模块化制造

模块化制造的重要意义在于优化制造能力、效率、成本、以及具有越来越多的灵活性，迅速改变产品的产能，甚至产品类型，从而满足市场需求。在新建或改建的工厂中，在模块化的过程切换和模块化的建筑物等要素的共同作用下，使得制造过程更加灵活。

建立在模块化生产方式之上的大规模定制，将大规模生产和定制生产的优势有效地结合，在不牺牲经济效益的前提下，既满足客户个性化需求，又保持了较低的成本和较短的交货期。同时，产品被模块化分解之后，更具有通用性和标准性。

模块化生产是指将复杂的生产进行多块的简单化分解，再由分解后的各个模块集成生产的动态模式。

模块化生产按照产品性能之间形成一对一关系设计的原则，把生产加工出来的零部件组装成一个性能完整的模块，应用了当今供应链管理的先进方法，包括JIT供应、并行工程、延迟策略等。

模块化生产方式在离散制造业和流程制造业中得到了广泛的推广。在汽车制造、电子制造、服装、装备制造等行业，模块化生产方式的竞争优势得以确立。模块化生产赋予企业的竞争优势如下：

（1）大幅度提升制造体系的柔性。每个模块都可以快速、高效率地进行专业化的简单作业，并且每个模块都可以进行产品部件或零件的有限参数的快速调整。若干模块有限的个性化，造就了无数的个性化产品。比如我们有10个模块，每个模块有4个参数调整，就能创造出410个个性化产品。需求的多样化与个性化是模块化生产方式形成的必要条件，应用模块化生产方式，通过模块化设计、模块化制造、模块化装配可实现大规模定制的高效、低成本生产。首先，通过对产品进行合理的功能模块划分，利用模块的相似性来减少产品结构和制造结构的变化，最终借助模块的选择和模块间的组合达到在保持产品多样性的同时控制产品成本的目的；其次，通过将顾客的个性化需求渗透到产品的设计阶段，从开始的设计阶段到最后的交付阶段，整个生产过程都体现了顾客的个性化需求，大大提高了顾客满意度；最后，模块化制造、模块化装配缩短了产品的生命周期，缩短了产品上市的时间。

（2）提高生产效率和产品质量。由于进行了专业化的分工，大幅减少了每个模块流程的复杂性，让员工和设备更加专业化，从而提升了产品质量和生产效率。

（3）更加低成本、快速地在制造体系采用最新的技术。目前的技术创新主要是在某个领域的技术创新，这些创新影响的是某个或某几个模块。我们只要对这几个模块进行升级，就可以完成新技术的应用升级。

（4）更容易培养员工。模块化制造让员工和工程师可以更加专注在有限的领域进行深度的培训和学习，从而使员工的培训变得专业且高效。

（5）企业更容易成为专家型公司。模块化制造便于企业在整个价值链中整合高水平的合作伙伴，把自己不具有比较优势的模块外包给专家型的公司，企业把有限的资金、人员等资源投入到有比较优势的制造流程中。企业在特定的领域内能够快速积累知识资产，成为特定领域内的专家型公司。

（6）更具有规模效应。由于以上的因素，模块化制造造成整个产业链的大整合，专家型公司的专业型的模块制造优势可以使企业内部以及其他大量企业对这一模块的生产需求集中，从而实现可观的规模效应，提高了效率，降低了成本。

（7）便于设计者开发新产品。既可以采用新的模块，也可以通过组合新旧不同的模块来开发新产品。在模块化生产方式下，创新更具有自由，且呈现出快速和多样化的特征。在同一模块存在着大量相似的部门和企业，每个部门和企业都深入地研究它的产品，并进行大量相似的实验。为了在激烈的模块竞争中胜出，彼此展开创新竞赛，从而持续不断地推出新产品。

（8）顾客参与设计。在传统柔性生产模式下，由于生产流程的特点，如果要进行客户个性化的设计，往往会极大地增加企业成本；在模块生产方式下，大量设计都是所谓的“模块化操作”，即分离、替代、增加、归纳等，不会或者只会少量增加企业成本。顾客的需要上升为产品价值链的开端，这种需要首先传到模块组合企业的设计部门，设计部门根据客户的需要量身定做产品，再分解到各个模块供应商处分别制造，在产品价值链的整个过程都有客户参与，从而使客户的个性化需求能够得到及时、彻底的满足。

模块化生产以模块化技术为主导，信息技术为基础，成熟的管理方法为手段，满足顾客个性化需要为目标，是一种柔性的生产方式。

从创造更多的模块化产品的观点来看，制造模块化是重要的，它与产品设计中的设计互换或重新配置的部件完全不同；也与维持形式/功能独立性大不相同。模块化设计技术是以把所有制造流程属性归类到单个模块为目标的，并从所有其他属性和流程中分离它们。创建模块产品包括确保在制造任务中，每个抽象级别下，产品的属性彼此尽可能独立。如果确实彼此依赖，它应该在模块内出现。另外，在模块中，每个属性的制造过程应该相似。模块化制造设计的部分目标包括制造过程和产品属性一对一的形式/进程关系（独立），这包括两类，模式/模式以及流程/流程独立性。模块化产品另一个方面的相似性是模块及其组件如何制造。在制造每个模块时，整个模块必须经过相同的制造过程。模块化设计的最后一个方面是最小化不同类型的接口（互换性）。在今天的行业中，这是更容易完成和普及的。以下是模块化产品设计的4方面的定义和例子：

（1）独立的属性。组件对模块之外组件的属性更少地依赖，被称为外部属性。如果有相关性，应该让它们尽可能的少，程度尽可能的小。独立的属性是生产构建独立模块化生产体系的基础。为确保属性的独立性，我们可能需要对一个模块与产品的其余部分进行影响最小化的重新设计。这使得产品可以更加灵活地满足不断变化的需求。

（2）工艺的独立性。每个模块的制造过程要对外部组件进程有更少的依赖性。这要求该模块独立于外部组件和模块制造过程。同样，如果相关性确实存在，也应该使其影响最小化。

（3）工艺的相似性。尽可能让相同工艺流程的零件在同一制造模块生产。设计和制造是当前生命周期的最有影响力的两部分，因为它们有巨大的知识结构。这两个因素促使我们开发一种合理的方法。模块化制造大幅降低了换型成本，减少了换型时间，更好地利用了生产资源，并降低了计划排程的复杂性。

（4）基于多品种流水线的模块化装配。模块化装配，即先通过零部件的组合装配出具有不同功能的模块，再根据产品的结构、功能选择满足要求的模块，通过模块的组合装配出满足顾客要求的产品。因此，模块化装配的基本单元是独立的。企业的装配线多是基于顾客订单的装配线，装配过程具有动态性。