台很快开展工作。,是企业技术水平和成熟度的重要标志。是大规模定制的基础。,技术平台有助于实现高水平继承基础上的创新。,技术平台对企业的价值,29,目前企业平台建设存在的问题,由于对技术平台构成和价值缺乏了解，技术平台的建设问题尚未摆上一般企业的议事日程。,企业一般会有产品发展规划，但大多没有产品族模块化规划、没有平台建设规划。这将影响企业的效益和可持续发展。,虽然有一些局部的技术平台，但是：,内容不系统、不全面。往往是由下而上，仅是为满足局部工作需要，投入的人力、物力有限，缺全面安排和长远考虑，缺乏严密性和先进性。,各个平台分散于各个部门，形同孤岛，彼此之间缺乏有机的联系。有些问题在技术上甚至相互矛盾。,仅有的这些平台，建成时作为一项工作成果，颇受好评，但由于缺乏有效的动态管理和维护，发挥作用有限。,企业的许多技术积累和工作成果，未及时总结、提升为企业的共享要素，存在着大量的低层次的重复劳动。,平台的体系结构比较粗糙，使用、检索不便。,无组织措施：整个企业的一些共享技术要素（包括有待统一的要素），无统一的归口管理部门。,技术平台对企业的价值,30,大规模定制,一书的见解,“,大规模定制模式下的敏捷产品开发,”,是,“,21世纪企业竞争前沿,”,。,“,到目前为止，这是世界领先的制造商们保守得最好的一个,秘密,。,”,“,大规模定制是企业参与竞争的新方法，是关于企业如何获得成功的一种,新的思维模式,。,”,“,为了进入大规模定制的模式，要求将,产品模块化,”,，将企业,“,转向,模块化的企业,。,”,安德森（美）认为：,“,如何更快、更好地完成从现有企业生产方式向大规模定制的转变，已经成了振兴中国制造业的,必由之路,，也是关系到中国制造业能否在21世纪的,全球性竞争环境中占有一席之地,的关键。,”,(21世纪企业竞争前沿中译本序),“,我们尚未达到定制的水平，企业在下一个十年中还会面对同样的窘境。,”,l,“,没有标准化，任何企业都不能实现有效的定制。再次重申，,模块化是大规模定制的产品开发中的关键,”,。,模块化实施要点,31,解放军总装备部的经验,“,要搞好模块化，必须从,高层决策,、,早期决策,开始抓起，做好,顶层设计,和,预先规划,，避免分散和各自为政。,”,“,从,战略高度,充分认识和理解模块化的重要意义。,”,“,是对传统的,发展思路、设计思想、管理模式,的一种冲击，更是一种改革。,”,模块化是,“,高水平继承的前提下，有重点地进行创新,”,。,“,是国外武器装备发展的,总趋势,”,美国强调国防科学和,技术战略,集中的问题之一是,“,武器平台设计与建造的模块化,”,。,模块化实施要点,32,集中领导、全面规划、统筹安排,模块化是系统性、高技术的群体活动，要付诸实施，必需有战略的眼光、统一的步调，实行集中领导、全面规划、统筹安排。自由发展或控制不严，必将给系统发展带来混乱，延误时机。,建立控制与协调机构（模块化领导小组）：,组建一个权威性的常设机构，负责模块化系统的组织、计划、评审、决策和协调等。,大处着眼，小处着手,模块化既浅显易懂又深奥莫测。,模块化实施要点,33,模块化实施要点,推行？推动？互动？,推行：,自上而下推行，可有令行禁止的效果，取得巨大效益。但需,高层决策,、,早期决策,、,预先规划、顶层设计，,有一个,跨产品族,的、科学的、严密的,“,设计规则,”,体系,。,推动：,自下而上推动，由设计师、标准化工作者通过宣传引起有关方面重视，并在自己的工作中实践。但可能推而不动；有限的实践也只是个体行为，没有全局性的效果。,互动：,全员有强烈的模块化意识，上层推行，下层献策，身体力行，共同推动模块化这一战略目标的实现。,34,标准化人员在模块化中的作用,用现代标准化理论武装自己，把工作重心转到为企业的可持续发展铺路上来。,以模块化为核心开展标准化工作。,模块化的积极倡导者和推动者。,策划构建企业研发创新平台（技术平台）。,标准化、模块化评审和把关。,实施标准化管理：模块的接口管理、档案管理，技术平台的动态管理。,模块化实施要点,35,模块化设计程序,统一思想认识,成立,模块化领导小组,需求及现状分析,模块化企业,的规划,模块化体系总体设计,组织结构调整,各模块系统设计,企业平台构建,模块化产品设计,模块化动态管理,模块化实施要点,36,企业模块化工作的全过程,模块化思维,模块化设计,模块化组织管理,共享技术平台,模块化生产线,模块化营销,组织再造,模块化过程管理,模块化企业,模块化规划,模块化实施要点,37,模块化实施要点,实施模块化的若干问题,既浅显易懂、又深奥莫测（出现的错综复杂问题，难于处理）。,既是技术问题，又（首先）是管理问题。,战略层面和战术层面,模块化设计是战术层面：领导重视，但缺具体措施，且只能解决局部问题，收效有限。,战略层面：往往被忽视，但是根本问题。,缺规划，无产品族架构（设计规则）。,只抓模块化设计，未抓组织机构调整、流程再造，无构建模块化企业意图，效益打折扣。,38,模块化实施中若干误区(1),模块化概念的理解误区,这个产品该如何模块化？对于一个孤立的产品不存在模块化问题，只是一个功能划分和布局的问题；只有面向产品族，才有模块化课题（主要是模块的通用性问题）。,模块化不就是组合化吗？组合化只是模块化特征之一，模块化是“标准部件”的组合，而不是功能块的组合。,我们实行参数化设计，效率很高。参数化设计可以提高设计效率，但由于零部件通用化程度低，面对多品种、小批量产品，不可能取得批生产的效率，制造成本高。,39,我们的产品也是由部件组成与模块化有什么区别？模块化产品主要由通用部件组成，须有“模块化规划”、“产品族架构方案”、“模块体系表”、“模块化产品系列型谱”、“模块复用度统计表”等。,工作太忙、头绪太多，实在顾不过来：,模块化是解决复杂问题的一种极为有效的思维方法，有助于理顺思路。只有对产品族的架构进行总体规划，才可能从根本上摆脱被一个个产品牵着走的被动局面，使全局变活。,产品设计任务重，难于抽专人设计模块。在设计规则确定后，通过新产品设计带出模块（已有部件改造、提升和新模块设计）。,模块化实施中若干误区(2),40,新技术发展太快，市场需求多变，模块化设计周期长、投入大，模块寿命短，搞模块化是否值得？,模块寿命短，问题往往在于：,按专用产品设计思路，片面追求紧凑，未考虑必要的冗余。应权衡专用和通用间的得失问题。,模块太大，包容的功能太多，某一功能或结构略有变化或修改就难于适应。,功能集成未反复优化：应把相对稳定的功能集成在一起，并充分考虑其通用性，有助于延长模块的寿命。,从总体效益来看，产品的创新发展，不应走斜坡，而应走台阶。,模块化实施中若干误区(3),41,对价值不大的小改小革，未加以控制，甚至受到鼓励，使模块失去稳定，也破坏了模块体系。,模块化道理易懂，但实施起来有些难于下手,统一认识：有关人员(尤其是领导)认真领会模块化方法和价值，统一思想，就模块化课题取得共同语言。(避免低层次重复劳动）,统一的步调：成立以厂长或总工程师为首的模块化领导小组，按上述步骤制定规划和计划。,模块化是一种有组织、有计划的技术活动过程，对组织管理有一系列要求，不是设计师的个人设计行为，设计师个人无法实现模块化设计。,模块化实施中若干误区(4),42,按并行工程原则成立跨产品族的多功能小组，实施统一设计。,模块化是一种既通俗又深奥的设计方法，其难点在于需考虑跨产品族的通用化问题。产品族的模块化水平，在于对模块化方法的全面理解和运用技巧。善于摆脱现有产品构成模式的束缚。,模块化架构和接口一旦确定，就应固化为规范，强制执行。,模块化实施中若干误区(5),43,我们一直很重视模块化，但效果不理想：,主要是缺乏具体措施。,应建立常设的模块化领导小组。案例：全国雷达模块化课题，在总装备部设有模块化领导小组，委托总参54所为组织协调单位，各有关厂所成立以厂长为首的模块化领导小组。,没有建立以模块化为核心的技术平台（与模块化相关的设计规范、接口规范、模块库或手册），模块及其模式在专家头脑中，未上共享平台，模块化设计无章可循。,没有严格的模块化、标准化审查制度。,关键是：领导的决心；抓得紧；科学地按模块化的方法步骤办。,模块化实施中若干误区(6),44,系统和产品的模块化设计（提纲）,1 从模块化设计到模块化时代,1.1 当今企业技术环境面临的挑战,1.2,多样化的,挑战,模块化是必由之路,1.3,知识经济与,“,设计规则,”,的竞争,1.4 基于模块化的大规模定制,21,世纪企业竞争的前沿,1.5 现代模块化与模块化时代,模块化进入大发展时期,2 传统模块化方法,2.1,标准化设计,2.2,模块化概念及其价值,45,系统和产品的模块化设计（提纲）,2.3,模块化产品开发模式,2.4,模块化的系统分解技法,2.5,模块系列设计,2.6,模块化产品设计,2.7,模块化设计案例分析,3 现代模块化方发,3.1 现代模块化的概念,3.2 模块化设计的设计规则,3.3,设计规则的表达和固化,4 基于模块化的技术平台的构建,4.1 企业平台的构成和价值,46,系统和产品的模块化设计（提纲）,4.2,标准和规范体系平台,4.3 模块、通用要素体系平台,4.4 知识体系平台,5 模块化系统总体设计,5.1 系统需求分析：,5.2 产品系统总体设计,5.3 产品系统接口设计,5.4 产品系统环境条件分析,6 模块化技术过程控制,6.1,模块化和大规模定制的重要性,6.2集中领导，统筹规划,47,系统和产品的模块化设计（提纲）,6.3模块化的过程管理,6.4模块化的技术和产销管理,6.5,标准化人员在模块化中的作用,6.6 模块化实施中的若干误区,7 模块系统的创新,7.1 模块化的创新机制,7.2 产品创新的方法和技巧,7.3 创造性思维技法,7.4 创新心理,48,
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