不同产品-服务系统集成设计的方法学发展

计算设计与工程杂志，卷。号11（2014）37~47www.jcde.org不同类型产品-服务系统集成设计方法学的发展Tuan A.Tran和Joon Y.公园*韩国首尔中区碧洞东国大学工业与系统工程系数字产品实验室（2013年9月16日接收;2013年10月23日修订;2013年11月1日接受摘要我们提出了一种新的通用设计方法，为不同类型的PSS。产品服务产品支持系统（PSS）可以为顾客提供价值和功能，以及物理产品，以实现经济、社会和环境目标。大多数现有的方法是特定领域的，并提出解决特定项目中的特定问题有些方法是通用的，但他们既不提供指导方针，从业者和设计师，也反映了不同的PSS类型的差异作为一种通用的方法，以指导从业者和设计师在设计有效的PSS，所提出的方法还考虑到用户参与，商业模式和组织结构。所提出的方法是通过不同类型的PSS的设计实例证明关键词：产品服务系统;设计方法学;产品服务集成;集成设计方法学1. 介绍1.1 产品服务体系在传统的制造和生产中，公司向客户销售产品。如今，随着经济危机，制造企业之间的竞争日益激烈，环境问题日益严重，客户需求日益多样化提供服务和产品可以提高竞争力，实现社会、环境和经济目标，以及吸引和留住客户[3，4，19]。产品和服务的组合是产品服务系统（PSS）的基础[17]。Goedkoop等人[7]将PSS定义为“能够共同满足用户需求的可销售的产品和服务集。这一系列产品/服务的比率可以在功能实现或经济价值方面有所不同从这个意义上说，PSS与功能经济直接相关[14]。使用PSS，用户支付的解决方案的使用，而不是所有权[2].这种*通讯作者。联系电话：+82 2- 2260- 3714电子邮件地址：jypark@dgu.edu© 2014 CAD/CAM工程师协会Techno-Press doi：10.7315/JCDE. 2014. 004并由Lim等人[10]以及Hussain等人进一步讨论。[8]的一项建议。我们可以将PSS视为由产品、服务和基础设施组成的集成系统，以向客户提供解决方案来满足特定需求[4，24]。图1改编自Baines et al.[2]，显示了购买“产品”和购买“PSS”之间的区别自20世纪90年代以来，PSS的概念一直在讨论。早期的作品极大地影响了这个新领域的发展，是Goedkoop等人的作品。[7]，Mont [14]和Morelli[15]。PSS的研究范围从PSS要素的定义、PSS产品的生成、PSS的表示等到PSS产品的评估、可持续发展、产品和服务集成的设计过程等。[24]第10段。PSSs被Baines等人[2]分为几种类型，他们合并了Manzini和Vezolli [13]，Tukker [21]和Parkersell [18]的想法，如下所示： 产品导向型PSS：公司销售产品，额外的服务，以确保产品的工作条件产品的所有权转移给客户。服务，如：维护，维修，回收，再填充等。可以归为这一类。 面向使用的PSS：公司销售使用或可用的-不属于客户的产品的性质这种类型的例子是产品租赁或共享。38T. Tran等人/Journal of Computational Design and Engineering，Vol.号11（2014）37~47(a)（b）第（1）款图1.（a）按传统购买一台复印机，（b）购买文件管理能力。 以结果为导向的PSS：公司销售不属于客户的产品的结果或例如，公司不是向客户出售油漆，而是出售油漆过的房子。1.2 采用PSS的好处和挑战Baines等人[2]和Beuren等人[4]的调查显示，PSS对消费者、供应商、环境和社会都有好处。这些好处来自于更高的满意度、更强的竞争力、更少的环境影响和材料节约。PSS对公司的主要好处是它推动了持续的业务改进、质量改进和更好的公司-客户关系。表1改编自Beuren et al.[4]，显示了PSS如何使消费者，供应商，环境和社会受益。表1.产品服务体系的优势。虽然PSS带来了很多好处，但由于其潜力，它在工业中 的 应 用 仍 然 有 限 。 Mont [14] 、 Baines 等 人 [2] 和Beuren等人[4]提出了采用PSS的主要挑战：首先，消费者可能对无主消费不感兴趣;其次，制造商可能关心定价、吸收风险和转移组织;第三，PSS设计和开发本身就是一个挑战。PSS是一个由产品、服务和交付基础设施组成的集成系统，受利益相关者的影响很大，设计难度很大开发PSS既需要许多持不同观点的利益相关者的参与，也需要建立商业模式和组织结构。然而，目前还没有一个完整有效的PSS设计方法本文旨在为不同类型的PSS开发一种通用的PSS设计方法，该方法具有足够的实用性，可作为设计人员和开发人员的指南通过分析PSS类型的特点、产品和服务的设计过程、利益相关者的参与以及商业模式和组织结构的变化，构建了PSS的设计本研究针对[24]第10段。第二节回顾了相关研究，指出了现有PSS设计方法的局限性，并提出了本文的研究目的。第三部分重点介绍了我们提出的方法及其构建过程。第四节以两个PSS设计实例说明所提出的第五节提出结论性意见，并对未来的研究提出建议。2. 文献综述2.1 产品服务系统在文献[2，4，24]中提出了许多设计PSS的方法。一些方法论是个案-PSS优势消费者灵活和个性化的服务;质量和满意度持续改进产品和服务提供商客户忠诚度和信任通过监控使用减少成本和资源;成果最大化;在开发过程中创造的知识作为咨询和培训服务出售;产品与几种不同的服务结合使用环境通过替代产品使用减少消费;通过收回产品和服务负责的供应商，回收和翻新-在产品的整个生命周期内减少浪费社会公众对环境问题的压力增加服务供应增加;新的就业机会T. Tran等人/Journal of Computational Design and Engineering，Vol.号11（2014）37~4739表2. Vi- jaykumar等人审查的八种方法的详细信息。[24]第10段。方法描述服务CAD一种从系统角度设计提高系统生态效率的商业模式的方法服务模型服务浏览器专注于服务工程，以设计具有更高附加值的产品。集成产品和服务设计流程开发物理产品和非物理服务之间相互关系的潜力，并开发相应的设计过程。快速通道全面关怀设计流程开发由硬件和服务组成的创新产品，以提供完整的功能性能。PSS设计协助工程师共同开发实体产品和互动服务，以产生更多的附加值。异构IPS²概念建模一种基于模型的方法，在产品和服务之间扩散边界，在IPS²开发的早期阶段生成异构的工业产品-服务系统（IPS²）概念模型。PSS设计能够产生新PSS概念的PSS的全面描述。开发集成解决方案的设计过程开发方法工具，以支持设计师并产生系统解决方案，包括产品和服务cific，这意味着它们是为特定项目量身定制的，包括Luiten等人[11]，Manzini和Vezzoli [13]，Morelli [16]等提出的项目。这些并不适用于广泛的情况。其他方法适用于设计广泛的PSS。Vijaykumar等人[24]总结了文献中详细描述的八种方法，并通过工业实例进行了应用和演示。这些方法可以应用于受多种因素影 响 的 复 杂 PSS 表 2 总 结 了 这 八 种 方 法 （ 改 编 自[24]）。2.2 现有设计方法的局限性Vijaykumar等人[24]指出了前PSS设计方法的主要局限性如下： 不同的PSS设计过程的差异未讨论PSS的类型（面向产品/用途/结果）。 利益攸关方在以下方面的作用和责任：共同设计的PSS产品没有明确界定的方法。 利益相关者之间的共同创造的重要性只是在不够详细的情况下提到，以了解这一过程的独特性及其实时实现。 产品和服务的整合是作为一个整体来讨论的主要目标。在这个集成中涉及的整个过程都很详细，但每个阶段中的复杂步骤没有提到。Morelli [17]指出，PSS设计方法应包括：（i）识别所涉及的参与者;（ii）可能的PSS场景，验证的用例，以及行动序列和参与者的角色Beuren等人。[4]评论说，PSS必须在系统层面进行规划，消费者参与创建过程至关重要。Aurich等人[1]指出，现有的设计方法在提供实施指南方面面临挑战Beuren等人[4]认为，PSS设计方法的这些局限性是行业采用PSS的主要障碍之一。关于现有方法的另一个重要问题是产品正如Cavalieri和Pezzotta [6]指出的那样，没有一种方法能够覆盖产品服务系统的整个2.3 本文目的本文旨在开发一种适用于所有类型PSS的PSS设计方法（即，产品/用途/结果导向）和 为设计人员设计PSS为了实现（即，该方法包含详细的设计阶段）， 考虑消费者共同创造（即，用户-参与创建PSS）， 从系统的层面来探讨PSS的设计，这意味着PSS的设计过程考虑了PSS的所有要素：产品、服务、利益相关者、商业模式和组织结构， 涵盖整个PSS生命周期。所提出的PSS设计过程可以建模，并可编程，成为设计人员有效设计和开发PSS本文包括设计的例子来说明所提出的方法如何适用于各种类型的PSS。3. 拟议方法3.1 3种PSS设计顺序的差异3种PSS的特点不同，其设计活动的顺序也不同.产品和服务“部分”在3种PSS中的分配40T. Tran等人/Journal of Computational Design and Engineering，Vol.号11（2014）37~47产品为导向PSS面向使用PSS结果导向PSS“Pure”100%“Mix” of product and“Pure” 100%图2.将产品和服务“部分”分成如图2所示。图2示出了某些类型的PSS中的“产品组件”和“服务组件”的各个部分PSS的类型显示了一个基本的区别，在产品/服务的作用相比，其他。这一声明可以解释为： 对于面向产品的PSS，产品已经可用-能力和服务可以被认为是产品的 对于面向结果的PSS，最终的“value”在这种情况下，决定向客户提供什么样的服务是至关重要的，产品可以被视为实现服务的 对于面向使用的PSS，取决于产品和服务，这种类型的PSS可以类似于面向产品的PSS或面向结果的PSS。面向使用的PSS可以被认为是最基于3种PSS类型的不同特点，我们讨论了产品和服务组件的设计顺序： 对于面向产品的PSS，在一定的设计阶段，“产品组件”的设计应先于“服务组件”的设计。这是很自然的，因为在面向产品的PSS中添加服务之前，产品就已经存在了 对于面向结果的PSS，在某一设计阶段，应该在设计“产品组件”之前设计“服务组件”，因为客户几乎总是不关心产品，而是主要对价值感兴趣，随后对提供该价值的服务感兴趣 对于面向使用的PSS，取决于产品和服务的关系，这种PSS的设计顺序可以类似于面向产品的PSS或面向结果的PSS。确定设计活动的顺序在PSS设计一旦确定了设计顺序，设计问题将变得不那么抽象，设计师将有一个处理设计的起点现在的问题具有较低的自由度，变得不那么复杂。3.2 产品和服务设计过程之间的类比在PSS文献中，产品和服务设计过程被视为不同的过程但一些设计实践者，如IDEO，认为产品和服务的设计过程并没有根本的不同[5]。在学术界，Ulrich [22]还提出，产品或服务都可以被视为“人工制品”，它是由人类用相同的过程设计的图3显示了如何使用Ul-rich的方法[22]设计工件（即产品或服务）从这个角度出发，我们将PSS的设计过程构建为一个统一的过程。3.3 Co–creation–the involvement of客户和利益相关者参与的好处已在PSS文献中多次讨论[24]。利益相关者可以通过各种活动参与设计过程，如 创 意 开 发 、 需 求 识 别 、 概 念 开 发 、 测 试 等 。Kleemann [12]的工作中提到了产品设计过程中的客户参与，其名称为众包。本文件考虑了所有利益攸关方的参与，图3.Ulrich的“人工制品”的设计过程T. Tran等人/Journal of Computational Design and Engineering，Vol.号11（2014）37~4741所有可能的PSS设计阶段，以最大限度地提高利益相关者的创新，以及使PSS更好地满足所有利益相关者3.4 系统方法与PSS全生命周期设计本文提出的方法考虑了PSS的所有要素，产品，服务，商业模式（PSS交付渠道），利益相关者，商业模式和组织结构，优化PSS的设计过程。此外，设计过程设计了PSS的整个生命周期，从生命周期的开始，中间到生命周期的结束3.5 拟议方法考虑到3.1到3.4的所有论点、本文的目标以及Ulrich和Eppinger [23]的产品设计和开发过程，我们提出了图4中G1、G2、G31、G32、G33、G41、G42、G43为批准检查点。他们检查PSS思想的有效性（G1），PSS规划的可行性（G2）以及产品，服务和其他PSS要素的兼容性，如交付渠道（商业模式）和组织结构（G31，G32，G33，G41，G42，G43）。设计活动、特点和各利益相关者的参与情况见表3。表3.设计活动、特点和各利益相关者的参与设计步骤设计活动利益攸关方的参与检查点PSS理念开发 机会扫描 商业模式 PSS型 PSS理念用户：创意生成、创意评估其他：创意生成、创意评估G1PSS思想PSS规划 资源配置 团队组建 市场细分 PSS调度。用户：PSS投资组合评估供应商：技术可用性（支持系统）G2PSS计划需求分析 确定需求 需求分析 标杆 PSS规格用户：需求输入、规范评价其他：质量标准评价G31、G32、G33产品、服务和其他PSS要素的一致性：商业模式、作为系统的组织结构设计和集成 概念设计 详细设计。 PSS集成所有利益相关者：概念评估G41、G42、G43产品、服务和其他PSS要素的兼容性：商业模式、组织结构测试和改进 测试实施 反馈优化用户：测试反馈PSS已准备好交付执行 PSS交付 使用 支持用户：使用反馈退休回收 PSS退休 处置/回收用户：处置供应商：处置计划寿命终止42T. Tran等人/Journal of Computational Design and Engineering，Vol.号11（2014）37~47开始1测试优化执行退休回收图4.建议的PSS设计过程34产品组件服务组件PSS理念开发图4.建议的PSS设计过程开始G12PSS计划-产品导向型PSSG2结果导向型PSS要求G31G32G33设计集成4G41G42G43567反馈执行退休回收Req.分析测试优化Req.分析BOLBOLEOLBOLMOLBOL详细设计Req.分析概念设计详细设计Req.分析概念设计详细设计Req.分析概念设计概念设计详细设计Req.分析详细设计产品组件概念设计概念设计详细设计服务组件T. Tran等人/Journal of Computational Design and Engineering，Vol.号11（2014）37~4743测试细化机会扫描：市场需求和公司商业模式：产品（PDF文件）+服务（支持）PSS类型：面向产品的PSS（产品+附加服务）PSS理念：以比传统销售更高的服务水平销售产品。用户参与：创意生成，创意评估资源配置：所有能力都在手边团队组建：市场营销+文档制作和交付+客户支持人员市场细分：学生，自学者PSS调度：设置时间框架来设计PSS，时间发射，分配任务.产品组件明星G1G2服务组件想法是有效的计划是可行需求识别：收集客户需求分析：将需求翻译成团队基准测试：与现有解决方案和产品进行PSS规格：设置规格：长度，支持票的数量，支持时间等.用户参与：用户G31成分一致产品零部件概念&详细设计：开发产品的概念&详细设计，即文档。该产品是可用的。服务组件概念详细设计：设计相应的服务，即确定最终的规范。PSS集成：设置交付渠道用户参与：概念评估测试实施：发布测试版本以供使用反馈改进：获取反馈并改进用户参与：测试和反馈G41部件兼容PSS交付：交付PSS;用途：客户使用PSS;支持;用户参与：持续反馈准备交付PSS退休：PSS处理/回收：电子文档，不可回收图5.A公司的PSS设计过程退休回收执行PSS规划PSS理念开发概念设计详细设计Req.分析概念设计Req.分析详细设计44T. Tran等人/Journal of Computational Design and Engineering，Vol.号11（2014）37~472机会扫描：需要低成本商业模式：提供收费PSS类型：面向使用的PSS与高比例的服务PSS的想法：提供服务，并收取每月付款外人参与：从互联网社区的想法。服务组件明星产品组件资源配置：设计、生产一应俱全团队组建：一个团队由设计师、工程师、作家和当地工人组成。市场细分：住在库马西PSS调度：设置时间框架来设计PSS，时间发射，分配任务.G1理念有效PSS规划G2计划是可行需求识别：与客户面谈+现场评估需求分析：将需求翻译成团队PSS规格：设置规格：服务类型，收集废物的时间，厕所的类型和大小等。用户参与：用户G33成分一致服务组件概念&详细设计：制定服务的概念&详细设计，即为当地城市提供何种类型的服务，收集垃圾的频率，每月收费多少等。产品零部件概念&详细设计：根据使用条件设计产品.PSS集成：设置交付渠道测试实施：向当地公民反馈优化：获取反馈并优化用户参与：测试和反馈G43部件兼容PSS交付：交付包装;建立和培训当地团队。用途：客户使用PSS;用户参与：持续反馈准备交付PSS退休：合同结束（如有）处置：处置旧器械并更换新器械。图6.IDEO. ORG卫生项目的PSS设计过程退休回收执行PSS理念开发测试细化概念设计详细设计Req.分析详细设计Req.分析概念设计T. Tran等人/Journal of Computational Design and Engineering，Vol.号11（2014）37~47454. 示例的4.1 面向产品的A公司从事工程和工业培训领域。其产品之一是讲座材料，以便携式文档格式（PDF）文件的形式出售给客户传统上，当客户从网站购买文档时，他会这种商业模式相当简单，但也有一定的局限性：首先，这种“付费下载”的回答与讲座有关的问题，纠正错误，提供最新的内容等。通过该网站，公司无法知道支持请求者是否是真正购买产品的人。然后，公司决定从这种商业模式转向一种新的商业模式，这种模式将产品（即讲座材料）和服务（支持性活动）。该公司出售的每一个PDF文件与一个独特的 嵌 入 式 跟 踪 代 码 ， 使 它 可 以 跟 踪 哪 个 文 件 是purchased由哪个客户。此跟踪代码将用作支持代码（支持票数量有限）;每当客户向公司寻求支持时，需要声明自己的支持代码。当支持票已被完全使用时，客户的支持历史记录将被更新，剩余的票数将被减去。这种新的产品由于公司销售具有附加服务的产品，并且产品的所有权被转移给客户，因此PSS是面向产品的，并且因此，使用所提出的PSS设计过程，可以利用图5中所示的过程来4.2 以使用IDEO是一家致力于设计产品和服务的公司.他们在www.ideo.org有一个分支项目，其使命是通过设计解决社会问题，如贫困、保健、性别等。IDEO.ORG的一个项目是加纳的卫生项目[9]。加纳库马西缺乏卫生服务，该地区的大多数公民在家里买不起厕所，公共厕所在清洁和方便方面存在严重问题当然，人们需要负担得起的卫生服务，IDEO团队通过PSS解决了这一问题：为市民提供厕所，废汽车- tridges（作为产品）以及收集废墨盒，更换新墨盒和处理废弃物的服务。图7. IDEO.ORG卫生项目的商业模式46T. Tran等人/Journal of Computational Design and Engineering，Vol.号11（2014）37~47图8.在Aurich的方法中提出的PSS设计过程废物在这种情况下，公司销售不属于客户的产品的使用或可用性，因此，这是面向使用的PSS的情况由于该PSS的服务部分更重要，并且由于图6显示了使用所提出的方法建议的面向结果的PSS的设计序列来事实上，通过这个项目，2012年，该公司试点了100个厕所，他们设定了在2013年服务12,000户家庭的目标图7显示了该项目截至2012年的实际业务模式4.3 讨论对于大多数现有的PSS设计方法，限制PSS在工业中的潜在应用的缺点之一文献中的大多数PSS设计方法没有一个逐步的设计过程，这些方法对PSS设计人员的有用性受到限制。与本文提出的方法，PSS设计人员可以按照设计步骤，设计和开发PSS从一开始与PSS的想法，最终PSS提供的过程的输出在现有的PSS设计方法中，只有一个从Aurich，这是由Vijaykumar等人审查。[24]并在图8中示出考虑了PSS设计过程的该方法在指导PSS设计者方面可能比其他现有方法表现得更好，但它仍然具有局限性。这并不意味着在设计PSS时产品和服务组件的设计顺序，尽管该顺序对于有效设计PSS至关重要，正如我们在第节中所讨论的3.如果不适当考虑设计顺序，设计问题变得更加抽象，设计人员很难确定设计过程的起点此外，如果设计人员没有正确选择设计顺序，更多的本文提出的方法通过合理考虑产品和服务组件的设计顺序，解决了上述问题5. 结论本文在总结前人关于PSS设计方法的基础上，通过分析PSS类型特点的差异、产品设计过程与服务设计过程的相似性、PSS设计中协同创新的优势所提出的PSS设计是通用的，因此它可以与各种类型的PSS，实用，足以指导设计人员。该方法还考虑到用户参与，商业模式和组织结构设计的PSSs。拟议的设计过程仍处于概念阶段。对于未来的工作，我们计划详细介绍设计过程，并提供更多见解，使设计过程对设计师来说更加实用。我们还将包括更多的案例研究，以澄清设计方法，并将我们的方法与以前的作品进行比较。我们的设计过程的结果也将在未来的研究进行评估。致谢本研究由韩国教育部资助的韩国国家研究基金会（NRF）基础研究计划（No. 2013R1A1A2013649）资助。T. Tran等人/Journal of Computational Design and Engineering，Vol.号11（2014）37~4747引用[1]放大图片作者：J.如何成功地设计和提供服务。CIRP制造科学与技术杂志。2010; 2：136-143.[2]Baines TS，Lightfoot H，Steve E，Neely A，GreenoughR，Peppard J，Roy R，Shehab E，Braganza A，TiwariA，Alcock J，Angus J，Bastlm M，Cousens A，IrvingP， Johnson M ， Kingston J ， Lockett H ，Martinez V ，Michele P，Transfield D，Walton I，Wilson H.最先进的产品服务系统。在：机械工程师学会会刊，B部分2007; 221（10）：1543- 1552.[3]Bettencourt LA，Ulwick AW.以客户为中心的哈佛商业评论。2008; 5：109-114.[4]Beuren FH，Ferreira MGG，Miguel PAC. Product–servicesystems:清洁生产杂志2013; 47：222-231.[5]B havnani R，Sosa M. IDEO：服务设计（A B）。欧洲工商管理学院案例11/2006-5276。[6]Cavalieri S，Pezzotta G. 工业中的计算机2012; 63：278-288.[7]Mark J，Cees JG，Harry RM，Peter JM.产品服务系统，生态经济基础.向住房、空间规划和环境通信局提交报告。荷兰海牙，1999年。[8]Hussain R，Lockett H，Vijaykumar GAV.利用系统使用数据为PSS概念设计提供信息的框架。工业中的计算机2012; 63：319-327.[9]IDEO.ORG [Internet]：Ghanasan Project Report. 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