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本文作者：田潤心作者單位：上海市機電設計研究院有限公司

1模塊化概念

傳統的裝配工藝（包括其它工藝制造過程）并沒有模塊化的概念，而是分總裝和部裝，或者再分合裝、組裝等工藝過程。部件是產品的一部分，由若干零件裝配在一起所組成。在產品裝配過程中，零件先被裝配成部件（部裝），然后才進入總裝配。某些部件（稱為分部件）在進入總裝配之前還先與另外的部件和零件裝配成更大的部件（稱為總成）。模塊化是一種新的生產工藝概念。模塊也是產品的一部分，具有獨立功能，同時還具有一致的幾何連接接口和一致的輸入、輸出接口單元。相同種類的模塊在產品族中可以重用和互換，相關模塊的排列組合可以形成最終的產品。模塊是模塊化設計和制造的功能單元，它具有以下三大特征：1）相對獨立性，能對模塊單獨進行設計、制造、調試、修改，便于由不同的專業化企業分別進行生產；2）互換性，模塊接口部位的結構、尺寸和參數標準化，容易實現模塊間的互換，從而使模塊滿足更大數量的不同產品的需要；3）通用性，有利于實現橫系列、縱系列產品間模塊的通用，實現跨系列產品間模塊的通用。從模塊的特征可得出模塊和部件的不同。由于模塊具有獨立性，所以模塊裝配生產線可以脫離總裝線而單獨存在，它甚至可以不再布置在總裝線旁和總裝廠內。

反之，由于部件不具備這種獨立性，所以部裝線只能作為總裝線的一部分，或是作為總裝線的分支而存在。由模塊組成的產品具有以下特點：1）不同功能模塊的組合配置，可以創建不同需求的產品，滿足客戶的定制需求；2）產品的開發既可以重用已有模塊和已有設計經驗，也可以重用相似模塊生命周期中的采購、物流、制造和服務資源；3）減少產品設計的復雜性，在利用現有模塊時可不再關心模塊內部的功能實現，而只需關注模塊之間的邏輯功能，可大大提高產品工程管理質量和產品的可靠性。可以說，“模塊化”是現代汽車工業發展的一個“魔塊”，它能夠變幻出各種設計思路，從而完成一輛車的進化。

2汽車制造中模塊化生產概念的提出

從20世紀初的福特公司T型車的流水線生產，到近代以豐田公司為代表的精益生產方式，汽車的生產模式一直圍繞著降低生產成本、讓汽車構造簡單安全的主要目標進行。多年來，各大汽車公司通過推進汽車配件的標準化，使多種車型共用同一種配件，大大削減了新車型的制造成本，同時又使多種車型可同時生產，滿足不同的市場人群。隨著數字化技術在生產中的應用，汽車的生產制造從配件的標準化開始向集約化、標準化、數字化和模塊化發展，由此讓汽車的“組成結構”也開始趨向于模塊化生產。所謂模塊化生產模式是指通過將獨立配件整合起來形成一個更大的單元。近幾年，汽車制造業開始兩種生產理念的“較量”：一種是以日系汽車為主的ECU（電子控制裝置）集成和標準化，實現一個涵蓋范圍更大的功能，ECU群的“標準件”使之成為各車型通用的模塊；另一種是以德系汽車為主的產品結構多項功能與多種配件相互關聯的復雜對應關系。這兩種理念形成了目前在汽車模塊化制造生產過程中的兩種思路。日系汽車推崇的模塊化生產模式以豐田公司為代表，圍繞ECU進行更大模塊化裝配的推進，豐田公司希望將按照各種功能細分的ECU整合起來，實現一個涵蓋范圍更大的功能。比如以傳動控制、車身控制、安全控制和多媒體等標準系統為單位進行模塊開發。德系汽車走的是另外一種模塊發展思路，它被業界公認的四大模塊分別是：動力總成模塊、車門總成模塊、儀表總成模塊和車前端總成模塊。通過對這幾大總成的模塊化制造，使原來的生產線得以縮短。

3汽車制造中的模塊化生產運用

傳統汽車裝配采用的是零件逐一疊加的方式，工位較多，裝配線較長，裝配效率較低。模塊化的裝配生產打破了傳統上的串行生產流程，改為并行生產。通俗講就是不同的模塊裝配生產線同時工作，最終將所有模塊在一條總裝線上整合起來完成一輛車的生產，大大加快了工作效率。

模塊化裝配生產可在總裝場地旁或在相對獨立的區域（或車間）內進行；也可以由供應商以模塊化形式供貨。過去的汽車總裝生產模式，總裝線上需要裝配2萬多個零部件，而采用模塊化裝配、集約化管理的總裝線上只需要裝配2000多個零部件，由于模塊化裝配生產將部分任務從總裝線移到了模塊裝配線上，從而使總裝線縮短，主線上的工人數量可大大減少，每一輛車的裝配時間也可大大縮短。如某汽車生產廠將發動機、變速箱以及前軸和前懸掛都集成在同一模塊（底盤模塊）上，而不是傳統的發動機裝入整車的生產流程，最終由類似于這種集成的模塊組合成一輛完整的車，這就是模塊化生產的簡單原理。某汽車廠總裝車間汽車總裝生產線裝配工藝簡易流程示意如圖1所示。

從裝備成本角度看，模塊裝配線并不比傳統的總裝配線便宜，但模塊化裝配生產可以帶來其它傳統方式無法比擬的好處。比如，獨立的模塊裝配線不受總裝廠房尺寸和布局限制；模塊裝配線更易于進行調整和擴產，以適應新車型的加入和產量的提升；縮短后的總裝線還降低了生產成本。假設傳統總裝線有120個工位，采用模塊化裝配生產后，將線上的20個工位的裝配內容移到線外的模塊裝配線上，總裝線可縮短為100個工位，總裝線上在制的120輛車也就變成了100輛車。如果以1輛在制車占用的流動資金為5萬元計算，那么在總裝線上的流動資金就從原先的600萬元降低到了500萬元，按不同的產量可以算出總裝車間每小時、每天和每年所節約的流動資金。

除了經濟性外，在裝配工裝的采用上、裝配質量的控制上和產品質量的追溯上，模塊化裝配生產都有很大優勢。汽車的模塊化裝配生產模式降低了新車進入市場的風險。如果新車型暢銷，模塊化的裝配生產可靈活地進行擴大生產；如果市場前景不好，模塊化的裝配生產又可快速滿足另一個新車型的生產。

隨著全球化競爭的日益加劇，世界各大汽車公司紛紛實行全球生產、全球采購、系統設計及模塊化供貨，使汽車零部件新技術產品的研發正在向零部件企業轉移，整個汽車工業上升為全面的品牌競爭。利用“模塊化”生產方式，汽車廠商可以在全球范圍內進行汽車模塊的選擇和匹配設計，優化汽車設計方案，有利于提高汽車零部件的品種、質量和自動化水平，提高汽車的裝配質量，縮短汽車的生產周期。

4模塊化裝配生產對汽車行業發展的影響

近十年內，模塊化裝配生產已經使汽車的生產方式發生了重大變革，傳統汽車總裝線上的部分裝配內容轉移到了線外進行，減少了汽車制造企業中在制部件、在制車的數量，簡化了總裝工藝，節省了總裝時間，降低了管理成本和生產費用。采用模塊化生產方式有利于提高汽車零部件的質量、自動化水平和產品的可靠性，縮短生產周期，并有利于推進國際化采購。在模塊化裝配生產方式下，汽車技術創新的重心部分移到了模塊化的零部件方面，零部件供應商直接參與汽車廠商的產品設計，做到同步開發，縮短了整車開發時間，節約了開發經費。當前，世界各大汽車公司以全球范圍作為市場空間，生產配套基地必需進行汽車模塊的選擇和匹配設計，優化汽車設計方案。汽車公司也要求零部件供應商向模塊化發展，以模塊化、成套化、系統化供貨。例如儀表板供應商不僅要生產儀表板，而且要將儀表板上的儀表、電氣件、電線束及風道等部件全部組合，向汽車總裝線提供一個儀表模塊。在經濟全球化的背景下，迫于市場競爭力和成本壓力，汽車制造業開始進行全球生產鏈的改革，主要汽車生產企業都實施了零部件全球化采購，模塊化生產方式是汽車裝配行業的一場變革。

5結束語

隨著新工藝、新材料、新技術與新裝備在汽車工業中的投入使用以及全球經濟一體化日趨明顯和市場競爭的日趨激烈，世界汽車工業也必然發生深刻的變革，汽車生產制造技術也將會有更新和更快的發展，也許未來在中國以純電力驅動的電動車將把汽車模塊化制造生產模式發揮到極致。