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二、模块化创新的成效与代价
- 二、模块化创新的成效与代价
- 📚 百年南开日本研究文库（全套 18 卷）

作者：吴廷璆等

二、模块化创新的成效与代价

20世纪80年代，日本汽车产业开始步入巅峰时代：1980年其海内外生产总量突破千万大关，达到1104万台；1985年达到1227万台，与美国、欧洲形成三足鼎立之势。^[1]然而，正是在这种高歌猛进之际，被视为日本汽车产业竞争力源泉的传统系列承包体制也悄然发生了一场新的变革：模块化设计开始涌现并普及。这场变革，不仅促使汽车厂商纷纷调整设计体制，甚至也影响到传统的零部件供应体系。

日本电装的模块化尝试

日本电装公司（即现在的电装公司）是模块化设计的始作俑者，而且，此次变革为电装公司的快速发展奠定了坚实基础，它甚至动摇了日本金字塔式系列供应体制的结构——厂商对于供应商的强大支配权威开始衰减，其主因是模块化设计改变了厂商与供应商共同设计的技术关系。

日本电装原本是丰田公司产品开发部门的“电装部”，二战后，受美国对日解散财阀政策的影响^[2]，1949年从丰田独立出来，成立了“日本电装株式会社”。此后，长期作为丰田最重要的零部件供应商之一。1996年公司更名为株式会社电装公司（DENSO），目前，已经成长为年销售额近3万亿日元、员工突破12万人的超大型跨国企业。不过，丰田仍保持着其最大股东的身份。^[3]

1981年，日本电装研发出一款具有划时代意义的新型汽车散热器——SR散热器，它的上市，对世界散热器生产厂商造成极大震撼。这是日本电装公司针对两次石油危机以来市场新变化所进行的开发革命，其开发理念是新产品要满足市场多样化需求，同时也要符合产品短寿命化的趋势，而且，生产环节又必须适应丰田式的准时生产（JIT）和柔性化生产（FMS）理念，从而彻底实现“小型化、轻量化、高性能化和零部件少数化”的开发目标。此次变革成为日本汽车产业界零部件模块化设计的首次尝试。

日本电装内部的技术人员称此次变革为“柔性自动化与设计”的产品研发创新（太田和宏、花井嶺郎.フレキシブルオートメーションと設計―自動車用ラジエータを事例として―日本機械学会誌、1988年4月.），其实质其实就是一次“模块化设计”的实践。此次设计过程坚持了三个原则：一是以加工组装自动化为目标，实施标准化；二是以组装简便化和满足客户需求多样化为目标，实施多样化与标准化同步；三是把生产线建成多品种的流动体系。日本电装公司着力点在于部件标准化方面，主要包括三项举措：① 实施基本构造的标准化，将散热管由原来两列改造为一列，但性能仍与原来一致，以此来削减零部件数量；② 装配接口以及集配水部分实现标准化，将承担集配水功能的水箱、水管、入口等部件一体化；③ 评价方法也由组装效率评价法，转换为综合评价法，即分别从组装难度、组装作业量、组装次数以及零部件数量为依据进行评价。经过努力，日本电装的SR散热器由传统散热器的213件部件降低到145件，削减率为30%；组装综合评价也由23434点降至16901点，提高了1.5倍效率（表9-3）。

表9-3 日本电装公司新旧散热器零部件比较

资料来源：太田和宏、花井嶺郎.フレキシブルオートメーションと設計―自動車用ラジエータを事例として―日本機械学会誌、1988年4月，73页。

而且，SR散热器在长宽外形以及密度（厚度）方面也实现了标准化。

SR散热器长度共7种类型，从280毫米至425毫米，即以20毫米为标准间隔：（425-280）/7=20毫升。翅片管（Finned tube）的宽度共11种类型，从328毫米至668毫米，即以30毫升为标准间隔：（668-328）/11=30毫升；翅片厚度为4种类型，从2.3毫米至3.5毫米，即以0.3毫米为间隔，即（3.5-2.3）/4=0.3毫米。由于实现了标准化，因此，零部件种类也就实现了多样化组合。在上述标准基础上，SR散热器可以衍生出7×11×4=308种类型的散热器，这就可以实现满足多样化顾客需求的开发目标。

表9-4 日本电装模块化组合的多样化

资料来源：太田和宏、花井嶺郎.フレキシブルオートメーションと設計―自動車用ラジエータを事例として―日本機械学会誌、1988年4月，第74頁。

SR散热器，经过实施VE（价值分析）而彻底实现了小型、轻量、高性能、少数零部件等设计开发目标，实现了“产品多样化和零部件少数化兼而得之”。模块化设计解决了产品多样化与零部件少数化之间相互对立的难题，实现了二者的兼得，从而组合产生了“核心多样性”（表9-4），即“少数部件、多种产品”的结果。

诚然，日本电装公司此次模块化设计变革所以成功，也是与丰田产品设计理念密切相关的。长期以来，丰田汽车秉承了所谓“要制造适合于零部件汽车”的设计方针，也就是说，提供给丰田的各种零部件可以相对稳定，日本电装在此次模块化尝试中，使SR散热器在外形方面适应了厂商需求的固有形式。

开发中心体制与通用化尝试

丰田公司的模块化尝试开始于80年代末期，它是以提高开发效率为目标的，即以更高效的新产品开发率来适应产品多样化发展趋势。1989年，针对技术部骨干工程师以及年轻技术人员，丰田调研了工作不满意状况。为确保调查的客观性，它还特别引进外部咨询顾问进行一年的调研，结果发现主查和工程师制度均出现了效率下降问题。1991年11月，在丰田集团质量管理大会上，丰田TQC推进部发布所谓《新开发体系构想》，开始了模块化设计的尝试。

丰田传统开发体制是“不同车型不同开发组织”，也就是说，新产品A、B、C等不同车型都配有相互独立的“企划—设计—试制·评价—事前生产（试产）”等一整套严格的开发组织程序，因此，丰田新车型一般都要经过48个月左右才能进入到量产阶段。“新开发构想”提出了“部件通用化”设计原则，即发动机等关键部件要通用于不同车型，以“适用各种车型”为基本设计规则，打破了不同车型之间的严格界限。

那些原本专用于不同车型的相同零部件，被划分为α、β、γ……不同等级，由于实现了通用化设计，这些零部件可以进行多种“组合”，于是，理论上就可以产生出α×β×γ×……=X多种新的车型。而且，“设计—试制·评价—试产”等环节的时间可以得以压缩，更多时间用于“企划”阶段。

为了贯彻实施这种新的开发构想，丰田公司进行了其有史以来最大规模的开发环节的组织调整。通过同业调查，丰田发现美国通用（GM）公司实施了高级车、中型车和小型车的模块化开发组织，这样有助于实现零部件共通化和削减成本。于是，1992年丰田成立“FP21组织委员会”，负责组织引进开发中心体制。丰田成立了四大开发中心，其分工方式是：第一开发中心担任FR式（前置后驱型）大中型乘用车开发；第二开发中心则负责FF式（前置前驱型）小型乘用车开发；第三开发中心负责商用车和RV型车开发；第四开发中心负责发动机、驱动系及汽车电子技术等基础共通技术开发。

图9-1 丰田汽车新开发体系构想

资料来源：『変化したTQC』，『日経産業新聞』1992年3月25日。

在开发任务分配环节，丰田实施了所谓“Mother制度”机制，设立了标准开发体制。四大开发中心除承担横向车型开发任务之外，还要设定各有侧重的技术研发。例如，第一开发中心除负责大中型乘用车整体开发之外，还要承担车身及底盘技术的重点开发任务；第四开发中心除承担一般发动机、驱动以及电子技术外，还要负责未来发动机和电子技术研发任务。对开发人员的业务分担，丰田也提出所谓“职务充实（Job enrichment）+职务扩大（Job enlargement）”的改革方案，也就是以不增加开发负担为前提，核定研发人员承担的车型范围，扩大其统括业务范围。以雨刷系统设计人员为例，数十年经验的研究人员具备了高度专门化知识，此次改革首先限定其负责车型范围，同时，其设计领域要向车身设计等横向领域拓展。

丰田公司转向开发中心体制的目的包括三点：一是为了避免开发人员因过度分工而陷入研究视野过于狭窄的弊病；二是回归统括各种要素式的主查体制；^[4]三是在强化商品力的同时大力缩短开发周期。

丰田公司转向开发中心体制产生了羊群效应，许多汽车企业纷纷效仿。例如，日产公司于1993年3月、马自达公司于1993年8月、福特公司于1995年1月都纷纷转向开发中心体制。然而，由于事前准备不足以及未作充分调研考察等原因，追随者设立开发中心的效果参差不齐。规模过小的马自达公司于1996年6月率先放弃开发中心体制，回归了传统的功能型部门体制。设立了5个研发中心的福特公司，也于三年之后的1998年压缩整合为3个研发中心。与此相反，经过近9年的实践之后，2001年丰田又成立了第五开发中心，专门负责电子研发。

丰田的开发中心体制取得了丰硕成就：如其开发成本较此前大幅缩减了30%，资源也节省了约10%。^[5]丰田RAV4车型是其转向开发中心体制后，所研发的第一款车型，该车的40%零部件实现了与其他车型共用。而且，成效还不仅限于资源层面，开发中心体制还帮助丰田开发出了创世纪的新商品，以1997年的普锐斯（PLUS）为代表^[6]，丰田公司研发出一系列被外界称为“不像丰田”的新产品。

产品多样化与零部件少数化

对于汽车厂商而言，产品多样化与零部件少数化一直是其矢志不渝所追求的两大战略目标，前者意味着将有机会占有更多市场份额而获得更多利润；后者则意味着可以大幅降低生产成本。但是，这两者似乎又像“鱼和熊掌而不可兼得”，产品多样化自然需要更多的零部件，相反，零部件少数化则意味着必然减少最终产品。然而，模块化设计为解决这一难题提供了答案，零部件少数化基础上实现产品多样化已经变得不再困难。

多样化需求既是市场发展的必然趋势，同时也是产业成熟的重要标志。如福特汽车曾以T型车统治了汽车产业近十年，但很快被阿尔弗雷德·斯隆领导下的通用汽车击败，斯隆采取了广域价值战略，即多元化产品战略。到20世纪90年代，汽车市场的多样化趋势更是显著。销售车型规格数量比是反映这种变化趋势的最佳工具，而所谓车型规格，就是汽车厂商在其基本车型款式的基础上，通过搭载不同发动机、不同车身或喷涂不同颜色、加装某些配置而衍生出来的更多规格产品。

从1984年至1990年，丰田汽车的车型规格总量由1.9万款增加至3.7万款，增长了近两倍（图9-2），这充分表现出日本汽车市场的多元化发展趋势。具体来看，六年间，月销售50台以上的单一规格车辆的销售构成比已由50%降至45%，而这部分车辆占其规格构成比也由6.6%降至1.9%；相反，月销售一台的单一规格车辆的销售构成比则由6.2%上升至9.5%，这部分车辆的规格构成比也从49.3%上升至58.9%。总平均来看，单一规格销售台数也由1984年4月份的7.9台降至1990年11月份的6.2台。

图9-2 丰田汽车车型款式销售构成

资料来源：笔者根据相关资料整理制作。

为了适应产品多样化趋势，汽车厂商必须扩大自身拥有的车型数量。另一方面，为了削减经营成本，它又必须能够防止零部件数量的膨胀，甚至是主动降低零部件数量，实现零部件少数化的目标。而这些都可以依靠模块化设计，通过各种“组合”创新来实现。

发动机是汽车产品的“心脏”部件，一个汽车厂商所拥有的发动机数量显然与其车型数量密切相关。一般是发动机数量越多，车型款式也会越多。但是，在实际当中，这与厂商的“组合”能力密切相关，因此，车型与发动机数量比就成为衡量某家汽车厂商竞争能力的关键系数之一。

90年代初期，丰田公司的发动机款式为35种，其车型数量达到51款（图9-3）。^[7]与此相对照，日产公司也拥有35种款式发动机，但其车型数量却为45款。而且，考虑到日产几乎每款发动机又都配备FF、FR方式以及两驱或四驱配置，因此，其实际发动机拥有量会更多。马自达公司的发动机款式为34种，其车型数量却仅为为32款，比丰田汽车要少19款。而且，因为马自达采用转子发动机的专有技术，所以其汽油和柴油机之间的大多数零部件不能通用。此外，图中显示，三菱汽车和本田技研的车型发动机数量比也高于丰田的水平线。不过，考虑到当时两家汽车销量仅为丰田的1/5左右，它们需要通过产品多样化去吸引市场需求，因此，其车型发动机数量比可以视为与丰田相当。

图9-3 日本汽车厂商车型数量与发动机款式数量（90年代初期）

资料来源：日野三十四.トヨタ経営システムの研究[M].ダイヤモンド社，東京，2002。

注：车型数量：（乘用车&小型卡车）车名×驱动方式。

发动机数量：发动机型式×发动机排列×排气量。

车型与发动机数量比还仅仅是模块化设计的一个表象数据，若要想真正实现产品多样化和零部件少数化的目标，还必须扎扎实实地从零部件基础工作做起，而零部件通用化恰恰是必经之路。事实上，一贯秉承成本主义经营风格的丰田公司，早就有着零部件通用化的丰富实践经验。第一次创新尝试是在第一次石油危机之后，丰田掀起了一场从设计阶段开始的零部件通用化变革，这是一次倾全组织之力所推进改革实践，收到了明显效果。当时任职于丰田汽车技术管理部的福岛左千男撰文记述了此次通用化过程。^[8]第二次创新尝试是在泡沫经济崩溃之后，丰田成立了“车型款式·零部件种类适当化委员会”，任命统括第一、第二和第三开发中心的和田明广专务董事为委员长，领导实施此次零部件通用化。

在汽车行业，由于汽车产品一般会被使用20—30年左右，所以，即使该款汽车停止生产，其零部件供应却至少要持续生产20年。因此，各厂商的零部件管理数量要远远高于现产车型，而且，当推出新产品及其派生品之际，零部件管理数量会急剧增加。据统计，1995年丰田零部件管理数量就达150万之多。^[9]而且，零部件管理还要涉及制造零部件的各种模具、检查工具以及机械设备等，因此其管理成本很高，占到汽车行业总成本的45%左右。^[10]

针对零部件如何实现少数化的目标，丰田公司形成了独具特色的路径模式：“标准化→统合或替代化→通用化→少数化。”丰田公司一直都非常重视标准化，并把标准化作为实现零部件少数化的关键基础。丰田的零部件标准化包含两个含义：一是零部件构造标准化，即零部件自身的标准化；再就是整体标准化，也就是把所有零部件视为整体实施标准化。丰田建立起完善的BOM体系，规定像螺钉螺母之类通用性强的零部件，若未得到设计管理部认可是绝对不允许进行重新设计开发的。

标准化之后就是着手削减零部件数量，其主要手段是所谓功能统合化或替代化。所谓统合化是将那些同为汽车某一种功能服务，但在结构上是分开的零部件，实施“功能统合化”。例如通过一体化冲压技术，将原本分开的零部件作为一体化；再如通过合成树脂化把分割吸气管一体化等。功能代替化就是减少同种功能的零部件，例如大幅减少螺钉、螺母、垫圈、拉链等连接部位零部件的数量。这种功能统合和功能替代措施，不仅能减少零部件数量和种类，同时也能提升零部件的强度和刚性，实现轻量化、减少杂音、提高组装效率等多种利处。

通用化主要是指相同零部件可用于不同汽车产品，这是实现产品“重新组合”的关键。丰田的通用化措施包括“流用化”“共用化”“相互替代”等三种方法，“流用化”是在新车设计中，考虑将现有零部件应用于新产品上；而“共用化”则是在新产品设计中，新开发零部件可应用于多种新产品；“相互替代”则是从设计到生产都考虑到现有零部件之间的可互换性，从而可以废除某些部件。

通过零部件的标准化、统合或替代化、通用化，丰田实现了零部件的少数化目标。不过，伴随着新产品的不断推出，零部件的自然增长量仍然非常庞大，因此，零部件少数化成为丰田长期的经营任务，它甚至认为零部件管理数量的控制成为21世纪最大的经营课题。

图9-4 丰田汽车零部件少数化导向图

资料来源：笔者根据丰田公司网站信息整理制作。

经过模块化设计创新尝试之后，丰田汽车原有系列承包体制发生了根本性变化，或者说丰田与供应商之间的组织关系发生了革命性变化。然而，这种以模块化为特征的新的组织制度，由于存在制度性欠缺，从而导致其陷入深刻的质量危机。

模块化的负面：质量门事件

首先是以一起车祸为导火索。2009年8月，一名加利福尼亚公路巡逻队队员驾驶一辆雷克萨斯ES350行驶在圣迭戈附近时，汽车出现突然加速而失控现象，结果造成车上4名乘员全部遇难。汽车失控瞬间的求救电话成为投诉丰田的重要证据，“我们的加速器卡住了，没有刹车……”。伴随这段电话录音在美国及世界各种媒体上反复播放，丰田汽车的安全问题一夜成为举世瞩目的焦点。

接下来，就是丰田汽车的一连串召回。先是“脚垫门”事件，9月29日，丰田宣布在美国召回凯美瑞等380万台汽车。接着是“踏板门”事件，11月25日，丰田又宣布在美国对8种车型共计426万台汽车实施自主维修，无偿交换加速踏板。2010年1月21日，丰田再次宣布在美国召回卡罗拉、RAV4等8种车型230万台汽车。1月27日，丰田又追加5种车型共计109万台汽车的自主维修。而且，危机很快跃出了美国而蔓延全世界。1月28日，丰田宣布在中国召回RAV4等7.5万台汽车产品。翌日，又宣布在欧洲召回雅力士等8种车型计180万台汽车。事态还在恶化，代表着丰田最尖端技术水平的混合动力车型也被纳入召回范围，而且烈火烧至其日本国内大本营，揭开了所谓“刹车门”事件。2月9日，丰田宣布召回第三代普锐斯等4种车型，范围涉及日本国内22.3万台，全球共43.7万台。

表9-5 丰田汽车全球大规模召回（2009.9—2010.2）

资料来源：笔者根据相关报道整理制作。

而且，危机远没有结束，一些内幕开始被不断披露。2月21日，丰田向美国众议院所属监督与政府改革委员会提交了一份内部文件，该文件披露早在2007年丰田就曾通过游说美国监管机构而实施了有限召回，这为丰田“节省了约1.24亿美元”。伴随着对丰田投诉案件的增加，危机的源头也不断被向前追溯。资料显示：踏板门事件起源于2001年的新版凯美瑞轿车，当时是为了节油而采用了一种新型油门踏板。2004年初就有人向美国高速管理局投诉该车型偶尔会出现加速现象。另据美国消费者安全调查公司资料显示：2005、2006年，美国高速管理局曾接到数百个涉及类似投诉。

目光转到日本，其实早在2004年丰田就出现了质量危机。2004年8月，在熊本县境内一辆丰田越野车（HILUS）因转向突然失灵而发生事故。在长达两年之久的漫长调查之后，2006年7月，熊本县警方将丰田主管质量的三名现、原任部长送交检察机关。当时，警方甚至指控丰田公司涉嫌隐瞒了产品缺欠问题。

注释

[1]日刊自動車新聞社、自動車産業ハンドブック、1999年版、第302—303頁。

[2]二战战败后，美国为主的盟军（GHQ）占领了日本。日本财阀被认为是日本法西斯的支柱，因此，美国主导下日本政府出台了《关于解散持股公司的备忘录》，即解散财阀令。

[3]截至2009年3月，丰田公司持有电装22.54%股份，此外丰田自动织机持有7.85%股份，两者合计超过30%。株式会社デンソー（E01892）有価証券報告書，2009年3月期。

[4]主查体制，丰田等日本汽车厂商所实施的开发人全权负责体制。丰田每个车型都设有主查，从产品开发、采购到试产、量产、销售以及售后服务，主查都具有主导权。

[5]日野三十四.トヨタ経営システムの研究[M].ダイヤモンド社，東京，2002.p94.

[6]PLUS汽车，世界上第一款实用型混合动力汽车。

[7]日野三十四，トヨタ経営システムの研究[M].ダイヤモンド社，東京，2002.p221.

[8]福岛左千男，从产品企划阶段开始的丰田零部件通用化，《IE》杂志，1978年临时增刊。

[9]黑岩惠，面向21世纪的汽车基础完善，《汽车技术》，1996年1月。

[10]铃江岁夫、高桥昭夫，VRP（Variety Reduction Program）技术—产品成本下降手册，日本能率协会，1988年。

二、模块化创新的成效与代价

二、模块化创新的成效与代价