幾何学的な構成要素以上の意味を持つモジュール

ジオメトリ（形状と位置関係）に基づくモジュラー化 - 単一の機能をベースにして他のモジュールに関連してその位置に基づき、ビルディングブロックに製品を切り刻む - それだけでは理想的なモジュラーシステムに向かって完全に機能しません。モジュラー化の利点を最大限に活用するためには、モジュールを構成するものの概念を広げ、モジュールの幾何学的な考え方を超える必要があります。

モジュールを定義する 3つの特性

モジュールを作るために必要なものを詳しく見てみましょう

製品のコアとなるコンポーネントは、製品内の 1つまたは複数の機能をつかさどっています。 機能は、コンポーネントが行う処理として説明できます。つまり、製品のユーザーに直接的な機能を提供するか、またはそれを行う他の機能をサポートしています。 この機能とは エネルギー 材料 または情報などの動作と操作およびこれらを変換することを示しています。 これは、パイプやケーブルなどによって転送、または ギアやモーターのように変換されています。 また、保護カバーのように何かを防止するものもあります。 コンポーネントをフレームに固定するブラケットなどの部品でさえ、フレームからコンポーネントに力とトルクを伝達する役目を持っていると説明できます。したがって、モジュールを定義するためには、少なくとも1つの機能が必要なのです。

機能が動作するためには、相互に接続する方法が必要です。動作転送が行われるのは、機能間のインタフェースです。モジュール間の交換を制御する方法は、モジュール間のインタフェースを定義することです。インタフェースを正しく定義し、製品のライフサイクルにおいて安定した状態に保つことができれば、インタフェースの両側のモジュールに対して柔軟性、安定性、および即対応が可能な環境を実現できます。

ここまでは、機能とインタフェースをモジュールの定義に必要な 2つのコンポーネントとして認識しました。これらは、完全ではないにしても、モジュールの幾何学的特徴に依然として強く結びついています。この考え方だけで、製品を機能単位ブロックに「スライス」することによって、ほとんどの製品をモジュラー化することができるということをご理解いただくことができました。しかし、モジュールアーキテクチャの利点を十分に活用するためには、各モジュールが製品に対して顧客価値を満たす方法、つまりモジュールに戦略を割り当てる必要がある方法を調査し織り込む必要があります。この戦略は、複雑さを最小限に抑える、柔軟性を最大限に高める、または迅速な開発を可能にする内部および外部の要件をカバーする必要があります。

• オペレーショナル・エクセレンス– 生産コスト、リードタイム短縮などを最適化する為に分離
• 顧客への親密さ– 個別の顧客要求または利用環境要件に対して柔軟性を提供する為に分離
• 製品リーダーシップ– 差別化、高付加価値を生む技術開発を可能にするモジュール分離

実際のモジュラー化 – 理想的なモジュールを探し出す方法の例

これまで学んだ方法論に従って、実際の製品範囲に適用してみましょう。この例では、製品はショベルカーの製品範囲であり、モジュラー化によって多くの利益を得ることができる製品です。このモジュラー化は、ブーム、アーム、バケット、ホイールのステアリングなど、主要な動作部品に焦点を当てます。

この掘削運動はブーム、アーム、バケットの集合的な動きによって形成され、以下の画像のようにそれらは接続して取り付けられています。現在の製品範囲には 1つの掘削アームサイズしか含まれていませんが、製品構成管理的にはより大きなサイズに拡大する可能性があると仮定します。また、アームとブームは、それが壊れないようにするために何らかの強度テスト認証に準拠する必要があり、したがって、各新しい設計は、生産前にテストする必要があると仮定しましょう

アプリケーションに応じて、ショベルカーは、以下に説明するホイールまたは異なるタイプの走行装置で移動することができます。

ショベルカーの異なる部分がどのように組み立てられ、相互作用するかというこの論理を考えると、下の図で示しているように、これらの幾何学的セグメントに基づいてモジュールを作成することは論理的に思えるかもしれません。

このモジュラー化は、機械機構的な部品の幾何学的特性と一致しています。各モジュールは明確な機能を備えており、モジュラー展開は機械の組み立て方と一致しています。ただし、これらすべてのモジュールが同じまたは類似のコンポーネントを共有するという事象はまだ考慮されません。

問題の機械の部品を再検証してみましょう。下の画像でわかるように、アーム、ブーム、バケットは油圧シリンダーによって動かされ、ホイールサスペンションのステアリング機能も同様です。これらのシリンダーのサイズにはいくつかのバリエーションがあると想定するのが妥当ですが、このバリエーションモジュールは、すべて同じ一般的な設計原則に従っており、ピストンの両端にブラケットジョイントがあり、ホースを機械の油圧システムに接続するための接続部分が存在しているという仕様が守られています。

同様の考え方をたどって、機械の可動部分の分析を続けましょう。ホースは、機械の周りのシリンダーを、ポンプとバルブを含む中央の油圧ユニットに接続しています。 これらは、シリンダーとは対照的に、アプリケーション（用途仕様）に大きく依存します。長さはバルブとシリンダーの間の距離によって決まりますが、圧力定格、直径、接続機能など、他の多くの特性を共有しています。

アーム、ブーム、およびバケットリンケージの構造セグメントは、純粋な機械的要件に基づいて設計されており、特定の応力に耐えるように指定され、求める移動空間をカバーできる寸法になっています。 これらの部品を1種類の共通形状に適合させようとすると、その部品の目的が損なわれます。 機能的な観点から、ブームとアームをサブ機能に分離することは困難です。 ブームとアームの組み立て状態時にのみ、リーチ、掘削レバレッジ、およびリフト能力の機能を果たすことができるのです。

さらに、掘削アームのサイズが異なるさまざまなショベルカーを作成することで、主にブームとアームだけでなく、バケットサイズもさまざまなバリエーションが期待できます。 油圧シリンダーとホースを別々のモジュールとして定義することで、シリンダーとホースは限られた数のバリエーションにもかかわらず、アーム、ブーム、バケットにさまざまなバリエーションを持たせることができます。

油圧機器は、主にモーター、油圧ポンプ、制御バルブで構成されています。 また、油圧はシリンダーに送る必要があります。 油圧機器の位置は、キャブの後ろの本体のどこかに配置される駆動装置（エンジンまたは電動のいずれか）の場所によって決定されます。

機械のサイズの違いにより、油圧システムは複数の容量種類が必要になるため、ポンプとバルブのサイズにいくつかのバリエーション持つ必要があります。 市場が掘削装置の機能性の向上（例：アーム動作範囲増加）を要求する可能性もあり、これにより油圧機械の変更が必要になります。 ドライブトレインの開発（エンジンから電動モーターへの移行）によっても、油圧機器の変更が必要になる場合があります。 バルブとポンプを独自のモジュールにすることで、機械のサイズに応じて限られた数のバリエーションで提供できるモジュール組合せを作成することができます。 同時に、可動ジョイントの数の増加（より多くのバルブ、より大きなポンプ）に対処するため、またはドライブトレインの開発（ポンプ/モーターインターフェース）に対処するために、新しいバリアントを導入できます。 変化に対して柔軟であり、変化に対して機敏であることは、どちらも優れたモジュラー化の兆候です。

サスペンションは、ユーザーの要求の変化に基づく要件に従います。顧客が機械を使用する場所と方法によって、車輪またはクローラーの必要性が決まるため、機械の用途に基づいてさまざまな車輪サスペンションが必要になります。 ホイールサスペンションには、さまざまな地形でトラクションと安定性を提供する定義可能な機能もあります。

幾何学的な構成要素以上に優れたモジュール – 機能と戦略を支配します

モジュールがどのような機能を提供するかに基づくアプローチを適用することで、製品の企業戦略に沿ったモジュラープラットフォームが得られます。 モジュールは機能の周囲に定義され、同じ戦略に従うことが望ましいです。 このように、製品範囲のバリエーションは、顧客にとって重要な場所に限定され、高いレベルの共通性と大量のメリットは、バリエーションや開発が顧客価値をあまり与えない部品や高い内部効率の利点を与える部品に適用することができます。

モジュール戦略の概念をさらに一歩進め、各モジュールに戦略を明示的に割り当てていきます。

油圧シリンダーモジュール　                          戦略: オペレーショナルエクセレンス