1.模块化的起源

模块化的理念，并不是一个新概念、新现象，它其实是人们熟悉的并经常使用的一种思维模式。上溯历史，中国古代的四大发明之一活字印刷术，就是利用汉字模块的组合进行排版印刷。汉字模块如同一个个“活”的字，可以重复使用，随意组合，极大地提高了印刷的效率，是国内外印刷史上一次伟大的革命。再到现代的音乐乐曲创作、儿童玩具积木/拼图、家具的生产组装等，人们在日常的工作生活中早已无形地运用着模块化的思维方式。但模块化作为一种处理复杂问题的思维原则和方法论，直到20世纪末才逐渐完善和成熟（朱瑞博，2004）。

典型的模块化技术源于计算机领域。20世纪中期，计算机广泛应用在政府、企业、研究所等社会实体中，成为处理数据、分析问题及保存信息的重要工具。然而，由于产品不断扩展的复杂性和系统不兼容带来的不断递增的成本，整个计算机行业都在努力探索降低成本和提高计算机性能的方法。但是由于系统扩展的复杂性和设计结构之间存在相互依赖关系，导致每种计算机系统的更新都得从零设计，这无疑增加了计算机系统的设计难度。直到1946年，冯·诺伊曼首次提出关于计算机组成和工作方式的基本构想。随着在IBM的发展，他们设计并完成了第一个模块化计算机产品线：IBM/360系统。IBM/360系统的诞生，实现了计算机的兼容性，解决了系统不断扩展的复杂性以及由此引起的升级成本高的矛盾。作为第一台以模块化方式投产的计算机，IBM/360系统创造了巨大的经济价值。随后，模块化在经济系统中产生了波浪式的冲击效应，引发了企业组织、市场、金融制度的变革（Baldwin ＆ Clark， 2000）

除了计算机行业，模块化还大量存在于汽车、飞机制造、通信网络、房地产、生物制药、软件开发、工程建筑、金融服务等行业。在这些行业中，通过引入模块化设计，为产品设计提供了新的方法，既加快了产品和技术更新的速度，又为优化产品结构、生产结构和产业结构提供了新的思路。

2.模块化的内涵

所谓模块化，就是将基准模块和功能模块通过各种形式的拼合，或通过增加、减少来实现多样化，它是组合化的高级阶段^[1]。鲍德温和克拉克（2000）将模块化定义为通过每个可以独立设计并且能够发挥整体作用的更小的系统来构筑复杂产品或业务的过程。他们指出，模块化是一种特殊的设计结构，其中，参数和任务结构在单元（模块）内是相互依赖的，而在单元（模块）之间是相互独立的。童时中（2000）提出，所谓模块化，就是为了取得最佳效益，从系统的观点出发，研究产品（或系统）的构成形式，用分解和组合的方法，建立模块体系，并利用模块组合成产品（或系统）的全过程。青木昌彦（2003）重新定义了模块化的内涵，他认为，模块化是指半自律性的子系统通过和其他同样的子系统按照一定的规则相互联系而构成的更加复杂的系统或过程。这一观点也更多地被中国学术界采纳。在其论著中，他还提到模块化其实是一种双向互动的过程，包括“模块分解化”和“模块集中化”。“模块分解化”，是将一个复杂的系统或过程按照一定的联系规则分解为可进行独立设计的半自律性的子系统的行为；“模块集中化”，是按照某种联系规则将可进行独立设计的子系统（模块）统一起来，构成更加复杂的系统或过程的行为。然而，青木并没有将这两点共同纳入模块化的定义，定义只包含了模块整合的概念，而忽视了模块拆分的过程。朱瑞博（2004）完善了青木的定义，提出模块化是一个将复杂系统进行拆分和整合的过程，即把一个复杂的系统分解为各自不同的、相对独立的组成部分，反过来又通过标准化的界面（接口）把这些各自独立的部分相互连接为一个完整的系统。

模块化是一种有效组织复杂产品或过程的设计及生产方法（Baldwin ＆ Clark， 1997），是一系列用于管理大规模的、相互依存系统的基本设计原则（Langlois， 2002）。它通过标准的模块界面规范，有意识地营造了模块设计之间高度的独立性和松耦合性（Sanchez， 1996）。在具体操作中，它涉及将系统解构为独立的模块，并利用模块之间的标准化界面，或规则规范实现相互交流与协作。如此消除了要素之间纷繁复杂的系统互联，系统的复杂性可以被轻易化解。作为化解系统复杂性的有效手段，当面临相当庞大的系统且系统要素之间联系复杂时，采用模块化的设计架构可以实现快速创新并提升组织的灵活性（Ulrich ＆ Eppinger， 1999）。

3.模块化设计规则

设计规则是模块分割与整合的标准。鲍德温和克拉克（2000）提出在模块化设计中，系统设计师将设计参数划分为可见信息（Visible Information）和隐藏信息（Hidden Information）两类。可见信息，又称为“看得见的设计规则”（Visible Design Rules），它是界定模块之间关系互动的准则。隐藏信息，又称为“看不见的设计规则”（Invisible Design Rules），是隐藏在模块内部对其他模块的设计没有影响的规则，是由模块设计人员自行设计的模块内部信息。青木昌彦（2003）将两种设计规则划分为“系统信息”和“个别信息”。前者是整个系统共同知晓的信息，是影响系统内部模块之间协调与整合的设计规则；后者涉及独立模块的自有信息，是封装在模块内部看不见的设计规则。

系统信息（可见信息）由系统设计师制定，系统设计师的任务是在系统构建初期就要明确规定系统的设计规则。这样，一旦系统开发，才能保证规则及时地向系统参与者传递。而子模块的信息处理过程被封装在模块内部，它们独立设计和改进自身模块，不需要与其他模块进行沟通，个别信息被隐藏起来。作为系统设计师，它的工作并不简单。实践证明，相较于互连的系统而言，模块化系统更难设计。它要求系统设计师必须非常清楚整个产品的内部细节，分离出主要模块之间的所有依赖关系，并在设计过程的最后进行系统的集成与测试，这样才能确保各模块作为一个整体发挥作用。所以，系统设计师通常是在对系统全面考察的基础上，再结合自己的经验来制定设计规则。

一个完备的系统设计规则需要充分阐释三类设计信息，即结构、界面和标准（Baldwin ＆ Clark， 2000）。它们是系统设计规则的三个组成部分。其中，结构决定了系统的构成模块及功能，界定不同模块在系统中扮演何种角色；界面规定了模块之间如何相互作用，如何匹配、交换和传递信息；标准检验了模块是否符合设计规则，是否达到了特定的功能并测定其性能。

4.模块化操作方法

模块化结构中所有可能出现的变化，不外乎由六种模块操作符引起，它们可以创造出模块化结构所有可能的演化路径（Baldwin ＆ Clark，2000）。这六种操作符分别如下：

分割（Splitting）：将某个模块从系统中分离；

替代（Substituting）：用新的模块设计来代替旧的模块设计；

扩展（Augmenting）：增加新的迄今没有的模块，扩大系统；

排除（Excluding）：从系统中去除某个模块；

归纳（Inverting）：从多个模块中归纳出共同的要素，并创建新的设计规则；

移植（Porting）：为模块创造一个“外壳”，将其移到其他系统中。

在模块层面上运行的六种模块化操作，对市场和下级模块的不确定性都有很强的适应能力，通过对系统解构，将原有模块进一步分解，去除低价值模块、增加高价值模块，或者归纳组合相似模块复制到其他领域，并建立新的设计规则，由此创造出新的生产系统。模块化操作是将复杂系统动态变化的知识组织起来的有效方法，是通过对模块之间的联系进行创造性的破坏与再结合实现系统创新。

5.模块化的分类

对于模块化类型的划分，目前学术界现在还没有形成统一的标准。代表性的观点主要有以下两种。(www.daowen.com)

（1）派恩的分类

派恩（1992）以模块化生产为对象，根据大规模定制中产品和服务的特征进行模块化分类，提出面向产品和服务大规模定制的六种模块化类型。这六种类型分别是：①共享构件模块化（Component-Shared Modularity），即同一构件被用于多个产品，以增加产品系列，实现范围经济。②互换构件模块化（Component-Swapping Modularity），它是共享构件的补充，区别在于共享程度高低的不同。③量体裁衣式模块化（Cut-to-Fit Modularity），它是指一个或多个构件在预置或实际限制中是连续变化的，能够满足客户对产品性能连续而非离散的要求，使顾客不必牺牲舒适 f性去接受标准规格的产品。④混合模块化（Mix Modularity），在于将构件混合在一起形成完全不同的产品。⑤总线模块化（Bus Modularity），本质是采用一个可以附加大量不同种构件的标准结构。⑥可组合模块化（Sectional Modularity），能提供最大程度的多样化和定制化，允许任何数量的不同类型的构件以任何方式进行配置，只要构件之间可以通过标准接口进行连接。派恩提出，由于不同厂商生产的产品特征不同，适用于不同的构件模块化。如图2.1所示。

图2.1　派恩的模块化分类

资料来源：B.J.Pine， Ⅱ （1992）

六种模块化类型的演变过程基本遵循从允许大量变形但实际上并未改变所售产品的本质特性的简单模块化形式，发展到允许个性化定制，并针对每个客户从根本上改变产品或服务结构的模块化形式。它们的共同点在于都注意到模块化改造的路径依赖问题，即模块化改造是以原有生产和产品模式为基础，而非凭空建立的一种模块化模式（徐宏玲，2006）。其中，（f）可组合模块化是定制化程度最高的类型，同时也是最难实现的生产安排。

（2）青木昌彦的分类

青木昌彦（2003）以模块化系统信息处理过程的不同，将模块化划分为三种基本形式，分别是金字塔型、信息同化型、信息异化型，如图2.2所示。图中的舵手负责处理系统信息，是系统设计师。

图2.2　青木昌彦的模块化分类

资料来源：青木昌彦（2003）

金字塔型，又称“A型”模式，以美国IBM/360电脑的模块化过程为代表。在这种模式下，舵手事先确定模块的联系规则，并将它传达给模块，有些规则的制定甚至早于模块的设计和生产。各模块在规则的约束下独立展开活动，只有系统设计师有权决定规则的变更，而模块没有发言权。

信息同化型，又称“J型”模式，以日本的丰田公司为代表。与“A型”模式一样，舵手仍然是系统设计师，掌舵着系统信息的处理和制定，模块在标准化的界面下独立展开各自活动。但不同于“A型”模式的是，舵手与模块之间（有时是模块与模块之间）可以频繁地进行信息交换，各模块对系统信息有一定的影响力。联系规则在信息交流的过程中不断被修改，系统信息在舵手与模块之间双向流动。

信息异化型，以硅谷模式为突出代表，它的特点在于不是单一的模块而是多个模块同时反复活动，而且系统存在多个舵手。各模块在系统信息下独立处理各自信息，而且模块对系统信息的反馈是不同的。这种异化的信息集合由舵手从本身所处的环境角度加以解释后，再反馈到整个系统，如此，系统规则不断被筛选，进而进化发展。在系统规则的发展进化和实现模块的最优组合方面，舵手起到了中介性的选择作用。

信息交换与交易的方式与知识设计和产品模块化是相辅相成、共同发展的（国领二郎，1995）。系统信息的制定、修改、完善，直接决定了模块联系规则的改变，影响着模块之间的关系互动，关系着模块化组织结构类型的变化。

6.模块化的发展过程

Chesbrough（2003）认为，模块化的演进路径是：从技术模块化到市场模块化，再到组织模块化。在此基础上，郝斌、任浩（2007）提出，模块化的演进过程遵循“技术模块化—产品模块化—产业模块化—组织模块化”的发展路径。

技术模块化是以创造独立的任务块作为产品设计的核心。系统设计师必须对技术参数的相互依赖关系进行分割，分离模块之间存在的所有依赖关系，实现技术（参数）的模块化。这一过程对系统设计师的要求很高，他们在设计开始之前，就应该尽可能地清楚模块之间的依赖关系以及预见系统可能出现的问题。需要注意的是，在设计过程的最后必须进行系统的集成与测试，保证最终产品的整体性能。

产品模块化的过程是产品价值链解构与整合的过程。它是依据产品功能，将产品划分成独立的功能模块，然后再在统一的平台上组合形成不同的产品。产品模块化导致企业原有的生产方式发生改变，产品的研发和生产可以在多个厂商之间协作完成。

产业模块化意味着产业内部的分工出现了模块化格局，模块化开始重新构建产业结构。产业模块化彻底打破了原有的产业规则，改变了市场边界，原有产业价值链被重新建构，清晰的组织边界变得模糊，产业内出现了统一的生产规则，以模块化生产网络方式运作。

组织模块化实质上是市场机制向组织内部的延伸，原来的科层组织被松散的组织形式取代，组织生产不再由企业自身独立完成，而是由模块化网络组织中的成员企业跨越各自边界来共同完成一项产品或服务。组织模块化具体表现在组织边界模糊化、组织结构模块化、组织职权放权化、组织流程模块化（郝斌，任浩，2007） 。

综上所述，产品设计与技术的模块化直接导致产品的模块化，产品模块化程度的加深又加速了产业模块化的进程。产业链解构重组，产业内开始涌现出大量的模块制造商，这无疑冲击了企业原有的生产结构，组织也呈现出模块化的特性。