2008年8月6日，在e-works舉辦的“第四屆全國(guó)PDM/PLM技術(shù)、實(shí)施與應(yīng)用高級(jí)研修班”上，祁國(guó)寧先生講述的產(chǎn)品模塊化與PLM/PDM的的內(nèi)容節(jié)選。

    從60年代資源經(jīng)濟(jì)到21世紀(jì)體驗(yàn)經(jīng)濟(jì)的轉(zhuǎn)變，經(jīng)歷了技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)品創(chuàng)新、價(jià)值創(chuàng)新等階段。所謂體驗(yàn)是指使每一個(gè)消費(fèi)者以個(gè)性化的方式參與某個(gè)事件，使其情緒、體力、智力和精神達(dá)到某一特定水平時(shí)在意識(shí)中產(chǎn)生的美好感覺(jué)。產(chǎn)品提供者不僅僅向消費(fèi)者提供商品或服務(wù)，更要提供最終的體驗(yàn)，充滿感性的力量，給消費(fèi)者留下難以忘懷的愉悅記憶。不難看出，消費(fèi)者價(jià)值觀的差異必然導(dǎo)致產(chǎn)品或服務(wù)的個(gè)性化。個(gè)性化成為目前制造企業(yè)面臨的三大挑戰(zhàn)（全球化、綠色化和個(gè)性化）之一。全球企業(yè)都在不同程度地追求著產(chǎn)品的個(gè)性化。然而，個(gè)性化生產(chǎn)模式必然會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品生產(chǎn)的低效率，如何解決生產(chǎn)效率與個(gè)性化的矛盾呢？我們知道，模塊化設(shè)計(jì)可以在減少內(nèi)部多樣化的情況下，獲得更多的外部多樣化。通過(guò)模塊化設(shè)計(jì)可以解決生產(chǎn)效率與個(gè)性化的矛盾。PLM技術(shù)在提高企業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)和管理效率的同時(shí)，也能為模塊化產(chǎn)品設(shè)計(jì)提供一些技術(shù)支撐。

    當(dāng)回歸產(chǎn)品設(shè)計(jì)的本源，重新探討產(chǎn)品開(kāi)發(fā)方法論時(shí)，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)，我們?cè)?jīng)忽視了一個(gè)重要階段——產(chǎn)品開(kāi)發(fā)階段。在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)階段，產(chǎn)品設(shè)計(jì)師根據(jù)市場(chǎng)要求進(jìn)行產(chǎn)品規(guī)劃，比如：這個(gè)產(chǎn)品采用什么樣的架構(gòu)，企業(yè)供應(yīng)鏈如何配套，如何進(jìn)行模塊化產(chǎn)品設(shè)計(jì)？模塊化產(chǎn)品還存在哪些問(wèn)題？下面將會(huì)一一討論這些問(wèn)題。

    一、產(chǎn)品架構(gòu)、產(chǎn)品族和產(chǎn)品平臺(tái)的含義

    1.產(chǎn)品架構(gòu)：將產(chǎn)品功能映射到產(chǎn)品物理構(gòu)件的配置方案，其目的是定義組成產(chǎn)品的基本物理模塊應(yīng)該完成的功能以及這些模塊之間的接口。

    產(chǎn)品架構(gòu)分為三類：模塊化產(chǎn)品架構(gòu)、集成產(chǎn)品架構(gòu)、混合產(chǎn)品架構(gòu)：

    模塊化產(chǎn)品架構(gòu)：產(chǎn)品的一個(gè)功能映射一個(gè)或幾個(gè)模塊，當(dāng)功能要求變化時(shí)，只需要換一個(gè)或幾個(gè)模塊就可以了；

    集成產(chǎn)品架構(gòu)：產(chǎn)品的多個(gè)功能對(duì)應(yīng)一個(gè)或幾個(gè)模塊，當(dāng)其中某個(gè)功能要求變化時(shí)，需要更換整個(gè)模塊；

    混合產(chǎn)品架構(gòu)：介于模塊化產(chǎn)品架構(gòu)和集成產(chǎn)品架構(gòu)之間，大部分企業(yè)的產(chǎn)品屬于混合產(chǎn)品架構(gòu)。

    2.產(chǎn)品族：一組具有相同特征、構(gòu)件或子系統(tǒng)，以滿足不同市場(chǎng)需求的產(chǎn)品。

    3.產(chǎn)品平臺(tái)：對(duì)某個(gè)產(chǎn)品族中所有產(chǎn)品都相同的特征、構(gòu)件和子系統(tǒng)的集合。

    二、產(chǎn)品架構(gòu)與供應(yīng)鏈

    不同的產(chǎn)品架構(gòu)需要不同的供應(yīng)鏈架構(gòu)支持。例如：

    Toyota汽車是典型的集成產(chǎn)品架構(gòu)，從系統(tǒng)總體性能最優(yōu)出發(fā)進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)。Toyota的供應(yīng)鏈與這種產(chǎn)品架構(gòu)相配套，總裝廠與各級(jí)供應(yīng)商建立了緊密的深層的合作關(guān)系。JIT生產(chǎn)方式正是這種產(chǎn)品架構(gòu)下的最優(yōu)實(shí)踐。我國(guó)很多企業(yè)實(shí)施Toyota生產(chǎn)方式不成功的原因之一很可能就是與其產(chǎn)品架構(gòu)不配套。

    DELL是典型的模塊化產(chǎn)品架構(gòu)和模塊化供應(yīng)鏈，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)接口、用現(xiàn)成的元器件組

    裝成產(chǎn)品。因此，DELL計(jì)算機(jī)具有大范圍的組合可能性。但是，模塊化產(chǎn)品的性能并不是最優(yōu)的。這種產(chǎn)品架構(gòu)的供應(yīng)鏈比較松散，除了Intel和Microsoft以外，其他供應(yīng)商對(duì)DELL來(lái)說(shuō)，都不是不可缺少的，有很多供應(yīng)商供應(yīng)同樣的產(chǎn)品。這種架構(gòu)下，供應(yīng)商也不需要參與設(shè)計(jì)。

    NOKIA手機(jī)是混合產(chǎn)品架構(gòu)的例子。由于尺寸和功率的約束，要求電子和通訊元器件之間形成緊密的集成，顧客可以根據(jù)需要選擇內(nèi)存、處理器、顯示器尺寸和鍵盤(pán)。其手機(jī)的軟件和電路板則實(shí)現(xiàn)了模塊化。這種架構(gòu)下，NOKIA與關(guān)鍵供應(yīng)商保持長(zhǎng)期緊密的合作，內(nèi)存、LCD和顯示器等元器件高度獨(dú)立。軟件和電器板的安裝則可以外包出去。

    圖1模塊化產(chǎn)品架構(gòu)和集成產(chǎn)品架構(gòu)

    三、不同層次的產(chǎn)品模塊化

    產(chǎn)品模塊化可以分為裝置級(jí)、產(chǎn)品級(jí)、部件級(jí)及零件級(jí)四個(gè)層次。企業(yè)可以根據(jù)自身的規(guī)模和產(chǎn)品特點(diǎn)，采用不同層次的模塊化。

    在汽車行業(yè)，模塊化的粒度越來(lái)越大，比如PASSAT，一臺(tái)整車由15個(gè)大模塊組成，分別由14個(gè)供應(yīng)商供貨，供應(yīng)鏈相當(dāng)簡(jiǎn)單。圖2表示了可根據(jù)顧客要求快速組裝的多功能車-銑中心。

    圖2可根據(jù)顧客要求快速組裝的多功能車-銑中心

    四、產(chǎn)品模塊化關(guān)鍵技術(shù)

    產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和產(chǎn)品設(shè)計(jì)是兩個(gè)不同的階段，產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程在PDM/ERP環(huán)境下，不針對(duì)某個(gè)訂單或用戶；而產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程是在產(chǎn)品平臺(tái)的基礎(chǔ)上針對(duì)具體用戶的要求開(kāi)展的。產(chǎn)品模塊化的關(guān)鍵技術(shù)為系列化和組合化；

    1.系列產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程

    系列產(chǎn)品是具有相同的功能、工作原理和盡可能相同的制造方法的產(chǎn)品集合；它們具有多種參數(shù)和性能指標(biāo)，以滿足不同用戶的需要，這些參數(shù)和性能指標(biāo)間具有一定的公比級(jí)差。系列產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)步驟首先是確定基本型，然后確定相似類型、參數(shù)和尺寸級(jí)比，計(jì)算導(dǎo)出產(chǎn)品尺寸，最后調(diào)整尺寸，形成產(chǎn)品的主結(jié)構(gòu)和各種主文檔。參見(jiàn)圖3：

    根據(jù)GB/T321-2005的規(guī)定，優(yōu)先數(shù)和優(yōu)先數(shù)系適用于各種量值的分級(jí)，特別是在確定產(chǎn)品的參數(shù)或參數(shù)系列時(shí)，應(yīng)該盡可能采用該標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。

    圖3系列產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程

    2.組合化產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程

    組合產(chǎn)品是用不同的結(jié)構(gòu)塊（或稱積木塊）通過(guò)合理的組合而實(shí)現(xiàn)不同功能的技術(shù)對(duì)象（整機(jī)、部件或零件）。

    組合產(chǎn)品中的結(jié)構(gòu)塊被劃分成不同的參數(shù)等級(jí)，因而其結(jié)構(gòu)塊也是產(chǎn)品系列。組合產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)步驟首先是明確要求、劃分功能結(jié)構(gòu)，然后確定分功能的作用原理、選擇方案和評(píng)價(jià)，最后計(jì)算導(dǎo)出產(chǎn)品尺寸，調(diào)整尺寸，形成產(chǎn)品的主結(jié)構(gòu)和各種主文檔。參見(jiàn)圖4：

    圖4組合產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)過(guò)程