模塊化設計在連接器成本管理中的應用

鞠新健

泰州市航宇電器有限公司，中國·江蘇 泰州 225300

1 背景

1.1 連接器市場活躍但中國缺乏高競爭水平產品

2015年全球整體連接器市場銷售規模達到520 億美元，2017年增長至621 億美元，預計2018年市場規模進一步增長超過700 億美元，整體處于穩步增長的趨勢[1]。而中國連接器行業起步較晚，市場集中度較低，行業技術水平與先進國家技術水平相比仍有一定差距，多數裝備水平低、工藝和技術相對落后，造成低端產品產能過剩、競爭激烈，高技術、高附加值產品少的局面。

1.2 產品質量和售后服務要求不斷提高

2018年全國兩會《政府工作報告》中提出“來一場中國制造的品質革命”，這是繼2017年《政府工作報告》提出“推動中國經濟發展進入質量時代”之后，再次發出“品質革命”的號召。這就意味著未來的產品競爭已擺脫單純的價格競爭格局，變為價格、質量和服務等方面的全面競爭態勢[1]。

2 設計成本管理

未來的連接器產品的成本管理，必然面向產品全生命周期，按產品全生命周期時間軸線，可簡單分為前期成本、中期成本與后期成本。前期成本定位研發階段，主要包括市場調研成本、樣品制作成本和試驗驗證成本等；中期成本定位量產階段，包括量產制造需要的料、工、費；后期成本管理定位服務階段，主要指營銷推廣成本與售后服務成本。

其中，設計成本影響最為深遠。毫不夸張地說，產品開始于設計，也終結于設計。

2.1 設計成本管理的重要性

對于連接器產品來說，產品成本的80% 是約束成本，并且在產品設計階段就已經確定。因此，影響連接器企業未來市場定位的關鍵，是做好設計成本控制管理。

從成本投入的量級來說，前期的成本投入量最多，約占全生命周期的60%以上，包含產品設計開發、模具投入、設備投入和試驗驗證費用等；而中后期的成本投入主要就是料、工、費。從成本投入產出比來說，前期的成本投入風險最大，而中后期有相對穩定豐厚的收益。從影響深遠度來說，產品設計以及產品設計成本管理，對中后期產品制造、市場推廣和售后具有重要影響。好的產品設計加優秀的設計成本管理，將保證產品良品率、高效的生產效率，大幅度降低制造成本，易于市場推廣，低故障率也為良好的售后服務打下基礎，形成良性循環；相反，故障的產品設計以及低級的產品設計成本管理，將造成產品不良率高，難以把控物料、人員和設備投入，制造成本增加，周期難以評估，給市場推廣和售后服務造成巨大障礙。

從連接器的行業特性來說，連接器行業遍布消費電子、汽車、數據通信、工業、醫療、航空航天及軍事等領域，部分行業要求嚴格，如軌道交通行業的3C 認證、軍工行業的鑒定要求等，產品驗證門檻高、資金成本投入多、時間周期長，要求產品設計可靠，具備一次成功通過試驗的能力。對連接器的設計成本管理要求，不但是經濟成本的指標要求，也是時間成本的指標要求。

2.2 設計成本管理現況

傳統的設計成本管理，一方面缺乏總體規劃，多按市場需求開發，產品系列缺乏功能梯度，造成產品類別多，但無功能特殊性，缺乏市場競爭力；產品零部件缺乏關聯性，數量種類多，管理成本高；另一方面，由于企業不太注重技術積累，設計團隊研發能力參差不齊，導致某些產品在設計初期就存在缺陷，量產后問題不斷，頻繁的設計變更和救火式的售后服務，造成很大的成本浪費。

3 模塊化設計

3.1 模塊化設計理論

模塊化設計理論，采用設計規則指導設計，提高設計可靠性，降低設計變更造成的成本浪費；規劃產品功能梯度，形成全覆蓋式產品推廣，加強企業綜合競爭力；更注重零部件關聯性，按功能特性劃分零件種類，形成通用零件庫，提高零件使用效率，降低零件采購成本。

3.2 連接器模塊化設計的可行性

連接器在各行各業都有應用，形成的系列化產品有上百種，各種定制開發產品更是不計其數。開展連接器模塊化設計，將構建產品功能梯度，排查功能短板，定位市場，提前規劃，形成企業優勢產品突出、功能產品齊全的市場競爭力。

連接器系列產品多，結構也復雜多樣，開展連接器模塊化設計，將針對連接器多品種小批量的產品特性，培養設計過程模塊化理念，將功能分析與系統分解相結合，構建零件通用化與標準化框架，提高零件利用率，降低庫存管理內耗，提高企業競爭力[2]。

連接器設計需要一定的理論基礎，熟悉產品加工方法、成型工藝，了解常用電鍍等特種工藝等。簡而言之，連接器產品設計不但要求有廣泛的知識積累，還需要有豐富的產品設計經驗。設計團隊的培養需要時間，也需要巨大的人力成本投入，開展連接器模塊化設計，將開發標準化“設計準則”，搭建技術創新平臺，快速提高設計團隊技能水平，保證產品設計一次成功率。

4 模塊化設計的應用

4.1 構建產品功能梯度

連接器產品系列多、種類雜，產品種類越多，產品應用方向就越廣；產品特性越復雜，其在市場的滲透力就越強。作為連接器企業，很少以一兩款產品立足于市場，而是多系列、多品種特性產品并駕齊驅，形成集聚效應，達到與市場最大程度地融合。

連接器模塊化設計將產品功能進行分類，分為基礎功能、高指標功能和特性功能。連接器基礎功能包含傳輸性能、電氣性能、機械性能和環境性能；高指標功能是指在基礎性能參數上更高指標要求，如將鹽霧由48h 要求提升至200h；特殊功能指用戶特殊要求性能，如深海連接器要求耐壓能達到深水800m 的要求。產品的功能與產品的結構息息相關，常規產品的分布基本覆蓋常規性能；以常規產品為基礎，進行的高指標性能提升設計規劃，可擴展產品性能與使用環境，達到升級產品的目的；而特性功能產品的研究，可預言開發相關結構，在研究結構可靠性與可行性后，通過模塊化接口設計方法，集成到高性能產品，形成高端特種產品。

連接器模塊化設計和傳統的以型號區分的方式不同，其將產品通過功能區分，更清晰地了解產品功能梯度。結合產品市場分布，可更清楚了解市場需求，如車載應用方向連接器對振動環境的需求高，而船舶應用方向產品對產品耐鹽霧性能要求高，在不同行業的功能布局就逐步形成。

對于特定行業關注的功能，對產品設計與產品質量管控過程中要側重把握，這樣避免全面過高標準把控，實現更好地降低成本。當然，很多人認為，我們企業目前的常規產品，能覆蓋所有性能需求，那樣我們就沒必要開展模塊化，這種分析對我們的發展沒有多大意義。這種想法是錯誤的，模塊式設計開展的產品功能梯度布局是面向未來市場，技術和需求的變化在不斷更新，沒有產品是“常青樹”，產品功能覆蓋面廣，在當前市場有較大競爭力，不代表產品在未來能繼續很好發展。模塊化設計對功能的分析，能結合行業技術發展，預言開展高端產品布局，更快、更有效地搶占市場，形成引領市場，而不是跟著市場轉的新型競爭機制。

4.2 零件通用化與標準化框架

模塊化設計理念運用到標準化設計，可形成產品模塊體系，以柔性、可變、多樣性的產品應對用戶多變的產品需求，避免重復開發、低水平單一開發，從而降低設計成本[3]。

模塊化設計可以有效將連接器產品族分解為模塊，建立模塊體系；以功能為核心，通過功能分析，將產品結構部件進一步分解；實現通用要素的分離，實現相似要素的簡化、合并，歸于統一。將模塊化設計應用于連接器，將大范圍減低相似零件的重復開發，提高零件通用化水平，使產品拓展轉化為核心零部件的更換，降低設計成本與后期的管理成本。

實現連接器模塊化設計，需要自上而下規劃模塊劃分規則。首先，先按產品市場定位、功能或結構特點，劃分產品族，一般同類產品族的產品才有較強的結構通用可能性；其次，對同產品族產品進行結構分解，區分專用零部件、同類零部件和通用零部件，通用零部件直接進行整理歸納，它們是最容易實現模塊化與標準化管理的；最后，規定同類零部件的接口規則，同類零部件有較強的相似性，但只有接口原則統一了，才能實現零件的通用。

模塊化設計在連接器中的推廣與應用，將實現一種模塊有多種組合，提高產品適用范圍；一種模塊可應用于多種產品，降低零件開發數量，實現降本。

4.3 技術創新平臺戰略的應用

連接器技術創新平臺是結合連接器開發理論基礎與經驗，完善標準化 “設計準則”的基礎上，搭建的技術創新平臺。技術平臺有利于設計人員站在巨人的肩膀上開展設計工作，不但可以大幅提高設計人員的技術水平，還能保證產品的可靠與試驗的一次成功率，大幅降低連接器設計的資金成本與時間成本，如圖1所示。

圖1 技術創新平臺戰略

4.3.1 技術平臺的搭建

連接器的設計，需要設計人員具備一定的理論基礎，不但要求機械工程類知識，還要求材料工程和電氣工程類知識，學科融合度高，研發團隊水平提升難。技術平臺的搭建，可以從材料、結構和工藝等方面入手，材料包含常用材料、材料標準、材料特性，對應的零件結構與設計原則、設計要點以及加工工藝。

技術平臺的搭建，需要大量的時間與精力投入，是自上而下的推行；技術平臺的搭建，需要不斷研討與交流，如材料的選購途徑與市場采購難度，加工工藝供應商產能匹配度等，供應鏈管理信息也會直接或間接影響到技術平臺的搭建，只有全員參與、互動交流而搭建的技術平臺，才具有較好的實施性，實現最大程度的降低設計與制造成本。

4.3.2 技術平臺的創新性

技術平臺的創新性在于技術平臺不應該是一成不變的，而是與時俱進，不斷更新的；平臺不是平面化、單一、死板的知識框架，而是立體化、多選擇性的知識庫。通過對先進技術、成熟的經驗的提煉和固化，提高了整體技術水平，在面對不同行業、不同市場需求，都能實現高水平技術對接。

技術平臺的創新性還體現在與培訓的結合，技術平臺能最大限度地提升團隊設計水平，尤其是新員工的設計能力。平臺優勢對技術的繼承性，也將大大降低企業人員流失造成的人力成本損失。

5 結語

模塊化設計很大程度上依賴于技術平臺的建立，是在技術平臺的孕育下逐步成長，需要較長時間的培育與堅持不懈的提煉總結。模塊化收益確是顯而易見的，從產品族的正向開發來說，模塊化設計通過功能分析，能有效定位市場產品功能梯度的缺陷，針對該功能缺陷，進行新品相關功能的強化，以超前的反應力搶占市場。從產品質量來說，產品模塊進行反復優化，應用廣泛，產品經驗豐富，工藝和制造質量穩定可靠，大幅度提高了產品設計的一次成功率；從用戶角度來說，模塊化設計在零件通用化的同時，也提高了零件的使用頻率，不再局限于零庫存的精益生產管理要求，可提高產品交付進度，同時批量化的零件采購，也降低了零件采購成本。