李 浩 1 陶 飞 2 文笑雨 1 王昊琪 1 罗国富 1
1.郑州轻工业大学河南省机械装备智能制造重点实验室，郑州，450002 2.北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院，北京，100191
摘 要： 提出了面向大规模个性化的产品服务系统（PSS）模块化设计框架，通过物理与服务的内部模块组合，实现客户需求的大规模、个性化、低成本与快速提供。论述了大规模个性化与大规模定制模式的区别，归纳总结了面向大规模个性化的PSS模块化设计研究与应用现状，分析了面向大规模个性化的PSS模块化设计基本特征与实现模式，提出了面向大规模个性化的PSS模块化过程与方法。这一系统归纳的面向大规模个性化的PSS模块化设计框架与方法为产品的大规模个性化设计和产品服务系统模块化设计提供了理论参考。
关键词： 大规模个性化；产品服务系统；模块化设计；配置设计；供应链设计
我国的制造业目前整体上呈现“大而不强”、低端制造产能过剩、高端制造创新与供给不足、环境问题日益恶化等局面，传统制造业的不可持续性仍非常显著。为此，2015年《中国制造2025》明确提出“推动生产型制造向服务型制造转变，从主要提供产品制造向提供产品和服务转变”。德国西门子股份公司、瑞士ABB有限公司、美国通用公司以及国内的陕西鼓风机（集团）有限公司、杭州杭氧股份有限公司等一流制造企业，剥离外包非核心业务并专精于核心业务，从传统的以单纯销售物理产品，向客户提供“产品服务系统”的整体解决方案转变 ［1⁃2］ 。产品服务系统（product⁃ser⁃vice systems，PSS）是一种向消费者提供面向生命周期的个性化“物理产品和/或服务”整体解决方案，其目的是通过向用户提供个性化的产品和增值服务来实现产品的价值增值、服务增效与可持续发展，形成“互联网+产品+服务”的生态系统 ［3⁃6］ 。当前，针对PSS 的研究与应用是国际学术界和产业界的热点，也是传统制造企业转型升级的主要发展方向 ［1，6］ 。
近年来，随着全球化市场竞争、客户需求的个性化与多样化等日益强烈，产品制造日益呈现出个性化和小批量等特征，大规模个性化时代已经到来。2010年，TSENG等 ［7］ 提出了大规模个性化的概念。大规模个性化是通过大规模生产，在产品或者服务生命周期内向用户提供独一无二的产品或服务体验来满足客户的个性化需求，实现真正意义上的用户独特的功能、服务或价值体验 ［7⁃8］ 。2014年4月，第24届CIRP（The International Academy for Production Engineering）产品设计国际会议的会议主题为“大规模定制与个性化”，将大规模个性化的研究推向了领域前沿。2016年8月，在第12届设计与制造前沿国际会议上，HU等 ［9⁃10］ 提出了“open product”设计，即为产品大规模个性化设计。
PSS和大规模个性化已成为当前及未来一段时期重要的产品与服务提供模式。基于此原因，本文将研究面向大规模个性化的PSS模块化设计方法。分析大规模个性化与大规模定制模式的不同，归纳总结面向大规模个性化的PSS模块化设计基本特征与实现模式，提出面向大规模个性化的PSS模块化过程与方法。
制造工业经历了一系列变迁，从手工制造时代到大规模生产时代，再到大规模定制时代（见图1）。产品制造模式（即产品变型）从低产量多变型、小批量少变型、大批量少变型发展到小批量多变型（大规模个性化）。然而，大规模个性化生产模式也亟需新理论和技术的支撑，在此情况下，大规模个性化和3D打印等理念或技术应运而生 ［7，11］ 。
图1 制造模式变迁演化历程 ［9］
Fig.1 Evolution periods of manufacturing mode ［9］
3D打印是一种基于数字模型文件，将粉末状金属或塑料材料进行高温熔化叠加增材的生产方式 ［11］ 。3D打印可以实现客户参与的完全个性化设计，但由于其加工方式特殊，其材料和应用范围具有一定的局限性。在大规模数量需求下，其生产效率和产能与传统的减材制造方式相比较为低下，因此，在当前及未来较长的一段时期内，传统的减材制造方式仍占据核心地位。
在传统的减材制造模式下，针对传统产品和PSS设计的相关研究，主要是一定批量的大规模定制生产方式下的设计开发，在功能建模、开发过程、方案设计、配置设计、产品平台等方面取得了一系列进展 ［12⁃18］ 。大规模定制模式是一种以大批量生产的低成本、高质量和高效率提供定制的产品与服务的生产方式，为PSS的大批量快速实施提供了基本原理和技术支撑 ［19⁃20］ 。然而，大规模定制并不是真正意义上的个性化，而是针对特定细分市场的批量大规模生产，不能真正体现出每个用户独特的个性需求与服务体验 ［21］ 。大规模个性化与大规模定制在面向细分市场、用户需求、设计空间、用户参与深度和设计指标等方面存在着较大的区别（见表1）。
表1 大规模定制与大规模个性化设计的区别 ［7,9,20⁃21］
Tab.1 Differences of mass personalization and mass customization ［7,9,20⁃21］
在面向大规模个性化模式下的PSS提供中，PSS主要提供类型包括面向产品的PSS、面向使用的PSS和面向结果的PSS，能针对不同类型的用户个性化需求提供不同的解决方案 ［3⁃4］ 。PSS的个性化与服务多变性必然造成企业在管理、设计制造、供应和实施等环节成本的大幅增加 ［22］ 。模块化是一种降低运营成本和增加PSS效能，兼具个性化与大规模生产，实现用户需求快速供给的有效途径 ［21，23⁃26］ 。
基于表2的分析，面向大规模个性化PSS与传统PSS的模块化设计在研究目标、个性化程度、参与方、模块化粒度、系统复杂度和设计难度等方面均存在较大不同。大规模定制模式下的模块化设计研究，模块化方案规划、配置设计机制、模块化产品架构、模块和关键参数都是保持固定和预先设计情况下开展面向细分市场的配置设计，并不能实现客户一对一的大规模个性化需求 ［7⁃10］ 。因此，面向大规模个性化PSS与传统PSS的模块化设计存在较大不同。
基于以上论述与分析，研究大规模个性化生产模式下PSS模块化设计理论框架体系，通过物理产品与服务内部模块的快速组合，实现客户需求的大规模、个性化、低成本与快速提供。这是本文的出发点。
表2 面向大规模个性化PSS与传统PSS的模块化设计的区别
Tab.2 Differences of modular design between PSSoriented to mass personalization and traditional PSS
PSS模块化设计是由一系列物理模块与服务模块的优化配置来完成的。物理模块是具有某种确定独立功能的半自律性的子系统，它可以通过标准的界面结构与其他功能的半自律性子系统按照一定的规则相互联系而构成更加复杂的系统。服务模块是一种功能独立的有形服务或无形服务的抽象体，通过物理模块和服务过程的互动来实现服务的功能。
在PSS模块化设计领域，2006年，AURICH等 ［23］ 首先提出了PSS的模块化设计框架、原理和配置设计方法；建立了实现技术型PSS模块化原理，提出通过一个过程库来设计和制造技术型PSS ［26⁃27］ 。2011 年，TUUNANEN 等 ［28］ 通过 2 个案例验证了服务过程的模块化设计，能使服务过程族得到重用并组合出客户满意的服务产品。GENG等 ［29］ 提出一种新的PSS概念化设计方法，它包括建立用户任务模型、功能模型以及概念化服务蓝图。董明等 ［30］ 提出一种基于本体的模块化建模和配置方式，在面向配置的整体产品建模中，采用可达矩阵方法对服务要素进行模块划分，提出基于元本体的PSS配置设计方法。WANG等 ［31］ 提出了一个面向PSS的并行模块开发框架，采用质量功能矩阵方法与Portfolio技术实现了面向PSS的模块化开发。2012年，GEUM等 ［32］ 提出一个基于质量屋的服务模块化框架和服务集中的模块化方法，他将服务分解为3个维度：服务过程、服务结果和服务的先决条件，并采用聚类分析法实现了模块识别。2013年，LONG等 ［33］ 考虑客户需求，提出了基于支持向量机的PSS配置模型。为了提高PSS的实施效能，SHIKATA等 ［34］ 提出了采用模块化产品架构的方法扩展多样化的服务以增加产品的附加值。2014年和2015年，宋文燕等 ［35⁃36］ 提出了基于工业服务蓝图的服务模块识别方法，利用基于模糊树理论的模块化构建方法得到不同方案；并提出了基于粗糙近理想解法的服务方案决策模型。同一时期，李浩等 ［24，25，37⁃41］ 在集成服务型产品和广义产品的模块化方面做了较多研究，建立了广义产品模块化过程总体模型，提出了一个三阶段的交互式集成服务型产品模块划分方法，并采用质量屋法来评价广义模块之间的一致性，确保模块划分的合理性与一致性；通过提出功能性服务的概念理清了物理模块与服务模块的交互关系，建立了广义产品模块化主结构和实例结构模型，实现了物理模块与服务模块的有机融合。
学者们针对集成服务型产品（即面向产品的PSS）、广义产品和PSS等对象进行了模块化设计相关研究，并在物理与服务模块关系、模块识别与划分、模块描述与建模、配置设计等方面做出了一系列开创性成果。但是，目前针对PSS的研究没有解决物理模块与服务模块数量关系这个难题。
大规模个性化设计的目标是提高用户体验和参与度的同时仍保持后端的生产效率，这是近几年的研究热点。TSENG 等 ［7］ 和 ZHOU 等 ［8］ 提出了面向大规模个性化设计的技术架构，该架构包括产品设计、过程设计和供应链设计等步骤，分别通过产品平台、过程平台和供应链平台来实现，归纳了大规模个性化设计的典型特征：用户体验、产品变化和协同创造，分析总结了面向大规模个性化的情感和认知设计的关键维度 ［8］ 。MURTHI等 ［42］ 提出了一个个性化设计的体系框架，包括个性化实现关键阶段：识别客户偏好、匹配客户需求、识别和匹配过程评估。为了推动大规模定制向大规模个性化转变，REIß等 ［43］ 提出采用电子商务服务的方式来实现大规模个性化；KUMAR ［44］ 提出了推动大规格定制向大规模个性化转变的关键因素，如客户/市场共享、IT技术等；也提出了一个采用效率指标来测量大规模定制与个性化效率的方法 ［45］ 。为了将客户行为施加到个性化的产品与服务上，ADOMAVICIUS等 ［46］ 提出了一个基于迭代反馈的个性化提供过程，主要包括3个阶段：理解客户需求、投递个性化产品和测量个性化的影响。
针对大规模个性化设计的研究目前还处于起步阶段，TSENG和JIAO课题组对面向大规模个性化设计的技术架构进行了较多研究。大规模个性化设计容易导致模块数量失控和成本大幅增加。为了控制成本和实现高效率提供，模块化设计原理是必不可少的基本支撑手段，目前未见面向大规模个性化的模块化PSS系统的相关报道。
在大规模个性化提供模式下，PSS主要矛盾冲突转移至系统内部和系统外部冲突上。系统外部体现为个性化和可靠性，利益对象是客户；而系统内部因素是模块化度、低成本，利益对象是PSS提供商。如何平衡系统内部和外部因素，探索多目标之间的冲突消解机制，使得客户和制造商的满意度均最大化和双赢才是PSS系统个性化设计的最终目标。
表3 面向大规模个性化的不同类别PSS模块化特征分析
Tab.3 Analysis of modular characteristics of different types of PSSoriented to mass personalization
表3为面向大规模个性化的不同类别PSS模块化特征分析，分别从模块组成、模块类别的变化、用户决策关注点、设计优化目标和个性化体现形式等方面进行了分析。值得说明的是，不同类型的PSS在模块组成和配置设计时模块类别等方面存在较大不同，见表3。在模块组成上，面向产品的PSS需提供给用户物理模块和相应的服务模块；对于面向使用的PSS，有的特殊产品，为保证租赁后的产品能有效运行，还需要提供相应配套模块。配套模块为一种特殊的模块，主要是为保障面向使用的变压器和面向结果的PSS能正常运行而必选提供的，但这些模块在面向产品的PSS提供时仅为可选模块。以变压器为例，在面向使用的变压器提供时，用户主要购买变压器及其配套服务的使用权，即租赁变压器。此时，高低压开关控制柜变为必选模块，必须要配套才能完成变压服务；但在面向产品的变压器销售时，高低压开关控制柜是可选模块。在面向结果的变压器提供时，部分服务模块如回收服务、金融租赁服务等不再提供。
PSS大规模个性化的实现可以从4个视角来分析，见表4。分别从PSS类别、PSS提供维度、PSS提供阶段和PSS模块类别等不同视角进行个性化实现方式分析。在用户根据自己的个性化需求选择产品类别时，可选择3种不同的模式来实现：面向产品的PSS、面向使用的PSS和面向结果的PSS，实现了一定程度上的类别个性化；在PSS提供阶段，可以提供个性化物理产品、个性化服务，也可以通过个性化供应链；在PSS产品设计阶段，可通过个性化的物理模块、个性化的服务模块或者两者集成提供来实现PSS的产品设计个性化。
表4 PSS的个性化实现方式
Tab.4 Ways of realization of personalized PSS
基于对PSS个性化实现方式的分析，PSS模块化设计的个性化可从4个方面展开。①广义需求（含功能需求、性能需求、个性需求和可持续需求等）获取的智能感知，通过历史记录、信息系统实时监测等手段来分析判断用户的独特需求品味和特征，智能感知有一定的不确定性和提前预知性。②具有可变性和自适应性的PSS产品族架构。在大规模个性化设计阶段，必须依靠产品平台才能实现其大规模批量化和低成本化，而产品族架构规划是基于产品平台的PSS模块化设计的核心。传统产品族架构所规划的产品模块化设计机制、模块化产品架构、基本模块和关键参数等都是保持固定和预先设计情况下开展面向细分市场的设计，而在大规模个性化生产模式下，PSS模块化产品族架构应具有可变性和自适应性，以支持用户的个性化需求和不同类别PSS的模块化实现。③PSS的个性化自适应配置设计。当感知到客户的个性化特征后，可通过自适应配置设计出一系列个性化的产品与服务模块组合来满足用户需求；同时，在配置设计过程中，支持PSS个性化模块的情感认知再设计，以满足用户的个性化需求与体验。④PSS的个性化提供过程。配置和提供的产品是满足用户需求的，可能是独一无二的，也可能是与其他用户一样的，但可通过投递过程来实现提供过程的个性化，而模块化是实现个性化的基础。
面向大规模个性化的PSS模块化建模过程主要分为PSS模块化方案设计与规划、PSS模块化配置设计和PSS模块化实现3个步骤（见图2）。
图2 面向大规模个性化的PSS模块化过程
Fig.2 Modular process of PSSoriented to mass personalization
在PSS模块化方案设计与规划阶段，通过对大量客户需求和可持续性需求的获取，对不同类型的PSS进行方案设计、模块划分与模块设计，形成一系列物理与服务模块；并对PSS产品族架构进行规划，建立PSS产品平台。在PSS模块化配置设计阶段，根据某客户的需求，进行个性化推荐和体验，建立PSS模块化实例结构，并对个性化模块进行情感认知再设计，使得配置后的PSS尽可能满足部分客户的独特需求。在PSS模块化实现阶段，首先是模块的智能制造阶段，通过对物理模块和功能性服务所需要配套的物理模块进行智能化的制造，让用户可追踪和体验个人定制产品的制造过程，使用户获得制造过程的独特体验。在PSS的系统投递阶段，对于面向产品的PSS，其物理投递过程主要在物理产品销售阶段与服务运维阶段，其个性化的实现主要在于模块化提供和产品服务运维阶段；对于面向功能的PSS，其形式主要是租赁或共享物理产品，个性化实现在PSS的租赁或共享物理产品期间；对于面向结果的PSS，主要是销售产品的功能结果，个性化是在产品功能结果向用户提供期间实现的。
面向大规模个性化的PSS模块化过程建模方法主要是通过5个域的转换和4个系统或平台的支持来实现（见图3）。SUH ［47］ 提出公理设计方法并将传统的物理产品设计世界分为4个域：用户域（CA）、功能域（FD）、产品域（PD）和过程域（PD）。然而，PSS设计理念显著不同于传统物理产品，PSS模块化投递过程（即投递域）是PSS个性化提供与服务体验的重要组成部分。在本文中，PSS模块化过程将传统4个域扩展到5个域。5个域的实现由4个系统或平台进行支持，分别是PSS设计系统、PSS产品平台、PSS制造平台和PSS服务平台。PSS模块化系统的5个域在映射过程中，需要探索有效方法支持不同域之间的有机集成与转化。
图3 PSS模块化系统的5个域映射过程
Fig.3 Five-domain mappings process of the modular PSSsystem
图4 不确定环境下用户需求获取与分析的情景模式
Fig.4 User demand acquisition and analysis model under uncertain environment
4.2.1 不确定环境下用户需求获取与功能设计
在面向大规模个性化的PSS系统模块化设计模式下，由于服务的动态性、随机性、无形性以及PSS的多样性等特征，在划分PSS的市场区段、产品与服务变型及用户是否使用购买初期的服务等均充满了不确定性。在产品设计初期就考虑产品使用期的功能性服务和非功能性服务使得产品大规模个性化环境下的模块化方案规划变得更加困难。
不确定环境下用户需求获取与分析的情景模式见图4，主要是客户情感需求与产品服务系统设计的交互过程。在这个过程中，需要主动感知个性化需求，同时设计师将功能设计方案动态实时反馈给客户，以确定是否是客户的实际需求。对用户需求相关的未知不确定性进行分析，需要找出与其相关的主要设计参数。将不确定性作为需求的一部分分类固化下来，分布于基本需求、个性化需求和生态性需求中，可以采用Kano模型图和Kano模型需求归类矩阵构建PSS的个性化需求层次模型，并确定个性化需求项的重要度排序 ［48］ 。根据需求分析的不同类别及需求项重要度，建立功能映射关系模型，完成功能方案规划，通过有效的方法实现合理的功能设计。Kano的质量模型将顾客需求分为基本型需求、期望型需求和兴奋型需求。基本型需求是顾客认为在产品中应该有的功能或需求；市场调查中顾客所讨论的通常是期望型需求，在实际产品与服务中实现的越多，顾客就越满意；兴奋型需求是指令顾客想不到的产品特征，如果产品或服务满足了这类需求时，顾客对产品就非常满意。PSS的4种类型产品中，纯物理产品和面向产品的PSS为基本型需求，面向使用的产品为期望型需求，面向结果的产品为兴奋型需求。针对每一种类型的PSS，其模块构成中也分为基本功能需求模块、期望型需求模块和兴奋型需求模块，需要针对每一种类型进行深入分析。
4.2.2 PSS模块划分方法
PSS模块划分主要是完成不同类型PSS的模块划分，PSS模块包括物理模块与服务模块。面向大规模个性化下的物理与服务模块划分是一个交互式设计过程，即基于客户的需求先进行服务模块划分；然后，基于划分后的服务模块划分物理模块；最后，基于划分后的物理模块进行服务模块的完善。这一过程可以看成一个基于客户需求和服务商设计需求的主从双层规划决策过程。
经过前期研究分析，主层为服务模块划分层，从用户最大个性化和服务体验的角度出发；从层为物理模块划分层，考虑性能、质量、成本等综合因素，并基于服务商的视角进行的设计，以性价比最高和易于柔性制造为目标。它们之间是交互循环的关系，确保用户和服务商的利益均衡，具体过程见图5。
图5 面向大规模个性化的PSS模块划分过程
Fig.5 Module partition process of PSSoriented to mass personalization
在大规模个性化设计中，将设计行为纳入“社会-经济-环境-人”的系统中，旨在平衡环境、社会和经济三方面的设计实践与设计管理。在模块划分评价指标方面，采取体现生态性评价方式。基于双层规划的PSS模块划分过程最重要的步骤是制定合理的模块划分评价指标体系。虽然PSS模块划分需要考虑到生态学评价原则，然而任何模块化系统所需要遵循的基本准则必须得到保证，如功能独立性原则、弱耦合原则、粒度适中原则等，而对于PSS系统的特色指标为面向服务的原则，即在物理模块设计过程中，要考虑服务过程的便利性，同时支持功能性服务的运行；在服务模块设计时，考虑服务过程、服务类等特殊存在形式。
4.3.1 多层次个性化优化决策框架
与传统的产品设计过程相比，PSS的个性化自适应配置设计与优化决策更强调服务方案的个性化推荐、用户个性化体验与服务商模块主从决策优化和基于情感认知的个性化模块再设计。这些研究内容更能体现出面向大规模个性化的PSS模块化设计的特殊之处：自适应性、个性化极致体验和系统参与方的高满意度。多层次个性化自适应配置设计分为5个层次，分别为需求获取层、个性化推荐层、个性化服务方案层、模块配置提供层、情感再设计层（见图6）。
图6 个性化PSS优化配置设计过程
Fig.6 Configuration design process of personalized PSS
PSS模块配置设计的交互式体现在个性化服务方案层和模块配置提供层之间。个性化服务方案层是用户个性化选择和设计的模块层，主要决策和设计主体是用户；主要满足用户的关注点和选择及设计需求，模块粒度较粗。零部件层是粒度较细的模块层，是制造商基于用户选择和设计后的个性化方案，在此基础上进行的模块设计优化与改进后的层次。
4.3.2 基于协同过滤的服务方案个性化推荐方法
为了帮助客户更高效和精准地进行个性化选择和推荐，PSS制造商或服务商可以按照客户的浏览习惯、消费习惯、使用情况、需求特征等对PSS服务方案进行个性化推荐。互联网和电子商务的快速发展使企业能够收集到大量的用户信息，为个性化推荐提供了基础。向客户个性化推荐的内容包括，不同类型PSS方案，不同类型PSS的模块化构成，可选择以及可个性化设计的模块族等。推荐算法（或推荐策略）是整个PSS服务方案个性化推荐系统中最核心的部分，在很大程度上决定了推荐系统的性能优劣。基于用户的协同推荐主要过程为：筛选出对象中的集合型指标符合用户的个性化需求的对象，将不符合用户需求偏好的对象删除；根据客户对感兴趣的服务方案模块进行偏好打分，得到一个评分集合；根据相关相似性算法进行相关性评价；通过上面提出的相关相似性度量方法得到目标用户的最近邻居，下一步需要产生相应的推荐；对所有未评分的推荐对象的评分；基于个性化服务方案层和模块配置提供层的联合循环优化，开展双层设计决策。常见的相似性计算有欧几里德距离评价和皮尔逊相关度评价等方法。
4.3.3 用户个性化体验与服务商模块配置优化主从决策方法
根据用户服务方案的个性化推荐结果，可以快速发现用户的偏好，个性化推荐高效地为用户提供了较好的PSS类别及主要物理与服务模块。然而，还需要通过交互式模块配置设计方法和面向情感认知的再设计方法对模块进行配置和个性化，以满足用户的个性化需求与服务体验。个性化服务方案层与模块配置层交互式设计过程中需要解决用户和服务商之间的交互式机制和配置优化目标函数设置等难题。
个性化服务方案层与模块配置提供层交互式设计过程是一个主从双层决策问题。个性化服务方案层是从用户最大个性化和服务体验的角度出发，直接参与个性化物理与服务模块的设计，以及选择模块的定制选择；模块配置提供层设计是基于个性化服务方案的配置结果，以利润率最高和易于柔性制造为目标。它们之间是交互循环的关系，确保用户和服务商的利益均衡。在交互式PSS模块配置设计过程中，配置设计的总目标是配置出用户个性化体验最大与服务商易于柔性制造且利润率最高的PSS实例。然而，针对不同类型的PSS，其具体优化目标也有较大的区别，如面向产品的PSS配置优化目标更强调PSS生命周期内的可扩展性、可升级性和服务便利性；面向使用的PSS在配置优化时，针对不同层次的用户，会有质量和可靠性等级的差别，同时也需要考虑到使用过程中制造商提供服务的便捷性；而用户对面向结果的PSS功能与性能要求最高，必须要保障提供的物理产品与服务在运行过程中的故障率最低，确保用户生产及使用PSS时的无故障性与服务体验。因此，需要针对不同类型PSS设置不同的配置约束目标。
面向大规模个性化PSS的模块设计实际上是一个以个性化服务方案层为主，与模块配置提供层为次的主从迭代过程。图7描述了面向大规模个性化的PSS主从关联模块设计决策过程。基于个性化推荐的结果，首先根据客户需求进行面向服务的配置，主要有面向产品的PSS、面向功能和面向结果的PSS，以个性化体验和满意度最大化为考察标准，选择一种服务方案。在此基础上，基于已有的个性化服务方案进行模块配置提供层的配置与设计，即通过物理模块、服务模块或者集成服务的物理模块进行组合、个性化模块的设计来实现优化服务方案，确保服务商的利益。但是模块配置提供层的配置与设计结果影响了个性化服务方案的用户满意度和体验，因此个性化服务方案又需要基于模块配置提供层的结果对服务方案进行适当的调整。PSS模块设计的决策过程具有以下特点：①参与个性化设计决策的主体是客户和服务商，且两者具有不同的决策目标；②客户首先基于用户体验和个性化最大化确定PSS服务方案，服务商基于个性化服务方案确定PSS的模块配置与设计方案，因此PSS配置设计过程是一个以客户为主者，企业为从者的决策过程；③个性化服务方案的决策结果对模块配置提供方案有影响，同样地模块配置提供方案也会影响个性化服务方案满意度的达成，这种相互耦合、相互关联使得PSS个性化设计是在服务方案和实现方案间反复迭代的过程。
图7 用户个性化体验与服务商模块配置优化主从决策过程
Fig.7 Bi-level decision-making process of module configuration optimization between customer personalized experience and service provider
模块化服务链供应配置是基于服务平台开展的优化设计，但服务平台中的PSS实例结构树来源于产品平台。PSS实例结构树是根据用户需求，在产品平台上配置出来的客户需要的个性化产品与服务结构。因此，服务链的运行与PSS的产品实例结构密切相关。模块化的服务链设计有利于服务供应链的优化与创新，在共同的设计规则之下，各模块相互作用，满足用户的个性化需求与服务体验。常见的典型服务链有投递运输服务链、施工安装服务链、MRO服务链、运行监控服务链等。对于面向使用的PSS和面向结果的PSS，其服务链更侧重于服务过程体验，即以过程型服务模块为主。过程如下：
（1）分析服务链模块类别，完成模块类别划分。在模块化服务链中，首先根据用户的需求启动服务任务。然后，根据服务模块划分方法，将服务任务划分为若干子模块。针对这些子模块类别以及模块间的约束规则，从实例库中选择符合用户满意度的模块，寻找到每个子模块的实例。这些实例就形成了一系列模块化服务链方案。形成服务链方案的第一步是对服务链配置的模块类别进行划分，可将其划分为基本模块、可选模块和个性化模块。
（2）建立服务模块选择准则。传统供应链中的模块评价准则从单一的成本准则转向服务链中以质量、服务、准时交货、柔性、信息等多准则方向发展，模块决策模型也从单一的买方库存成本模型转向双方相互协调模型，客户与模块服务商的关系由敌对状态转变为友好协作的“战略伙伴”关系。在服务供应模块选择准则中，以服务价格、服务质量、服务交货期、服务商能力、可持续性等为综合目标。针对不同类型的PSS，这几种约束准则的权重系数不同，其中，可持续性准则体现在服务能否给客户提供附加值、模块的绿色度等。
（3）服务链优化配置设计。服务链优化配置设计并不是实时执行和完成的，而是一个特定的时间段内动态完成服务模块的增加或修正。服务链优化配置设计过程是基于基本模块、可选模块和个性化模块的组合优化配置。通过采取适当的优化配置方法，理清服务模块之间的关联耦合关系，针对不同的客户，快速配置出能满足用户个性化需求的服务链解决方案。
（4）个性化模块的再设计。情感认知设计是通过客户个体对生理唤起的评价和对环境感知而产生的，情感化设计核心主要在于引发用户认知愉悦从而为用户带来积极的情绪体验。在大规模个性化PSS设计过程中，可通过情感认知设计对部分个性化模块进行，如物理模块的包装、外观造型、色彩、材料和肌理等，服务模块的服务过程参数，增加服务过程用户个性化需求，使得配置后的模块尽可能满足部分客户的独特需求。
本文对面向大规模个性化的PSS模块化设计基本特征与实现模式、模块化过程模型、系统方案设计方法、模块配置优化决策和模块化服务链供应配置方法等进行了系统的归纳总结，对于持续地推进产品服务系统设计、制造业服务化和大规模个性化设计具有一定的参考价值。
针对PSS大规模个性化研究，以下几个子方向将成为研究亮点：①客户的个性化需求获取与个性化推荐技术。基于开放式的个性化配置平台，可以根据客户的浏览习惯、消费习惯、使用情况、需求特征等进行个性化PSS方案的快速精准推荐。②面向大规模个性化的PSS模块化架构研究，该架构具有可变性和自适应性特征，以支持用户的个性化需求和不同类别PSS的模块化实现。③PSS的研究延伸到服务供应链集成设计过程中，PSS的个性化提供在模块化服务链供应中得到充分发挥。
在未来的研究中，笔者将主要研究大规模个性化的PSS系统方案设计、模块配置优化决策和模块化服务链供应配置方法等，突破关键技术方法，完成信息系统开发。
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Modular Design of Product-service Systems Oriented to Mass Personalization
LIHao 1 TAO Fei 2 WEN Xiaoyu 1 WANG Haoqi 1 LUO Guofu 1
1.Henan Key Laboratory of Intelligent Manufacturing of Mechanical Equipment，Zhengzhou University of Light Industry，Zhengzhou，450002 2.School of Automation Science and Electrical Engineering，Beihang University，Beijing，100191
Abstract： A modular design framework of PSS oriented to mass personalization was proposed.Through the combination of internal fewer modules of products and services，personalized customer de⁃mands might be realized in ways of large scale，low cost and fast speed.The differences between mass personalization mode and mass customization mode were discussed，the research and application statuses of PSS modular design oriented to mass personalization were summarized，the basic features and realiza⁃tion modes of modular design of PSS oriented to mass personalization were analyzed，and the PSS modu⁃lar processes and methods were put forward.The proposed design framework and methods of PSS modu⁃lar design oriented to mass personalization provide a theoretical reference for the mass personalization de⁃sign and the PSS modular design.
Key words： mass personalization；product⁃service system（PSS）；modular design；configuration de⁃sign；supply chain design
基金项目： 国家自然科学基金资助项目(51775517，51522501)；河南省科技创新人才计划项目(184100510007)；河南省产学研合作计划项目（172107000019）
收稿日期： 2018－04－02
DOI： 10.3969/j.issn.1004⁃132X.2018.18.006 开放科学(资源服务)标识码(OSID)：
中图分类号： TP391.7
(编辑 王旻玥)
作者简介： 李 浩，男，1981年生，副教授、博士。研究方向为智能制造服务、设计方法学、产品数据管理、数字孪生技术等。发表论文58篇。E⁃mail：lh9666@hotmail.com。