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产品结构的动态演变研究 摘要：文章以产品结构理论为核心，从构成要素间的相互依存关系和参与成员间的合作关系两个维度认识系统的结构性质，认为系统结构受到顾客需求进化、时间和投入资源、系统要求的绩效水平、系统复杂性以及复杂性处理能力等因素影响而动态演变，长远来看是在模块化与整合化、开放化与封闭化之间来回反复的。 下载 关键词：产品结构；模块化/整合化；开放化/封闭化；动态演变 一、 结构是企业对系统构成要素间相互作用关系的战略性认识 随着市场需求个性化和技术变化不确定性急剧增强，模块化作为解决系统复杂性的有效方法而被广泛应用。当今，模块化不仅是经济学、管理学最热门的话题之一，而且还可能彻底改变现有企业、产业的结构，具有十分强大的生命力。但模块化的修正性文献认为，模块化自身固有的缺陷过分苛刻的协调要求、界面标准的约束、减缓系统创新，导致技术模块化、组织模块化和市场模块化三者不能自然收敛。那么，产品技术结构会一味地模块化吗？模块化是产业演变的终极结构吗？本文以产品结构为核心，从构成要素间的相互依存关系和参与成员间的合作关系两个维度认识系统的结构性质，研究影响产品结构演变的因素。 二、 产品结构的两个维度：模块化与整合化、开放化与封闭化 结构（Architecture）是指系统构成要素间相互依存关系的状态。本文在“系统设计的基本构想”意义上使用“结构”概念。“产品结构”就是关于“如何把产品分解为构成部件，向其分配产品功能，据此如何设计、协调必要部件间的界面”的基本设计构想。 1 产品结构的一个维度：模块化与整合化。作为系统性质的结构，可以从“构成要素间的相互作用关系”维度分为模块化与整合化两种类型。模块化是认识构成系统的要素间相互关系的强弱程度，以规则化界面连接可以忽略相互关系的部分的战略，所形成的系统是相对独立的模块集合体。整合化是积极容许要素间复杂的相互关系存在，自由解放、持续协调相互关系的战略，所形成的系统是构成要素相互复杂关联的集合体。 （1）模块化战略是系统界面的层级化和规则化。所有系统都包含构成要素间的相互依存性，相互依存性是系统中某个参数变化要求其他参数改变的程度。相互依存性提高是系统复杂性的来源，系统复杂性由系统构成要素数量及要素间相互关系的强度决定。如何削减系统复杂性成为系统设计的重要课题。层级化、界面集约化就是通过削减要素间的关系数目而削减系统复杂性的战略，而界面规则化是通过削弱构成要素间的相互关系而削减系统复杂性的战略。整合这两种战略就是模块化战略。 把系统整体分解为内部相互依存性高而外部相互依存性低的构成要素群，就是集约化战略。构成要素间的复杂界面多数被上级模块间的界面集约化，可以削减要素间的关系数。区分构成要素间潜在相互依存关系中可以忽略的部分就是层级化战略。模块内各构成要素可以完全忽视其他模块而自由改变。模块化的第二种战略是界面规则化、固定化。界面规则化事前规定构成要素的变化范围而削减事后相互依存性。 （2）模块化与整合化各自的适应性。模块化是削减系统复杂性的战略。模块化通过减少构成要素间界面的数量以及削弱相互作用，可以减轻构成要素间的协调负荷、确保各模块独立性、确保各模块升级的可能性、集中于单个模块创新、享受分工成果，从而大幅提高产品开发效率与产品系统进化速度。模块化又可以保持系统多样性，因为只要遵循界面规则就可以组合共享界面的各种模块。模块化还可以在时空上扩展系统，因为模块化可能增加系统内含的构成要素数量。 但模块化不是免费的。模块化的成本是由于确保冗长性所导致的系统绩效降低和对于模块间相互依存性变化的脆弱性。其一，集约化、规则化的界面作为既定的而被边缘化，当技术和市场变化需要超越模块化而改变系统整体时，模块化结构就暴露出其难以适应跨模块间变化的脆弱性。其二，集约化、规则化界面是相对通用的界面，具有通用界面的各模块常常必须包含一定程度的冗长性，而且通用界面固定化放弃了构成要素间关系的最优界面和界面进化。系统追求超越该界限的绩效水平时，就必须对以往的模块化结构进行根本变革。 模块化的优点（缺点）相应地就是整合化的缺点（优点）。整合化容易适应系统整体变化，可能实现系统整体的最优设计，在保持构成要素间相互作用的所有可能性和促进系统整体最优化上没有限制。但如果系统庞大而复杂、要素间相互作用多样化、要素间相互协调需要庞大的时间和资源时，整合化战略就无法满足性能迅速提高和产品多样化的市场需求。 模块化与整合化各有优缺点，系统朝着整合化还是模块化演变，取决于哪一方更强。市场需求和技术变化决定模块化的优点时大时小，产品结构也会动态地演变。 2 产品结构的另一个维度：开放化与封闭化。作为系统性质的结构，也可以从“参与成员间的相互关系”维度分为开放化与封闭化两种类型。这并不是系统本身的性质，而是反映系统信息的社会性公开、接受程度。开放化是指系统构筑、改善、维持所必要的信息是公开的、社会共享的，结果很多人都可以自由参与系统开发和改善。封闭化是指系统信息的社会性共享受到限制。 （1）开放化战略是系统信息的社会共享化。开放化与封闭化是系统构筑、改善、维持所必要的信息社会共享范围。开放化表示共享范围扩大的动向，而封闭化表示共享范围受到限制的动向。开放化与封闭化和系统构筑、改善、维持所必要的信息有关。模块化使开放化变得更容易，因为模块化以规则化的界面连接半独立模块构成系统整体，只要获得界面信息，人人都可以自由参与系统的构筑和改善。 开放化是系统信息社会共享的程度。因对谁开放、系统的哪个层次开放的差异，结构就会不同。开放化有三种不同的方向：对生产相同系统的同行业者开放；向开发、生产系统辅助产品的人们公开系统信息；由使用者共享系统信息。开放化还取决于系统哪个层次的信息公开。如果把OS与应用软件作为一个系统，在公开OS与应用软件界面信息的意义上Windows是开放化系统；如果把OS本身看作一个系统，在Windows未公开其构筑和改善必要信息的意义上就是封闭化系统。因此，讨论系统开放化还是封闭化时，在哪个层次理解系统很重要。很多开放化现象可理解为系统上级层次开放化与系统次级层级封闭化的组合。 （2）开放化与封闭化各自的适应性。从企业战略角度来看，开放化有很多优点。首先，产品系统的使用者增加使本公司产品系统的吸引力增加，即网络外部性直接发挥作用。其次，由于开发、生产辅助产品的企业增加而外部性间接发挥作用时，开放化战略也很有效。再次，对互补品厂商开放产品系统促进互补品市场竞争，提高互补品厂商的规模经济，间接提高本公司系统的性价比。最后，开放化聚集各种知识，提高系统开发和改善的复杂性处理能力，迅速扩大系统规模和范围。 当然，开放化战略也有局限性。最大的问题是“搭便车”。开发复杂系统需要成本，对竞争公司开放系统信息，竞争公司就可以节约系统开发成本而处于优势。而且，如果适应模块化而开放化界面规则，就有难以改变规则的问题，因为规则改变的影响范围大大扩展。 三、 产品结构动态演变的理论分析框架 随着技术和市场的变化，整合化与模块化的相对优势在改变，这成为促进产品结构演变的主要因素，组织和战略选择也必然不断演变。 1 顾客需求演化对结构演变的影响。产品的技术特性以及顾客的偏好决定市场所接受的产品结构。消费者至少以变化性、多样化和冼练化两个轴来评价产品。如果顾客重视产品功能、设计冼练度，往往会偏好整合化产品；如果顾客重视产品多样化、变化性，往往会选择模块化产品。顾客需求的整体性、趋势性变化，会对产品结构、产业结构以及市场结构的变化产生深刻影响。因此，根据消费者需求的“摆”是偏向变化、多样化方向还是偏向冼练化方向，相应地产品结构也可能从模块化偏向整合化，或者从整合化偏向模块化。仅仅根据若干技术法则就说产品结构会一味地偏向模块化还是整合化都不合适，不能无视市场需求的演化路径会影响企业的结构选择。 1990年Clark和藤本发表的“整合化产品的力量”与2000年Baldwin和Clark发表的设计规则：模块化的力量象征这10年的变化。20世纪80年代是日本“整合化管理”大受欢迎的时代，而90年代是以数字信息技术扩展为背景，美国企业擅长的“模块化战略”充分发挥作用的时代。进入21世纪日本经济泡沫和美国网络泡沫都破灭了，至少说明无论一味整合化还是一味模块化都不是万能药，我们正处在两者循环的途中。模块化与整合化的竞争受到技术变化和消费者偏好相互作用的影响可能更加复杂。经历各种可能性与界限之后，可以说“产品结构由企业的产品设计能力与消费者的产品评价能力的相互作用及演化路径决定”。 2 时间、投入资源和所要求的系统绩效水平对结构演变的影响。模块化和整合化与产品系统绩效有着密切关系。模块化确保各模块的独立性，加快了系统进化速度。但随着界面集约化、规则化，对系统可实现的最大绩效形成一定限制。而整合化因为容许所有构成要素间自由相互作用，可能实现的最大绩效水平可以无限高，但因为构成要素间协调的复杂性，系统进化需要很多时间和资源。 首先，模块化与整合化的相对优势依存于系统开发和改善可投入的时间、资源。模块化可以提高性能改善速度，花费相同的时间和资源可以实现更高的绩效水平。但模块化使界面固定化，不改变界面规则就不可能实现超越某一确定水平的绩效。相反，采取整合化战略，只要有充足的时间和资源就可以实现超越某一确定水平的绩效。系统越追求变化速度越指向模块化，在由于网络外部性而先行者优势重要的产业，模块化可能成为重要战略。 其次，模块化与整合化的相对优势还依存于市场追求的绝对绩效水平。模块化因为界面固定化而不能超越某一水平最优化系统绩效，因此，当系统追求的性能水平超过某一点时，无论有无时间和资源都会转向整合化，即对模块化结构进行根本变革，为再度解放由于模块化而被抑制的模块间相互依存关系，必须整合化。 3 系统复杂性对结构演变的影响。“系统复杂性”也会对产品结构的动态演变产生影响。因为系统复杂化会使需要处理的相互依存关系的数量增加，为提高系统绩效就要花费更多的时间和资源。随着系统复杂性提高，即使时间、投入资源不变，模块化的优势也在增加。系统一旦变得复杂，在容许所有构成要素变动的结构中，相互依存关系的协调需要庞大的时间和资源，因此有必要通过事前规则化构成要素间的相互依存关系而削减复杂性。 在软件开发的历史过程中，显示了系统复杂性增大导致模块化的趋势。计算机产业出现之后，计算机软件是由天才程序员承担的。但一旦软件包含各种功能而复杂性迅速提高时，即使天才程序员也不能应对，而需要很多人共同创造的机制。适应这种状况，产生了功能分配简单化、面向对象的编程、数据库和网络平台的标准化以及软件IC 等一系列模块化变化。 4 复杂性处理能力对结构演变的影响。除了模块化，削减系统复杂性还有其他方法，如个人能力和组织能力、信息技术发展等。开发系统的个人能力如果较高，即使不依赖模块化也可以实现最优设计，以更少的时间和成本就实现系统高绩效。因此，假设时间和资源没有变化、系统复杂性也相同，由于复杂性处理能力提高，整合化的优势就会增加。同样的情况也可用来说明组织能力和信息技术。 日本企业对于模块化动作迟缓，很可能是由于处理复杂性的组织能力较高。日本企业产品开发的优势是跨部门和专业进行频密沟通的高效协调能力，高度协调能力降低了削减复杂性的模块化战略的必要性。但在半导体和软件等高科技产业，信息化和网络化使产品系统巨大而且复杂性急剧增加，日本企业面临着整合性组织能力能否适应结构模块化的重要课题。 信息技术发展使复杂性处理能力提高，因此信息化会促进系统整合化。信息产品由于系统构成要素的物理性制约较少而容易模块化。但模块化是削减系统复杂性的战略，只要信息化增强复杂性处理能力，两者就有互补关系。现实中同时观察到信息化与模块化，可能是因为信息化特别是网络化扩展了系统的范围，因此通过系统模块化应对复杂性的增加。 四、 模块化与整合化的同时发展：复杂性处理的平衡 模块化战略认识系统构成要素间相互关系的紧密程度，以规则化界面连结可以忽略相互关系的部分。相反，整合化战略积极容许系统构成要素间复杂的相互依存关系，自由解放、持续协调相互依存关系。但比较不同产品系统，整体上很难说哪种更模块化、哪种更整合化。产品系统是模块化还是整合化，取决于系统的范围设定到哪里，在系统的哪个层次进行比较。 在模块化引人注目的汽车产业，模块化有两种动向。一种是以比过去更大的单位对汽车部件进行次级组装。个别部件与车体的复杂关系中介入集约化界面，模块与车体的关系被简约化。同时，作为模块被组装为部件群的次级系统委托给外部供应商，构成模块的部件间协调被隐藏在模块供应商内部，模块供应商与系统集成商间的关系也被简约化。界面集约化削减复杂性，因此汽车系统更模块化。二是生产中的次级组装化促使产品重新设计。不仅次级系统的单位变大，还整合构成部件以削减成本和重量。这样，汽车产业从产品系统整体观察，可理解为分解成多个独立模块的模块化；但从集中模块的部件群内部的相互关系来看，反而显示出整合化趋势。其实可以同时观察到产品系统层次模块化与次级系统层次整合化。 模块化与整合化在概念上是相互排斥的，但系统整体可能在某个层次模块化而在其它层次整合化。汽车产业的模块化动向的结构变化显示，在模块化基础上同时可以观察到整合系统构成要素的动向，整合化和模块化是在系统的不同层次发生的。系统整体被分解为模块减少了构成要素间的界面数量，但各模块内部构成要素间的相互关系比过去更复杂。在复杂性处理能力一定时，系统整体的模块化可以提高模块内部的整合性，或者为追求模块内部的整合化就必须模块化系统整体。因此，必须保持模块化与整合化的平衡。 五、 总结：作为战略视角的结构 结构是系统构成要素间相互依存关系的类型，可以从模块化与整合化、开放化与封闭化两个维度战略性地定义。模块化与整合化、开放化与封闭化都有其各自的适应性。如果重视系统进化速度、系统成本和多样性、系统界限扩展，就会以模块化战略认识系统。而如果即使花费大量时间与成本都坚决追求系统最优性能，整合化将是有效的战略。在特定时点上不同产品整体上是模块化还是整合化、开放化还是封闭化就取决于对系统认识层次的变化。 作为把握结构视角的模块化与整合化、开放化与封闭化虽然在概念上相互排斥，但现实系统更为复杂。认识系统的哪个层次整合化（封闭化）