モジュラー化は、部品をまとめる設計技法ではなく、狙う経済効果を製品アーキテクチャへ変換する経営・設計プロセスです。本稿は、ASME『Journal of Mechanical Design』掲載論文 “How to Use the Levers of Modularity Properly—Linking Modularization to Economic Targets”（2022年）が比較した7つの代表的モジュラー化手法を取り上げます。
論文は、各手法のモジュール形成ステップ（Core Step C）を共通の分析単位とし、入力情報、判断基準、モジュールドライバ、作業支援、対象ライフフェーズを比較しています。そのうえで、モジュール形成の理由をコスト、時間、柔軟性、品質へ因果的に接続できるか、また効果がどの工程まで波及するかを評価しています。この比較から、経済目標との接続が特に明確な手法として、M1：Life Phase Modularization、M2：Modular Function Deployment（MFD®）、M3：Strategic & Functional DSM-based Modularizationの3つが区別されます。
M1はライフサイクル全体、M2は顧客価値と事業戦略、M3は戦略意図と技術的結合を判断の起点とします。実務では三者を排他的に選ぶのではなく、産業特性、製品構造、経済目標に応じて組み合わせることが重要です。モジュラーマネジメント社はMFDを中核に、PALMA®を用いてモジュール、バリアント、インターフェース、構成ルールと判断根拠を継続管理し、成果を企業の運用資産へ変換します。
本稿が取り上げる論文は、7つのモジュラー化手法を名称や手順だけで比較するのではなく、各手法の中で実際にモジュール境界を決める「モジュール形成ステップ（Core Step C）」を切り出し、同じ物差しで分析しています。
著者が7つの手法を経済目標へ結び付けようとした意図は、モジュラー化の効果が広く知られている一方で、実務者が多数の手法の中から「自社が狙う経済目標に合う手法」を選ぶための比較可能な情報が不足していた、という問題意識にあります。市場が求める外部バリエーションを維持しながら、社内の部品・仕様・工程といった内部バリエーションを抑えることは、複雑性コストを管理するうえで重要です。しかし、従来の文献では、手法ごとに記述形式が異なり、モジュラー化が各ライフフェーズと経済目標へ及ぼす効果も暗黙的に語られることが多くありました。さらに、異なるモジュールドライバを用いる手法が、どの経済目標に、どのような経路で作用するのかは明確ではありませんでした。
図1 モジュール形成ステップの汎用的手法ステップ記述（原本）
そこで著者らは、手法の優劣を一律に決めるのではなく、各手法がモジュールを形成するときに使う「理由」を抽出し、その理由を経済的な効果へ結び付けて比較できるようにしました。狙いは、設計者、エンジニア、製品企画担当者が、手法名や知名度ではなく、達成したい経済目標から逆算して手法を選択できるようにすることです。したがって7手法の分析はランキングのためではなく、「どのレバーを動かせば、どの効果へ届くのか」を見える化するために行われています。図1は、文献著者がM1からM7までの違いを共通の枠組みで表現するために描いた概念図です。各手法について、モジュール形成の中核ステップCを中心に、必要なインプット、生成されるアウトプット、判断ゲート、関与する専門家、手法の目的、必要知識、作業支援、サブ活動、関連手法、モジュールドライバとアクセスポイントを同じ形式で記述します。これにより、手法ごとに異なる判断基準や経済効果への接続を、同じ物差しで比較できるようにしています。
比較項目は、①どの製品情報・要求を入力とするか、②何を基準に構成要素をまとめる／分けるか、③どのモジュールドライバを用いるか、④マトリクス、DSM、クラスタリングなど、どの作業支援を用いるか、⑤形成したモジュールが開発・調達・製造・販売・サービス・廃棄のどこへ影響するか、の5点です。
Impact Modelの「アクセスポイント」は、経済指標そのものではなく、モジュラー化の設計判断が因果関係の鎖へ入っていく「入口」と理解すると分かりやすくなります。因果の流れは、概ね①モジュールドライバによる境界判断 → ②製品アーキテクチャ特性の変化 → ③ライフフェーズの業務・プロセスの変化 → ④コスト・時間・柔軟性・品質への効果です。つまり、「コストを下げたいから部品をまとめる」という短絡的な説明ではなく、どの設計判断が、どの中間変化を通って、最終的な経済効果へ届くのかを段階的に追跡します。
たとえばSeparate Testing（個別試験）をモジュールドライバとして境界を設ける場合、そのドライバがアクセスポイントです。独立して試験できるモジュールにすることで、並行試験、故障箇所の切り分け、再試験範囲の限定が可能になります。その結果、検証時間や手戻りコストが減り、品質の安定化にもつながります。Carry-over（世代間継承）なら、実績あるモジュールを次世代製品でも再利用するという設計判断が入口となり、新規設計・検証の範囲が減ることで開発時間とリスクが下がります。Service／Maintenanceなら、交換・保守単位をモジュール境界に反映することで、分解範囲、停止時間、交換作業が減り、サービスコストと可用性が改善します。
この考え方の重要な点は、同じ「モジュラー化」であっても、用いるドライバが違えば到達する効果も異なることです。技術的結合をまとめるだけでは経済効果は結果として現れるにとどまる場合があります。一方、個別試験、調達、サービス、アップグレードなどを理由として境界を設計すれば、どのライフフェーズの何を改善するかを事前に説明できます。著者らがモジュールドライバを“levers of modularity”、すなわちモジュラー化の「テコ」と呼ぶのは、設計者がこの入口を選ぶことで、狙う経済効果へ働きかけられるからです。ただし論文のモデルは、効果額を自動的に算出するものではなく、因果経路を明示し、手法選択と効果仮説を比較可能にする枠組みです。
図2 モジュール形成ステップの汎用的手法ステップ記述（詳細）
文献著者がM1〜M7の違いを同じ枠組みで表現するために示した概念図であり、各手法の中核ステップCと、入力、出力、判断ゲート、関与主体、手法知識、作業支援、モジュールドライバおよびImpact Modelへのアクセスポイントを共通形式で記述する。出典：Schwede et al. (2022), Fig. 4を基に作成。
図1は、文献著者がM1からM7までの違いを明らかにするために、各手法の中核ステップC、入力・出力、判断ゲート、関与主体、必要知識、作業支援、モジュールドライバおよびアクセスポイントを共通の形式で記述し、その違いをあぶり出す過程を具体的に表現したものです。
論文は、M1：Life Phase Modularization、M2：MFD、M3：Strategic & Functional DSM、M4：Integration Analysis、M5：Lifecycle Planning、M6：Function & Variety Heuristics、M7：Product Family Architecture for Mass Customizationを比較しています。M4〜M7も技術結合、寿命差、バリエーション、生産性といった特定課題に有効です。しかし、経済効果を意図してモジュール境界を設計できる度合いと、効果が波及する工程の広さでは、M1〜M3が右上に位置します。
図2 7つの代表的モジュラー化手法の経済効果への着目度
注：論文の比較整理に基づく概念図であり、定量評価ではありません。
M1はライフサイクル全域を対象とし、最も多くの経済効果へのアクセスポイントを持ちます。M2はモジュールドライバを通じて事業上の狙いを直接モジュール形成へ反映します。M3はM2の戦略性に技術的結合の評価を加え、実装可能性を高めます。これに対しM4〜M7は、特定の技術合理性または工程に重点が置かれます。
前章（2）で示したように、7つの代表的なモジュラー化手法の中でも、M1〜M3は、モジュール形成の判断を経済効果へ因果的に結び付けられる度合いが高く、さらにその効果が複数のライフフェーズへ波及する手法であると洞察できます。そこで本章以降では、この三つの手法を中心に、それぞれの基本思想、提唱者、実践例、適用に適した産業・シチュエーション、ならびに具体的な製品への展開方法を解説します。
M1は、開発、調達、製造、販売、サービス、廃棄というライフフェーズごとにモジュールドライバを設定し、各フェーズで望ましいモジュール案を作成したうえで統合する手法です。開発で望ましい単位と、製造・据付・保守で望ましい単位が一致しない製品に適します。長期的な保守、交換、更新、リサイクルを含むライフサイクルコストを狙って設計できることが強みです。
提唱者・研究母体：M1は、Christoph Blees、Henry Jonas、Dieter Krauseら、ハンブルク工科大学（TU Hamburg）のInstitute of Product Development and Mechanical Engineering Design（PKT）を中心とする研究グループが2010年前後に体系化したLife Phases Modularizationです。Integrated PKT Approachの中核手法の一つとして、Design for Varietyと組み合わせて発展してきました。
実践企業・適用例：公開された初期研究では、Mantis ULV-Sprühgeräte GmbHの除草剤用ULV散布装置を対象に、異なるライフフェーズごとのモジュール案を統合する適用例が示されています。また、Integrated PKT Approachの産業評価では、ガスインレットバルブを含む複数の企業プロジェクトで適用可能性が検証されています。公開論文では企業名を匿名化している事例も多いため、実践企業を網羅的に列挙することはできませんが、長寿命の産業機器、設備、製品ファミリーを持つ製造企業での研究・産業適用が中心です。
MFDは、「なぜ一緒にするのか」「なぜ分けるのか」をCarry-over、Separate Testing、Supplier、Service、Upgradingなどのモジュールドライバとして明示し、技術解をモジュールへまとめます。顧客価値と事業戦略を起点に、共通化と差別化の境界を意図的に設計できるため、多品種製品や製品ファミリーに有効です。モジュラーマネジメント社はMFDを中核手法として用い、PALMAで判断根拠、モジュール、バリアント、インターフェース、構成ルールを継続管理します。
提唱者・研究母体：MFDは、スウェーデン王立工科大学（KTH）のGunnar Erixonが博士研究として体系化し、Gunnar ErixonとAnna Ericssonによる著書『Controlling Design Variants: Modular Product Platforms』（1999年）によって広く知られるようになりました。モジュラーマネジメント社は、このMFDを顧客価値、事業戦略、技術解、モジュールドライバ、インターフェース、構成ルールまでを結ぶ実務方法論として発展・適用しています。
実践企業・適用例：Erixonの初期研究では、モバイルウインチ、自動車のドアおよびフロント、重量トラック用フィフスホイール、ドローバーカップリング、サーボドライブ、掃除機など、複数の実産業ケースで適用されています。モジュラーマネジメント社の公開事例では、Whirlpool、ESAB、MTSなどがMFDを用いた製品アーキテクチャ、共通化、構成ルール、Configure-to-Orderの整備に取り組んでいます。したがってMFDは、自動車・輸送機器、産業機器、家電、医療機器など、多品種製品や製品ファミリーを持つ企業で最も広く実践されている3手法の一つといえます。
M3は、MFD由来の戦略的DSMと、材料・エネルギー・情報などの技術的結合を表す機能的DSMを統合します。戦略的には分けたい、あるいは共通化したい要素について、技術的に切り離せるかを検証し、経済効果を損なわずに実装可能なモジュール構造へ落とし込みます。メカトロニクスや複雑な組立製品のように、技術結合が強い場合に有効です。
提唱者・研究母体：M3は、スウェーデン王立工科大学（KTH）のMichael Blackenfeltが2000〜2001年に提唱・体系化した手法です。Blackenfeltは、MFDのModule Indication Matrix（MIM）が扱う戦略的側面と、Design Structure Matrix（DSM）が扱う機能的・技術的依存関係を、二つの関係行列として統合しました。これにより、ビジネス上望ましい境界と技術的に成立する境界を同時に評価できるようにしました。
実践企業・適用例：原典では、戦略DSMと機能DSMを統合する方法が掃除機のモジュラー化を例に説明されています。また、Blackenfeltらは5社のスウェーデン企業におけるモジュラリティの実践を調査し、製品構造だけでなく、組織変更、技術変化、ソフトウェア・電子化がモジュール境界へ与える影響を整理しました。ただし公開資料では企業名を伏せたケースが多く、MFDのような実名の公開企業事例は限られます。その後は、自動車産業など部品数が多く、機械・電気・制御の依存関係が強い製品を対象に、DSMとMFDを統合する研究・実務適用が継続しています。
手法 |
判断の起点 |
強み |
主な経済効果 |
|
M1 |
ライフサイクル全体 |
長期・全体最適 |
保守・交換時間、ライフサイクルコスト |
|
M2 |
顧客価値と事業戦略 |
理由と成果の明確な因果接続 |
共通化、開発期間、固有部品、調達・製造効率 |
|
M3 |
戦略意図と技術的結合 |
戦略と技術成立性の両立 |
変更影響、開発リスク、試験・検証効率 |
ここで示す産業別の整理は、業種ごとに一つの手法を固定的に割り当てるものではありません。モジュラー化手法は、企業が産業内でどのような事業上の立ち位置にあるかを踏まえて選択する必要があります。同じ産業・同じ製品であっても、完成品メーカー、システムインテグレーター、コンポーネント供給者、受託設計・生産者、サービス事業者では、顧客との接点、要求変動の受け方、性能保証の範囲、収益源、在庫責任、保守・更新責任が異なります。そのため、優先すべき経済効果と、適切なモジュール境界も変わります。
また、手法の適用は静的ではありません。市場要求、技術、サプライチェーン、内外製区分、販売方式、サービスモデル、製品ライフサイクル上の責任が変化すれば、同一企業でも重視すべき手法や組み合わせはダイナミックに変わります。たとえば同じ自動車産業でも、完成車メーカーが製品ファミリーの共通化と差別化を設計する場面ではM2が有効であり、強い機械・電気・ソフトウェア結合を持つサブシステムの境界を検証する場面ではM3が重要になります。さらに、補修部品、更新、リサイクルまで責任を持つ事業ではM1の比重が高まります。
したがって以下の分類は、「この産業にはこの手法」という固定的な処方箋ではなく、各産業で典型的に現れやすい事業シチュエーションと、そこで主手法になりやすい選択肢を示すものです。実際の適用では、産業カテゴリーに加えて、企業の価値提供、製品責任、供給方式、サービス範囲、狙う経済効果を確認し、M1〜M3を選択・組み合わせ、状況の変化に応じて見直す必要があります。本章では方法論の詳細には踏み込まず、この動的な適用関係を産業・シチュエーション別に整理します。
代表例：産業機械、重工、プラント設備、特注装置。案件ごとに要求が異なり、設計変更が多く、据付・改修・保守が長期間続きます。工程ごとに望ましいモジュールが異なるためM1が主手法となり、技術結合が強い部分にはM3を併用します。
代表例：産業機器、業務用機器、医療機器、B2B製品。品種、部品、図面、試験、調達先が増殖しやすい一方、顧客が評価する差別化は残す必要があります。MFDで共通化と差別化の理由を明示し、価値あるバリエーションを維持しながら内部複雑性を削減します。サービス比率が高い場合はM1を補完的に用います。
代表例：工作機械、自動車・自動車部品、電機、ロボット。機械・電気・ソフトウェアの結合が強く、標準化の狙いだけでは境界を決められません。M3で戦略的DSMと機能的DSMを統合し、共通化・調達・サービス性と、熱・振動・情報・エネルギーなどの技術制約を両立させます。
代表例：化学、食品、素材、エネルギー。物質変換の工程と装置が一体で、製品全体の機能分割余地は限定的です。保全、補機、付帯設備、交換ユニットに対象を絞り、M1で更新・保全単位を定め、M3で流体、熱、圧力、材料の結合を検証します。
代表例：家電、自動車、コンシューマ製品。市場別バリエーションと、生産性、原価、品質安定性の両立が課題です。MFDで顧客に見える差異と内部の共通構造を整理し、必要に応じてM7の製造原価・数量・工程制約の視点を組み合わせます。
同じ「モータ」でも、事業形態、顧客との接点、製品責任、供給方式が異なれば、適するモジュラー化手法は変わります。以下では、受注型モータ、カタログ在庫型モータ、社内ポンプシステム用専用モータを比較します。
顧客要求に基づき受注し、案件ごとに設計、部品表、製造図を作成するモータです。要求はトルク、デューティ、安全、設置環境、取付、電源、保守、検査に及び、納入後のサービスも長期化します。まずM1で開発・製造・据付・サービスごとの要求を整理し、次にMFDでCarry-over、Separate Testing、Serviceなどのドライバを使って再利用範囲を定めます。最後にM3で取付、振動、熱、冷却、軸受などの切れない結合を検証します。
想定モジュール：電磁コア、軸・軸受、冷却、ブレーキ、ハウジング、シール、端子箱、センサ。インターフェースは「標準仕様＋可変パラメータ」として定義し、設計変更をフランジ径、軸径、電圧、冷却能力などのパラメータ変更へ閉じ込めます。
標準カップリングと配線コネクタを持ち、性能仕様がカタログで定義され、一定の製品在庫を保有するモータです。主課題は、SKUを増やさずに市場カバレッジと短納期を確保することです。このためMFDを主手法とし、顧客価値を生む出力、速度、取付、防護、接続などのバリエーションと、共通化すべき電磁コア、軸受、筐体、端子系を分離します。
製造原価、数量、在庫回転が重要であるため、M7の視点を補完的に用います。標準インターフェースと構成ルールをPALMAで管理すれば、販売構成と製造構成の整合、構成ミス抑制、在庫と供給リードタイムの最適化に有効です。
油圧ポンプシステムの一部として社内生産され、特殊な環境・形状が要求され、性能保証がシステム全体で行われるモータです。単体モータの共通化より、ポンプ、制御、冷却、ハウジングとの技術結合を考慮する必要があります。このためM3を主手法とし、トルク伝達、振動、熱、流体、制御、取付の依存関係をDSMで可視化します。
MFDの戦略ドライバを併用し、ポンプシステム全体で共通化すべき要素、内製すべき要素、独立試験すべき要素、サービス交換単位を定めます。M1は保守・更新時の交換単位やシステム寿命の違いを検討する際に補完的に用います。
|
モータの種類 |
主な課題 |
主手法 |
補助手法 |
|
受注型 |
案件別要求と長期サービス |
M1 |
M2、M3 |
|
カタログ在庫型 |
市場カバレッジ、SKU、在庫、短納期 |
M2（MFD） |
M7 |
|
ポンプシステム用専用型 |
システム結合と全体性能保証 |
M3 |
M2、M1 |
文献が示す重要なメッセージは、最も優れた手法を一つ選ぶことではありません。どの経済効果を、どの工程で、どの時間軸で実現するかを明確にし、製品構造と事業形態に応じて手法を選択・組み合わせることです。
M1はライフサイクル全体の効果範囲を構想し、M2はモジュールドライバによって顧客価値と事業戦略をモジュール構造へ変換し、M3はその構造を技術的に実装可能なものへします。モジュラーマネジメント社のMFDは、この流れの中核として、共通化と差別化、再利用と変化、戦略と設計を結び付けます。さらにPALMAを活用することで、判断根拠、バリアント、インターフェース、構成ルールを部門横断で維持し、モジュラー化を一過性のプロジェクトから継続的な事業能力へ変えることができます。
関連情報： MFD®の方法論／モジュラーマネジメント社のソリューションと顧客事例／PALMA®の機能と導入効果
本論文は、2022年3月24日にオンライン公開され、ASME『Journal of Mechanical Design』2022年7月号に掲載された査読論文です。市場が求める外部バリエーションを維持しながら、社内の部品・仕様・工程に生じる内部バリエーションと複雑性コストを抑えるという製品開発上の課題を背景に、7つの代表的モジュラー化手法を共通形式で比較しています。
論文の中心的な貢献は、各手法が用いるモジュールドライバを「モジュラー化のテコ」として捉え、Impact Model of Modular Product Familiesへアクセスポイントを介して接続した点にあります。これにより、モジュール形成の判断が、どのライフフェーズを経て、コスト、時間、柔軟性、品質といった経済目標へ作用するかを比較できるようにしています。本稿は、この論文の比較枠組みを基礎に、特に経済効果への接続が明確なM1、M2、M3を取り上げ、産業・事業シチュエーション別の適用可能性と、三種類のモータを用いた実践的な解釈へ展開したものです。
原文：ASME Digital Collection掲載ページ