面向集成与交互的产品服务系统方案配置设计与评价方法研究

Product service system (PSS) is a new concept that product and service integrated as a whole set driven by value. It's a new research field pushing sustainable development of manufacturing industry. In PSS conceptual design process, product and service should be unified to integrate, and separated to interact at the same time. Customer value realization is the main line of their integration. Resource constraint ,information relation and concept matching compatibility are the key points in their interaction. Aiming at the new characteristics of the design problem, integration and interaction oriented PSS conceptual design methodology is proposed. Researches are carried out on value acquiring and translating, knowledge modelling and reasoning mechanism of PSS concept configuration, and concept evaluating. Typical company's product and service are used as cases to develop prototype software and conduct empirical research. The innovative points of this project are: (1) analytic network process (ANP) and rule mining are introduced in value translation, multi-objective compromise programming technology are used to obtain functional requirements; (2) considering the information interacting relationships and constraints between product and service, unified product and service configuration knowledge modelling technology based on ontology is given out, and a hybrid ontology and rule based concept configuration system is constructed. As considering integrated configuration of product and service and conflicts coordination in their interaction process, the project provides new theoretical methods for PSS design.

产品服务系统是价值驱动下产品和服务融合形成的新概念，是推进制造业可持续发展的新兴研究领域。产品服务系统方案设计过程中，产品和服务既要统一集成又要交互协调，顾客价值实现是两者集成的主线，资源约束、信息关联与方案匹配是两者交互中的关键所在。针对该设计问题的新特征，提出面向集成与交互的产品服务系统方案设计方法，开展价值获取与映射、方案配置知识建模和推理机制以及方案评价研究。以企业典型产品和服务为例，开发原型系统软件，进行实证研究。本项目的创新点在于：（1）基于网络层次分析和规则挖掘研究价值映射，采用多目标妥协规划技术获取功能需求；（2）考虑产品和服务间的信息交互和约束联系，提出了基于本体的产品/服务统一配置知识建模技术，并在改进变精度粗糙集规则挖掘基础上，建立了基于本体和规则混合逻辑的方案配置系统。由于考虑了产品和服务的集成配置以及交互过程中的冲突协调，为产品服务系统设计提供了新的理论方法。

产品服务系统（Product Service System，PSS）是服务型制造模式下出现的产品和服务融合的新概念，是中国制造2025战略下推进制造业转型升级的新兴研究领域。信息技术为制造企业服务化带来了新的机遇，使制造企业能够深入洞悉客户的价值需求，推动个性化定制，促进产品服务系统的设计更新。产品服务系统方案设计过程中，产品和服务既要统一集成又要交互协调；顾客价值驱动方案功能需求优化与传递；产品和服务设计知识在信息交互和配置规则的约束下配置融合。本项目针对产品服务系统方案设计的新特征和新问题进行研究，提出面向集成与交互的产品服务系统方案设计方法，开展价值获取与映射、方案配置知识建模和推理机制以及方案评价研究。针对项目提出的研究内容和研究目标，研究计划执行期间项目团队开展了三方面的研究。1）在顾客需求获取与映射方面，提出了价值驱动的顾客需求结构，该结构包含目的、价值和需求三层结构及其内部关联关系，在该需求结构的基础上研究顾客需求的获取方法，提出了数据驱动的顾客需求重要度确定方法；将直觉模糊交叉熵引入C-均值聚类算法，提出了基于直觉模糊C-均值聚类的顾客聚类和识别方法；通过引入功能需求类型与顾客满意度之间的函数关系，建立以顾客满意度最大化为目标的规划模型对PSS功能需求进行优化设计。2）在PSS方案配置设计方面，考虑模块间的补偿关系，建立了非线性规划模型对PSS模块进行选配；提出了基于PIETM算法的配置规则挖掘方法；为了便于规则重用，采用基于粗糙集的聚类方法实现对已获取关联规则的聚类处理。3）在PSS方案评价方面，研究了基于二元语义的模糊多属性群决策方法；从风险决策的角度研究PSS方案选择问题，结合累积前景理论和TOPSIS对PSS设计方案进行选择；提出了一种融合模块评价和模块组合效应评价的PSS方案评价方法；针对云制造环境下如何选取可信云服务的问题，提出了一种基于改进D-S理论的云服务评价方法。项目建立了面向价值的产品服务系统方案配置与评价新方法，形成了重要学术成果，丰富了产品服务系统设计理论。项目执行期间发表论文31篇，相关成果获得上海市科学技术进步奖二等奖一项。在企业应用方面，与上海烟草机械有限责任公司以及中国商用飞机有限责任公司开展了初步合作，未来将就智能烟机、飞机零部件服务包的方案设计共同开展研究与应用。