智能产品服务生态系统解析、设计与交付(数智化时代产业智联生态系统创新理论研究丛书)_明新国、郑茂宽、张先燏著_9787547863916

本书以智能产品服务生态系统为研究对象,以智能产品服务生态系统需求分析、系统解析、系统设计、系统交付为关键点,探讨了智能产品服务生态系统理论体系、技术方法与相关解决方案实现过程中长期面临的若干关键问题,并从理论和实操层面提出了解决方案,为制造型企业向服务化、网络化、智能化、生态化转型提供了良好的理论指导与借鉴。
本书主要内容来源于实际工业需求,既可以作为企业和政府管理人员的培训教材、本科院校管理专业师生的参考教材,也可以作为从事生产性服务业相关工作人员的参考用书。

随着20世纪末以来世界范围内制造业服务化的深刻变革，基于产品与服务相结合的新型产业模式成为制造型企业新的利润和价值增长点。以生产制造为核心的传统企业运营模式，逐渐被以面向客户提供集成化的服务与解决方案的运营模式所取代。随着数字化、网络化、智能化技术的崛起，世界正处在通向新的创新与变革时代的门口，推动价值链由基于产品的模式向基于智能化产品和服务的模式转变。智能产品服务生态系统是在复杂的互联互通技术支撑下产生的，打破了传统的商业边界与壁垒，与传统产品和服务的创新有着很大的区别，包括基于复杂的智能交互网络，提供实时的客户体验，基于价值共创、协同创新的商业模式，融合物理世界和虚拟世界，强调个性化体验和客户交互式设计，充分发挥数据和信息服务的商业价值等。
本书是作者与科研团队在数十年以来智能产品服务理论研究、解决实际问题的基础上加以归纳、总结和完善编写而成的。全书共分8章：第1章为智能产品服务生态系统发展概述，阐述了智能产品服务发展背景与挑战，以及产品服务系统的智能化和生态化转型路径、需求及解决方案；第2章为智能产品服务生态系统的理论基础，介绍了智能产品服务生态系统框架、边界及需求分析、解析、系统设计、服务交付等方面的研究与发展现状；第3章为智能产品服务生态系统总体框架，给出了智能产品服务生态系统的定义、特征分析、要素构成；第4章为智能产品服务生态系统需求分析，详细介绍了智能产品服务生态系统需求分析流程与方法、边界分析与判定、客户需求挖掘与预测的指导技术方法；第5章为智能产品服务生态系统解析，介绍了智能产品服务生态系统解析的问题特征、层次结构拓扑分析与建模、系统稳健性分析、价值涌现的举措与方法；第6章为智能产品服务生态系统设计，从智能产品与功能层次聚类、服务流程建模、服务生态价值交互与平衡等方面进行详细方法介绍；第7章为智能产品服务交付管理，介绍了智能产品服务生态系统交付研究框架构建、智能产品服务能力规划、智能产品服务交付管理方法；第8章为智能产品服务生态系统在工程中的应用，以智能网联汽车服务为例，介绍了智能网联汽车行业的智能产品服务生态系统构建方案。
本书是作者在智能产品服务生态系统领域多年研究成果的积淀，兼有理论性和实践性，实践经验和案例避免了内容的枯燥和空洞。本书既可以作为企业和政府管理人员的培训教材、高等院校相关专业的参考教材，也可以作为从事智能产品服务/系统相关人员的参考用书。上海交通大学机械与动力工程学院的明新国教授、郑茂宽博士、张先熵博士参与了全书的编著工作。感谢上海交通大学机械与动力工程学院的游佳朋、吴天一等博士生和硕士生，他们参与了全书的整理与修订工作。同时，感谢大规模个性化定制系统与技术全国重点实验室陈录城、盛国军、鲁效平等专家对本书的指导与支持。
作者
2024年1月

明新国博士，上海交通大学机械与动力工程学院教授，新加坡制造技术研究院研究科学家和美国麻省理工学院访问学者，入选2016、2017年度爱思唯尔中国高被引学者（工业和制造工程领域）。曾任中国服务型制造联盟专家委员会副主任委员、中国工业服务联盟专家组组长、国家智能制造标准体系建设指南修订工作组专家、上海交大生产性服务业创新中心主任、上海市推进信息化与工业化融合研究中心主任。主要从事工业人工智能、工业互联网、工业大数据、智能制造系统、智能产品创新生态系统、服务型制造、绿色设计和供应链、精益企业与管理等领域研究。承接或参加国家和上海市资助的产品研发设计、智能制造、服务型制造、绿色制造、工业互联网、工业大数据等产学研合作项目70余项；发表论文200余篇；出版专著5部。

郑茂宽博士、高级工程师，上海流程智造科技创新研究院有限公司首席规划师。毕业于上海交通大学，拥有丰富的工业互联网、5G、人工智能等相关领域创新课题研究经验，重点开展上海市及长三角数字化转型、数字经济、新基建、信创等领域顶层政策研究、产业规划与应用创新，支撑上海市创建全国首个工业互联网领域国家新型工业化产业示范基地，全国首个人工智能创新应用先导区，发表SCI/EI等国内外期刊、会议论文20余篇。

张先燏博士，上海交通大学机械与动力工程学院助理研究员、硕士生导师。长期担任20余种国际知名期刊审稿专家，5种期刊的客座编辑、编委或青年编委。主要从事智能制造、工业智能化、大规模个性化定制、企业数字化转型等领域研究，承接或参研20余项国家自然科学基金面上项目、国家智能制造专项、上海市专项等。在物联网、智能制造等方向，参与多项国际、国家及行业的相关标准的研制与制定。现为海尔卡奥斯（COSMOPlat工业互联网平台）工业智能研究院新一代工业智能技术领域特聘专家、邦得科技控股集团智能智造高级顾问、中国自动化学会3D打印与社会制造专业委员会委员、IDS（国际数据空间）中国研究实验室日常运营负责人、新一代工业智能技术联合研究中心技术负责人。发表SCI期刊及国际学术会议论文50余篇。

第1章智能产品服务生态系统发展概述 ………………………………………1
1.1 智能产品服务发展背景与挑战…………………………………1
1.1.1 发展背景 …………………………………………………1
1.1.2 产业发展面临的挑战 ……………………………………4
1.2产品服务系统的智能化和生态化转型…………………………5
1.2.1转型路径分析 ……………………………………………5
1.2.2 转型需求分析 ……………………………………………7
1.2.3 解决方案 …………………………………………………9
第2章智能产品服务生态系统的理论基础…………………………………11
2.1智能产品服务生态系统框架发展现状 ………………………11
2.1.1智能化服务化转型研究现状……………………………11
2.1.2生态系统的应用研究现状……………………………13
2.2智能产品服务生态系统边界及需求分析发展现状………17
2.2.1系统边界研究现状………………………………………17
2.2.2系统需求分析研究现状………………………………18
2.3智能产品服务生态系统解析研究现状 ………………………20
2.3.1系统建模理论研究现状………………………………20
2.3.2 系统稳态研究现状……………………………………21
2.4 智能产品服务生态系统设计研究现状 ………………………26
2.4.1 智能产品功能层次聚类与系统生成…………………26
2.4.2智能产品服务流程图形化建模与量化分析……27
2.5智能生态产品服务交付研究现状 ……………………………28
2.6智能产品服务生态系统的理论基础分析总结 ………………29
第3章智能产品服务生态系统总体框架……………………………………32
3.1智能产品服务生态系统定义 …………………………………32
3.2智能产品服务生态系统特征分析 ……………………………34
3.2.1智能的特征…………………………………………………34
3.2.2生态的特征……………………………………………35
3.2.3服务的特征……………………………………………37
3.3智能产品服务生态系统要素构成 ……………………………38
3.3.1智能技术……………………………………………………40
3.3.2用户体验…………………………………………………41
3.3.3市场定位…………………………………………………41
3.3.4 商业模式…………………………………………………42
3.3.5关联关系……………………………………………………44
3.3.6联接交互…………………………………………………45
3.3.7生态特征与系统要素之间的关联关系………………46
3.4智能家居服务生态系统示例验证 ……………………………49
3.4.1案例背景……………………………………………………49
3.4.2系统基础框架……………………………………………50
3.4.3系统特征体现……………………………………………50
3.4.4系统要素构成分析……………………………………54
第4章智能产品服务生态系统需求分析……………………………………62
4.1智能产品服务生态系统需求分析流程与方法 ……………62
4.1.1边界拓展特征分析………………………………………62
4.1.2客户需求特征分析………………………………………63
4.2 智能产品服务生态系统边界分析与判定 …………………64
4.2.1业务边界分析……………………………………………65
4.2.2价值边界分析……………………………………………66
4.3 智能产品服务生态系统客户需求挖掘与预测 ……………68
4.3.1客户需求分析方法选择………………………………68
4.3.2 基于模糊认知图的客户隐性需求挖掘方法…………69
4.3.3基于ARIMA模型的客户动态需求预测方法………71
4.4 智能家居服务生态系统需求分析 ……………………………73
4.4.1系统边界分析………………………………………73
4.4.2 客户需求挖掘与动态预测………………………………79
第5章智能产品服务生态系统解析……………………………………………89
5.1智能产品服务生态系统解析的问题特征 ……………………89
5.2 智能产品服务生态系统层次结构拓扑分析与建模 …………91
5.2.1智能产品服务生态系统层次分析……………………91
5.2.2 智能产品服务生态系统生存系统模型………………93
5.2.3 基于 EVSM的智能产品服务生态系统结构
建模……………………………………………………94
5.3 智能产品服务生态系统稳健性分析 ………………………98
5.3.1系统稳健性分析思路……………………………………98
5.3.2系统耗散结构演变 ……………………………………101
5.3.3系统生态位分离 ………………………………………103
5.3.4系统稳健性评价 ………………………………………107
5.3.5系统冗余机制 …………………………………………110
5.4 智能产品服务生态系统价值涌现……………………………111
5.4.1价值涌现机理 ………………………………………111
5.4.2价值空间拓展 ………………………………………112
5.4.3价值空间评价 ………………………………………113
5.5 智能家居服务生态系统解析…………………………………114
5.5.1系统结构拓扑层次分析 ………………………………115
5.5.2系统稳健性研究 ……………………………………119
5.5.3系统价值涌现 …………………………………………123
第6章智能产品服务生态系统设计 ………………………………………127
6.1智能产品与功能层次聚类……………………………………127
6.2智能产品服务流程建模…………………………………………131
6.2.1智能产品服务配置框架 ………………………………131
6.2.2基于服务蓝图的智能产品服务包划分 ……………133
6.2.3基于BPMN 图的智能产品服务过程建模…………134
6.3智能产品服务生态价值交互与平衡…………………………134
6.3.1价值交叉补贴 ………………………………………134
6.3.2价值网络分析 …………………………………………139
6.3.3价值传递矩阵 …………………………………………140
6.4智能家居服务生态系统设计…………………………………144
6.4.1智能家居产品与功能层次聚类 ……………………144
6.4.2基于多方法融合的智能家居服务流程建模 ……146
6.4.3智能家居服务生态价值交互与平衡 ………………150
第7章智能产品服务生态系统交付 ………………………………155
7.1智能产品服务生态系统交付思路与框架流程………………155
7.2智能产品服务能力规划…………………………………………159
7.2.1能力层次分析框架 ……………………………………159
7.2.2能力与资源的虚拟池化 ………………………………161
7.3 智能产品服务交付管理………………………………………162
7.3.1交付协同化过程 ………………………………………162
7.3.2交付渠道 …………………………………………………163
7.3.3基于动态共享资源池的智能产品服务资源配置 …164
7.4智能家居服务生态系统交付…………………………………167
7.4.1能力规划 …………………………………………………167
7.4.2运营管理 …………………………………………………169
第8章智能网联汽车服务生态系统 ………………………………………174
8.1 智能网联汽车服务生态系统框架结构………………………176
8.1.1基础框架 ………………………………………………176
8.1.2 特征体现 ………………………………………………178
8.1.3 要素构成 ………………………………………………181
8.2 智能网联汽车服务生态需求分析……………………………189
8.2.1边界分析 ………………………………………………189
8.2.2客户需求挖掘与动态预测 ……………………………195
8.3智能网联汽车服务生态系统解析……………………………203
8.3.1结构拓扑层次分析 ……………………………………203
8.3.2 稳健性分析 ……………………………………………208
8.3.3价值涌现 ………………………………………………213
8.4 智能网联汽车服务生态系统设计……………………………215
8.4.1智能网联汽车产品与功能层次聚类 ………………215
8.4.2基于多方法融合的智能网联汽车服务流程建模 …218
8.4.3智能网联汽车服务生态价值交互与平衡 …………220
8.5 智能网联汽车服务生态系统交付……………………………226
8.5.1 能力规划 ………………………………………………226
8.5.2 运营管理 ………………………………………………228
附录英文缩略语 ………………………………………………………………232
参考文献 …………………………………………………………………………234
致谢 ……………………………………………………………………………247

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