模块化的含义及类型

第一节　模块化的含义及类型

一、模块化概念

“模块化”（Modularity）这一概念最早是由赫尔伯特·西蒙提出的，但在很长时期内没有受到人们的重视。一直到20世纪80年代，随着市场波动加剧和产品复杂性的增强，模块化组织的优势逐渐显现，应用范围不断拓宽，才引起经济学界、管理学界的关注。日本学者（池田、国领、藤本等）对网络产业和汽车工业的研究表明，模块化在这两个领域受到了普遍重视；美国学者约瑟夫·派恩二世的研究显示，组织构件的模块化在重型设备、手表、自行车、快餐以及法律服务和信息服务等行业得到了广泛应用。进一步的研究表明，模块化不仅在制造业公司很普遍，许多服务业组织也正在实行模块化管理，特别是金融服务业，这一进程很快。自1997年美国哈佛大学商学院院长吉姆·克拉克和前副院长卡利斯·鲍德温联合在《哈佛商业评论》上发表了“模块化管理”（Managing in an Age of Modularity）一文以来，学术界开始高度关注“模块化”问题。现在，“模块化”已经成为管理学和经济学比较流行的关键词。与此同时，模块化的理念和方法已逐渐引入企业的生产和管理成为推动企业组织结构调整和技术升级的革命性力量。毫无疑问，在过去的20多年中，模块化作为一种新的组织模式以及产业结构的新本质，正日益受到人们的青睐。

目前，模块化的定义还没有定型，各种定义之间存在一些细微的差别。例如，有人侧重设计电脑系统那样复杂的产品体系的模块化（分解），有人侧重汽车那样的物理产品的模块化（零部件通用化），也有人论述组织的模块化（自律性）。鲍德温和克拉克认为模块化是指每个可以独立设计并且能够发挥整体作用的更小的子系统来构筑复杂产品或业务过程，他们进一步借鉴金融学的期权理论证明了模块研发价值创造的有效性。^[1]有的学者则认为模块化是管理复杂事物的一整套规则，将复杂的系统分为独立的部分，各部分在结构内部可通过标准界面交流。青木昌彦认为，“模块”是半自律的子系统，按照一定的规则与其他同样的子系统相互联系而构成的更加复杂的系统过程。而且，按照一定的联系规则将一个复杂的系统或过程分解为可进行独立设计的半自律性的子系统的行为，称之为“模块分解化”；按照某种联系规则将可进行独立设计的子系统（模块）统一起来，构成更加复杂的系统或过程的行为，称之为“模块集中化”。^[2]

实际上，我们可以从三个方面来理解模块化：第一，模块化的结构具有“可追加性”。“可追加性”（Additive）是一个集合的概念，指无论追加何种元素，它都属于原来的那个集合，比如偶数的集合。模块化结构也具有这种性质，模块化具有“大盒套小盒”的结构：分解复杂的系统（或者说组成复杂的系统）后得到的模块本身就是复杂的系统。在亚当·斯密的古典分工理论当中，可以将构成大头针的制造过程按步骤分解为一个个简单的作业。但是，如果考虑笔记本电脑的设计，它可以分解为驱动系统、主板、液晶显示屏、操作系统、沟通装置等模块，这些模块可以通过一定的界面规则联系起来，各模块的设计本身就相当复杂。而且在这种情况下，模块本身又可以分解为“小模块”，这就形成了相当复杂的系统。第二，模块联系规则的确立与进化发展。模块化系统由许多独立单元（或模块）组成，其能否高效运行的关键在于标准化（“可见”）的规则和非标准化（“隐含”）的设计参数的分离。只要这一分离是精确的、清晰的和完整的，模块化就是有益的。标准化信息（规则）是指影响后续设计的规则，通常在最初就被确定下来了，它在模块化系统中占据重要的地位。这类信息或规则主要由三部分组成：①体系结构：明确说明系统各部分的模块及其功能。②接口：详细描述模块是怎样相互作用的，包括模块是怎样装配在一起、怎样连接和怎样联系的。它是各模块组织“互动”、“交流”的平台。③标准：用于测试模块是否与设计规则一致，以及衡量一个模块相对于另一模块的性能（哪个模块更好），这时模块化就成为系统的一种“语言”。而非标准化信息则是指那些不会影响模块本身之外的设计规则，它可以在后期作出选择，并可以经常改动，不必和本模块之外的人交流，因而对于本模块之外的人来说，它是“隐含”的。显然，这样的模块化组织是将复杂系统（或过程）分解为半自律的子系统（即模块），这些模块在统一的标准界面平台下，相互独立地被设计和生产，并能够对市场变化作出适应性选择。第三，模块之间展开的创新竞争。在稳定的联系规则下，各模块设计所必需的信息处理可以相互保密，这就使得在各模块内部多个主体同时开展“背对背”设计竞争成为可能。这也是为了对付未来的不确定性预留选择的余地。例如，在硅谷，往往是几十家企业同时为研究开发同一个有前途的技术而展开竞争，但只有成功的企业才能在股票市场上上市或被现有企业收购，从而获得全部的模块价值。因此，模块化系统也是一个“允许浪费的系统”，像这样的“淘汰赛”无疑对创业者更具有魅力。市场或风险投资家是这个“淘汰赛”最终、最公正的“裁判”。通过模块内部设计的激烈竞争及事后选择，从而使模块化系统发生崭新的变化。在竞争过程中，联系规则或连接每个模块的界面的标准化进程都会进化发展、改进创新。模块化发展了，可以将原来的模块进一步分解，去掉某个模块之后再增加新的模块，或者将在这个领域里使用的模块组合规则复制到其他领域，创造新的生产系统，等等。这个创新过程用熊彼得的话说，就是“创造性地破坏旧的结合，实现新的结合”。

二、模块化产生的原因

模块化产生于社会分工，是社会分工的深化。但模块化不限于社会分工，模块化和社会分工的差别主要有：①模块化不仅仅是将系统进行分解的行为，它还是一个进行有效整合的过程。如果将分工看成是系统分解的话，那么模块化就是在分工的基础上进一步将各个细分部分按照功能原则重新聚合的过程。因此，模块化是分工必要而非充分的条件，也就是说，存在分工未必会产生模块化，但产生模块化就必然存在分工。②模块化是一种允许浪费和重复建设的经济系统，而分工则是一种专业化效率导向、力图节约的经济系统。按照模块化理论，模块的研发是一种允许浪费的价值创造系统，具有“淘汰赛”的激励效应。模块研发主体只要遵循可见部分的设计规则，就能够试验完全不同的工程技术，因而其信息处理和操作处理可以相互保密，从而使模块研发的多个主体同时开展研发成为可能，这种重复的研发造成了社会资源的浪费，但是这种浪费却是值得的：一方面，适应了复杂产品系统开发的需求，独立的同种功能模块的研发能够预留选择的余地来对付未来的不确定性；另一方面，成功的企业能够获得全部的模块价值，具有白热化的“淘汰赛”效果，激励研发主体开发出符合理想界面标准和绩效标准的模块产品。③在具有内生性的演化路径和强化机制问题上，模块化与分工所关注的侧面是不同的。分工的演化机制关注的是：分工是如何在市场自由竞争的环境中节约内生交易费用，并推动分工走向深化的问题。而模块化强调的则是：模块是如何在信息封闭体制和界面标准的联动中获得创新和发展的问题。模块化的构思和设计是一项复杂的系统工程，设计者通过区分“看得见（明确规定）的设计规则”（系统信息）和“隐形的设计规则”（个别信息）来实现模块化。青木昌彦认为模块化产品的界面在顺应系统信息标准化的过程中，模块设计所需要的系统信息是公开的，而独特的个别信息是相互保密的，每个模块的研发或改进不需要和其他模块在设计内容上进行协调，其信息处理能力和操作能力有了很大的提高。因此，一旦信息封闭体制和模块间界面标准化过程开始结合，二者之间就内生地形成一种相互增强的共同演进的机制。

随着买方市场的到来，市场需求的快速变化日益成为推动模块化发展的外部诱因，而20世纪80年代以来信息技术的飞速发展则是直接推动模块化产生的原动力。

为理解产业模块化的形成原因，Schilling（2000）、Schilling ＆ Steensma（2001）构造出了一般的模块系统理论来研究产业层面的模块化问题，试图解释企业间模块化生产的形成根源和驱动力量。^[3]他们的研究表明，拉动力、推动力和催化力三种力量共同推进了产业模块化（见图14-1）。

图14-1　产业模块化形成的驱动

拉动力和推动力是产业模块化的原动力。产品或服务需求的多样性是拉动力量，而源于公司能力的差异性、技术选择的多样性和投入品的多样性则是最主要的推动力量。这三种力量是产业模块化形成的内在原因。消费者对某个产业最终产品多样性需求越强烈，这一产业就越可能实现向模块化方向发展。而投入品的可选择性越多，通过这些模块产品的配置就会获得更多的多样化产品。而且多样性需求与投入品之间会相互影响、互相增强，共同驱动产业模块化标准的形成和完善，不论是组装厂商还是模块提供商都能够获得较大的组织柔性，能够在产业模块化过程中获得价值。如果投入品是多样性的，但市场对其没有多样性的需求，生产者从多样化生产中就不能或很少获得利益，因而不可能去推动模块化进程。如果市场需求是多样性的，但零部件很少或者不可能分解成足量的模块，就会使模块化的成本太高而不能从中获得价值。因此，需求的多样性和投入品的多样性组合在一起共同创造了产业模块化的价值。

虽然需求的多样性和投入品的多样性会自发地促进模块化整合，但由于维持产业经济秩序的技术标准的客观存在，主导企业往往会通过控制产业标准保持自己在产业价值链的高端领域。作为既得利益者以及组织惯性的作用，它们很可能成为阻碍模块化的主要力量。因此，一些产业可能需要催化剂才能实现，模块化获得技术标准的难易程度、技术变化的速度以及竞争强度等就是模块化的主要催化力量。同时，一个产业中的零部件越容易标准化，技术变化的速度越快，产业的竞争强度越大，越容易导致模块化。①当技术标准在产业中的渗透越强，并且各类经济主体很容易获得该标准时，技术标准将会大幅度增加投入品组成部件的通用性、互换性和兼容性，从而促使以模块化组合方式所获得的投入品多样化程度的提高。另外，作为投入品的各级模块的标准化越强，其资产专用性就越低，越容易出现各种柔性化的模块化组织来进行不同模块的研发和生产，也更容易通过分离、替代、去除、增加、整合和改变等操作方式获得模块化的利益。②技术变化速度越快，产品的转型或升级换代就会越快，产品的生命周期就越短，创新也就会成为产业体系获得竞争优势的重要来源之一。在这样的前提下，便出现了推动产业模块化的两种作用：一方面，产业内的企业希望通过价值系统模块化整合的方式提高产品的价值含量，客观上加速了产品模块化的形成；另一方面，企业为了获得持续的创新能力，产业组织也呈现出向模块化组织结构演进的趋势，产业组织的柔性化程度将会不断提高。③产业内部的竞争强度越大，企业也越愿意采取柔性化的模块化组织来取得模块化价值。

三、模块化类型

不同的研究人员从不同的视角观察模块化现象并对其进行分类，这有助于我们对模块化的认识。概括起来，比较有影响的分类有以下几种：

（一）青木昌彦分类^[4]

青木昌彦从信息传递的角度对模块化类型进行了分类。他形象地将处理系统信息的单位称为“舵手”，“舵手”与各模块之间的关系不同产生了不同类型的模块化组织。

1．金字塔型分割（IBM/360型电脑）。“舵手”负责处理专业的、排他的系统信息，事先（即在设计、生产各模块之前）决定模块的联系规则（设计规则或界面规则）。各模块的活动开始后，即使系统环境发生了很大的变化，也只有“舵手”有权决定改变联系规则，也就是说“舵手”起到系统设计师的作用。各模块在“舵手”发出“看得见的”信息的条件下，负责处理各自活动所必需的个别信息。

图14-2　金字塔型分割

2．信息同化型联系（丰田型）。在“舵手”的领导下，“舵手”与模块之间（或者在某种情况下是模块与模块之间）不断地交换经常发生变化的系统信息，各模块的活动开始后，联系规则也会做细微的调整。在这里，“看得见的”信息在“舵手”与模块之间来回流动，被两方面所利用。

3．信息异化型—进化型联系（硅谷型）。假定不是单一的模块主体而是多个模块主体同时在反复活动，而且也存在多个“舵手”。青木把这种系统叫做“硅谷模式”，鲍德温和克拉克把它叫做“模块集约地”。^[5]各模块主体独立于其他模块，负责处理个别信息和（从一开始就已确定的）有限的系统信息。于是，各模块发出的“看得见的”信息不一定是相同的，也可能是不同的信息。但是，这种异化的信息由“舵手”对它从“舵手”本身所处的系统环境角度加以解释后（就像提出对模块之间的界面技术规格的建议那样），以简约的形式再反馈到整个系统。于是，各子系统的活动主体对系统信息的处理就包括对反馈过来的异化信息的比较、解释、选择等活动。通过这种分散的信息处理、传达、交换，使单一的（有时是多数的）模块之间的联系规则不断被筛选，从而进化发展。“舵手”通过事后（即在各主体的信息处理、设计、生产之后）对整体规则的整合，找出最合适的模块组合，形成生产系统。在这里，“舵手”的功能说起来就是找出路径的人。

图14-3　信息同化型联系

（二）鲍德温和克拉克分类

鲍德温和克拉克认为，^[6]对具有可分解的系统各部分的联系规则进行创造性的分解和再整合，可以实现复杂系统的创新。他们把这种模块联系规则的变化称为“模块化操作”，并有六种形式：分离（Split）模块；用更新的模块设计替代（Substitution）旧的模块设计；去除（Exclude）某个模块；增加（Augment）迄今为止没有的模块；从多个模块中归纳出共同的要素，将它们组织起来，形成一个新层次，即模块的整合（Inversion）；为模块创造一个“外壳”，使它成为可以在原来设计的系统之外也能发挥作用的模块，即模块用途的改变（Porting）。

图14-4　信息异型化—进化型的联系

（三）其他分类

图14-5　模块化操作

比如，有的学者按照适应模块化设计和生产的组织形态的不同，将基于模块化的组织模式分为三种类型，即一体化的企业组织模式、核心企业协调下的网络组织模式和模块集群化的网络组织模式。^[7]金字塔型对应于一体化的企业组织模式，丰田型对应于核心企业协调下的网络组织模式，硅谷型对应于模块集群化的网络组织模式。

又如，根据模块化结构的开放程度，将模块化分为封闭式、开放式和网络式结构。事实上，从大型电脑、个人电脑到互联网模块化的发展历史，逐步展现了模块化结构的开放性。^[8]

（1）大型电脑模块化与封闭式结构。40多年前，知识经济与工业经济正在交替，软件与硬件区别不大，谁来执行指令只是效率问题。特别是在电脑处理能力较低时，指令由硬件处理可减轻程序执行负担。当时遵循“计算能力提高与成本增加平方成正比”的“葛洛什法则”，即价值千万的大型电脑的性能是价值百万的微型电脑的100倍。IBM大型电脑模块化采取封闭式结构，包揽操作系统、中央处理器、图像卡、半导体存储器和磁盘等生产设计。然而，1965年以来，半导体集成技术按照“电路板上元件数每18个月增加一倍”的“摩尔法则”迅速发展，将电路与程序分开制造的“万能半导体”不久后也诞生了。一方面，硬件越来越简单多样；另一方面，越来越多的指令可由软件在“抽象状态”下处理。新兴企业从IBM周边发展起来，制造与其大型电脑兼容并可外接的模块。尽管模块界线与企业界线无须一定吻合，但模块化与封闭结构已经存在潜在的矛盾。

（2）个人电脑模块化与开放式结构。1981年IBM推出PC机时，模块化与封闭式结构的矛盾终于暴露出来。为此，一方面，IBM尽量减少电脑零部件，甚至公开操作系统等系统核心技术规格，其他企业只要输出入系统即可制造硬件模块；另一方面，各企业角逐软件领域，体现产品价值的各种专用软件应运而生，不同产业可归结于软件差异。IBM-PC机的模块化采取开放式结构，通用电脑（模块化）+专用软件（模块化）的各种组合可代替不同用途的专用设备。例如，文字处理微机（千美元）→通用电脑（低廉）+文字处理软件（免费）；画面编辑机（百万美元）→通用电脑（低廉）+画面编辑软件（千美元）；辅助设计专用设备（十万美元）→通用电脑（低廉）+辅助设计软件（免费）。尽管IBM-PC机的性能比苹果“Mackintosh”差，但兼容机很快日用品化，硬件模块化使其以超乎寻常的低廉价格扩大了市场份额；功能的完善无需再在物理层面上下工夫，而仅凭专用软件模块化的开放式开发即可实现。

（3）互联网模块化与网络式结构。根据摩尔法则，用局域网链接各个电脑终端可大大增强整体性能。而根据“网络价值与使用它的人数平方成正比”的梅特卡夫法则，价值也可实现快速增值。但各种通信设施是根据电话、数据和信息等用途分别构筑的，经过复杂翻译过程后才能互联，不仅造价高，技术发展也慢。互联网模块化采取网络式结构，以通用网络（模块化）+IP程序（模块化）代替各种专用通信设施。TCP/IP将不同信息交给IP程序包浓缩处理，转换成通用IP语言后反馈给通用网络，所有终端构成没有物理差异的抽象联系。一方面，通用网络促进了半导体和光纤技术，“宽带增加速度比计算能力快3倍”的吉尔德法则得到了应验；另一方面，基于IPversion 4的互联网经受住了从很少到目前上亿台互联的考验，正在进行的新一代IPversion 6的研发将有望在地址空间、地址转换、服务质量、安全性和配置简便性等方面更加完善。特别是由于互联网模块化与个人电脑模块化的交互作用，形成了成本减少、性能提高和用户急剧增长的良性循环。