大飞机产业组织模式

　　从世界范围装备制造业的生产组织情况来看,目前呈现出三个明显的特征:国家或区域产业集群化、模块化生产与全球化生产网络、区域或全球网络创新。大飞机产业作为一个十分复杂的生产系统,也具备这三方面的明显特征。

(一)航空工业的两种生产组织模式:纵向一体化与专业合作化

　　纵向一体化是指从原材料到产成品,所有的工艺都是在一家企业内部独立完成。专业合作化则是指从原材料到产成品,不同的工艺、部件由不同的企业来完成,最后由一家企业进行总装。对于纵向一体化企业,其生产组织主要是通过企业内部的管理指令实现的;而对于专业合作化生产模式,其生产组织过程主要是通过市场利益为纽带、根据合约规定实现的。这两种生产方式是工业生产两种主要的组织方式(参见图4.4)。

图4.4　纵向一体化与专业合作化的比较

　　如果参与专业合作化生产的N家企业集中于某一个区域,就会形成一个产业集群。经济学家曾经提出过这样的问题:一个地方N个从事相关经济活动的、规模为S的企业为什么不可以用一个做同样事情的规模为N×S的企业来代替呢?这种由集群化的N个企业来完成一件工作的专业化分工到底有什么好处呢?Maskell认为,这种生产模式可以降低管理的成本、克服信息不对称问题、深化专业化生产和专业知识进而提高知识创新水平。当产业集群中的企业越来越多时,劳动力的分化也会加深,产业集群中的知识的广度和深度才有可能不断扩展和加深,知识创新的频率也会加快¹⁷。产业专业化分工导致的集群式发展既可以利用专业化促进企业间的分工和专业化生产,获取分工带来的效率,同时处于专业化分工集群中的企业又可以把其他处于同一产业链上的其他企业看成是自己生产的一部分,从而避免由于单个企业资金规模的限制而无法组织大规模生产,众多企业集聚在一起还可以获取大规模企业才可获取的规模经济与范围经济,又可以避免大规模公司存在的决策迟缓、管理僵化、调整困难等问题。集群中企业可以通过培育与其他地方企业、研究机构、劳动力市场和商业支持机构的外部联系来实现业务与人员的效能的“倍增效应”,即通过动员集群内部的资源来获取商业竞争力。

　　当有多家单位共同参与创新过程时,专业化的集群为各个参与单位更好地利用创新机会提供了组织上的灵活性。但为了提供一个协调相互关系的框架,往往需要通过合同来约束远距离的供应商的行为,但是,在充满未知的项目研发过程中,可能会遇到这样那样的问题,如果合作者之间不能展开及时的沟通,那么这些合同就有可能成为参与方的制约,这就要求这些专业化公司最好在地理位置上“相邻”,这就是导致众多处在同一产业链上的不同专业化公司“扎堆”在一个区域的原因。也许有人认为一体化的企业可以很好地解决这个问题,其实并不尽然。一体化的企业由于管理层级过多,往往导致相互扯皮推诿,严重影响创新过程的效率。

　　以波音为代表,早期主要采用的是纵向一体化的生产组织方式,大部分工作是在波音公司内部完成。巴西航空工业公司在其起步阶段,也是主要以纵向一体化为主的企业。波音公司曾经是一家高度垂直一体化的企业,从B 707 到B 727,飞机部件自制率一直很高,大部分都是在美国国内制造,从B 737和B 747 开始部件自制率才逐步降低。到20世纪90年代末,波音各类大型民用飞机的部件自制率降低到40%左右,并计划到2016年进一步降至25%(刘维林,2009)。波音公司原来之所以一直保持较高的纵向一体化,主要是担心协作生产会导致技术外泄和控制权的稀释,当然这也与美国的技术保护主义政策有关。美国政府为了避免航空关键技术向国外扩散,往往会对航空工业企业的海外合作项目进行干预,以阻止有可能发生技术转移的合资或合作生产项目。不过近年来,为了占领海外市场、降低研发制造成本,波音也开始采用外包生产的方式把部分子系统的生产制造转移到国外。

　　专业化是由于大飞机本身的复杂性所导致的。任何一个企业都很难掌握大飞机所需的所有知识和设备,因此,必须进行专业化分工。最初,这种分工主要是在区域产业集群内部企业进行,而今天这种专业分工则变成国际化的分工了。今天,航空制造业变得越来越国际化了,并且不同的部门主要集中于少数几个企业,形成部门的寡头垄断。不仅大型飞机的整机供应商只有波音、空客这两家公司,而且诸如发动机、机载系统设备这样的产品,也都相对集中、垄断在少数供应商手中。从地理位置上看,这些公司又主要集中于少数几个大都市区。一般说来,大飞机制造商在一个城市设计飞机,通常也在这个城市组装飞机,然后把它的初步设计分发给分布在全球的分系统供应商。例如,庞巴迪支线飞机在蒙特利尔组装,但其发动机却来自美国的GE公司,而其他分系统可能在日本生产。

　　与生产的专业化与新产品开发的网络化趋势相一致,新产品的设计与开发一般由多家公司通力合作才能完成,特别是由主承包商和一级分包商、二级分包商共同完成。这一过程既是知识创新的过程,也是一个知识溢出的过程。民用航空产业正是各方面创意与努力交互实现的过程。区域产业集群内产业链上下游企业之间的分工使得各产业可以更好地专注于自身的核心能力提升,企业有更多的资金和人员及实力进行各种技术改进和发明,从而促进整个产业链的自主创新。

　　在过去的二三十年中,由于不断加速的技术进步、不断提高的投资强度和技术开发风险、竞争不断加剧、市场机制的重要性也在不断提升,加上航空工业中模块化生产(modular production)的不断增加,纵向一体化的组织模式在逐渐减少,专业合作化不仅越来越必要,而且也成为所有航空制造企业的现实选择。空客、巴西航空公司、庞巴迪公司,都把全球专业化合作作为自己公司的战略。

　　以英格兰中西部地区的宇航工业集群为例,新企业的不断加入促进了原有企业的运营管理能力的提升,增加了在新技术开发上的投资,创造了新的产权模式,而新的产权模式又为新的商业战略提供了可能。大量企业集聚在一起,既可以获得大规模企业具备的优势,同时又避免了大规模企业的管理僵化;既可以获取其他企业提供的配套能力,同时又避免了固化而复杂的采办关系。随着专业化分工与协作的深化,原来在一家公司内部的基于内部分工基础上的纵向一体化逐步被由多家高度相互依赖的公司组成的基于专业化分工的一体化所代替。

　　从我国目前航空工业的组织情况来看,我国航空工业基本上采用的就是纵向一体化的组织模式,“大而全、小而全”一直是困扰我国航空工业发展的一个重要问题。纵向一体化的结果就是产品成本过高从而导致产品的价格过高,在市场上缺乏竞争力。目前世界上通行的航空工业组织模式则是专业合作化。所以,我们必须对我国目前航空工业“大而全、小而全”的纵向一体化生产模式进行改革,实行专业化生产。而专业化改革的前提是国有航空工业企业的产权改革,各个专业化生产厂与总装厂是产权独立的企业,各自对自己的运营管理负责,而我国这种产权上同属国家所有、管理上由集团公司负总责的产权及管理模式导致企业内部运行效率低下、内耗严重、交易成本过高。

　　从我国国家民用航空科技工业基础来看,显然大飞机走纵向一体化的道路是行不通的,因此必须实行全球专业化协作生产的道路,关键分系统和零部件要采用全球采购和外包生产的模式,这样一方面可以暂时绕过一些目前尚没有突破的技术壁垒,同时可以降低研制成本和研制周期。我国航空工业理想的生产组织模式应该是以整机企业为龙头,各分系统实行专业化配套,各个企业产权独立,以市场为纽带,按合同协定组织航空产品的研发生产。

(二)模块化生产与总装集成

　　为了节约成本、开拓市场、获取技术优势,企业希望在全球范围内组织生产;而交通成本的降低和通信手段的革命性变革使得这种生产组织模式由理想变成了现实,于是工业生产开始由原来的一体化大型企业向跨国生产的跨国公司、再到跨国生产网络转变,实现了全球同步设计、同步生产、在客户所在地组装。随着信息技术与计算机技术的发展,模块化、分布式、集成化生产已经变成了工程技术产业主要的运营模式。

　　在大飞机产业也一样,整机和机体自主研制和以此为基础的转包生产成为大飞机研制的主要方式。发动机、机载设备分系统和材料生产的专业化、国际化研制、生产、服务成为国际主流模式。按现代企业制度运作的主制造商—供应商模式基本成为大飞机产业先进国家唯一的大飞机制造业企业运作模式。这些运作模式经历了长期实践的检验,促进了大飞机产业的发展。主承包商、分系统供应商的企业运作模式要求大飞机企业集团通过寻找合作伙伴把大量的飞机零部件生产外包,自己则集中精力发展企业的核心能力,研发设计产品。主制造商—供应商的运作模式突破了我国以往一厂一所的传统模式,将异地广域分布的多个航空厂所的优势进行整合,并与国际著名的飞机部件供应商合作,实现异地企业联盟联合研制、生产和维护支援。

　　在工程学上,模块是指一个功能单元。无论连接在什么系统上,这个功能模块都可以保持自己的本质特征。模块化可以使工程师们能够把多种多样的功能单元连接起来以实现预定的功能。使用模块化设计与生产有两个重要的好处:一是降低了成本,使得设计更加容易;二是减少了各种部件与工作之间交换的次数,使得复杂的工作便于管理、得以实现。更为重要的是,模块化设计与生产有利于实现产品设计、工艺、工装设计及生产准备等的并行协同。多专业、多领域的并行协同,是提高制造质量、降低成本的好模式。它打破传统的飞机设计模式,将装配设计前移,在初步设计和详细设计之间增加了装配设计,将各专业设计人员按照产品装机状态确定各系统间最终接口界面,完成数字化样机预装配,工艺部门根据各零部件设计的成熟度并行开展工艺/工装设计工作,并把发现的问题及时向设计反馈。在此阶段,通过全机空间分析、运动机构分析及工艺、工装设计人员的拆装分析、工装工艺分析等,在设计初期发现问题,避免不协调而造成的返工,同时,一些周期长的工装开始制造。为适应并行和协同工作需求,必须采用项目矩阵管理,组建飞机集成产品组IPT,根据飞机产品研制任务动态组成面向产品不同层次的IPT团队,根据项目的进展和工作重心的转移,实行IPT组织和成员的动态管理。把产品研制中上下游的研制人员组织在同一个团队中,冲破传统部门壁垒,在协同环境下实现设计与设计、设计与试验、设计与制造、设计与装配、制造与制造之间的实时协同与沟通。模块化生产还使得供应商的数量减少,供应链管理的复杂性降低。大飞机研制过程中的标准化、模块化、系列化,既保证了产品质量,又降低了研制成本。

　　在这种生产模式下,处在顶层的大飞机总成商必须具备设计和系统集成能力以及市场开拓能力。飞机组装是一项非常复杂的工作,成千上万的零部件由众多的高技能员工组装起来。此外,总成商必须完成技术上十分复杂的产品设计与测试、协调巨大的供应网络、开拓市场、为产品提供服务支持等功能,而这些功能都必须面对金融、技术和市场的高风险。

　　尽管飞机需要多种分系统,但是,特定分系统的供应商数目却是有限的。飞机分系统的设计生产也同样十分复杂,即使是二级分包商、甚至是三级分包商,也需要有很强的设计、集成和营销能力,需要专业的工程技术专家、先进材料、技术和制造工艺。实际上,飞机性能的改善很多都来自于二级分包商的研发努力。一般说来,一架喷气式运输机60%的价值来自于分包商。这些二级分包商与主承包商一样,也必须协调下面的供应网络,并面对一个高风险的商业技术环境。严格按照航空工业标准对照图纸生产对于参与大飞机研制的二级、三级分包商来说是一个巨大的挑战,这些分系统和零部件的供应商必须熟练掌握先进材料的加工处理工艺,掌握先进的制造工艺,保持详细的生产记录。当这些分包商面对同样的质量和交货时间要求时,他们就会在成本上展开竞争。

　　例如,空客A380有39家分系统供应商,为其提供59个分系统,其中包括由Jamco公司提供的垂直尾翼,FR HiTemp公司提供的油泵,Pratt & Whitney提供的发动机等。最终由EADS公司和BAe Systems公司完成总装。再比如,波音787梦幻飞机虽然是在西雅图组装,但是其发动机由英国的罗—罗公司和通用电气提供、起落架由日本公司提供、软件由法国公司提供、货舱舱门由瑞典公司提供,其他的零部件和分系统则来自其他几十个海外供应商,此外还有几百家地方零部件的供应商。

　　在模块化生产模式下,主供应商主要负责与航空公司合作,确定机型和性能指标,确定总体设计思路与方案,然后再把这些设计方案和指标分解到各个分系统和零部件层面,而把分系统的研制转包给分系统制造商,实行模块化研制。其过程如图4.5所示。

图4.5　大飞机的研制与模块化生产过程

　　一些一级分包商的高级管理人员承认,主机厂越来越依靠分包商来设计大型的分系统,长期以来,主机厂与一级分包商(有时也包括二级分包商)之间的合作一直是这个产业的重要特征,而且目前这种趋势变得更加明显。例如,古德里奇公司(Goodrich)的工程师就与波音公司合作,为波音747和波音777的起落架提供新的设计和解决方案。这种合作方式又进一步激励它与空客A380进行类似的合作,古德里奇也因此获得了A380的机体与机翼的组装合同,而这一业务原来是由空客传统的供应商梅塞—道蒂(Messier Dowty)公司完成的。

　　模块化生产可以实现生产的专业化,有利于提高零部件和分系统的科技含量与性能水平,促进航空科技不断进步,同时通过总装集成可以把不同专业领域的知识、零部件整合为一架性能优良的大型飞机,实现系统知识与分系统的兼容整合。

(三)航空工业供应链的生产区域化与网络全球化

　　从全球航空工业的生产布局情况来看,有两种基本的态势:一是航空工业越来越集中于少数几个区域或大都市地区,形成地方性的产业集群;二是各个航空产业集群之间开展密切的合作,以这些航空产业集群为主要节点,形成全球化的生产网络。这体现了支配航空工业布局的两种力量即向心力与离心力共同作用的结果。

　　为了配套协作的方便,航空工业最初主要集中在特定的区域,在这些特定的区域内集中了大量的企业(主承包商、分承包商、零部件生产者)、大学、国家实验室等科研生产单位,形成区域性的生产协作网络。但是随着研发成本的不断飙升、技术的复杂程度不断提高,以及开拓国际市场的需要,目前世界航空工业呈现出加速国际化的趋势,地方供应链在航空工业中的地位不断下降,正在逐步被全球化的供应链所取代,主承包商在全球范围内配置资源,往往只把一些次要的工作留给地方供应商。

　　目前,除了美国以外,基本上没有哪个国家能够独自承担研制大型飞机所必需的庞大的国内市场、巨额的研发成本、先进的航空技术;此外,大型飞机有苛刻的飞行安全和性能参数要求,只有如此才可以获得国际认证,只有如此才可以在其他国家落地,显然那种只是为国内市场研发大飞机的做法基本不可行。

　　近二十多年来,世界航空产业全球化和专业化生产的趋势越来越明显。目前已经很难找到一架完全由一个国家自己制造的飞机。越来越巨大的研发投入、生产销售和市场风险,迫使任何一国的航空工业不得不参与到全球航空工业生产链中去(参见表4.1)。例如,巴西航空工业公司以质量第一为原则,广泛选用世界各国的优质部件,50%的飞机设计技术来自世界其他国家,飞机部件既有西班牙生产的机翼、智利的机尾和比利时的后段机身,也有美国生产的发动机和机舱内的机座和地毯。

表4.1部分机型国外供应商所供部件、发动机和机载设备的价值比重

机型

价值比重

机型

价值比重

B727

≤2%

A330300

10%~30%

B767

10%~26%

A330600

29%

B777

15%~26%

A340300

22%

A310300

30%

MD80

16%

A320

17%

MD11

20%

　　资料来源:U.S.International Trade Commission,Global Competitive of U.S.Advance Technology Munufacturing Industries:Large Civil Aircraft.Publication 2667,1993.

　　大型客机是全球化协同研制的产物。生产跨国化是世界民用航空制造业的发展趋势。随着航空工业国际分工和专业化协作的发展,各国各地区航空产品生产上相互依赖程度日益提高,现在几乎没有一个知名的飞机项目是由一家公司甚至一个国家单独来承担研制生产的。波音在全球70个国家以及美国48个州共有雇员近16万名,约3 000家供应商,其制造飞机的工作量中50%是通过转包生产完成的。波音飞机的零部件由包括中国在内的世界70多个国家和地区生产,波音公司宣称在一天24小时内,有81个国家超过1.5万个波音供应商为波音产品设计、制造、销售,为波音产品的基础设施提供零部件和服务,正在研制的7E7客机部件有35%的份额由日本承担,参与此项目的还有意大利等国的航空工业企业。EADS作为欧洲跨国联合体,拥有全球员工11万多名,参与其各型飞机组件的生产,其所属的空客公司由欧洲四家主要航空航天公司组成,这四个合作伙伴扮演着股东及制造生产者的双重角色,并在空客的管理及协调下,执行大部分的设计和飞机的制造工作。空客公司在27个国家拥有超过1 500家供应商,并与19个国家的航空企业签订合作计划。

　　1994~2005年,美国民用运输及机体部件累计出口总额相当于同期民用运输机的52.3%,而机体部件的进口总额达到整机进口的1.3倍。在大型民用飞机的社会分工体系中,各层级厂商之间具体的分工协作方式主要有转包生产(subcontract)、风险合作(risk sharing)、联合研制和补偿贸易等几种形式,其中每一种方式又包含诸多不同的具体做法,在直接与飞机制造商达成的分工协作中,前两种较为常见,而补偿贸易这一方式只是常见于发动机和机载设备供应领域。全球外包生产、跨国联合投资、外国直接投资等直接促进了这个产业的国际化。大公司日渐风行的全球采购和国际生产合作,可使其获取最为先进的技术和生产部件;借助风险共担机制,降低研制风险;通过大规模的供货合同,降低采购成本以及维修和使用费用;通过国际生产合作,降低劳动力成本。以规模生产制造出价格最低、质量最高的产品,已成为制造商在竞争中取胜并获得高额利润的法宝。

　　目前,航空工业的全球化生产安排包括各种形式的直接投资、合资、联合生产、许可证协议、海外并购以及研发与市场开拓等方面的合作。我国的大飞机研制也要遵从国际化的要求,积极参与国际航空产业链分工,既要积极承担转包业务,更要努力成为国际航空业务的总包商,积极推动航空工业企业兼并重组和跨境并购,实现我国航空工业公司的国际化。

(四)航空工业的专业化与供应链管理

　　飞机装配过程涉及成千上万的零部件、工装、夹具、工具等,占飞机制造总劳动量的比例很大。由于飞机产业的中间品很多,如果所有这些中间品由最终的飞机制造公司完成组装,其工作量巨大,运输成本巨大,因此,为了降低生产组织成本,现在已经逐步发展起了模块化的生产方式。

　　随着航空技术的不断发展,目前任何一家公司都不可能掌握大飞机研发制造所需的所有知识与设施,像其他领域一样,航空科学与技术正在变得越来越复杂、越来越精深,这使得整个行业内不同的组织和主体必须走专业化发展之路,并且这一趋势还在不断发展,因此专业分工成为大飞机行业生产的必然选择。随着模块化设计与制造技术在大飞机产业的应用,大飞机行业生产的专业化不断强化,尤其是在分包商和零部件生产商层次。这种专业化的发展有助于分包商和零部件供应商专注于某个特定领域,推动这一领域航空科学知识的发展;而作为总包商的大飞机公司,则专门集中于整合各个分系统,使之成为能满足市场需要的最终产品。

　　供应链(supply chain,SC)是一个与产品的制造和服务有关的由供应商、制造商、销售商、客户组成的功能网络。供应链管理(supply chain management,SCM)是用系统的观点将供应链所有成员看成一个有机整体,对整个供应链内各成员企业间的物流、信息流、资金流进行设计、规划、协调和控制,对包括原材料采购、产品制造、运输、分销以及零售的整个过程进行有效的管理,同时与合作伙伴共担责任、风险,共享利益,以最小成本实现最大的系统利润。一般说来,总成商一般都依靠一个包括成百上千个分系统、主要的零部件的国际国内供应商网络(参见图4.6)。管理好这个复杂的供应商网络是飞机总成商的一项重要能力,《财富》(Fortune)杂志就将供应链管理能力列为企业一种重要的战略竞争资源。一个经常被提及的例子是,波音747飞机的制造需要400多万个零部件,可这些零部件的绝大部分是由65个国家中的1 500个大企业和15 000个中小企业提供的,由此可见,航空工业生产过程的复杂性及供应链管理的难度。近年来,随着供应链管理技术和方法的不断提升以及航空科技工业模块化生产的推行,对供应链的精练化也在深入推进,比如,巴西航空工业公司ERJ 145项目有大约400家供应商,而其最新的ERJ 170/190系列飞机的供应商就减少到大约40家。

图4.6　航空工业的供应链结构

　　以波音公司为例,波音747飞机有600多万个部件,波音767和777飞机各有超过300万个部件。波音公司的全球供应商有4 000多家,分为一级供应商和二级供应商。如何高效利用全球供应商的生产、技术和设计是公司面临的最大挑战之一。例如,将南卡罗莱纳州生产的机身段运送到日本,装上飞机尾部,最后运送到埃弗雷特工厂总装,高效地集中在生产线上。以前737部件是用火车运输,现在787改用由747改装的飞机来运送机身,生产效率提高了很多。所有这些都要求主承包商必须具有优秀的供应链管理和物流管理能力。为了提高供应链管理的效率,降低供应链管理的难度,开始对自己的供应链进行精简,赋予一级供应商更大的管理下级供应链的责任。在20世纪90年代中期,英国宇航公司把它的供应商数量由11 000家减少到4 000家左右。进入21世纪以来,这种供应链的精简速度大大加快,在2000~2005年间,波音公司把它的直接供应商数量由3 600家减少至1 200家;2006年,空客宣布,它们打算把自己的供应商数量减少83%,从3 000家减少到500家左右。目前,飞机制造商主要与一级供应商直接打交道,而一级供应商也开始效仿主机制造商的做法,建立自己的供应链,并对其不断进行精炼化。这一进程使得一级供应商对于主机制造商在创新性、灵活性以及竞争力上的影响至关重要。现在,系统供应商不再仅仅是按照总成商的要求生产相应的分系统,而是要负责管理这一分系统的下级供应商和整条供应链。

　　从世界范围来看,航空工业的分布式模块化生产、区域化配套与全球生产组装技术、供应商的精选、设计的专业化与中心化、对供应网络的战略管理与产品开发等都是现代航空产业生产组织的主要模式。