论大型飞机产业模块化的应用与技术创新路径资料

1、论大型飞机产业模块化的应用与技术创新路径    论文关键词： 大飞机，模块化，技术创新，创新路径论文摘要： 本文运用模块化思想对大型飞机的技术创新路径进行探讨，沿着“设计模块化生产模块化供应模块化”的分析思路，尝试性的对大飞机产业的模块化应用实践进行分析，并进一步分析大型飞机模块化生产的动因和经济效益，从而指导中国的大飞机产业。模块化的产品生产和设计催生了模块化的企业组织。为了完成最终的产品，不同的模块组织需要紧密的合作，这样既降低了成本，又提高了效率。同时社会分工更加细化，不仅促进了社会资源的合理分配和利用，而且提升了产业的竞争力。本文试图运用模块化理

2、论对大型飞机的技术创新路径问题进行研究。一、模块化理论概述及应用范围（一）模块化理论概述模块化思想从广义上来说产生于19世纪末20世纪初，IBM公司1964年生产的第一台模块型计算机360正是基于模块化原理，它的产生开创了信息产业的模块化时代。而“模块化”（Modulari.ty）作为一个概念出现在大家面前是1997年卡利斯·鲍德温与吉姆·克拉克联名在哈佛商业评论发表了一篇名为模块化时代的管理的文章，该文初步提出了模块化理论。此后，全球的经济管理学家中涌现了研究模块化的热潮，研究内容主要是如何将模块化理论和方法应用于复杂产品的生产设计，其中包括新产品的开发、产品设计、产品生

3、产、供应链管理、竞争策略等。1990年代中后期，日本学者国领二郎、藤本隆宏等人从比较产业论的角度独立发展了模块化理论。他们把模块化理论引入到传统制造业以汽车产业为例，从而为模块化的研究提供了一个新的分析视角。近年来以克里默和青木昌彦为代表的学者也从组织结构、信息系统效率、外部投资环境的视角对模块化理论进行了研究，并从组织的信息效率比较论角度分析了模块化理论。我国学者对模块化理论的研究始于上世纪90年代，很多学者开始尝试分析如何在企业生产中实施模块化方法以及模块化对企业生产组织、管理的影响。浙江大学陈劲教授在复杂产品系统创新管理中运用模块化思想对高速缉私艇项目、城市地铁交通控制系统、车辆调度、大

4、型计算机和电站控制系统等大型复杂项目运用模块化思想进行研究，并得出了基于模块化思想的大型复杂产品创新管理模式。（二）模块化理论的应用范围从以上概述中可以看出，中国教育文库:www.china-模块化最初是作为产品设计方法提出的，随后应用于产品的生产制造过程、企业结构的组织、企业之间的分工协作、直至产业结构等层面。目前模块化理论的重要作用在一些较明显能够应用模块化的行业也被揭示出来，例如大型电信通信系统、航空航天系统、智能大厦、高速列车、大型船只、电力网络通讯系统等。这些产业有显著的共同特征，它们都是结构复杂、研发投入大、技术含量高、单件或小批量定制生产的大型产品、系统或基础设施，也被称为复杂产

5、品。复杂产品系统由于综合程度高，由众多子系统和零部件组成，其开发的成功能够带动其他产业的发展，继而带动其他普通大规模制造产品的发展。大型飞机素有“工业之花”之称，是目前世界上最为复杂、技术含量最高的产品。一架大型飞机拥有零部件300600万之多，仅航空发动机就有22000多个部件，是集技术密集、资金密集与劳动密集于一体的产业，涉及材料冶金、电子、机械仪表以及能源、金融、保险等行业。由此可见大型飞机是典型的复杂产品系统的代表，对其进行模块化创新研究势在必行。二、模块化理论在大飞机产业的应用大型飞机制造业是典型的合作型工业，一架大型飞机从设计、生产到最后的组装需要众多部门的合作，其复杂性可想而知。

6、到目前为止，没有一项大飞机项目是由一家公司独立完成的，就连发动机的制造也是需要几家公司的合作。以大型飞机产业的两大巨头为例，空客有1500多家供应商，分布在27个国家和地区。而波音60%以上的零部件也都转包给其他供应。国际合作和转包生产，可以提高效率，降低风险。各供应商直接供应各种零部件和子系统的外包化供应模式，是大飞机产业供应链发展的一个重要特征。下面用模块化思想对大型飞机的制造过程进行分析。从大型飞机开发初期的设计阶段开始，整机厂要完成整个界面规则的设计，然后运用模块化思想对整机结构和功能进行分解。同时整机厂要建立一系列的标准，用于判断转包商提供的模块结构、界面等是否符合质量要求。模块供应

7、商进一步细化工作，对每一个转包零部件进行独立设计，他们负责自己模块的开发、制造以及售后服务。（一）设计的模块化模块化的设计原理是以某一类产品系统或者有相似功能的相邻产品系统为开发对象，按照标准化的设计方法达到部件级的通用性；在设计方法上，它着眼于产品系统的功能分解与组合，并遵循自上而下的路径；在设计过程中，这种设计原理还必须遵循一系列重要原则，包括设计规则、独立的任务块、清晰的界面、嵌套型层级结构以及隐藏信息与可见信息的划分。模块化设计法在大飞机上的应用使得大飞机产品的开发设计表现出简易型、低成本和高效性的特征。整机厂设计好整个界面规则，划分模块，然后各转包商严格按照整机厂提供的图纸、工艺、质

8、量以及交付进度要求，进行独立的设计和生产。这种转包的模块化设计有两种情况，一种是整机厂提供技术，转包商严格按照标准进行生产，这种情况常见于技术强大的整机厂把部件转包给没有形成自己核心技术的企业。像我国建国以来民用飞机的发展历程上，大多数的转包都是采用的这种形式，通过给大型飞机项目提供部件的转包生产来学习他们的先进技术。而一些国家由于本国市场的限制，虽然没有自主研发大飞机生产，却为许多大飞机提供零部件模块的研发与生产，如日本航空制造业虽然在大型客机的整机生产方面没有大的建树，却拥有很高的节能技术和发动机生产技术。他们把重点放在：降低航空机设计、制造成本；提高航空机安全性能的技术；降低航空机噪音和

9、废气排放的技术；提高航空机运输效率的技术；进一步展开下一代超音速航空机的研发事业，在世界航空的零部件研发技术领域占有一席之地。（二）整机生产的模块化此环节是按照设计要求制造飞机的过程。     从模块化的角度把大飞机产品系统分解为一系列相对独立的具有特定功能价值的模块。一般来说，大型民用飞机可分为机体、发动机和机载设备3个部分。所谓机体指大型飞机中主要用以装载旅客和货物、控制飞机姿态以及在地面支撑飞机的部分，它又可具体分为：机身及部件；机身尾段、尾翼及其部件；机翼及其部件；起落架。而发动机按照机型配置的不同可以分为双发、三发和四发。机载设备包括航空电子系

10、统、电源系统、空气管理系统、飞行控制系统、液压能源系统、防火系统、供水水处理系统以及客舱设备、装饰件等。（三）供应的模块化在飞机制造过程中，整机厂将模块化的设计制造业务转包出去并且要求转包商成套供应。目前飞机制造厂实施全球采购，飞机产业形成了具有显著网络特征的模块化产业组织体系。在这个体系中供应商按照供货对象分为不同的层级：向整机厂提供部件系统的一级转包商，提供核心部件的二级转包商，提供基础部件的三级转包商，依此类推。早期欧美大飞机的零部件生产几乎都是在整机企业的下属企业或是整机企业内部不同部门进行生产，即一级、二级甚至三级、四级零部件生产企业都属于整机企业的一部分。三、大飞机产业模块化的经济

11、效应分析产品模块化的根本动因在于经济利益的驱动，即产品实施模块化以后，能够带来显著的经济效应，最终使得各个经济主体的收益增加。大飞机产业实施模块化，既增加了主制造厂商的经济效益，提高了效率，同时也增加了转包厂商的经济效益。主要体现在以下几个方面：（一）网络经济效应所谓网络是指包括整机厂商和转包厂商在内的各成员企业通过模块化分工而形成的组织关系，是一种在信息技术条件下发展形成的企业价值网络，是多个企业联合形成竞争优势的产物。在模块化价值网络基础上，核心企业（即主制造商）可以在充分了解各模块生产商基础上，通过协调进行最优组合，增强价值创造能力。（二）规模经济效应规模经济效应是指规模收益递增效应，即

12、投入增加的同时，产出增加的比例超过投入增加的比例，单位产品的平均成本随产量增加而下降。大飞机产业模块化以后，各模块生产厂商只关注于自己生产的模块，而不必要在其它方面耗费过多的精力和资源，从而获得专业化的经济。体现在这样两个方面：一方面是生产规模扩大带来的成本节约，另一方面是学习效应带来的成本下降。（三）范围经济效应范围经济效应又称多工厂规模经济。实施模块化生产以后，主制造厂商及模块供应商各企业按照比较优势联合形成联合生产体系，能够通过共享优势资源、促进知识流动和技术创新实现范围经济效应。大飞机生产厂商可以和世界各地不同的转包厂商合作，进行技术互补，扩大社会总收益。在现实中整机厂和供应商能否顺利

13、建立起模块化外包关系，受一些宏观经济因素例如模块化在产业中应用的大趋势，具体模块化外包项目所能带来的综合收益预期等因素的影响。同时，这种模块化的合作也会给双方带来技术提高、成本降低等好处，下面对模块化生产的动因进行分析。四、大飞机产业模块化应用的动因分析为了在全球竞争日益激烈的飞机市场上站稳脚跟，几乎所有的飞机制造商都在全球范围内寻求合作伙伴，力求高质量和低成本，例如，波音公研64%以上的飞机零部件是由其全球范围内的供应商所提供的，而且这种趋势还在加大。这种基于模块化合作的优点具体包括以下几个方面：（一）降低了生产成本通过模块化转包使整机厂转移了固定资产投资从而节约了成本，成套系统的转包减少了

14、整机厂直接面临的转包商数目，降低了检测成本和交易成本。装配流程化繁为简使效率提高同时管理费用降低，同时还有零部件通用性带来的成本降低、中国教育文库:www.china-工程时间减少带来的成本降低、测试和原型成本降低、改进和创新时间成本和费用成本降低等等。（二）模块供应商的创新力增强，提高了产品质量针对某一部件的转包，整机厂通常会从不同的模块供应商中选择，这就激发了模块供应商的竞争，增强了他们的创新力，有利于推进产业技术。同时激烈的竞争也能积极促进产品质量的提高。（三）增强整机厂和供应商的实力整机厂将零部件转包出去以后，能用更多的精力专注自身的核心竞争力。整机厂与模块供应商的风险合作使模块供应商承担的责任范围更广，他们有机会参与甚至主导模块的研发，不仅在技术实力上有所增强，同时也提高了在产业链上的地位。因而可获得更多价值增值和利润空间，并在同制造商的合作中关系中增加主动权。五、大飞机产业模块化应用的挑战大飞机企业迈向模块化的过程是一个系统化的变革过程，需要众多企业进行系列化的模块化转变；不仅要将模块化原则贯彻在已有飞机的改进设计和未来飞机的设计开发中，并在