面向大規模個性化的產品服務系統模塊化設計

李 浩 陶 飛 文笑雨 王昊琪 羅國富

1.鄭州輕工業大學河南省機械裝備智能制造重點實驗室，鄭州，450002 2.北京航空航天大學自動化科學與電氣工程學院，北京，100191

0 引言

我國的制造業目前整體上呈現“大而不強”、低端制造產能過剩、高端制造創新與供給不足、環境問題日益惡化等局面，傳統制造業的不可持續性仍非常顯著。為此，2015年《中國制造2025》明確提出“推動生產型制造向服務型制造轉變，從主要提供產品制造向提供產品和服務轉變”。德國西門子股份公司、瑞士ABB有限公司、美國通用公司以及國內的陜西鼓風機（集團）有限公司、杭州杭氧股份有限公司等一流制造企業，剝離外包非核心業務并專精于核心業務，從傳統的以單純銷售物理產品，向客戶提供“產品服務系統”的整體解決方案轉變［1?2］。產品服務系統（product?ser?vice systems，PSS）是一種向消費者提供面向生命周期的個性化“物理產品和/或服務”整體解決方案，其目的是通過向用戶提供個性化的產品和增值服務來實現產品的價值增值、服務增效與可持續發展，形成“互聯網+產品+服務”的生態系統［3?6］。當前，針對PSS 的研究與應用是國際學術界和產業界的熱點，也是傳統制造企業轉型升級的主要發展方向［1，6］。

近年來，隨著全球化市場競爭、客戶需求的個性化與多樣化等日益強烈，產品制造日益呈現出個性化和小批量等特征，大規模個性化時代已經到來。2010年，TSENG等［7］提出了大規模個性化的概念。大規模個性化是通過大規模生產，在產品或者服務生命周期內向用戶提供獨一無二的產品或服務體驗來滿足客戶的個性化需求，實現真正意義上的用戶獨特的功能、服務或價值體驗［7?8］。2014年4月，第24屆CIRP（The International Academy for Production Engineering）產品設計國際會議的會議主題為“大規模定制與個性化”，將大規模個性化的研究推向了領域前沿。2016年8月，在第12屆設計與制造前沿國際會議上，HU等［9?10］提出了“open product”設計，即為產品大規模個性化設計。

PSS和大規模個性化已成為當前及未來一段時期重要的產品與服務提供模式。基于此原因，本文將研究面向大規模個性化的PSS模塊化設計方法。分析大規模個性化與大規模定制模式的不同，歸納總結面向大規模個性化的PSS模塊化設計基本特征與實現模式，提出面向大規模個性化的PSS模塊化過程與方法。

1 大規模個性化模式與大規模定制模式

制造工業經歷了一系列變遷，從手工制造時代到大規模生產時代，再到大規模定制時代（見圖1）。產品制造模式（即產品變型）從低產量多變型、小批量少變型、大批量少變型發展到小批量多變型（大規模個性化）。然而，大規模個性化生產模式也亟需新理論和技術的支撐，在此情況下，大規模個性化和3D打印等理念或技術應運而生［7，11］。

圖1 制造模式變遷演化歷程［9］Fig.1 Evolution periods of manufacturing mode［9］

3D打印是一種基于數字模型文件，將粉末狀金屬或塑料材料進行高溫熔化疊加增材的生產方式［11］。3D打印可以實現客戶參與的完全個性化設計，但由于其加工方式特殊，其材料和應用范圍具有一定的局限性。在大規模數量需求下，其生產效率和產能與傳統的減材制造方式相比較為低下，因此，在當前及未來較長的一段時期內，傳統的減材制造方式仍占據核心地位。

在傳統的減材制造模式下，針對傳統產品和PSS設計的相關研究，主要是一定批量的大規模定制生產方式下的設計開發，在功能建模、開發過程、方案設計、配置設計、產品平臺等方面取得了一系列進展［12?18］。大規模定制模式是一種以大批量生產的低成本、高質量和高效率提供定制的產品與服務的生產方式，為PSS的大批量快速實施提供了基本原理和技術支撐［19?20］。然而，大規模定制并不是真正意義上的個性化，而是針對特定細分市場的批量大規模生產，不能真正體現出每個用戶獨特的個性需求與服務體驗［21］。大規模個性化與大規模定制在面向細分市場、用戶需求、設計空間、用戶參與深度和設計指標等方面存在著較大的區別（見表1）。

表1 大規模定制與大規模個性化設計的區別［7,9,20?21］Tab.1 Differences of mass personalization and mass customization［7,9,20?21］

在面向大規模個性化模式下的PSS提供中，PSS主要提供類型包括面向產品的PSS、面向使用的PSS和面向結果的PSS，能針對不同類型的用戶個性化需求提供不同的解決方案［3?4］。PSS的個性化與服務多變性必然造成企業在管理、設計制造、供應和實施等環節成本的大幅增加［22］。模塊化是一種降低運營成本和增加PSS效能，兼具個性化與大規模生產，實現用戶需求快速供給的有效途徑［21，23?26］。

基于表2的分析，面向大規模個性化PSS與傳統PSS的模塊化設計在研究目標、個性化程度、參與方、模塊化粒度、系統復雜度和設計難度等方面均存在較大不同。大規模定制模式下的模塊化設計研究，模塊化方案規劃、配置設計機制、模塊化產品架構、模塊和關鍵參數都是保持固定和預先設計情況下開展面向細分市場的配置設計，并不能實現客戶一對一的大規模個性化需求［7?10］。因此，面向大規模個性化PSS與傳統PSS的模塊化設計存在較大不同。

基于以上論述與分析，研究大規模個性化生產模式下PSS模塊化設計理論框架體系，通過物理產品與服務內部模塊的快速組合，實現客戶需求的大規模、個性化、低成本與快速提供。這是本文的出發點。

表2 面向大規模個性化PSS與傳統PSS的模塊化設計的區別Tab.2 Differences of modular design between PSSoriented to mass personalization and traditional PSS

2 面向大規模個性化的PSS模塊化設計研究與應用現狀

2.1 PSS模塊化設計研究進展

PSS模塊化設計是由一系列物理模塊與服務模塊的優化配置來完成的。物理模塊是具有某種確定獨立功能的半自律性的子系統，它可以通過標準的界面結構與其他功能的半自律性子系統按照一定的規則相互聯系而構成更加復雜的系統。服務模塊是一種功能獨立的有形服務或無形服務的抽象體，通過物理模塊和服務過程的互動來實現服務的功能。

在PSS模塊化設計領域，2006年，AURICH等［23］首先提出了PSS的模塊化設計框架、原理和配置設計方法；建立了實現技術型PSS模塊化原理，提出通過一個過程庫來設計和制造技術型PSS［26?27］。2011 年，TUUNANEN 等［28］通過 2 個案例驗證了服務過程的模塊化設計，能使服務過程族得到重用并組合出客戶滿意的服務產品。GENG等［29］提出一種新的PSS概念化設計方法，它包括建立用戶任務模型、功能模型以及概念化服務藍圖。董明等［30］提出一種基于本體的模塊化建模和配置方式，在面向配置的整體產品建模中，采用可達矩陣方法對服務要素進行模塊劃分，提出基于元本體的PSS配置設計方法。WANG等［31］提出了一個面向PSS的并行模塊開發框架，采用質量功能矩陣方法與Portfolio技術實現了面向PSS的模塊化開發。2012年，GEUM等［32］提出一個基于質量屋的服務模塊化框架和服務集中的模塊化方法，他將服務分解為3個維度：服務過程、服務結果和服務的先決條件，并采用聚類分析法實現了模塊識別。2013年，LONG等［33］考慮客戶需求，提出了基于支持向量機的PSS配置模型。為了提高PSS的實施效能，SHIKATA等［34］提出了采用模塊化產品架構的方法擴展多樣化的服務以增加產品的附加值。2014年和2015年，宋文燕等［35?36］提出了基于工業服務藍圖的服務模塊識別方法，利用基于模糊樹理論的模塊化構建方法得到不同方案；并提出了基于粗糙近理想解法的服務方案決策模型。同一時期，李浩等［24，25，37?41］在集成服務型產品和廣義產品的模塊化方面做了較多研究，建立了廣義產品模塊化過程總體模型，提出了一個三階段的交互式集成服務型產品模塊劃分方法，并采用質量屋法來評價廣義模塊之間的一致性，確保模塊劃分的合理性與一致性；通過提出功能性服務的概念理清了物理模塊與服務模塊的交互關系，建立了廣義產品模塊化主結構和實例結構模型，實現了物理模塊與服務模塊的有機融合。

學者們針對集成服務型產品（即面向產品的PSS）、廣義產品和PSS等對象進行了模塊化設計相關研究，并在物理與服務模塊關系、模塊識別與劃分、模塊描述與建模、配置設計等方面做出了一系列開創性成果。但是，目前針對PSS的研究沒有解決物理模塊與服務模塊數量關系這個難題。

2.2 大規模個性化的研究進展

大規模個性化設計的目標是提高用戶體驗和參與度的同時仍保持后端的生產效率，這是近幾年的研究熱點。TSENG 等［7］和 ZHOU 等［8］提出了面向大規模個性化設計的技術架構，該架構包括產品設計、過程設計和供應鏈設計等步驟，分別通過產品平臺、過程平臺和供應鏈平臺來實現，歸納了大規模個性化設計的典型特征：用戶體驗、產品變化和協同創造，分析總結了面向大規模個性化的情感和認知設計的關鍵維度［8］。MURTHI等［42］提出了一個個性化設計的體系框架，包括個性化實現關鍵階段：識別客戶偏好、匹配客戶需求、識別和匹配過程評估。為了推動大規模定制向大規模個性化轉變，REI?等［43］提出采用電子商務服務的方式來實現大規模個性化；KUMAR［44］提出了推動大規格定制向大規模個性化轉變的關鍵因素，如客戶/市場共享、IT技術等；也提出了一個采用效率指標來測量大規模定制與個性化效率的方法［45］。為了將客戶行為施加到個性化的產品與服務上，ADOMAVICIUS等［46］提出了一個基于迭代反饋的個性化提供過程，主要包括3個階段：理解客戶需求、投遞個性化產品和測量個性化的影響。

針對大規模個性化設計的研究目前還處于起步階段，TSENG和JIAO課題組對面向大規模個性化設計的技術架構進行了較多研究。大規模個性化設計容易導致模塊數量失控和成本大幅增加。為了控制成本和實現高效率提供，模塊化設計原理是必不可少的基本支撐手段，目前未見面向大規模個性化的模塊化PSS系統的相關報道。

在大規模個性化提供模式下，PSS主要矛盾沖突轉移至系統內部和系統外部沖突上。系統外部體現為個性化和可靠性，利益對象是客戶；而系統內部因素是模塊化度、低成本，利益對象是PSS提供商。如何平衡系統內部和外部因素，探索多目標之間的沖突消解機制，使得客戶和制造商的滿意度均最大化和雙贏才是PSS系統個性化設計的最終目標。

表3 面向大規模個性化的不同類別PSS模塊化特征分析Tab.3 Analysis of modular characteristics of different types of PSSoriented to mass personalization

3 面向大規模個性化的PSS模塊化設計基本特征與實現模式

3.1 面向大規模個性化的PSS模塊化設計基本特征

表3為面向大規模個性化的不同類別PSS模塊化特征分析，分別從模塊組成、模塊類別的變化、用戶決策關注點、設計優化目標和個性化體現形式等方面進行了分析。值得說明的是，不同類型的PSS在模塊組成和配置設計時模塊類別等方面存在較大不同，見表3。在模塊組成上，面向產品的PSS需提供給用戶物理模塊和相應的服務模塊；對于面向使用的PSS，有的特殊產品，為保證租賃后的產品能有效運行，還需要提供相應配套模塊。配套模塊為一種特殊的模塊，主要是為保障面向使用的變壓器和面向結果的PSS能正常運行而必選提供的，但這些模塊在面向產品的PSS提供時僅為可選模塊。以變壓器為例，在面向使用的變壓器提供時，用戶主要購買變壓器及其配套服務的使用權，即租賃變壓器。此時，高低壓開關控制柜變為必選模塊，必須要配套才能完成變壓服務；但在面向產品的變壓器銷售時，高低壓開關控制柜是可選模塊。在面向結果的變壓器提供時，部分服務模塊如回收服務、金融租賃服務等不再提供。

3.2 PSS大規模個性化的實現方式

PSS大規模個性化的實現可以從4個視角來分析，見表4。分別從PSS類別、PSS提供維度、PSS提供階段和PSS模塊類別等不同視角進行個性化實現方式分析。在用戶根據自己的個性化需求選擇產品類別時，可選擇3種不同的模式來實現：面向產品的PSS、面向使用的PSS和面向結果的PSS，實現了一定程度上的類別個性化；在PSS提供階段，可以提供個性化物理產品、個性化服務，也可以通過個性化供應鏈；在PSS產品設計階段，可通過個性化的物理模塊、個性化的服務模塊或者兩者集成提供來實現PSS的產品設計個性化。

表4 PSS的個性化實現方式Tab.4 Ways of realization of personalized PSS

基于對PSS個性化實現方式的分析，PSS模塊化設計的個性化可從4個方面展開。①廣義需求（含功能需求、性能需求、個性需求和可持續需求等）獲取的智能感知，通過歷史記錄、信息系統實時監測等手段來分析判斷用戶的獨特需求品味和特征，智能感知有一定的不確定性和提前預知性。②具有可變性和自適應性的PSS產品族架構。在大規模個性化設計階段，必須依靠產品平臺才能實現其大規模批量化和低成本化，而產品族架構規劃是基于產品平臺的PSS模塊化設計的核心。傳統產品族架構所規劃的產品模塊化設計機制、模塊化產品架構、基本模塊和關鍵參數等都是保持固定和預先設計情況下開展面向細分市場的設計，而在大規模個性化生產模式下，PSS模塊化產品族架構應具有可變性和自適應性，以支持用戶的個性化需求和不同類別PSS的模塊化實現。③PSS的個性化自適應配置設計。當感知到客戶的個性化特征后，可通過自適應配置設計出一系列個性化的產品與服務模塊組合來滿足用戶需求；同時，在配置設計過程中，支持PSS個性化模塊的情感認知再設計，以滿足用戶的個性化需求與體驗。④PSS的個性化提供過程。配置和提供的產品是滿足用戶需求的，可能是獨一無二的，也可能是與其他用戶一樣的，但可通過投遞過程來實現提供過程的個性化，而模塊化是實現個性化的基礎。

4 面向大規模個性化的PSS模塊化過程與方法

4.1 面向大規模個性化的PSS模塊化過程建模方法

面向大規模個性化的PSS模塊化建模過程主要分為PSS模塊化方案設計與規劃、PSS模塊化配置設計和PSS模塊化實現3個步驟（見圖2）。

圖2 面向大規模個性化的PSS模塊化過程Fig.2 Modular process of PSSoriented to mass personalization

在PSS模塊化方案設計與規劃階段，通過對大量客戶需求和可持續性需求的獲取，對不同類型的PSS進行方案設計、模塊劃分與模塊設計，形成一系列物理與服務模塊；并對PSS產品族架構進行規劃，建立PSS產品平臺。在PSS模塊化配置設計階段，根據某客戶的需求，進行個性化推薦和體驗，建立PSS模塊化實例結構，并對個性化模塊進行情感認知再設計，使得配置后的PSS盡可能滿足部分客戶的獨特需求。在PSS模塊化實現階段，首先是模塊的智能制造階段，通過對物理模塊和功能性服務所需要配套的物理模塊進行智能化的制造，讓用戶可追蹤和體驗個人定制產品的制造過程，使用戶獲得制造過程的獨特體驗。在PSS的系統投遞階段，對于面向產品的PSS，其物理投遞過程主要在物理產品銷售階段與服務運維階段，其個性化的實現主要在于模塊化提供和產品服務運維階段；對于面向功能的PSS，其形式主要是租賃或共享物理產品，個性化實現在PSS的租賃或共享物理產品期間；對于面向結果的PSS，主要是銷售產品的功能結果，個性化是在產品功能結果向用戶提供期間實現的。

面向大規模個性化的PSS模塊化過程建模方法主要是通過5個域的轉換和4個系統或平臺的支持來實現（見圖3）。SUH［47］提出公理設計方法并將傳統的物理產品設計世界分為4個域：用戶域（CA）、功能域（FD）、產品域（PD）和過程域（PD）。然而，PSS設計理念顯著不同于傳統物理產品，PSS模塊化投遞過程（即投遞域）是PSS個性化提供與服務體驗的重要組成部分。在本文中，PSS模塊化過程將傳統4個域擴展到5個域。5個域的實現由4個系統或平臺進行支持，分別是PSS設計系統、PSS產品平臺、PSS制造平臺和PSS服務平臺。PSS模塊化系統的5個域在映射過程中，需要探索有效方法支持不同域之間的有機集成與轉化。

圖3 PSS模塊化系統的5個域映射過程Fig.3 Five-domain mappings process of the modular PSSsystem

圖4 不確定環境下用戶需求獲取與分析的情景模式Fig.4 User demand acquisition and analysis model under uncertain environment

4.2 面向大規模個性化的模塊化PSS系統方案設計

4.2.1 不確定環境下用戶需求獲取與功能設計

在面向大規模個性化的PSS系統模塊化設計模式下，由于服務的動態性、隨機性、無形性以及PSS的多樣性等特征，在劃分PSS的市場區段、產品與服務變型及用戶是否使用購買初期的服務等均充滿了不確定性。在產品設計初期就考慮產品使用期的功能性服務和非功能性服務使得產品大規模個性化環境下的模塊化方案規劃變得更加困難。

不確定環境下用戶需求獲取與分析的情景模式見圖4，主要是客戶情感需求與產品服務系統設計的交互過程。在這個過程中，需要主動感知個性化需求，同時設計師將功能設計方案動態實時反饋給客戶，以確定是否是客戶的實際需求。對用戶需求相關的未知不確定性進行分析，需要找出與其相關的主要設計參數。將不確定性作為需求的一部分分類固化下來，分布于基本需求、個性化需求和生態性需求中，可以采用Kano模型圖和Kano模型需求歸類矩陣構建PSS的個性化需求層次模型，并確定個性化需求項的重要度排序［48］。根據需求分析的不同類別及需求項重要度，建立功能映射關系模型，完成功能方案規劃，通過有效的方法實現合理的功能設計。Kano的質量模型將顧客需求分為基本型需求、期望型需求和興奮型需求。基本型需求是顧客認為在產品中應該有的功能或需求；市場調查中顧客所討論的通常是期望型需求，在實際產品與服務中實現的越多，顧客就越滿意；興奮型需求是指令顧客想不到的產品特征，如果產品或服務滿足了這類需求時，顧客對產品就非常滿意。PSS的4種類型產品中，純物理產品和面向產品的PSS為基本型需求，面向使用的產品為期望型需求，面向結果的產品為興奮型需求。針對每一種類型的PSS，其模塊構成中也分為基本功能需求模塊、期望型需求模塊和興奮型需求模塊，需要針對每一種類型進行深入分析。

4.2.2 PSS模塊劃分方法

PSS模塊劃分主要是完成不同類型PSS的模塊劃分，PSS模塊包括物理模塊與服務模塊。面向大規模個性化下的物理與服務模塊劃分是一個交互式設計過程，即基于客戶的需求先進行服務模塊劃分；然后，基于劃分后的服務模塊劃分物理模塊；最后，基于劃分后的物理模塊進行服務模塊的完善。這一過程可以看成一個基于客戶需求和服務商設計需求的主從雙層規劃決策過程。

經過前期研究分析，主層為服務模塊劃分層，從用戶最大個性化和服務體驗的角度出發；從層為物理模塊劃分層，考慮性能、質量、成本等綜合因素，并基于服務商的視角進行的設計，以性價比最高和易于柔性制造為目標。它們之間是交互循環的關系，確保用戶和服務商的利益均衡，具體過程見圖5。

圖5 面向大規模個性化的PSS模塊劃分過程Fig.5 Module partition process of PSSoriented to mass personalization

在大規模個性化設計中，將設計行為納入“社會-經濟-環境-人”的系統中，旨在平衡環境、社會和經濟三方面的設計實踐與設計管理。在模塊劃分評價指標方面，采取體現生態性評價方式。基于雙層規劃的PSS模塊劃分過程最重要的步驟是制定合理的模塊劃分評價指標體系。雖然PSS模塊劃分需要考慮到生態學評價原則，然而任何模塊化系統所需要遵循的基本準則必須得到保證，如功能獨立性原則、弱耦合原則、粒度適中原則等，而對于PSS系統的特色指標為面向服務的原則，即在物理模塊設計過程中，要考慮服務過程的便利性，同時支持功能性服務的運行；在服務模塊設計時，考慮服務過程、服務類等特殊存在形式。

4.3 面向大規模個性化PSS的模塊配置優化決策

4.3.1 多層次個性化優化決策框架

與傳統的產品設計過程相比，PSS的個性化自適應配置設計與優化決策更強調服務方案的個性化推薦、用戶個性化體驗與服務商模塊主從決策優化和基于情感認知的個性化模塊再設計。這些研究內容更能體現出面向大規模個性化的PSS模塊化設計的特殊之處：自適應性、個性化極致體驗和系統參與方的高滿意度。多層次個性化自適應配置設計分為5個層次，分別為需求獲取層、個性化推薦層、個性化服務方案層、模塊配置提供層、情感再設計層（見圖6）。

圖6 個性化PSS優化配置設計過程Fig.6 Configuration design process of personalized PSS

PSS模塊配置設計的交互式體現在個性化服務方案層和模塊配置提供層之間。個性化服務方案層是用戶個性化選擇和設計的模塊層，主要決策和設計主體是用戶；主要滿足用戶的關注點和選擇及設計需求，模塊粒度較粗。零部件層是粒度較細的模塊層，是制造商基于用戶選擇和設計后的個性化方案，在此基礎上進行的模塊設計優化與改進后的層次。

4.3.2 基于協同過濾的服務方案個性化推薦方法

為了幫助客戶更高效和精準地進行個性化選擇和推薦，PSS制造商或服務商可以按照客戶的瀏覽習慣、消費習慣、使用情況、需求特征等對PSS服務方案進行個性化推薦。互聯網和電子商務的快速發展使企業能夠收集到大量的用戶信息，為個性化推薦提供了基礎。向客戶個性化推薦的內容包括，不同類型PSS方案，不同類型PSS的模塊化構成，可選擇以及可個性化設計的模塊族等。推薦算法（或推薦策略）是整個PSS服務方案個性化推薦系統中最核心的部分，在很大程度上決定了推薦系統的性能優劣。基于用戶的協同推薦主要過程為：篩選出對象中的集合型指標符合用戶的個性化需求的對象，將不符合用戶需求偏好的對象刪除；根據客戶對感興趣的服務方案模塊進行偏好打分，得到一個評分集合；根據相關相似性算法進行相關性評價；通過上面提出的相關相似性度量方法得到目標用戶的最近鄰居，下一步需要產生相應的推薦；對所有未評分的推薦對象的評分；基于個性化服務方案層和模塊配置提供層的聯合循環優化，開展雙層設計決策。常見的相似性計算有歐幾里德距離評價和皮爾遜相關度評價等方法。

4.3.3 用戶個性化體驗與服務商模塊配置優化主從決策方法

根據用戶服務方案的個性化推薦結果，可以快速發現用戶的偏好，個性化推薦高效地為用戶提供了較好的PSS類別及主要物理與服務模塊。然而，還需要通過交互式模塊配置設計方法和面向情感認知的再設計方法對模塊進行配置和個性化，以滿足用戶的個性化需求與服務體驗。個性化服務方案層與模塊配置層交互式設計過程中需要解決用戶和服務商之間的交互式機制和配置優化目標函數設置等難題。

個性化服務方案層與模塊配置提供層交互式設計過程是一個主從雙層決策問題。個性化服務方案層是從用戶最大個性化和服務體驗的角度出發，直接參與個性化物理與服務模塊的設計，以及選擇模塊的定制選擇；模塊配置提供層設計是基于個性化服務方案的配置結果，以利潤率最高和易于柔性制造為目標。它們之間是交互循環的關系，確保用戶和服務商的利益均衡。在交互式PSS模塊配置設計過程中，配置設計的總目標是配置出用戶個性化體驗最大與服務商易于柔性制造且利潤率最高的PSS實例。然而，針對不同類型的PSS，其具體優化目標也有較大的區別，如面向產品的PSS配置優化目標更強調PSS生命周期內的可擴展性、可升級性和服務便利性；面向使用的PSS在配置優化時，針對不同層次的用戶，會有質量和可靠性等級的差別，同時也需要考慮到使用過程中制造商提供服務的便捷性；而用戶對面向結果的PSS功能與性能要求最高，必須要保障提供的物理產品與服務在運行過程中的故障率最低，確保用戶生產及使用PSS時的無故障性與服務體驗。因此，需要針對不同類型PSS設置不同的配置約束目標。

面向大規模個性化PSS的模塊設計實際上是一個以個性化服務方案層為主，與模塊配置提供層為次的主從迭代過程。圖7描述了面向大規模個性化的PSS主從關聯模塊設計決策過程。基于個性化推薦的結果，首先根據客戶需求進行面向服務的配置，主要有面向產品的PSS、面向功能和面向結果的PSS，以個性化體驗和滿意度最大化為考察標準，選擇一種服務方案。在此基礎上，基于已有的個性化服務方案進行模塊配置提供層的配置與設計，即通過物理模塊、服務模塊或者集成服務的物理模塊進行組合、個性化模塊的設計來實現優化服務方案，確保服務商的利益。但是模塊配置提供層的配置與設計結果影響了個性化服務方案的用戶滿意度和體驗，因此個性化服務方案又需要基于模塊配置提供層的結果對服務方案進行適當的調整。PSS模塊設計的決策過程具有以下特點：①參與個性化設計決策的主體是客戶和服務商，且兩者具有不同的決策目標；②客戶首先基于用戶體驗和個性化最大化確定PSS服務方案，服務商基于個性化服務方案確定PSS的模塊配置與設計方案，因此PSS配置設計過程是一個以客戶為主者，企業為從者的決策過程；③個性化服務方案的決策結果對模塊配置提供方案有影響，同樣地模塊配置提供方案也會影響個性化服務方案滿意度的達成，這種相互耦合、相互關聯使得PSS個性化設計是在服務方案和實現方案間反復迭代的過程。

圖7 用戶個性化體驗與服務商模塊配置優化主從決策過程Fig.7 Bi-level decision-making process of module configuration optimization between customer personalized experience and service provider

4.4 模塊化服務鏈供應配置方法

模塊化服務鏈供應配置是基于服務平臺開展的優化設計，但服務平臺中的PSS實例結構樹來源于產品平臺。PSS實例結構樹是根據用戶需求，在產品平臺上配置出來的客戶需要的個性化產品與服務結構。因此，服務鏈的運行與PSS的產品實例結構密切相關。模塊化的服務鏈設計有利于服務供應鏈的優化與創新，在共同的設計規則之下，各模塊相互作用，滿足用戶的個性化需求與服務體驗。常見的典型服務鏈有投遞運輸服務鏈、施工安裝服務鏈、MRO服務鏈、運行監控服務鏈等。對于面向使用的PSS和面向結果的PSS，其服務鏈更側重于服務過程體驗，即以過程型服務模塊為主。過程如下：

（1）分析服務鏈模塊類別，完成模塊類別劃分。在模塊化服務鏈中，首先根據用戶的需求啟動服務任務。然后，根據服務模塊劃分方法，將服務任務劃分為若干子模塊。針對這些子模塊類別以及模塊間的約束規則，從實例庫中選擇符合用戶滿意度的模塊，尋找到每個子模塊的實例。這些實例就形成了一系列模塊化服務鏈方案。形成服務鏈方案的第一步是對服務鏈配置的模塊類別進行劃分，可將其劃分為基本模塊、可選模塊和個性化模塊。

（2）建立服務模塊選擇準則。傳統供應鏈中的模塊評價準則從單一的成本準則轉向服務鏈中以質量、服務、準時交貨、柔性、信息等多準則方向發展，模塊決策模型也從單一的買方庫存成本模型轉向雙方相互協調模型，客戶與模塊服務商的關系由敵對狀態轉變為友好協作的“戰略伙伴”關系。在服務供應模塊選擇準則中，以服務價格、服務質量、服務交貨期、服務商能力、可持續性等為綜合目標。針對不同類型的PSS，這幾種約束準則的權重系數不同，其中，可持續性準則體現在服務能否給客戶提供附加值、模塊的綠色度等。

（3）服務鏈優化配置設計。服務鏈優化配置設計并不是實時執行和完成的，而是一個特定的時間段內動態完成服務模塊的增加或修正。服務鏈優化配置設計過程是基于基本模塊、可選模塊和個性化模塊的組合優化配置。通過采取適當的優化配置方法，理清服務模塊之間的關聯耦合關系，針對不同的客戶，快速配置出能滿足用戶個性化需求的服務鏈解決方案。

（4）個性化模塊的再設計。情感認知設計是通過客戶個體對生理喚起的評價和對環境感知而產生的，情感化設計核心主要在于引發用戶認知愉悅從而為用戶帶來積極的情緒體驗。在大規模個性化PSS設計過程中，可通過情感認知設計對部分個性化模塊進行，如物理模塊的包裝、外觀造型、色彩、材料和肌理等，服務模塊的服務過程參數，增加服務過程用戶個性化需求，使得配置后的模塊盡可能滿足部分客戶的獨特需求。

5 結語

本文對面向大規模個性化的PSS模塊化設計基本特征與實現模式、模塊化過程模型、系統方案設計方法、模塊配置優化決策和模塊化服務鏈供應配置方法等進行了系統的歸納總結，對于持續地推進產品服務系統設計、制造業服務化和大規模個性化設計具有一定的參考價值。

針對PSS大規模個性化研究，以下幾個子方向將成為研究亮點：①客戶的個性化需求獲取與個性化推薦技術。基于開放式的個性化配置平臺，可以根據客戶的瀏覽習慣、消費習慣、使用情況、需求特征等進行個性化PSS方案的快速精準推薦。②面向大規模個性化的PSS模塊化架構研究，該架構具有可變性和自適應性特征，以支持用戶的個性化需求和不同類別PSS的模塊化實現。③PSS的研究延伸到服務供應鏈集成設計過程中，PSS的個性化提供在模塊化服務鏈供應中得到充分發揮。

在未來的研究中，筆者將主要研究大規模個性化的PSS系統方案設計、模塊配置優化決策和模塊化服務鏈供應配置方法等，突破關鍵技術方法，完成信息系統開發。