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文档简介
1、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,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。,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,模块化
2、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。,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(
3、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,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,知识经济与设计规则的竞争 知识经
4、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,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,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
5、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。,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
6、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。”,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
7、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。,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,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
8、,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,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。
9、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。,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,产品
10、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,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,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
11、)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),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,模块化 “设计规则” 的创新机制 模块
12、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71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,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
13、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,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,模块化成为各大公司的追逐目标 IBM的产品策略是,提供
14、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,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
15、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,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:
16、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, 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,技术平台对企业的价值,模块平台的层次性
17、产品MJMFMc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 MJ,分公司A MF,分公司B通用模块 MF,分公司C MF,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,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
18、值, 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
19、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,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
20、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,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。
21、” “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,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。
22、” “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,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
23、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,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。,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
24、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, 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, 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,模块化实施要
25、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。,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
26、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。,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
27、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),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),对价值不大的小改小革
28、,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),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
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