杭州華三通信技術有限公司模塊化設計

摘 要:本文以杭州華三通信技術有限公司為例。分析了公司采用模塊化設計的原因，并剖析了公司產品路由器模塊化設計過程，及實施的效果，即提高了企業研發效率、降低了企業成本，更方便地滿足市場需要、增加企業技術積累、促進企業組織的演進。最后總結了企業實施模塊化應注意的事項。

關鍵詞:模塊化設計 產品模塊化 組織模塊化 硬件模塊化 軟件模塊化

杭州華三通信技術有限公司(以下簡稱H3C)是國內一家著名的IP技術與產品服務企業，擁有全系列路由器和以太網交換機產品，在網絡安全、lP存儲、lP監控、語音視訊、WLAN、SOHO及軟件管理系統等領域穩健成長，目前產品和解決方案已經覆蓋全球90多個國家和地區。

1 H3C公司應用模塊化設計的原因

H3C公司由于模塊化設計的原因有學習驅動、技術驅動和市場驅動三個因素。

1.1 學習驅動。作為一家我國基于lP的信息技術公司，H3C公司與其他本土信息技術公司一樣，也是從學習和模仿只逐漸發展壯大起來的。這個學習和模仿不但是學習技術、市場運作，還包括國際上通行的模塊化設計思想，H3C公司的模塊化設計技術從國外同行那里學習來的，它最早的大部分設計人員也是從國外同行中引進的。

1.2 技術驅動。H3C公司應用模塊化設計是由本身的行業技術發展特性決定的。由于IP或TCP，lP協議是互聯網發展的基礎，具有技術與標準的雙重身份，是一個開放的公用標準體系平臺，H3C公司發展基于lP技術，并在基礎上發展自己的專有技術，或者是在自己的模塊中封裝“隱蔽的參數”。

1.3 市場驅動。H3C公司主要產品如路由器、交換機等從整個信息系統鏈條上講，就是一個大的模塊。一直受到市場多樣化和“背靠背”的競爭壓力，只有結構越合理、界面越優化、接口越標準，即模塊化設計越優秀的產品，才能在市場競爭中取勝。

2 H3C公司產品路由器的模塊化設計

2.1 由傳統一體化設計到硬件模塊化設計路由器是當今網絡中的主要構件快，它們是獲得網絡層服務的關鍵，路由器對網絡發展起到了革命性的推動作用，只是在路由器出現以后，才很好地解決了局域網和城域網的聯接問題，才能在更大范圍內解決不同網絡之間的通信。早期的路由器是單總線、單CPU結構，采用傳統的一體化設計，輸入輸出端口固定。但是隨著網絡的發展，網絡技術日趨成熟，一體化的路由器的弊端和局限性可是顯露出來，它已不能很好地滿足用戶多變的組網需求。首先，它的端口是固定的，一旦局域網需要升級時，就不得不將原有的設備拋掉，重新購置新的設備，造成很嚴重的投資浪費。其次，隨著網絡的普及，能夠適用于所有用戶需求的網絡模型實際上已經不可能了，每個用戶都會提出適合自己特性的需求，以充分利用網絡并保護原有投資。于是，模塊化路由器應運而生，并很快成為網絡市場的熱門產品。

H3C公司建立了基于IP開放平臺的硬件設備設計常用模塊資源庫，整個路由器產品已經分解為很多通用模塊。同時，在維持常規通用模塊之外，仍留有創新空間。設計團隊可以根據市場需求為新產品提出新的組件要求。按照企業運作慣例，常規模塊使用率與創新模塊使用率的比率大致為7:3。除了國家和國際通行的標準外，H3C公司具有標準規范內部形成機制。在逐步發展過程中，積累了大量的企業標準和事實標準，用以規范設計與生產，并建立了相關的企業內部標準庫。硬件部分主要分為單板(電路部分)、CAD布線與可靠性檢驗部分、結構部分(工業設計)、電源部分與安全規范部分。在不同硬件的工作部門中，存在嚴格清晰的產品設計與生產標準:同時，在各個環節之間，也存在確定的標準(可以是企業標準、行業標準、國家標準和國際標準)以保證各個部件的通用。

2.2 由硬件模塊化設計到軟硬件模塊化一體化設計芯片速度大約每18月翻一番，因特網的流量大約每6月翻一番。作為因特網的樞紐，路由器正在朝速度更快、服務質量更好和更易于綜合化管理的三個方向發展。路由器是網絡核心產品，真正影響到其工作性能的還是內置的軟件。軟件決定著產品的可靠性、接口密度和配置的靈活性、路由計算和數據包的轉發速率以及多業務支持等方面性能。為此，路由器軟件模塊化設計出現。H3C公司沒有直接面向市場的軟件終端產品，所有的軟件工程都是用以滿足硬件系統和集成方案的需要。因此，軟件的模塊化開發與應用與硬件的模塊化狀況密切相關。與其他專業軟件公司的工作模式相似，H3C公司建立了公用代碼庫，日常使用的一些功能實現都在代碼庫內，可以直接調用，總量在300萬條左右:一般軟件的編寫有大約90%左右的代碼可以直接使用已經模塊化的公用代碼;只有1 O%左右的新代碼需要編寫以實現特定功能需要。H3C公司已經建立了一個公共的軟件平臺，一般情況下，所有的軟件功能模塊都能在這一平臺上實現功能的刪除或添加。

集成有一定量模塊的公共平臺也非一成不變。新的硬件和工程可能對軟件系統提出新的要求，在原有的軟件平臺無法滿足的情況下，研發人員需要將新的功能模塊嵌入到公共平臺上。因此，歷次開發也會不斷增加固定平臺的大小。但對增加部分的要求是，首先必須能夠有效地整合進原有的平臺，即方便實現功能開關;其次，新增模塊具有較高的重復使用性。

2.3 由單體模塊化設計到系列模塊化設計為了滿足網絡用戶多樣化的組網要求，提供更加靈活的市場選擇，豐富路由器產品，模塊化與系列化已成為路由器產品發展的一個趨勢。H3C公司在單體化設計基礎上可是了系列化模塊設計，系列化的目的在于用有限品種和規格產品來最大限度、且較經濟合理地滿足需求方對產品的要求。

采用系列模塊化設計思想可將產品進行抽象與系列分類，構成橫系列(在基型產品基礎上擴展外部模塊的變型產品系列)、縱系列列(主要模塊可通用的幾種規格產品形成一個家族化產品系列)，以及跨系列(主要模塊相近或通用的幾種產品形成一套系列)。

2.4 由產品模塊化設計到組織模塊化設計雖然在公司成立之初已經具有技術與經營上相當的模塊化水平，但是仍然缺乏有效機制來整合從產品開發到投入市場全過程知道不同模塊。如路由器的制造模塊化設計與生產已經成熟，但某一產品如何應對市場需要以及后續的配套的軟件剛才如何開展，一直是相對分散進行的，沒有在不同流程間建立有效的整合機制。這一整體連接的缺失，使得公司在應對市場變化和產品與服務的整體協調性上存在缺陷。因此公司在2008年引八微軟的產品開發與管理體系，即CBB來實現具體產品模塊化與組織管理模塊化的有效對接，進而提高企業的市場敏感度和研發效率。

3 H3C公司產品模塊化設計績效分析

3.1 模塊化設計提高企業研發效率在產品軟件與硬件研發過程中，乃至新產品的立項過程中，H3C公司都嚴格考察其利用現有模塊化資源的程度。與傳統設計相比，這一建立在CBB思路上的新研發過程有著更高的效率。一是模塊化設計和模塊可以大大縮短產品設計周期i模塊化設計與產品開發和測試是并行的，也大大縮短了設計周期。二是利用已有成熟模塊可大大縮短采購周期、物流周期和生產制造周期，從而加快產品上市時間。三是模塊化設計實現產品功能的分配和隔離，使問題的發現和設計的改進變得更容易。設計人員可以屏蔽與自身領域無關的細節，從而關注更高層次的設計邏輯，四是模塊功能的獨立性和接口的一致性，使模塊已經更加專業化，可以不斷通過升級自身性能來提高產品的整體性能和可靠性，而不會影響到產品其他模塊。H3C公司通過CBB平臺，利用模塊化設計，已經可以實現每天推出一款新產品。

3.2 模塊化設計有助于降低企業成本模塊是產品知識的載體，模塊的重用就是設計知識的重用，大量應用已有的經過試驗、生產和市場驗證的模塊，一方面可以降低設計風險，提高產品的可靠性的設計質量，另一方面也充分利用了既有的資源，最大限度降低了研發成本。在之后的生產環節，模塊化設計優勢同樣存在，采用成熟的經過驗證的模塊，可以提高采購批量，降低采購和物流成本。采用成熟的經過驗證的模塊，可以大大減少由于新產品投產對生產系統的調整的頻率，使新產品更容易生產制造，從而降低生產制造成本;如果劃分模塊時考慮到企業售后服務的特定需求，同樣可以縮短服務周期和耗費資源時間，降低售后服務成本。H3C公司采用啞鈴式運作模式，研發設計和市場推廣由自身負責，中間的制造環節采用OEM方式，在這種運作模式下，模塊化設計降低成本的優勢更加突出，他們的產品市場價格比國外同類產品低30%～50%。

3.3 模塊化產品能夠更方便地滿足市場需要模塊化既面向生產者也面向消費者，如何實現各類產品之間模塊化集成是市場關心的重要內容。傳統的1P通信產品遵循的互聯標準相對分散多樣，這對消費者組成了諸多不便。H3C公司lP互聯技術作為基礎標準的各類產品本身就具備模塊特征，能夠更方便地滿足不同用戶的需要。模塊化的設計大大增強了產品的靈活性、擴展性和快捷性。模塊功能的獨立性和接口的一致性，使各個模塊可以在系統設計規則上，相對獨立的設計和發展，可以進行并行設計、開發和并行試驗、驗證。新舊模塊的不同組合能滿足用戶的多樣性需求，易于產品的配置和變型設計，同時又能保證這種配置變型可以滿足企業批量生產的需求。如Quidway-1760模塊化分支路由器是H3C公司開發的邊緣接入路由器。它采用模塊化結構，在提供3個插槽、快速以太網接口等4個固定接口的同時，又提供了33個多功能接口模塊MIM(MuIti-funtional Interface Model)。這樣Quidway R1760模塊化分支路由器的軟硬件特性符合國際標準，保證了與其他廠家產品在各個層面上的互通，可最大限度地滿足用戶的需要。

3.4 模塊化設計有助于企業技術積累模塊化設計能夠幫助企業有效積累技術資源，提高行業競爭力。模塊化設計是基于麻雀的設計規則的H3C公司就基于IP技術標準。在模塊化設計中，大量企業的技術被封裝進入了固定的功能模塊，企業的技術以模塊的形式積累起來，每一次對模塊的改型或添加新的功能，都是在增加技術積累。同時，模塊化結構也有利于在產品中及時引入新技術，以新技術改造相應的模塊，取代舊模塊，這樣就保持了技術的領先，有效地實現企業研發資源的定向積累，提高了企業在行業內的競爭力。H3C公司有300萬行的軟件模塊，每天又在不同的模塊改進中持續增加，這些封裝在模塊中的核心技術，是其核心的競爭優勢所在。

3.5 模塊化設計過程促進企業組織的演進模塊化設計過程有利于企業研發團隊的分工，通過規范不同團隊間的信息接口，進行更為深入的專業化研究和不同模塊系統的并行開發。抽象的產品技術開發平臺和模塊的建立，可以實現企業組織結構與產品模塊機構之間的交互聯系，使并行工程擁有實施的根基，工藝、財務、采購和售后服務可以在產品研發早期就介入產品研發項目。同時，標準規范的模塊接口有利于形成產品的供應商規范，有利于產業分工合作。

4 小結

從H3C公司模塊化研發設計中，我們可以發現模塊化設計是基于標準化基礎上的一種系統化、通用化和組合化設計，具有提高設計效率，充分滿足市場多樣化的需要，降低企業經營成本和有利于企業技術積累等優點。另外還需要注意以下幾個方面。

4.1 要注重企業組織與模塊化程度匹配目前，雖然很多企業與H3C公司一樣，在零部件與軟件模塊上已經具備了相當的水平，但是由于不重視組織與管理方式上模塊化水平的提高，所以無法在組織層面將模塊化的效用發揮最大。H3C公司的CBB開發模式和按照開發模式劃分研發小組的模式，將模塊之間的關聯、交互關系定義若干種強度等級，把強相關的模塊集中劃分給一個團隊，或劃分給組織上、地域上關聯密切的多個團隊，同時按照模塊之間的接口來定義不同研發團隊之間的交互信息標準。這樣合理的模塊劃分和研發團隊劃分是進行產品并行開發和并行試驗驗證的基礎，與產品設計模塊化一切保證了企業的高效率和競爭力。

4.2 要深入認識模塊特性要實施模塊化設計，就要對模塊本身的特性有一個深入的認識。一方面，模塊自身功能獨立，具有標準連接接口和輸入輸出接口;另一方面，模塊又是整個產品的一部分，不理解模塊在整個產品和作用和位置，就無法定義模塊。雖然模塊的功能是自我包容、自我實現的，但模塊是依賴產品的存在而存在的。脫離產品設計規則和產品的整體配置需求，模塊的存在是沒有意義的。模塊的功能是整個系統功能的組成部分，一個模塊可以包含若干個子模塊。但模塊的層次越多管理難度就越大，當模塊層次劃分過多，就與非模塊化的產品機構沒有什么區別了。

4.3 要注重模塊接口的標準化為了實現模塊之間的互聯、互換，嚴格定義尺寸接口和輸入輸出接口是必須的。幾何連接接口可以是機械領域的銷、面、鍵和螺栓等，也可是電器領域的信號、能量等。在進行模塊分解時，必須充分考慮到接口結構的安排及其實現的難易程度。

4.4 要加強企業標準化工作模塊化是解決目前制造企業產品的標準化、通用化與定制化、柔性化之間矛盾的可行方案。企業中的模塊化實際上就是企業標準化。誰在競爭中取得制定行業標準的能力，誰就會成為超一流的企業。H3C公司的發展基于IP技術標準，同時，在模塊化過程中，更注重企業自身的標準化工作，在模塊化過程中形成了大量的企業標準和技術規范，這些標準與覺得規范封裝在模塊內，成為企業競爭的利器，極大地體現了企業的后發優勢。