Modularitet

fra Wikipedia, den gratis encyklopædi
Spring til navigation Spring til søgning

Modulopbygning (også kendt som byggeblokke eller byggeblokke) er opdelingen af et helt i dele, som der henvises til som moduler, komponenter, elementer, samlinger eller byggesten. Med en passende form og funktion kan de sættes sammen eller interagere via passende grænseflader.

I en modulær struktur sættes systemer sammen fra komponenter langs definerede punkter ( grænseflader i tilfælde af programmer). Den modsatte konstruktion kaldes en integreret struktur eller monolitisk ( græsk monólithos , "Einstein"). Dette kan referere til virkelige objekter såvel som til immaterielle genstande såsom en uddannelse.

Følgende applikationsparadigmer for modularitet kan skelnes: modularitet i udvikling (f.eks. I anlægsbyggeri, softwarearkitektur eller virksomhedsorganisation), modularitet i produktionen ( massetilpasning , f.eks. I bilkonstruktion, computerfremstilling og arkitektur) og modularitet i brug (" Plug og Spil ”). [1]

Videnskabelig baggrund

Nogle forskere giver en definition af arkitekturen af generelle systemer [2] [3] , mens andre henviser til arkitekturen af produkter [4] . De forskellige definitioner er imidlertid baseret på den samme idé om, at arkitektur beskriver et systems strukturelle design og derfor skal betragtes som et design, der definerer systemets komponenter , deres respektive funktioner og grænsefladerne mellem dem [5] :

  • Crawley et al. (2004) identificerer arkitektur som et centralt element i planlægning , drift og adfærd af komplekse systemer . Arkitekturen er en abstrakt beskrivelse af et system, dets elementer og forholdet mellem dem. Arkitekturen er i stand til at påvirke systemers funktioner og egenskaber . [2]
  • Sanchez og Mahoney (1996) beskriver arkitekturen i et komplekst system, hvad enten det er et produkt eller en organisatorisk struktur, som en konstruktion, der består af flere interagerende dele, der til en vis grad er afhængige af hinanden. I en yderligere definition af produktarkitekturen forklarer Sanchez og Mahoney, at en komponent i et produktdesign udfører en funktion i et system, af interagerende komponenter, og deres fælles funktioner repræsenterer produktet. Produktarkitekturen danner forholdet mellem komponenterne og de grænseflader, der forbinder dem. [3]
  • Arkitektur er det mønster, hvorefter funktioner tildeles fysiske objekter, og hvordan de interagerer med hinanden. Baseret på denne definition forklarer Ulrich (1995) yderligere et produkts arkitektur som et arrangement af funktionelle elementer, tildelingen af ​​disse til fysiske komponenter og definitionen af ​​grænsefladerne mellem dem. Ulrich beskriver funktionelle elementer som individuelle funktioner, der opfyldes af produktet. Arrangementet af disse repræsenterer således en funktionel struktur.Et fysisk produkt består af en eller flere komponenter, der udøver produktets funktionelle elementer. En eller flere af disse komponenter kan også tildeles et eller flere funktionelle elementer og udøve dem. De indbyrdes interagerende komponenter er forbundet med grænseflader, der koordinerer interaktionerne mellem dem. [4]

Hvis et funktionelt element er tildelt præcis en komponent i systemet, taler man om en mere modulær struktur. Hvis et funktionelt element udføres af flere komponenter, taler man om en mere integreret struktur. Af denne grund kan systemer, der udfører de samme opgaver, variere fundamentalt i deres arkitektur. [3] [4] [6]

Tilstande for fuldstændigt modulære eller integrerede produkter er ikke klart definerede tilstande og har tendens til at være tilfælde, der ikke kan findes i virkeligheden. Ikke desto mindre kan systemarkitekturer differentieres med graden af ​​de to tilstande og er på en skala mellem de to, der ikke er klart defineret inden for deres grænser Ekstreme tilfælde og kan hver især nærme sig eller bevæge sig væk fra en tilstand. Systemer, der kan opdeles i deres komponenter, redesignes og sættes sammen igen uden at miste funktionalitet siges at have en høj grad af modularitet. [7] [8] [9] [10] [11]

Den mindste ændring, der kan foretages i et system, er en ændring af en af ​​komponenterne. Systemarkitekturen bestemmer, hvilke funktionelle elementer der påvirkes af en ændring, og hvilke andre komponenter der påvirkes af den. Typen af ​​arkitektur i et system er derfor direkte relateret til graden af ​​dets kompleksitet og muligheden for at foretage ændringer i det. [4]

George Stigler bemærkede, at på grund af deres lille størrelse begyndte mange industrier med en vertikalt integreret struktur, og efterhånden som de voksede, steg antallet af specialiserede virksomheder. [12] Denne observation om, at videnstunge processer fører til en tværfaglig ændring til stadig mere specialiserede virksomheder og dermed til en stigning i distribuerede eller tværgående virksomheders udvikling af nye komplekse systemer, blev senere bekræftet af andre forskere. [13]

Denne ændring er blevet påvist på harddisken - [14] , computer - [15] [16] [14] mikroprocessor - [17] [14] high fidelity -, [16] cykel - [18] og bilindustrien [19 ] . Den effektive implementering af denne trend er kun muliggjort af modulære produktarkitekturer.

Driftsprincipper

Skitse af et lille kvarternetværk med tre relativt uafhængige komponenter (eller moduler). De få forbindelser mellem modulerne repræsenterer deres grænseflader.

Begrebet modularitet er blevet behandlet med forskellige underliggende definitioner i forskningen. Disse definitioner er generelt baseret på den forståelse, at modularitet beskriver tilstanden i et system, hvor afhængighederne mellem de enkelte komponenter holdes lave, og deres interaktioner med hinanden koordineres via standardiserede grænseflader. Individuelle eller alle komponenter i systemet kan udskiftes med andre komponenter uden at bringe funktionaliteten af ​​helheden i fare. [20] [4] [16] [21]

Som et resultat af en sådan systemtilstand kan de enkelte moduler fungere stort set uafhængigt af hinanden eller i tilfælde af et produkt udvikles og fremstilles fra hinanden. [22] [3] [23] [24]

Individuelle komponenter kan kombineres forskelligt til en helhed, hvis der ligesom legetøjssten udføres - beskriver det sproglige billede, ville det modsatte være et puslespil, der kan sammenlignes, hvor hver komponent har præcis ét muligt sted, og systemet kun som en hel blok ( monolitisk) virker.

En stor fordel er, at gamle moduler let kan byttes til nye moduler, eller at nye moduler kan tilføjes til helheden. Til dette har moduler brug for klare grænseflader - så vidt muligt standardiseret for at minimere kompatibilitetsproblemer ("matchning") til et minimum.

Ændringer inden for moduler bør ikke påvirke andre moduler. Dette princip kaldes lokal kontinuitet i tilfælde af ændringer . For at kunne foretage ændringer så let som muligt, bør antallet af grænseflader være så lille som muligt. Hvis der opstår fejl i moduler, må disse fejl ikke påvirke andre moduler ("lokal beskyttelse i tilfælde af ekstraordinære fejl"). Disse principper gælder f.eks. Modulopbygningen af ​​softwareprojekter, men kan også anvendes på andre områder. Dette gør det også muligt at afkoble modulernes statistiske levetid fra hinanden og f.eks. B. At bringe innovationer ind i eksisterende systemer på en målrettet og problemfri måde.

Moduler implementerer black box -modellen . Information er kun tilgængelig via eksplicitte grænseflader.

udfordringer

Flere og flere virksomheder strukturerer deres produkter i kits for at kunne skabe individuelt konfigurerbare slutprodukter uden at skulle opgive tværgående stordriftsfordele. På grund af de afgørende forskelle mellem det modulære system og den klassiske produktudvikling står virksomheder over for udfordringen med øget udviklingsindsats, når de designer det modulære system, da moduler ikke længere vedrører individuelle produkter og deres produktionsprocesser, men muliggør en langt større variation af produkter. De forskellige kundekrav skal kunne implementeres fleksibelt ved hjælp af standardiserede moduler og individuelle tilpasningselementer ved hjælp af modulsystemet. Organisatorisk står virksomheder over for udfordringen med at etablere den omfattende brug af samlinger og moduler i byggesættet med den nødvendige accept og forståelse blandt medarbejderne.

Krav til det modulære design

Oprettelsen af ​​accept og forståelse for grænseoverskridende anvendelighed og alle områder af den modulære udviklingsproces, der er involveret i værdiskabelse, er af stor betydning. Fokus er ikke kun på produktet, men også på produktion, samling, marked og andre områder i værdikæden, der skal integreres i udviklingsprocessen, så alle involverede til enhver tid kan følge udviklingsstatus og kan bidrage.

Fordele og fordele

Unimog 405 med Mulag hækkeklipper som en modulær fastgørelse . Køretøjssystemet kan tilpasses forskellige forhold gennem forskellige kompatible moduler, der er tilgængelige og kan fastgøres, fjernes, ændres eller grupperes forskelligt

Modulariteten af ​​komplekse systemer gør dem lettere at forstå for mennesker. For producenten eller virksomheden, for tjenesten såvel som for forbrugeren eller kunden kan et modulært princip medføre fordele, især når forskellige virksomheder konkurrerer på markedet som udbydere af stort set standardiserede individuelle komponenter eller forretningsprocesser. Mulige fordele er:

Grænser og risici ved modularisering

Behandlingshastighed og tilpasningsevne: Modularisering har sine grænser, hvor et system skal opfylde meget specifikke krav, især med hensyn til behandlingshastighed (ydeevne) eller problemspecifik tilpasningsevne. Årsagen er normalt de høje omkostninger

  • for en ændring eller udvidelse af grænsefladerne mellem modulerne, hvis der ikke kan opnås yderligere forbedringer ved blot at udskifte et modul;
  • til tilpasning af det samlede system (hvis det overhovedet er muligt) til kundespecifikke eller problemspecifikke krav.

Inden for informationsteknologi er der for eksempel virksomheder, der har specialiserede, kundetilpassede softwareløsninger ( tilpasset software ) til at udvikle. Sådanne komponenter bruges af deres kunder (på trods af muligvis højere omkostninger) ud over eller som et alternativ til standardsoftware , hvis dette ikke opfylder kravene .

Hæmmende effekt af trendsættende innovationer: Som Fleming og Sorenson, der evaluerede data fra det amerikanske patentkontor over en periode på 200 år, afgør, at tendensen mod modularitet af høj kvalitet kan have en negativ indvirkning på et systems evne til at innovere. Mens på den ene side et modulært design kan gøre produktudvikling forudsigelig og fremskynde innovationshastighederne for de enkelte moduler, kan der på den anden side nås et punkt, hvor modularisering undergraver chancerne for et trendsættende, tværmodul-gennembrud i produktudvikling . Ifølge undersøgelsen af ​​din model har den indbyrdes afhængighed mellem modulerne den største indflydelse på sandsynligheden for tværmoduler og dermed potentielt trendsættende innovationer. Din model afslører, at gode innovationer i situationer med høj afhængighed mellem modulerne kan have større betydninger end de bedste innovationer i situationer med lav afhængighed. For at optimere fordelene ved innovationer anbefaler de derfor at finde en balance mellem graden af ​​afhængigheder og uafhængighed inden for et system. [25]

Efterlignelighed: Det er netop forudsigeligheden, der er typisk for en modulær tilgang, der kan føre til, at en konkurrerende virksomhed udvikler lignende produkter. [26]

Mulighed for samarbejde og strategisk kontrol: Blandt de organisatoriske enheder, der er ansvarlige for individuelle moduler i produktudvikling eller individuelle processer i virksomheden, kan der være en reduceret udveksling af (implicit) viden og en reduceret evne til at samarbejde. Dette kan skjule synet på hele systemets ydeevne. [1]

Anvendelseseksempler

Se også

litteratur

  • Margit Osterloh: Håndtering af strukturer og processer. IOU - Institute for Organization and Business Theories, University of Zurich, 2. maj 2006 ( PDF på uzh.ch).
  • KB Clark, CY Baldwin: Designregler. Bind 1: Modularitetens kraft. MIT Press, Cambridge, Massachusetts 2000, ISBN 0-262-02466-7 (engelsk).
  • Interview med Ron Sanchez: Modularity: opgradering til næste generations designarkitektur. I: Tilsluttede magasindossierer. 12. maj 2000 (engelsk; professor i strategi og teknologiledelse ved IMD - International Institute for Management Development, Lausanne).
  • Stefano Brusoni, Andrea Prencipe: Udpakning af den sorte kasse af modularitet: Teknologier, produkter og organisationer. I: Industriel og virksomhedsændring. Bind 10. 2001, s. 179-205 (engelsk;PDF: 1,3 MB på rollins.edu).
  • Günther Schuh: Håndtering af produktkompleksitet: strategier - metoder - værktøjer. Hanser, München, august 2017, ISBN 978-3-446-45225-1 .
  • Günther Schuh: Guide til modulært design. VDMA, Frankfurt / M. 2015, ISBN 978-3-8163-0674-0 .

Weblinks

Wiktionary: modularitet - forklaringer på betydninger, ordoprindelse, synonymer, oversættelser

Individuelle beviser

  1. ^ A b Margit Osterloh: Håndtering af strukturer og processer ( Memento af originalen fra 4. marts 2016 i internetarkivet ) Info: Arkivlinket blev indsat automatisk og er endnu ikke kontrolleret. Kontroller venligst det originale og arkivlink i henhold til instruktionerne, og fjern derefter denne meddelelse. @ 1 @ 2 Skabelon: Webachiv / IABot / www.uzh.ch. IOU - Institute for Organization and Business Theories, University of Zurich, 2. maj 2006.
  2. a b Edward Crawley, Olivier de Weck, Steven Eppinger, Christopher Magee, Joel Moses, Warren Seering, Joel Schindall, David Wallace, Daniel Whitney: ARKITEKTURENS INDVENDIGHED I ENGINEERING SYSTEMS. (PDF) Monografi af MIT ESD Architecture Committee. I: Engineering Systems Symposium Proceedings. Marts 2004, adgang 29. april 2016 .
  3. a b c d Ron Sanchez, Joseph T. Mahoney: Modularitet, fleksibilitet og videnstyring i produkt- og organisationsdesign . I: Strategic Management Journal . tape   17 , nej.   2 , 1996, s.   63-76 , doi : 10.1002 / smj.4250171107 .
  4. a b c d e Karl Ulrich: Produktarkitekturens rolle i produktionsvirksomheden . I: Forskningspolitik . tape   24 , nej.   3 , 1995, s.   419-440 , doi : 10.1016 / 0048-7333 (94) 00775-3 .
  5. ^ CY Baldwin, KB Clark: Managing in an Age of Modularity . I: Harvard Business Review . tape   75 , nej.   5 , 1997, s.   84-93 .
  6. ^ Alan MacCormack, John Rusnak, Carliss Y. Baldwin: Udforskning af strukturen i komplekse softwaredesign: En empirisk undersøgelse af open source og proprietær kode . I: Ledelsesvidenskab . tape   52 , nej.   7 , 2006, s.   1015-1030 , doi : 10.1287 / mnsc.1060.0552 .
  7. Carliss Y. Baldwin, Kim B. Clark: Den Architecture of Deltagelse: Er Code Arkitektur afbøde freeridekørsel i Open Source Development Model? I: Ledelsesvidenskab . tape   52 , nej.   7 , 2006, s.   1116-1127 , doi : 10.1287 / mnsc.1060.0546 .
  8. ^ Anna Cabigiosu, Arnaldo Camuffo: Beyond the "Mirroring" Hypothesis: Product Modularity and Interorganizational Relations in the Air Conditioning Industry . I: Organisationsvidenskab . tape   23 , nej.   3 , 2012, s.   686-703 , doi : 10.1287 / orsc.1110.0655 .
  9. Sendil K. Ethiraj, Daniel Levinthal: Modularitet og innovation i komplekse systemer . I: Ledelsesvidenskab . tape   50 , nej.   2 , 2004, s.   159-173 , doi : 10.1287 / mnsc.1030.0145 .
  10. ^ Manuel E. Sosa, Steven D. Eppinger, Craig M. Rowles: Misalignment af produktarkitektur og organisationsstruktur i kompleks produktudvikling . I: Ledelsesvidenskab . tape   50 , nej.   12 , 2004, s.   1674-1689 , doi : 10.1287 / mnsc.1040.0289 .
  11. Glenn Hötker: Do Modular Produkter Bly til Modular organisationer? I: Strategic Management Journal . tape   27 , nej.   6 , 2006, s.   501-518 , doi : 10.1002 / smj.528 .
  12. ^ George J. Stigler: Arbejdsdelingen er begrænset af markedets omfang . I: Journal of Political Economy . tape   59 , nej.   3 , 1951, s.   185-193 .
  13. Sebastian K. Fixson, Jin-Kyu Park: Effekten af fuldstændige: forbindelser mellem produkt arkitektur, innovation og industri struktur. I: Forskningspolitik . tape   37 , nej.   8 , 2008, s.   1296-1316 , doi : 10.1016 / j.respol.2008.04.026 .
  14. ^ A b c Clayton M. Christensen, Matt Verlinden, George Westerman: Disruption, desintegration og spredning af differentierbarhed . I: Industriel og virksomhedsændring . tape   11 , nej.   5 , 2002, s.   955-993 , doi : 10.1093 / icc / 11.5.955 .
  15. Ron Adner, Daniel Levinthal: Demand heterogenitet og Teknologi Evolution: Konsekvenser for produkt- og procesinnovation. I: Ledelsesvidenskab . tape   47 , nej.   5 , 2001, s.   611-628 , doi : 10.1287 / mnsc.47.5.611.10482 .
  16. ^ A b c Richard N. Langlois, Paul L. Robertson: Netværk og innovation i et modulært system: Lektioner fra mikrocomputer- og stereokomponentindustrien . I: Forskningspolitik . tape   21 , nej.   4 , 1992, s.   297-313 , doi : 10.1016 / 0048-7333 (92) 90030-8 .
  17. Allan Afuah: Dynamiske Afgrænsning af Firm: er virksomheder Better Off Being vertikalt integreret i ansigtet af en teknologisk forandring? I: The Academy of Management Journal . tape   44 , nej.   6 , 2001, s.   1211-1228 , doi : 10.2307 / 3069397 .
  18. Peter Galvin, Andre Morkel: The effect of product modularity on industry structure: The case of the world bicycle industry . In: Industry and Innovation . Band   8 , Nr.   1 , 2001, S.   31–47 , doi : 10.1080/13662710120034392 .
  19. Nicholas Argyres, Lyda Bigelow: Innovation, Modularity, and Vertical Deintegration: Evidence from the Early US Auto Industry . In: Organization Science . Band   21 , Nr.   4 , 2010, S.   842–853 , doi : 10.1287/orsc.1090.0493 .
  20. Melissa A. Schilling: Toward a General Modular Systems Theory and Its Application to Interfirm Product Modularity . In: The Academy of Management Review . Band   25 , Nr.   2 , 2000, S.   312–334 , doi : 10.5465/AMR.2000.3312918 .
  21. Herbert A. Simon: The Architecture of Complexity . In: Proceedings of the American Philosophical Society . Band   106 , Nr.   6 , 1962, S.   467–482 .
  22. Richard N. Langlois: Modularity in technology and organization . In: Journal of Economic Behavior & Organization . Band   49 , Nr.   1 , 2002, S.   19–37 , doi : 10.1016/S0167-2681(02)00056-2 .
  23. Christian Terwiesch, Christoph H. Loch, Arnoud De Meyer: Exchanging Preliminary Information in Concurrent Engineering: Alternative Coordination Strategies . In: Organization Science . Band   13 , Nr.   4 , 2002, S.   402–419 , doi : 10.1287/orsc.13.4.402.2948 .
  24. Fabrizio Salvador, Cipriano Forza, Manus Rungtusanatham: Modularity, product variety, production volume, and component sourcing: theorizing beyond generic prescriptions . In: Journal of Operations Management . Band   20 , Nr.   5 , 2002, S.   549–575 , doi : 10.1016/S0272-6963(02)00027-X .
  25. Lee Fleming, Olav Sorenson: Technology as a complex adaptive system: evidence from patent data . In: Research Policy . Band   30 , Nr.   7 , 2001, S.   1019–1039 , doi : 10.1016/S0048-7333(00)00135-9 .
  26. L. Fleming, O. Sorenson: The dangers of modularity. In: Harvard Business Review. 79(8), 2001, S. 20–21.
  27. Modularis.