产品模块化制造应用探析(一)(共37页)

1、产品(chnpn)模块化制造应用探析（一） 基于模块化的产品平台(pngti)规划【随着全球化市场的形成，企业竞争的焦点已经集中于如何才能更好地满足个性化的客户需求，在不牺牲企业经济效益的前提下，根据客户的要求进行个性化的生产。在新的市场环境中，企业需要一种新的开发策略：既能满足用户多样化需求，又能以规模效益降低成本。平台策略就是这样一种新策略，基于模块化的平台战略(zhnl)是在模块化产品的平台基础上，开发出产品族，从而达到既降低成本又满足用户多样化需求的目的。】国内制造业企业要想赢得未来竞争的胜利，必须通过优化整个产品生命周期的业务链来缩短产品上市时间、提高产品质量、降低成本，同时还要不断

2、通过研发创新来满足客户的变化需求。技术的飞速进步，引起产品工程越来越复杂，企业必须在不断变化的环境中跟上越来越复杂的技术发展；随着客户对产品个性化需求程度的增加，也导致产品定制化趋势越来越明显，企业必须创建数量庞大的产品系列来满足客户不断变化的需求。企业必须同时具备以下的能力才能够应对挑战：a.持续提高的创新能力，使产品的科技含量越来越高，以满足客户变化需求；b.不断缩短产品上市时间，取得竞争优势；c.不断强化成本控制能力，通过优化产品全生命周期内的成本、研发、生产、物流、销售和服务等环节控制产品总成本，取得产品价格优势；d.持续的质量改进能力。企业一方面必须利用产品的批量化、标准化和通用化来

3、缩短上市周期、降低产品成本、提高产品质量，另一方面还要不断地进行产品创新使产品越来越个性化，满足客户的定制需求。这样，如何平衡产品的标准化、通用化与定制化、柔性化之间的矛盾，成为赢得竞争的关键能力。平台化、模块化的产品设计和生产可以在保持产品较高通用性的同时提供产品的多样化配置，因此平台化、模块化的产品是解决定制化生产和批量化生产这对矛盾的一条出路。一、产品(chnpn)模块化研究(ynji)概述1.1产品(chnpn)模块化理论1.1.1相关概念 模块与模块化模块是构成产品的一部分，具有独立功能，具有一致的几何连接接口和一致的输入、输出接口的通用独立单元，相同种类的模块在产品族中可以重用和互

4、换，相关模块的排列组合就可以形成最终的产品。所谓模块化，就是为了取得最佳效益，从系统观点出发，研究产品（或系统)的构成形式，用分解和组合的方法，建立模块体系，并运用模块组合成产品（或系统)的全过程。模块化的产品设计可以达到以下几个目的：1)模块的组合配置，就可以创建不同需求的产品，满足客户的定制需求；2)相似性的重用，既可以重用已有零部件和已有设计经验，也可以重用整个产品生命周期中的采购、物流、制造和服务资源；3)减少产品工程复杂程度，因为模块是产品部分功能的封装，产品设计人员使用具体模块时根本不用关心内部实现，可以使研发人员更加关注顶层逻辑，提高产品工程管理质量和产品的可靠性。由于模块具有不

5、同的组合可以配置生成多样化的满足用户需求的产品的特点，同时模块又具有标准的几何连接接口和一致的输入输出接口，如果模块的划分和接口定义符合企业批量化生产中采购、物流、生产和服务的实际情况，这就意味着按照模块化模式配置出来的产品是符合批量化生产的实际情况的，从而使定制化生产和批量化生产这对矛盾得到解决。另外，模块实现了抽象的模块功能与具体模块实现之间的逻辑分离，整个产品结构十分清晰，容易从全局上理解和设计产品，使技术进步造成的越来越来复杂的工程管理得到改善。有些公司又将不同的目标市场进行分类，并通过模块化的产品配置，实现对不同目标市场的覆盖，也就形成了所谓的平台化战略和差异化战略。平台化、模块化的

6、产品战略已经有很多成功的案例在世界很多的著名公司中应用。日本索尼公司在20 世纪80年代仅利用4个基础平台的Walkman 产品，生产出250 余种录音机随身听。这250种随身听无论在价位、功能和款式上都有很大的区别，可以满足用户的各种不同需求，但是这4个基础平台却存在着大量的重用模块。德国大众公司在A4 平台上生产Volkswagen/Skoda/SEAT/Audi 四个品牌的十余种轿车，象我们熟悉的Golf、Bora、NewBeetle 和Audi TT 都是这个平台上的产品。这十余种轿车分布在德国、斯洛伐克、捷克、比利时、西班牙、波兰和墨西哥等国家的大众公司分厂中生产，这些产品可以满足不

7、同市场需求的同时可以共享大众公司整体的技术资源和采购资源。日本佳能公司的单镜头反光取景相机所有的镜头卡口标准是完全一致的，同时佳能公司庞大的镜头群可以覆盖各种客户需求，这使佳能公司的产品可以满足从入门的摄影爱好者到职业级的摄影家的巨大客户群的需求，这对摄影爱好者具有不可抗拒的吸引力。 产品(chnpn)平台和产品族产品平台是产品一系列核心子系统及子系统之间的关系组成的一个公共架构，在这个公共架构上能源源不断地派生产品，具有不同特征和功能、定位不同细分市场的派生产品构成产品族。Black & Decker 电动工具公司开发(kif)的通用电机平台就是一个非常成功的例子。产品平台是指由一系列不同产

8、品所共享的一组产品开发元素。这些产品开发元素可以分成四类：模块：包括零件(ln jin)设计、制造工装夹具、电路设计、程序模块等过程：包括制造模块或装配产品的设备，工艺及供应链设计等知识：包括设计专利、技术机密、数学模型等组织：包括开发团队及相互之间的联系等。我们所指的产品平台是以上产品开发元素的有机组合，而不是那种因标准化等原因简单的零件互换共享。不同的企业对产品平台有不同的理解和应用。产品族是共享产品平台、同时能够满足顾客不同需求的具有不同特征和功能的一组产品。产品族以产品平台基础，通过添加不同的个性模块，以满足不同客户的个性化需求。索尼产品族就是这样的例子，它包括大量具有不同特征和功能的

9、模型。产品平台与产品族的关系如图：产品(chnpn)平台与产品族的关系 派生(pishng)产品和单个产品派生产品是产品族中由产品平台派生的一个实例，一个派生产品具有不同于产品族中其他成员的独特的特征和功能(gngnng)。施乐的1090 复印机是从它的1075 型派生的，这两个产品都是它的10 系列复印机的派生产品。单个产品是在设计时没有预先与其他产品发生联系的独立的产品。单个产品是与派生产品相对比的。 变型设计Pahl 和Beitz最早将设计分为初次设计(original design)、适应设计（adaptivedesign )、变型设计（variant design)，并指出在实际的设

10、计工作中大约70%属于适应性设计和变型设计。变型设计是指提取已存在的设计或设计计划，做特定的修改以产生一个和原产品相似的新产品。这种修改一般不破坏原产品的基本原理和基本结构特征，是一种参数的修改或结构的局部调整或两者兼而有之，其目的是快速、高质量、低成本地生产新产品以满足不断变化的市场的要求。事实上，产品设计几乎大多数都是从已有的产品中进化而来的，所谓的初次设计、适应性设计和变型设计仅仅是对原来产品的利用程度不同而言。考虑到适应性设计和变型设计有许多不同于初次设计的共同点，其特点都是在已有解的基础上进行修改以产生一个新解，可以将适应性设计和变型设计统称为变型设计。简单地说，变型设计就是“留大同

11、变小异”，利用已有的产品设计或平台基础，花很小的变异代价而得到一个新设计，从而大大提高设计效率。1.1.2 模块(m kui)的特点和产品模块化的优点由于企业产品平台方案的制订是依赖于企业客户目标市场需求的不同而变化的，同时产品模块(m kui)的划分必须考虑不同企业的产品功能、研发特点、生产特点、采购及物流方式和售后服务特点等方面的不同需求，所以产品平台和模块化的方案必须结合企业的实际情况，没有一成不变的解决方案。因此，理解模块的特点及企业要利用模块化达到的目的就显得十分重要。 模块(m kui)的特点理解模块必须抓住模块的主要特点，这三个主要特点是模块的精髓，也是划分企业自身产品平台和产品

12、模块的基础。1) 模块具有独立的功能模块的功能是整个产品功能的组成部分，且这个功能是自我包含，自我实现的。在集成化的产品结构中，零部件的功能与产品功能是多对多的关系，这样导致某个零部件的设计更改会影响到产品的多个功能，也就会导致不确定范围的零部件的修改，同样为了实现产品的某项功能改善，也会导致很多零部件的修改。随着产品复杂程度和产品零部件重用度的提高，管理这样的产品结构和相关信息就会变得十分困难，尤其是在产品为系列化、批量生产模式的企业中，随着不可互换的相似零部件种类的增加，销售、采购、物流、生产和服务等业务领域中的管理困难会成倍增加。在模块化的产品结构中，零部件的功能与产品功能是一对一的关系

13、，这样对于零部件的更改和产品功能的改善不会造成其他零部件和功能的调整，也就是将产品的功能抽象与产品零部件的具体实现分离，模块自身的单独发展不会影响其他模块。由于模块的功能必须考虑在一系列产品中互换的问题，因此某些模块的功能在某一个产品中有可能是冗余的，但是从全局的角度看这样做是值得的。比如，计算机主板上PCI 插槽一般有4-6个，而大部分计算机上仅仅使用1-2个，这种功能的部分冗余带来的是很强的扩展能力和更大范围的互换能力。2) 标准的几何连接和一致的输入、输出接口为了实现同类模块之间的互换，严格的尺寸接口和输入输出接口的定义是必须的。几何连接接口，可以是机械领域的销、面、键和螺栓等，也可以是

14、电器领域的信号、能量等。著名的玩具供应商Lego 乐高公司通过积木模块的不同组合可以拼成几乎无尽数量的形状，于是在市场上取得了巨大的成功。Lego 乐高公司的积木模块定义的主要就是几何连接接口。当然，在实际的制造业中随着产品复杂度的增加，模块的几何连接接口要比这复杂得多。输入、输出接口，是模块功能的抽象，此类接口可以是能量、信息、物质（液体、气体)等，是定义该模块功能的输出标准和能够保证输出特定功能所必须的输入条件标准。例如，如果发电机对于发动机厂来讲是一个模块的话，发电机与发动机的连接尺寸等几何连接接口需要标准化和规范化。同时，发电机的输入转速、功率，以及输出的电流等输入、输出接口同样需要规

15、范。3) 模块是有层次的，并且(bngqi)受观察角度和范围的影响模块可以包含(bohn)子模块，因为模块的功能是整个系统功能的组成部分，所以子模块的功能应该是父模块的基本功能，所以能否称为模块是受观察角度和定义范围的影响而变化的。同样，模块层次越多管理难度越大，当模块层次划分过多，就与非模块化的产品结构没有什么差异了。例如，就模块的层次而言，柴油机是整车的一个模块，发电机又是柴油机的一个模块。站在不同的角度，模块的划分也会不同。发电机对于发电机生产商来讲是一个产品，对于柴油机生产商来讲是一个模块，而对于整车生产商来讲只是一个总成件了。整车厂的模块化产品平台中不需要定义发电机模块。 模块化产品

16、(chnpn)结构的优点模块化的产品结构对企业的贡献可以从产品研发、提高效率、降低成本和改进企业管理等几个方面考虑。1) 对企业产品研发的贡献模块是产品知识的载体，模块的重用就是设计知识的重用，大量利用已有的经过试验、生产和市场验证的模块，可以降低设计风险，提高产品的可靠性和设计质量。模块实现产品功能的分配和隔离，使问题的发现和设计的改进变得容易。模块实现功能的抽象和实现分离，使设计人员容易掌握产品全局，同时设计人员可以屏蔽掉与自身领域无关的细节，从而关注更高层次的设计逻辑。模块功能的独立性和接口的一致性，使模块研究更加专业化和深入，可以不断通过升级自身性能来提高产品的整体性能和可靠性，而不会

17、影响到产品其他模块。模块功能的独立性和接口的一致性，使各个模块可以相对独立的设计和发展，可以进行并行设计、开发和并行试验、验证。模块的不同组合能满足用户的多样性需求，易于产品的配置和变型设计，同时又能保证这种配置变型可以满足企业批量化生产的需求。2) 对企业(qy)工作效率和节省时间的贡献设计(shj)和零部件的重用可以大大缩短设计周期；并行的产品开发和测试可以大大缩短设计周期；利用已有成熟模块可大大缩短采购周期、物流周期和生产制造周期，从而加快产品上市时间；如果划分模块时考虑到企业售后服务的特定需求，同样可以缩短服务(fw)周期和耗费资源时间。3) 对企业成本控制的贡献模块和知识的重用可以大

18、大降低设计成本；采用成熟的经过验证的模块，可以提高采购批量，降低采购和物流成本；采用成熟的经过生产验证的模块，可以大大减少由于新产品的投产对生产系统调整的频率，使新产品更容易生产制造，可以降低生产制造成本；产品平台中及平台之间存在大量的互换模块，可以降低售后服务成本。4) 对企业组织的贡献有利于企业研发团队分工，规范不同团队间的信息接口，进行更为深入的专业化研究和不同模块系统的并行开发；抽象平台和模块的建立，可以实现企业组织结构与产品模块结构之间的交互，使并行工程拥有实施的根基，工艺、财务、采购和售后服务可以在产品研发早期就介入产品研发项目；标准规范的模块接口有利于形成产品的供应商规范；有利于

19、产业分工的细化（比如计算机行业，以及汽车行业)。1.2 模块化产品的过程企业模块化产品的大致过程是：首先根据产品功能和目标市场需求抽象企业的产品平台，然后根据产品平台和企业的业务实际划分模块组成，最后根据模块的划分来重新调整企业研发团队分工。1.2.1 抽象化产品平台产品平台的定义首先是根据大量的用户需求和不同的目标市场分析，定义出企业产品平台的主要功能目标；其次将主要的功能目标分解成主要的支撑实现功能，并定义好功能之间大致的输入和输出；最后根据企业目标市场的差异将企业的产品划分成不同的产品平台。大多数企业的平台划分都是在已有产品的基础之上进行的，往往企业的产品本身已经形成系列，这样调整的难度

20、不仅是技术上的阻力，还有员工(yungng)观念上的阻力，调整起来比较困难。同时随着产品复杂程度的提高，平台的划分也越来越难，必须具备对企业产品的深入理解，具备对企业产品全生命周期管理过程的深刻认识，同时掌握平台化、模块化的思想，才能定义好企业的产品平台。1.2.2 详细划分(hu fn)模块模块的划分实际上就是在考虑(kol)重用和产品整个生命周期中的实际后，对产品功能的重新分配，将原有产品结构的零部件分解后重新组合的过程。 模块划分的大致原则基于企业的特定需求，将产品按照产品结构和功能划分成可以重用和互换的不同功能单元，每个功能单元具有相对稳定的、一致的几何连接接口和输入和输出接口。特定需

21、求包括：大量的客户需求；企业产品研发特点；企业生产和采购实际；产品的维修服务需求。因此，模块的划分应尽量考虑整个产品生命周期中各个环节的需求，比如产品的模块可以考虑工艺合件、采购合件和维修合件等。但是，有的时候企业不同领域可能对某种模块划分的需求是相悖的，这时就需要企业进行平衡，要不改变企业业务模式以适应模块划分，要不容忍这种划分的缺欠并作为以后优化模块方案的内容。 模块的二元性一方面，模块自身功能独立，具有标准连接接口和输入输出接口。另一方面，模块又是整个产品的一部分，不理解模块在产品中的作用和位置，就无法定义模块。这种既强调自身功能的独立性，又强调系统结构的归属性，就是所谓的二元性。因此，

22、模块的划分必须既要抽象产品平台，又要考虑模块本身功能的独立。这两方面是相互影响的，在实际划分中可能会经历多轮的迭代才能形成满意的划分方案。 按照模块结构，重组研发团队可以将某个模块或者某些功能相关的模块分配给一个研发团队，同时可以按照模块之间的接口来定义(dngy)不同研发团队之间的交互信息标准。如图所示，将两两相互强相关的模块标出，按模块之间的关联、交互关系定义若干种强度(qingd)等级，把强相关的模块集中（在图中标为灰色），要么将强相关的模块划分给一个团队，要么划分给组织上、地域上关联密切的多个团队。合理的模块划分和研发团队划分是进行产品的并行开发和并行试验验证的基础。 根据企业(qy)

23、实际业务情况不断修订模块方案企业的产品模块方案不是一成不变的，必定会随着市场和企业业务的不断变化而做出相应的调整。如图所示。模块划分(hu fn)方案的形成过程1.2.3 模块化通过(tnggu)PDM 系统的实现产品数据管理（PDM）是以软件为基础，管理所有与产品相关的信息（包括电子文档、数字化文件、数据库记录等）和所有与产品相关的过程（包括工作(gngzu)流程和更改流程）的技术。它提供产品周期的信息管理，并可在企业范围内为产品设计与制造建立一个并行化的协作环境。随着企业产品系列的不断增长，产品之间重用程度越来越高，企业产品数据的增长量会越来越大，保持产品数据的准确性、及时性、有效性以及可

24、追溯性将会越来越困难，同样地由于各种原因引起的工程变更也越来越难以控制，因此企业实施PDM 系统就成了必然的选择。PDM系统提供了很好的产品结构管理、产品配置管理和零部件分类重用管理等功能的工具。其中，产品结构管理和零部件分类重用管理是企业实现产品的平台化和模块化较常用的两个工具。 产品结构管理PDM 系统提供产品结构管理功能，可以实现产品结构的描述，提供零部件隶属关系查询，提供产品结构比较(bjio)、产品结构报表、产品结构版本和有效性控制等一系列功能。以产品(chnpn)结构层次关系管理为例，利用PDM 系统提供的产品结构管理功能可以有效地、直观地描述所有与产品有关的信息。在产品结构树中，

25、每个零件、部件对象都有自己的属性，如零（部)件标识码、名称、版本号、数量、材料、类型（自制件、外购件)等等。在PDM 中查询零部件时，可以按照单个或多个属性进行单独或者联合查询，以获得零部件的详细情况，如按照类型为“外购件”的属性(shxng)查询，可得到采购部门关心的信息。下图给出了产品结构及其基本属性的示例，图中表示了产品零部件之间的层次关系及每个接点包含的相应属性。通过这样的产品结构图，根据所给查询条件，走不同的分支，就可以迅速地找到所需的数据；还可以自由选择结构树的分解层次数，展开自行设定的层次中的零部件，在需要时可以输入相应的材料明细表（bill of material, BOM)。

26、产品结构及其基本属性 零部件分类重用管理PDM 系统提供对相似零部件的分类重用检索功能，可以提供很好的零部件标准化功能，系统用户可以迅速在整个系统中检索到符合设计参数需要的零部件或者设计参数相似的零部件进行重用。这样可以实现对零部件组件层的标准化、通用化，进而实现压缩零部件种类、支持重用、提供设计参考等目的。实施了PDM 系统并不代表企业就实现了产品的平台化和模块化。产品平台化和模块化是企业的产品研发方法和业务管理问题，有时甚至涉及到企业的组织机构重组。所以，产品的平台化、模块化是管理问题，需要企业自身投入大量的精力，以及PDM 系统供应商甚至是第三方咨询公司进行大量的工作，来搭建企业的产品平

27、台和模块化方案。信息系统只是实现企业管理的工具，必须把企业管理实际同信息系统实施结合起来，才能取得预期的效果。1.3 模块化与产品平台(pngti)的关系1.3.1 模块是依赖产品平台(pngti)的存在而存在的虽然模块的功能是自我包含、自我实现的，但是模块的存在和划分必须以产品平台的整体功能为前提。比如某一个收音机由接收器(Ra)、放大器(Aa)和电源(Pa)三个组件构成，当该收音机只有这样一种产品配置的时候，这里不存在任何模块，接收器(Ra)、放大器(Aa)和电源(Pa)是一个整体，不用区分。但是，当有另外一种收音机使用了另外一种电源(Pb)，这个电源(Pb)又与前一个电源(Pa)可以互换

28、时，那么电源在没有任何变化的情况下，就会成为一个模块。因此，模块的功能和互换性都是依赖于产品平台的功能和配置变化而存在的，失去(shq)产品平台的定义和产品平台的配置需求，模块的存在是没有意义的。产品平台就是描述产品系列的模块化结构及模块的功能、模块间的几何连接接口和输入输出接口。产品平台是不同目标市场需求的抽象表达，是企业划分模块的基础，产品平台和模块是相辅相成、相互依存的。将产品平台和产品模块割裂开来也是没有任何意义的。因此，产品的平台化、模块化是连接产品研发和大规模定制生产的桥梁。模块化产品是达到大规模定制和不断的持续改进企业商业能力的首要前提。1.3.2 具体的产品零部件设计依赖于抽象

29、的模块层次逻辑传统的过程性系统的设计办法倾向于使高层次的模块依赖于低层次的模块，抽象层次依赖于具体层次。抽象层次包含的是产品系统的顶层的功能逻辑和宏观的、对整个系统来说重要的战略性决定，是必然性的体现，而具体层次则含有一些次要的与功能实现有关的功能和逻辑，以及战术性的决定，带有相当大的偶然性选择。具体层次的需求(xqi)会经常改变，抽象层次依赖于具体层次，使许多具体层次的细节变化会立即影响到抽象层次的宏观功能，导致微观决定宏观，战术决定战略，偶然决定必然，这显然是不对的。将产品模块化，就是要把产品系统(xtng)顶层的功能逻辑抽象成为模块，使具体的产品零部件设计依赖于抽象的模块层次逻辑。如下图

30、所示，利用抽象的模块化层次，将企业产品(chnpn)的底层逻辑数量众多的零部件抽象成为可以重用的模块，再利用模块的排列组合形成企业丰富的富于创造性的满足用户特殊需求的产品配置。这样，对于零部件组件层(底层逻辑)来讲,企业要尽量标准化，利用成组技术和PDM 系统中的模块功能对这些零部件进行分类重用；合理划分模块层(抽象层)逻辑，使企业可以用数量最少的模块来配置生成数量众多的富于创造性的满足客户特殊需求的产品；最后，企业要利用平台化的战略，分析企业产品的目标市场，整合企业模块资源，以最少的产品变型满足最大范围的目标市场需求。抽象的模块层次逻辑1.4 产品平台理论1.4.1 平台策略的涵义不断开发新

31、产品并根据市场需求对产品进行更新以适应新的市场变化是企业保持创新的关键。平台策略把新产品开发提升到一个新的高度，基于平台策略的新产品开发不再专注于单个产品或单一市场，而是开发基于平台和过程技术的一系列产品，这些产品形成了产品族，产品族就是满足同一细分市场、共享平台技术的一系列产品。产品平台与产品族的关系好比树干与树枝和树叶的关系，有效的产品平台可以派生出一系列产品族，一个新平台的出现意味着一代新产品的诞生，它综合了整个新一代产品的最基本、最重要的特征。从另外一个角度看，产品平台也可以说是夹在企业与市场之间的一个界面。一方面，企业将各种各样的市场需求抽象为概念性产品，并利用产品平台对各种概念性产

32、品进行过滤、筛选；另一方面，企业对经过过滤、筛选后的各种概念性产品进行以平台为基础的实体性开发，满足市场的需求。产品平台的重要特点是能够派生(pishng)出一系列产品，即产品族，满足用户多样化的需求；产品平台的另一个重要特点就是能够较容易地进行升级，它可以通过改变一个或多个参数，获得新的功能、部件和原材料，从而派生出新的产品族，随时满足市场需求的变化。产品平台可以不断地派生出系列产品，并随着产品的派生而获得不断更新，从而生成一系列产品族，企业正是通过这一系列产品族而不断刺激目前的市场，并进入新的市场。因此，产品(chnpn)平台不仅需要(xyo)面向现有产品的顾客需求，还要考虑未来发展的顾客

33、需求，满足潜在的需求是新产品平台的最大优势所在。从设计的角度讲，平台策略实质上是一种有效的部件重新利用策略，基于平台策略的产品开发实际上就是基于产品平台的变型设计。基于产品平台的变型设计在某种程度上就是通过对产品成本影响较大、使用频率高的零部件进行标准化、模块化，通过对其它零部件的变型，派生出一系列产品族，从而满足多样化的用户需求，它利用了产品族的经济规模，同时又能保证派生产品的独特性31。正是这些产品族才能快速满足用户多样化的需求，促进企业的长期发展。有效的产品平台可以派生出一系列产品，实现从基型产品到变型产品、从上一代产品到新产品的技术转移，显著缩短产品开发周期、降低成本，从而能够以较低的

34、成本、快速响应客户多样化的需求。与一次只开发一种单独产品的策略相比，基于平台战略的产品开发的优点是明显的： 有效的产品平台可以便捷地派生出系列产品，满足不同的细分市场和迅速变化的市场需求，显著缩短产品开发周期； 利用平台可以实现技术重用和技术转移，可以避免不必要的重复设计，从而有效地降低新产品创新(chungxn)风险和开发成本； 降低零件库存，提高专用制造设备(shbi)和工艺的利用率等，降低制造成本和采购成本； 为产品线的开发奠定坚实的基础(jch)，提供强有力的支持； 它使企业高级管理人员集中精力进行产品平台的决策，而不至于在单一的产品开发决策上花费太多的精力和时间； 它能有效地配置资源

35、，使有限的资源保证企业生存和发展的需要； 此外，有效的产品平台有利于产品形象和企业形象的塑造。1.4.2 产品平台概念的演变产品平台的概念是在理论和实践中不断丰富和发展的。目前对平台和产品族最常用的定义来自1993年Meyer和Utterback 的文章产品族与核心能力（The product family and the dynamics of core capability），他们认为产品平台是一组产品共享的设计与零部件集合。当时这个定义主要针对有形的物质产品。后来Meyer等又将平台定义拓展到软件产品和服务领域，提出产品平台是产品一系列核心子系统及子系统之间的关系组成的一个公共架构，在这

36、个公共架构上能源源不断地派生产品，具有不同特征和功能、定位不同细分市场的派生产品构成产品族。Robertson 和Urich进一步拓展了产品平台概念，认为产品平台是一个产品系列共享资产的集合，这些资产可以分为四类，即零部件、工艺、知识、人员与联系。这个定义使产品平台不仅包括了构成产品的要素，也包括了为实现产品而需要的能力要素。企业应该根据具体情况选择适合的产品平台定义。1.4.3 产品平台战略的基本内容成功的产品(chnpn)平台战略是企业的决定性成功要素。产品平台战略是企业产品战略的核心，产品战略的所有其他方面都要受到产品平台的支撑和制约。以下几点是成功的产品平台战略的基本内容: 准确地了解

37、并掌握(zhngw)产品平台的基本组成要素一个产品平台是由许多(xdu)要素所组成的，这些要素一般总是与技术相联系的。通过对这些要素中的某些要素进行不同的配置，可以从一个产品平台设计出不同的产品。每一种要素都有不同的特征，这就要求企业能够了解并掌握它们如何匹配、如何随时间变化以及如何开发区别于竞争对手的产品平台。企业在界定一种新的产品平台的要素时，需要进行基本技术的选择。由于这种决策经常是不可逆转的，所以平台战略中对决定性技术的选择是企业所面临的最关键的战略决策之一。构成产品平台基础的技术决定着企业产品的成本结构、生产能力和后续产品的差别化。 产品平台的决定性技术与其他平台要素之间存在显著的差

38、别在任何产品平台中，位于所有其他要素之上的某种要素决定了该平台的实际特性。它界定了该平台的能力和界限，也界定了从该平台开发出来的所有产品的独特特征。这种平台的生命周期通常取决于该要素的持续力量。我们把这种要素称为决定性技术。尽管一个成功的产品可能需要多种技术，但决定性技术是最关键的。同时，决定性技术也是了解一个产品平台的关键。一般来说，一种产品平台的决定性技术能够使基于该平台的产品形成差异化。例如，Polaroias 快速照相平台是通过它的快速一次性成像来形成差异化的。 产品平台独特的差异化提供了一种持续的竞争优势产品独特的差异化主要是通过基本的产品平台，而不是通过从这个产品平台衍生出的个别产

39、品来实现的。产品平台的差别化规定了贯穿于建立在该平台上的整个产品族中的不变因素，而个别产品则表现为基于不变因素的各种变化。完整性是任何产品平台战略的基本特征之一，这就要求企业的产品平台战略应该考虑到所有的市场机会。但往往是，许多企业对自身的决定性技术和核心竞争力做出错误的判断，从而把企业的核心竞争能力外包出去。 服务于某个细分市场的产品平台应该只有一种在实际运作过程中，一些企业拥有多种针对(zhndu)同一市场的产品平台，每一种平台可能使用不同的基本技术，定位于不同的细分市场，并处于它生命周期的不同阶段，这些企业认为，单一平台不能有效地覆盖某些细分市场的需求，可能会把市场机会留给竞争对手。但是

40、，在大多数情况下，向同一个细分市场提供不同的产品平台是弊大于利的。首先，从规模经济性的角度考虑，多种相似的平台会阻碍企业产品开发的进程，减弱企业的市场竞争力。其次，过多的、重叠(chngdi)的平台还可能会使用户对一个企业提供的多种针对同一细分市场的产品产生混淆，在做出购买决策时感到困惑。1.4.4 产品平台(pngti)战略的制定企业面临着需求千变万化、充满各种机遇的市场。如果没有明确的产品开发的整体性长远目标，缺乏坚实的产品平台支持，那么，各个新产品开发就会失去明确的方向，总是被机会牵着鼻子走，四面出击而一无所获。同时，产品平台开发本身是一项复杂的系统工程，投资大、风险高、周期长、影响面广

41、，需要一个与技术和市场相匹配的平台开发战略来指导开发活动和协调各方面的关系。 收集市场信息一个有效的产品平台应建立在充分掌握市场信息的基础上。构筑产品平台时，应与用户保持连续的、开放式的信息交流，尤其要了解那些先导性的消费者的想法，他们是一群首先不满足于现有产品、“领导消费新潮流”的用户。开发小组应经常与他们交换有关技术变化趋势、市场发展、产品的更新换代和应用等方面的看法；还应调查潜在的用户，间接的销售渠道如零售商、批发商、当前用户的委托人；调查潜在的市场到底需要什么，并能客观地评价产品的市场前景。 确立产品战略的目标产品平台战略目标能否实现，关键取决于它与技术和市场相匹配的程度。这里所说的技

42、术，不仅指企业拥有的特定技术、专有技术，而且指所有可以利用的技术。例如，海尔集团最初把它的产品创新的技术界定在具有特长的制冷技术上，后来又扩充到家电技术这一范围更广的技术域上。这就要求企业在开发新产品平台时，应充分利用现有技术和新技术，不可拘泥。准确判断一个新产品平台的市场边界往往比较困难，但不能过分依赖市场研究。若只有等到市场研究线索明朗后才进行开发，尽管比较稳妥、风险小，但很可能就会失去许多占领市场的机会。新产品平台(pngti)的开发，不仅是针对当前的用户，而更重要的是要面向未来的消费群体，其战略目标具有长期性和超前性。 制订产品族开发(kif)的规则对产品(chnpn)族的开发，企业必

43、须统筹考虑和安排：1)明确企业在今后一段长时期内要开发的产品族；2)对产品族的开发顺序、进度和重点进行安排，并进一步对所需的各种资源做出安排；3)对那些有市场潜力和发展前途的新产品族要进行论证决策，增加开发的投入以便处于市场领先地位；对那些没有市场前景的产品族则应适时缩减下来。开发规则要从战略上协调个别产品项目与产品平台以至整个企业战略方向之间的关系、短期和长期利益的关系、局部和整体利益的关系，并确定开发的优先顺序。当然，规划制定后应随着市场需求和技术的变化做出相应的修订和更新；若不根据变化了的条件调整，那么，在产品开发的每一步都可能潜伏危机，规划若僵化就没有什么现实意义了。 制定无空隙的产品

44、平台战略企业完成产品族的规划后，就要开始对各个产品族的技术上和市场上的关联性进行评估，并看它们与产品平台的战略目标是否一致，是否存在开发所需的共同资源和技术上的共同支持基础。然后要制订相应的计划，对产品平台所产生的缺口进行填补。否则，会面临给竞争对手提供大量的入侵机会、甚至被对手从自己所创造的市场中挤出来的危险。只有弄清谁是用户，他们需要什么样的产品，才能对市场进行准确的细分，对新产品平台可能产生的市场缺口做出正确的判断，进而才能采取针对性的措施防止竞争对手侵入，保护缺口。1.4.5 基于平台策略的产品开发流程随着(su zhe)买方市场的形成和产品更新换代速度的日益加快，使得制造业越来越关注

45、产品开发的流程。基于平台(pngti)策略的产品开发流程与基于单独产品策略的开发具有很大的差别。一般来说，基于平台(pngti)策略的产品开发将产品设计过程分为原型产品开发设计、产品平台开发设计、变型设计和配置设计四个阶段，产品平台开发又分为平台规划和平台开发。流程见下图。基于平台策略的产品开发流程模型 原型产品开发设计该阶段与基于单独产品开发策略的原形产品开发设计相同。不再赘述。 产品平台规划产品平台规划是企业的一个持续反复的过程，它与产品平台开发的关系相当于支持与被支持的关系，产品平台规划为产品平台开发提供核心能力支持，同时产品平台规划也为平台更新提供核心支持。这种支持不是一次性的，而是持

46、续不断，产品平台规划对基于平台策略的产品开发具有重要的指导意义，产品平台就是在企业产品平台规划的基础上，不断进行更新和升级换代的。产品平台规划包括战略层的规划和设计层的规划。其中战略层的规划又包括产品线规划、技术路线规划以及在此基础上的平台衍生模型的建立；设计层的规划包括部件敏感度的确定，敏感度是指随着受用户需求改变的影响，一个部件为了满足将来的客户需求，其所需重新设计的工作量的大小，我们将用变型指标确定部件的敏感度。战略层的规划和设计层的规划从不同层次为产品平台的开发提供支持，战略级的规划为产品平台开发起战略指导意义，它的输出是产品线发展策略、技术路线以及平台衍生(yn shn)模型，从而指

47、明了产品开发方向以及平台衍生模式。设计层的规划对平台结构的设计进行指导，确定了部件变型指标，对平台的鲁棒性设计起作用。战略层规划和设计层规划是相辅相成的，缺一不可的。 平台(pngti)结构设计平台结构设计是在平台规划的基础上进行的，这一步的工作是进行标准化设计和模块化设计，建立产品平台的结构。产品平台结构的组成模块能够(nnggu)派生出满足细分市场的产品族，同时也能为特定客户低成本、快速派生出个性化产品。由于产品平台不止面向目前的顾客，同时也要面向未来一段时期内顾客的需求，因此，在开发产品平台的时候，就考虑到了顾客将来需求的变化，用基于变型设计的原理来确定产品平台的参数、产品平台的结构，建

48、立覆盖整个产品族功能要求的产品平台，保证产品平台能够快速进行更新，派生出下一代产品族，因此设计结果不再是一个具体的产品事例，而是结构化的、可升级的产品平台。基于平台策略的产品开发实际上就是基于零部件或设计的重用原理，该方法是对传统产品设计方法的革新，它不仅能消除重复无效劳动，更重要的还在于产品知识的共享与继承。该共享的产品知识即是产品平台。基于平台策略的产品开发的出发点是一族产品的公共属性和关键属性，前者是产品变型设计的基础，后者是派生产品个性化的关键。产品平台可以使企业派生产品重新设计的投入最小化，从而确保产品的更新速度以适应市场的需要。该产品平台应具有两个特征：足够的预见性。建立的系列产品

49、平台覆盖平台生命周期内整个产品族，产品平台结构的组成模块能够为特定客户低成本、快速变型出最终的产品，达到变型的目的，平台能被将来几种产品或几代产品所重用，而不是在现有产品的基础上建立起来的“事后”平台。不断(bdun)进化性。结构化、可升级的平台应是动态的，作为(zuwi)知识的载体平台在每一次变型设计后都应能得到进一步改善，对改善后的平台进行管理，到一定程度会促进平台的升级换代。对平台从不同(b tn)的角度会出现不同的理解，因为概念开发涉及到研发、工程设计、制造、营销、售后服务等多职能领域，在开发团队乃至整个企业内部就产品平台的定义达成共识还是非常重要。显然，如果每个部门都按自己的理解单独

50、定义产品平台，就很难实现技术重用的开发策略。 变型设计变型设计是在产品平台的基础上，针对细分市场的客户群需求，通过模块化的管理，对平台部分或局部的改变，进行相关功能、结构或参数的派生设计，得到覆盖当前细分市场的客户群功能要求的产品族。该产品族具有如下特征：该产品族满足当前细分市场的顾客群需求，同时能够很容易的进行升级，生成满足未来细分市场的产品族；并且其产品结构的组成模块能够为未来客户配置出个性化产品，并满足未来客户的需求。变型设计所生成的产品族，同时也包括了产品可能的配置（Configuration)，它是配置设计的基础。 配置设计根据客户个性化需求，将其定位在相应的客户群内，以便利用该客户

51、群所对应的产品族。在产品族的基础上，利用现有的设计资源，以可替换件配置规则为主要工具，进行满足客户个性化需求的产品快速配置。由上图可知，基于平台产品策略的产品设计面向的是不同细分市场以及不同时期的派生产品。每当输入改变，即细分市场客户群的需求随着时间发生变化，则在产品平台基础上，经过变型设计，生成一个新的适应当前细分市场客户群需求的产品族，从可升级的派生产品模型的每个可能中挑选一个零部件组合，就确定了该变型产品的配置，创建出基于变型产品的具体结构，即得到一个满足顾客个性化需求的具体产品。变型设计和配置设计开发的周期往往很短，因此，基于平台策略的产品开发流程能有效地支持产品设计快速(kui s)

52、响应市场。二、产品平台(pngti)规划的框架及关键技术研究2.1 产品平台(pngti)规划的提出2.1.1 国内外对产品平台开发方法的研究随着市场从卖方市场向买方市场转变，市场需求从产品基本功能向多样化、多种产品附加特征转变，企业，特别是制造企业必须从以价格为主要手段向不断推出差异化新产品、进入多个细分市场转变。平台战略正是在这一背景下产生的，利用产品平台可以实现从基型产品到变型产品、从上一代产品到新产品的技术转移，显著缩短产品开发周期、降低成本，从而快速、低成本地满足用户多样化的需求。由于平台策略具有单独产品开发所无法比拟的优点，因此受到了国内外各界的关注，许多学者都提出了不同的产品平台

53、开发方法。Hyde 于1981年提出了成组技术 (Group technology,简称GT)设计方法。成组技术的概念最初于20 世纪在欧洲发展，20 世纪70 年代微型计算机的兴起，才使成组技术得以广泛应用。所谓成组技术是指揭示和利用事物间的相似性，按照一定的准则分类成组，同组事物能够采用同一方法进行处理，以便提高效益的技术。在机械制造工程中，成组技术是计算机辅助制造的基础，将成组哲理用于设计、制造和管理等整个生产系统，改变多品种小批量生产方式，以获得最大的经济效益。成组技术的核心是成组工艺，它是把结构、材料、工艺相近似的零件组成一个零件族(组)，按零件族制定工艺进行加工，从而扩大了批量、减

54、少了品种、便于采用高效方法、提高了劳动生产率。在成组技术的结果零件族(组)基础上，根据一定的规则将若干零件族(组)联接，组成产品平台。Anderson于1997年提出一种简单实用的方法，通过对大量的产品进行调查，确定部件的利用率，找出共享部件,利用Patero 图确定共享部件。Patero 图用横坐标以上的曲线表示每个部件的年利用数量，横坐标以下的曲线表示采用某部件的产品数，综合考虑两曲线，利用率高的部件即为共享部件。1999年Stone 提出基于现有产品功能(gngnng)分析的定量功能模型的产品族设计法。该方法(fngf)分为四个步骤: 根据用户需求确定(qudng)各产品分功能，建立各产

55、品的功能结构图。 根据主流原则、支流原则和转换/传输流原则确定各产品功能结构图中的模块。 评估产品族的功能模块是否满足用户需求。 确定各产品的共享模块，建立产品平台。较为著名的是1998年Simpson 提出了产品平台概念探测方法（PPCEM)，该方法明确定义了市场细分和基于纵向衍生战略的产品平台，可分为五步，输入全部的设计需求，输出产品设计平台，见下图。该方法针对每一个品牌/细分市场开发出一个可升级的产品平台，该产品平台可通过改变性能参数来“升级”或“延伸”，从而达到满足不同顾客群需求的目标。产品平台概念探测方法的步骤、工具(gngj)以及产品平台衍生战略Simpson 和DSouza 于2

56、002年提出了一个基于多目标(mbio)二级遗传算法的优化法，运用Messac 等开发的产品族惩罚函数对产品族和单个派生产品进行优化，这个方法分为八个步骤，见下图。Simpson 和DSouza 认为在一族产品中，通用性的增加将会简化制造过程以及相关成本并减少交付时间，但同时会使单个产品的个性变的不那么明显，因此(ync)他们认为在产品族的通用性和单个产品的个性之间存在一个“最佳平衡点”，即在该点，产品族的总体成本最小，而产品族中单个产品的个性刚好能够最好的满足顾客个性化需求。基于多目标二级遗传算法的优化方法就是通过二级遗传算法，找到该“最佳平衡点”的。基于普通算法(sun f)的产品族设计另

57、外，Fellini 和Papalambros 等提出了基于(jy)目标层叠法的产品族设计，该方法与Simpson 和DSouza 提出的基于多目标二级遗传算法的优化方法的关注点是相同的，即在产品平台通用性和单个产品的个性之间进行权衡，使产品平台的通用性既能保证产品的有效派生，又能使派生的产品具有独特的个性，满足不同顾客群的需求。后来又提出一个新的规划(guhu)产品平台的方法，通过共享的惩罚向量（SPV：Sharing Penalty Vector)从单个的派生产品优化获得信息来确定产品平台。另外，Gonzalez-Zugasti 和Otto 等开发的产品平台和派生产品开发的方法中，将技术性能

58、需求和产品族成本考虑了进去。2.1.2 存在的问题及产品平台规划的提出以上研究都是从鲁棒平台结构设计的角度出发，在产品族的通用性和单个产品的个性之间寻求一个“最佳平衡点”，保证在该点，产品族的总体成本最小，而产品族中单个产品的个性刚好能够最好的满足顾客个性化需求。这些方法都是很精妙的，我们在进行产品平台结构设计时可以借鉴这些方法。但是(dnsh)从国内制造业特别是汽车零部件供应商目前的整体水平(shupng)来看，大多数企业还不具备独立开发“平台(pngti)”产品能力，对于这些企业来说，更重要的任务是为产品平台的开发奠定基础。在整个制造业，平台战略是对科技创新趋势的一个最好诠释。平台战略的出

59、现有三个条件，一是新技术的广泛应用，这体现了科技创新的推动作用；二是大量传统技术、经验的积累发生了由量变到质变的飞跃，这是技术进步的基础；三是生产、经营方式和管理理念的变革，这是方法论上的突破。平台战略已经超出了产品的范畴。产品只是它的一种表现形式，更准确地说它应是一种资源整合的概念。是利用先进的技术和管理理念对研发资源、生产资源、人力资源等资源要素的一种整合。因此，对于国内的汽车制造业，在实施平台战略的过程中，首先要做好以下产品平台规划工作： 产品线规划及目标细分市场的选择在“产品平台产品线单一产品”的产品战略体系中，产品线是技术、产品及市场的结合部，是重要的中间计划单元。单从产品开发的角度

60、来讲，产品线规划是一个分时段的、基于市场、竞争要求和资源状况、有条件的产品开发计划，它决定具体产品的开发路标和升级替代策略。企业通过产品线分析可以清楚了解自身产品的优缺点、发展潜力以及在细分市场中的定位，企业高层正是通过产品线规划制定产品线决策，从而确定要进入的目标市场，对于以产品开发和新产品不断投放市场为特征的汽车零部件企业而言，合理的产品线计划及决策，一方面是不断开发新产品的保证，另一方面是以市场细分为基础，保持产品适度的连续性及多样性，并最终占领市场，获取利润的关键。因此产品线规划是产品平台规划最基础、最根本的内容。 技术路线规划随着技术资源的全球化以及技术竞争的全球化，技术改变变得越来