面向大规模个性化的模块化产品服务系统建模、设计与优化决策

Product-service systems (PSS) are regarded as the potential approach to promote sustainability in the face of worsening environment, and unsustainable production and consumption behavior. The traditional mass customization ways cannot achieve customer's personalized demands, whereas mass personalisation which emphasizes more on customer's personalized demands and service experience is becoming a new manufacturing mode. Mass personlisation oriented modular design for sustainable PSS could achieve cost-efficient, personalized products and services, and meanwhile create environmental and social benefits. This project will firstly analyze the basic characteristics of mass personalisation oriented PSS modular design, reveal the complex relationships between physics modules and service modules, and reveal the nonlinear dynamic relationships between system’s multi objectives. Secondly, the project will analyze the PSS module design process oriented to mass personalisation, and establish customer’s requirements acquirement and function design method, module partition method, and multi-objective conflict resolution method. Finally, the project will propose a personalized recommendation method for service scheme based on collaborative filtering, and realize the modules’ optimization decision. This research will reveal the relationships between physics modules and service modules, and the nonlinear dynamic relationships between system’s multi objectives, therefore help to realize module partition and optimization of PSS oriented to mass personalisation.

环境问题的恶化、不可持续的生产和消费模式使得产品服务系统成为一种提升可持续性的潜在方式。传统的大规模定制模式并不能实现用户的真正个性化需求，更强调用户个性化与服务体验的大规模个性化正在成为一种新的制造模式。面向大规模个性的PSS模块化设计有助于实现低成本、高效率和个性化的可持续产品与服务，同时可以实现环境和社会效益。本项目将分析面向大规模个性化的PSS模块化设计基本特性，探索并揭示物理模块与服务模块复杂关联关系，揭示系统多目标之间的非线性动力学关系；分析面向大规模个性化的PSS模块设计过程，提出用户需求获取与功能设计方法、PSS模块划分方法、多目标冲突消解方法；提出基于协同过滤的服务方案个性化推荐方法和用户个性化体验与服务商模块配置优化主从决策方法，实现模块优化决策。以上研究内容将揭示物理模块与服务模块的关系、PSS系统多目标之间的关系，支持实现面向大规模个性化的PSS模块划分与优化。

环境问题的恶化、不可持续的生产和消费模式使得产品服务系统成为一种提升可持续性的潜在方式。传统的大规模定制模式并不能实现用户的真正个性化需求，更强调用户个性化与服务体验的大规模个性化正在成为一种新的制造模式。面向大规模个性的PSS模块化设计有助于实现低成本、高效率和个性化的可持续产品与服务，同时可以实现环境和社会效益。本项目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，对技术系统的模块化类别进行分析归纳，厘清他们之间的关联关系；阐述了不同划分标准在客户域、功能域、设计域和过程域四个域中之间的关联关系。然后，提出了一个五步骤的产品服务系统模块化架构规划方法，根据服务方案层和零部件层的模块类别结果建立PSS模块化主结构。提出了面向大规模个性化的PSS模块化过程主要包括PSS模块化方案设计与规划、PSS模块化配置设计和PSS模块化实现三个步骤；将传统四个域扩展到五个域。五个域的实现由四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，分析了PSS模块化系统的五个域在映射过程。其次，提出基于NSGA-II的产品服务系统多目标优化配置设计方法和基于数字孪生的产品个性化配置设计设计框架与方法。基于数字孪生的产品个性化配置设计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，包括需求获取层、个性化推荐层、个性化服务方案层、模块配置提供层、情感设计层。最后，构建了一种数字孪生驱动的产品大规模个性化定制设计框架，将模块化设计和参数化设计应用于汽车焊接夹具定制设计服务。