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组合现有零件，应对所有需求
所谓“特制”，就是企业根据客户要求定制的、具有独特规格的产品。这原本是日本制造商有别于国外制造商的优势，但近年来，这种优势却发生了逆转。原因在于，随着市场的全球化，客户对成本和交货时间的要求越来越严格，以牺牲成本和交货时间为代价的特制订单已经跟不上时代潮流了。
此外，模块化的普及也加剧了这一逆转。所有产品都实现模块化后，零件之间的接口也统一标准，于是不符合标准的产品和零件将变得不方便使用。这样一来，特制反而变成了一个避之唯恐不及的因素。
一直以来，日本制造商为了获得大量客户，在特制上花了大工夫。虽然通过减少产品种类可以节省成本和缩短交货时间，但这样便无法满足客户的多样化需求，解决这个难题的方法仍然是模块化。企业通过组合标准化零件来设计多种类型的产品，在摆脱特制的同时，还可以获得与以往相同，甚至更多的客户。接下来，本文将具体介绍电装、日本精工和安川电机的模块化案例。
图1-4 汽车“全球标准散热器”（CSR）
它被定位为全世界的标准产品，幅长限定为11.5mm、16mm、27mm这三种。图片内容根据电装的资料编成。
电装研发了汽车散热器的标准产品（图1-4），即“全球标准散热器（CSR）”。散热器是将发动机冷却液的热量释放到外部的装置，位于发动机舱的前方。发动机冷却液通过水室流入扁管，从车辆前部吸入的风吹过扁管和炉焊过的散热片，从而带走发动机冷却液的热量。
散热器的性能主要取决于它被安装在车体上时前后方向的深度（电装称其为“幅长”）和正视时的面积。然而，由于受到车辆和发动机舱结构的限制，幅长和面积不能随意设定，因此即使是同一车型也会有零件需要特制，例如销往热带地区的车辆需要幅长较长的散热器。
但是，GSR仅有幅长为11.5mm、16mm、27mm这三种规格，丰田的“雷克萨斯GS”和“86”已经使用了GSR。尽管将来不会完全取消特制，但基本上还是以这三种类型为主。
对于电装来说，虽然标准化有许多优点，但对于它的客户——汽车制造商来说，可选项却变少了。对此，电装通过改进产品性能来解决这个问题。电装首先将单位面积的百叶窗数量增加了约30%，接着又优化了整个散热片的形状，以此来确保即使幅长变短，性能也不受影响。具体来说，幅长为11.5mm、16mm、27mm的GSR具有与原先幅长为16mm、27mm、36mm的产品相同的性能（图1-5）。这样一来，从以往产品向GSR过渡时，幅长不会变大，因此汽车制造商也很愿意使用标准产品代替特制产品。
图1-5 幅长比较
16mm的GSR具有与原来27mm的产品相同的性能。为了能使受风面积最大化，扁管上设计了许多凹口（百叶窗）。显著的性能改进使汽车制造商更容易使用电装的产品。图片内容根据电装的资料编成。
在日本精工生产的滚珠丝杠中，以“短交货期”为特征的标准化产品“Compact FA”系列的销量在逐步上涨（图1-6）。在这个以前只生产特制产品的领域，标准产品的销售额现在约占总销售额的20%。该系列的特点是轴直径和导程（螺母在一圈内行进的距离）的组合是有限的（表1-1），客户可以先根据用途从其中选择适当的组合，然后再选定轴的长度和轴末端支撑零件的形状。日本精工只需要切割事先做好的螺杆，并根据需要加工轴端即可。由于组合的种类有限，公司和分销商会有一定的库存，快的话在客户下订单的第一天就能发货。包括轴的直径和引线在内，从零开始设计的话需要三四个月的时间，差异显而易见。
图1-6 滚珠丝杠“Compact FA”系列
通过标准化实现了快速交货。
对于上文中提到的这种主要规格都已实现标准化的产品，如何确定组合至关重要。如果组合的类型太少，将无法满足客户的多样化需求，并且有失单的风险；相反，如果组合的类型太多，标准化产生的量产效果就会大打折扣，且订购量少的组合还会造成大量库存。从战略层面来看，Compact FA系列由于持有一定量的库存而缩短了交货时间，但一旦种类过多，就会对利润构成压力。
表1-1 轴径和导程的组合
因此，在Compact FA系列的组合设定方面，日本精工力求用最少的种类满足多样化的需求。基于这一理念，精工根据客户的建议和过去的出货记录，仔细选定了需求量较高的轴直径和导程的组合。
与Compact FA系列类似的标准化产品销量上涨的原因在于，许多客户，具体来说就是半导体制造设备和传送带设备的制造商，希望可以实现短期交货。由于这些领域的需求波动较大，对这些制造商来说，交货时间稍微延迟就会导致失单，因此他们一致要求滚珠丝杠的交货要足够快。
滚珠丝杠的主要客户是机床制造商，特别是日本的机床制造商，他们向来在自己内部设计制造像滚珠丝杠这样的机械元件，现在也是如此。通过与这些机床制造商的往来交易，日本精工形成了完全按照客户要求设计产品的特制模式。
但是，半导体制造设备和传送带设备的制造商并不像机床制造商那样执着于特制。相反，他们更愿意使用交货期短的标准产品，尽可能地避免特殊设计。
对于日本精工来说，机床制造商仍然是重要的客户。但是，与机床制造商相同的特制方式已经不能满足新客户的需求，这正是日本精工决定通过模块化设计缩短交货期的契机。
“我们将不再开发特制产品”——基于如此坚定的决心，安川电机开发了标准的交流电（AC）伺服电机“∑-V”系列（图1-7），其特点是通过控制软件的模块化可以满足客户的多样化需求。此外，控制软件的参数不仅可以由安川电机进行调整，还可以由客户自己来调整。
图1-7 交流伺服电机“∑-V”系列
通过控制软件的模块化来满足各种需求。
根据输出、扭矩、驱动系统（旋转/线性运动）的不同，该系列中的硬件类型多种多样。要使移动物体必须具备相匹配的硬件，但主导控制功能的专用集成电路（Application Specific Integrated Circuit，以下简称ASIC）和软件在整个系列中却是通用的。ASIC和软件都是交流伺服电机的“核心组件”，也是实现各种性能和功能的零件。其中，ASIC是控制交流伺服电机的集成电路，它本身不具备多样性，创造多样性的是软件。安川电机首先开发了一组可以满足客户各种需求的软件，开发单个产品时仅“抽选”相应的必要软件即可。这样一来，既实现了组件的通用性，又确保了产品的多样性。
实现这种模块化的背景是CPU和内存等半导体的性能提高。因为满足了硬件性能的要求，一种ASIC控制多个软件运行的设计才得以实现。
以前的产品虽然同样只有一种ASIC，但软件通常是后来根据客户要求开发的，存在重复开发具有类似功能的软件之类的浪费。
在“∑-V”系列开发的初始阶段，所需的软件是批量开发的，因此整个软件组是具备所有功能的模块化结构，后续无须根据客户的个别要求开发新软件。
图1-8 ASIC和可调参数
通过调整软件参数，客户可以创建适合该应用程序的控制算法，并且整个“∑-V”系列都可以使用通用的ASIC执行以上算法。图片来源：安川电机。
“∑-V”系列的另一个主要特点是，客户可以调整影响控制内容的软件参数（图1-8）。不仅是交流伺服电机的主要功能（例如位置控制、速度控制、转矩控制），连抑制振动的“制振”功能，都可以在以后的使用过程中设置成与出厂设置不同的参数。例如，冲压机中保持扭矩不变的控制、半导体制造设备中维持速度和位置之间平衡的控制等，每个客户都可以根据自身用途为每种应用创建最佳的控制算法。
安川电机推动交流伺服电机的模块化，也是为了应对市场的全球化。安川电机会按要求进行设计，但即使告诉客户一定会按照他们的要求设计，也会被反复问到成品何时才能出来。相比于详细的特制化订单，希望提早交单的需求不断增加。
将来，安川电机将会在模块化ASIC和模块化软件方面加大开发力度，在与功能直接相关的软件开发方面尤其要投入大量的人才，但这并不意味着需要的一定是精通软件的人。任何人只要通过学习都可以设计软件，最理想的情况是，熟悉设备和控件的人能学会设计软件。