在集成化的产品结构中，零部件的功能与产品功能是多对多的关系，这样导致某个零部件的设计更改会影响到产品的多个功能，也就会导致不确定范围的零部件的修改，同样为了实现产品的某项功能改善，也会导致很多零部件的修改。随着产品复杂程度和产品零部件重用度的提高，管理这样的产品结构和相关信息就会变得十分困难，尤其是在产品为系列化、批量生产模式的企业中，随着不可互换的相似零部件种类的增加，销售、采购、物流、生产和服务等业务领域中的管理困难会成倍增加！

    在模块化的产品结构中，零部件的功能与产品功能是一对一的关系，这样对于零部件的更改和产品功能的改善不会造成其他零部件和功能的调整，也就是将产品的功能抽象与产品零部件的具体实现分离，模块自身的单独发展不会影响其他模块。

    由于模块的功能必须考虑在一系列产品中互换的问题，因此某些模块的功能在某一个产品中有可能是冗余的，但是从全局的角度看这样做是值得的。比如，计算机主板上PCI插槽一般有4-6个，而大部分计算机上仅仅使用1、2个，这种功能的部分冗余带来的是很强的扩展能力和更大范围的互换能力。

    3.1.2 标准的几何连接和一致的输入、输出接口
    为了实现同类模块之间的互换，严格的尺寸接口和输入输出接口的定义是必须的。几何连接接口，可以是机械领域的销、面、键和螺栓等，也可以是电器领域的信号、能量等。著名的玩具供应商Lego乐高公司通过积木模块的不同组合可以拼成几乎无尽数量的形状，于是在市场上取得了巨大的成功。Lego乐高公司的积木模块定义的主要就是几何连接接口。当然，在实际的制造业中随着产品复杂度的增加，模块的几何连接接口要比这复杂得多。输入、输出接口，是模块功能的抽象，此类接口可以是能量、信息、物质（液体、气体）等，是定义该模块功能的输出标准和能够保证输出特定功能所必须的输入条件标准。例如，如果发电机对于发动机厂来讲是一个模块的话，发电机与发动机的连接尺寸等几何连接接口需要标准化和规范化。同时，发电机的输入转速、功率，以及输出的电流等输入、输出接口同样需要规范。

    3.1.3  模块是依赖产品平台的存在而存在的
    虽然模块的功能是自我包含、自我实现的，但是模块的存在和划分必须以产品平台的整体功能为前提。比如某一个收音机由接收器(Ra)、放大器(Aa)和电源(Pa)三个组件构成，当该收音机只有这样一种产品配置的时候，这里不存在任何模块，接收器(Ra)、放大器(Aa)和电源(Pa)是一个整体，不用区分。但是，当有另外一种收音机使用了另外一种电源(Pb)，这个电源(Pb)又与前一个电源(Pa)可以互换时，那么电源在没有任何变化的情况下，就会成为一个模块。因此，模块的功能和互换性都是依赖于产品平台的功能和配置变化而存在的，失去产品平台的定义和产品平台的配置需求，模块的存在是没有意义的。

    3.1.4  模块是有层次的，并且受观察角度和范围的影响
    模块可以包含子模块，因为模块的功能是整个系统功能的组成部分，所以子模块的功能应该是父模块的基本功能，所以能否称为模块是受观察角度和定义范围的影响而变化的。同样，模块层次越多管理难度越大，当模块层次划分过多，就与非模块化的产品结构没有什么差异了。例如，就模块的层次而言，柴油机是整车的一个模块，发电机又是柴油机的一个模块。站在不同的角度，模块的划分也会不同。发电机对于发电机生产商来讲是一个产品，对于柴油机生产商来讲是一个模块，而对于整车生产商来讲只是一个总成件了。整车厂的模块化产品平台中不需要定义发电机模块。

    3.2 模块化产品结构的优点
    模块化的产品结构对企业的贡献可以从产品研发、提高效率、降低成本和改进企业管理等几个方面考虑。

    3.2.1 对企业产品研发的贡献
    模块是产品知识的载体，模块的重用就是设计知识的重用，大量利用已有的经过试验、生产和市场验证的模块，可以降低设计风险，提高产品的可靠性和设计质量。模块实现产品功能的分配和隔离，使问题的发现和设计的改进变得容易。模块实现功能的抽象和实现分离，使设计人员容易掌握产品全局，同时设计人员可以屏蔽掉与自身领域无关的细节，从而关注更高层次的设计逻辑。模块功能的独立性和接口的一致性，使模块研究更加专业化和深入，可以不断通过升级自身性能来提高产品的整体性能和可靠性，而不会影响到产品其他模块。模块功能的独立性和接口的一致性，使各个模块可以相对独立的设计和发展，可以进行并行设计、开发和并行试验、验证。模块的不同组合能满足用户的多样性需求，易于产品的配置和变型设计，同时又能保证这种配置变型可以满足企业批量化生产的需求。

    3.2.2 对企业工作效率和节省时间的贡献
    设计和零部件的重用可以大大缩短设计周期；并行的产品开发和测试可以大大缩短设计周期；利用已有成熟模块可大大缩短采购周期、物流周期和生产制造周期，从而加快产品上市时间；如果划分模块时考虑到企业售后服务的特定需求，同样可以缩短服务周期和耗费资源时间。

    3.2.3 对企业成本控制的贡献
    模块和知识的重用可以大大降低设计成本；采用成熟的经过验证的模块，可以提高采购批量，降低采购和物流成本；采用成熟的经过生产验证的模块，可以大大减少由于新产品的投产对生产系统调整的频率，使新产品更容易生产制造，可以降低生产制造成本；产品平台中及平台之间存在大量的互换模块，可以降低售后服务成本。

    3.2.4 对企业组织的贡献
    有利于企业研发团队分工，规范不同团队间的信息接口，进行更为深入的专业化研究和不同模块系统的并行开发；抽象平台和模块的建立，可以实现企业组织结构与产品模块结构之间的交互，使并行工程拥有实施的根基，工艺、财务、采购和售后服务可以在产品研发早期就介入产品研发项目；标准规范的模块接口有利于形成产品的供应商规范；有利于产业分工的细化（比如下图的计算机行业，以及汽车行业）。

    图2显示了计算机产业是随着计算机模块化的进程发展而分化和细化分工的。目前我们常常把PC机称为兼容机，实际上就是指不同品牌的计算机硬件是完全可以互换（兼容）的，这些硬件都符合IBM对PC机定义的接口标准。

图2 计算机模块化的进程发展细化分工

    4 模块化产品的过程
    传统的过程性系统的设计办法倾向于使高层次的模块依赖于低层次的模块，抽象层次依赖于具体层次。抽象层次包含的是产品系统的顶层的功能逻辑和宏观的、对整个系统来说重要的战略性决定，是必然性的体现，而具体层次则含有一些次要的与功能实现有关的功能和逻辑，以及战术性的决定，带有相当大的偶然性选择。

    具体层次的需求会经常改变，抽象层次依赖于具体层次，使许多具体层次的细节变化会立即影响到抽象层次的宏观功能，导致微观决定宏观，战术决定战略，偶然决定必然，这显然是不对的。

    将产品模块化，就是要把产品系统顶层的功能逻辑抽象成为模块，使具体的产品零部件设计依赖于抽象的模块层次逻辑。如图3所示，利用抽象的模块化层次，将企业产品的底层逻辑——数量众多的零部件抽象成为可以重用的模块，再利用模块的排列组合形成企业丰富的富于创造性的满足用户特殊需求的产品配置。这样，对于零部件组件层(底层逻辑)来，讲企业要尽量标准化，利用成组技术和Windchill系统中的WSF模块功能对这些零部件进行分类重用；合理划分模块层(抽象层)逻辑，使企业可以用数量最少的模块来配置生成数量众多的富于创造性的满足客户特殊需求的产品；最后，企业要利用平台化的战略，分析企业产品的目标市场，整合企业模块资源，以最少的产品变型满足最大范围的目标市场需求。

    因此，模块化企业产品的大致过程是 ：首先根据产品功能和目标市场需求抽象企业的产品平台，然后根据产品平台和企业的业务实际划分模块组成，最后根据模块的划分来重新调整企业研发团队分工。

    4.1  抽象化产品平台
    产品平台的定义首先是根据大量的用户需求和不同的目标市场分析，定义出企业产品平台的主要功能目标。其次将主要的功能目标分解成主要的支撑实现功能，并定义好功能之间大致的输入和输出。最后根据企业目标市场的差异将企业的产品划分成不同的产品平台。大多数企业的平台划分都是在已有产品的基础之上进行的，往往企业的产品本身已经形成系列，这样调整的难度不仅是技术上的阻力，还有员工观念上的阻力，调整起来比较困难。同时随着产品复杂程度的提高，平台的划分也越来越难，必须具备对企业产品的深入理解，具备对企业产品全生命周期管理过程的深刻认识，同时掌握平台化、模块化的思想，才能定义好企业的产品平台。图4是某厂柴油机平台划分的实例。

图3 抽象的模块层次逻辑

图4 某厂柴油机平台划分

    4.2  详细划分模块
    模块的划分实际上就是在考虑重用和产品整个生命周期中的实际后，对产品功能的重新分配，将原有产品结构的零部件分解后重新组合的过程。

    4.2.1 模块划分的大致原则
    基于企业的特定需求，将产品按照产品结构和功能划分成可以重用和互换的不同功能单元，每个功能单元具有相对稳定的、一致的几何连接接口和输入和输出接口。特定需求包括 ：大量的客户需求 ；企业产品研发特点；企业生产和采购实际；产品的维修服务需求。

    因此，模块的划分应尽量考虑整个产品生命周期中各个环节的需求，比如产品的模块可以考虑工艺合件、采购合件和维修合件等。但是，有的时候企业不同领域可能对某种模块划分的需求是相悖的，这时就需要企业进行平衡，要不改变企业业务模式以适应模块划分，要不容忍这种划分的缺欠并作为以后优化模块方案的内容。

    4.2.2 模块的二元性
    一方面，模块自身功能独立，具有标准连接接口和输入输出接口。另一方面，模块又是整个产品的一部分，不理解模块在产品中的作用和位置，就无法定义模块。这种既强调自身功能的独立性，又强调系统结构的归属性，就是所谓的二元性。因此，模块的划分必须既要抽象产品平台，又要考虑模块本身功能的独立。这两方面是相互影响的，在实际划分中可能会经历多轮的迭代才能形成满意的划分方案。

    还以发电机为例，要回答车用发电机对于整车生产商来讲是不是一个模块的问题。上面提到，大多数发动机的动力总成模块都会包含发电机模块，提供车用电力。但是如果整车制造商对于发电机有特定需求，要求发电机必须在整车制造商处装配，发动机供应商提供的动力总成模块不允许带发电机，那发电机就很有可能成为整车制造商产品平台中的一个模块。从这个例子可以看出能不能称为模块是与这个模块隶属产品平台的需求决定的。