面向可选服务的产品服务系统配置研究

张志颖, 聂迎春, 刘 鑫

(河北工业大学 经济管理学院,天津 300401)

0 引言

当前，不论是消费市场还是产业市场，需求都变得更加多样化和个性化，产品使用更加追求体验和效用。制造企业产品同质化已经不能满足客户需求，服务型制造应运而生[1]。实现服务型制造的常用手段是提供有形产品和无形服务融合的产品服务系统(Product Service System, PSS)配置方案，以此来满足个性化的客户需求[2]。PSS配置根据客户需求和企业成本确定合理的解决方案，是PSS设计的关键环节[3]。

从现实来看，随着服务型制造的发展，企业提供可选服务逐渐成为提升收入的另一来源。可选服务有别于与产品捆绑销售的必选服务，是制造商、零售商或第三方提供的差异化、供客户自选的服务模式[4]。例如海尔、联想、福特等相继推出延保可选服务[5]，其中联想对笔记本的硬件系统提供硬件升级和清洁保养等延保可选服务，清洁保养包括外观清洁和拆机清洁，客户根据需要选择合适的服务模块，硬件系统和拆机清洁服务组合产生的服务效果更佳。但是，通过调研发现，一方面，客户面对可选服务时，一般不选择或者选择过程中存在盲目性；另一方面，对企业尤其是中小企业，在设计可选服务项目上具有跟随现象，并且服务价格多样化，不能有效吸引客户，如小熊电器对加湿器、电烤箱和酸奶机等家电产品模块提供只换不修、全保换新和全面保修三种延保可选服务，每种延保服务又依据保障年限进行分类，导致可选服务种类多和价格繁杂，不利于客户选择。因此，本文针对上述现象，从制造企业视角研究产品模块与可选服务模块的配置问题。

从理论研究上看，具有代表性的PSS配置方法包括基于本体的PSS配置方法[6]、产品与服务模块交互的方法[7]和产品延伸服务的方法[8]。其中模块交互配置通过产品模块与服务模块的融合来提高客户满意度，是PSS配置的一个重要方法。罗建强等[9]基于产品与服务模块交互式配置方法，构建客户满意度最大化和企业成本最小化的双层规划模型。Aurich等[10]考虑技术服务与物理产品之间的相互关系，通过产品与服务的交互设计获取满足客户个性化需求的解决方案。现有研究主要将可选服务模块作为必选服务模块的子集，研究产品模块与必选服务模块之间的配置，如张在房等[11]虽同时考虑了必选服务和可选服务模块，却将两者放在同一模型中进行配置，忽略了可选服务选择的主动权在客户这一问题。可选服务模块与产品模块的配置方法不能照搬必选服务模块与产品模块的配置方法，而是应该在考虑企业成本的基础上，突出客户对模块的重视程度，依据可选服务模块与产品模块之间的相关关系约束进行配置。此外，可选服务不仅能凸显出客户的个性化需求，不易产生强制性的服务费用，还有助于新服务开发。

因此，本文引入产品模块与可选服务模块之间不同的相关关系，研究面向可选服务的PSS配置方法。

1 相关研究基础

考虑产品模块与服务模块相关关系的PSS配置研究主要集中在两方面，一是相关关系具有乘数效应。如罗建强等[12]将产品模块与服务模块均定义为必选模块，刻画了供需交互情形下PSS方案配置过程；Song等[13]将产品模块与服务模块分别划分为必选和可选两种，基于NSGA—II进行PSS优化配置；李浩等[14]构建包括方案性能约束、方案成本约束、响应时间约束及模块相容相斥关系约束的多目标优化模型，并基于NSGA—II进行PSS多目标优化配置设计。二是相关关系具有指数效应。Scott等[15]最早提出了非准确性计算思想，依据模块之间补偿因子和属性权重，将多属性决策问题转化为单属性决策问题，把补偿效应定义为指数效应；在此基础上，耿秀丽等一方面考虑必选模块属性间的补偿关系，应用非准确性计算思想将模块间的补偿关系定义为指数效应，依据顾客需求进行PSS模块配置[16]；另一方面考虑功能需求之间的补偿关系，基于非准确性计算思想以总信息量最小为目标建立指数模型，依据云模型进行产品功能需求的配置[17]。

可见，现有产品模块与必选服务模块间相关关系的研究，不论是乘数效应建模还是指数效应建模，均假设相关性是等同的。但实际上不同产品模块与服务模块间的相关性是有差异的，尤其是可选服务与产品模块之间的相关关系，如洗衣机滚筒与保养服务、移机服务之间的关系具有差异性，即保养服务对洗衣机滚筒可靠性和可用性的改善作用明显大于移机服务的作用。因此，本文引入模糊测度计算产品模块与可选服务模块之间差异性的相关关系，研究面向可选服务的PSS配置方法。

2 问题描述

企业在完成产品模块与必选服务模块配置之后，需要结合产品模块与可选服务模块之间的差异性相关关系，在一定目标的前提下，设计不同产品模块与相应可选服务模块的优化组合方案。比如：企业A支持电梯载重系统的可选服务包括知识支持、保养和备件供应，基于客户需求，企业A需考虑电梯载重系统与三种可选服务之间不同的相关关系，依据目标如客户满意度或企业成本，在一定约束条件下决定可选服务优化组合方案。

3 客户满意度建模

在面向可选服务的PSS配置过程中，首先考虑的问题是客户满意度。影响客户满意度的因素主要包括PSS方案质量[9]、服务功效[12]、模块属性[18]、服务响应时间[19]等，其中，服务功效用于衡量服务质量的高低，代表服务模块作用于产品模块的大小。随着从拥有产品向使用产品理念的转变，制造企业逐渐开始向客户提供产品或服务功能，客户不再拥有产品或服务的所有权，而是拥有产品或服务的使用功能[20]。因此，客户更加注重产品属性和服务功能，其中产品属性是指产品本身所固有的性质，归一化后的产品属性值代表产品性能的实现程度。本文将服务功效率和产品属性作为影响客户满意度的因素，定义为F1=F11+F12。

(1)客户满意度F11和产品属性的关系

产品属性分为效益型和成本型[16]。不同类别的产品属性采用不同的归一化方法，归一化后的数值Bij表示产品属性性能的实现程度。在Ui个产品模块实例中，Aij表示模块Mi(1≤i≤t)的第j(1≤j≤Ui)个属性值。

效益型模块属性归一化后的数值为:

(1)

成本型模块属性归一化后的数值为：

(2)

客户满意度和产品属性的关系为:

(3)

其中t代表产品模块的数量。

(2)客户满意度F12和服务功效率的关系

qij代表服务功效率，本文运用成本节约cij来计算服务功效率。成本节约指产品故障消耗的维修费用或设备提升费用与客户选择可选服务付出的成本之差。qij表示第i个可选服务的第j个服务实例给客户带来的成本节约所占的比率，qij越大，说明可选服务给客户带来的成本节约越多，客户满意度也就越高。qij如式(4)所示:

(4)

文献[15,16]将产品模块与服务模块的相关关系定义为指数式增长效应，但当前我国服务化正处于初级阶段，尤其是中小制造企业在服务化过程中增长效应不显著。在此，本文将产品模块与可选服务模块之间的相关关系定义为乘数式增长效应。

综上，客户满意度与服务功效率的关系为:

(5)

式(5)中ε表示产品模块与可选服务模块之间的相关关系。

4 利用模糊测度确定模块间差异化关系

本文采用λ模糊测度刻画产品模块与可选服务模块之间的相关关系。在多属性决策问题中，λ模糊测度能够更精准的描述属性间的相互影响关系。事物之间的任何关系(补充关系、冗余关系、相关关系)都可以用模糊测度建模[21]，且产品模块与可选服务模块具有不同的属性。为此，本文用λ模糊测度分析产品模块与可选服务模块之间的关系。若ε=0，说明产品模块与可选服务模块之间相互独立；当ε<0时，说明产品模块与可选服务模块间存在冗余关系作用，即模块之间的相互组合会阻碍产品功能的正常发挥；当ε>0时，说明产品模块与可选服务模块间存在补充关系作用，模块间的相互组合会产生额外的收益。

设P(A)是非空集合A={a1,a2,…,an}的幂集，给定λ∈(-1,∞)，u:P(A)→[0,1]满足条件：①u(A)=1；②∀≤A,N∈P(A)且M∩N=Φ，有u(M∪N)=u(M)+u(N)+λu(M)u(N)；③u连续；则称u为定义在P(A)上的λ模糊测度。

设xi的模糊测度为u(xi)，是P(A)A的幂集。对于∀N∈P(A)，N的模糊测度由式(6)计算:

(6)

依据λ模糊测度的定义，当A=X时，u(A)=u(N)=1时，考虑A={a1,a2,…,an}元素间的关联关系时，有式(7)成立:

(7)

5 面向可选服务的PSS模型与求解

对提供可选服务的制造企业而言，客户拥有可选服务的选择主导权，企业需要为提高可选服务的被选几率付出更高的成本，如多组织服务培训以增加服务人员的素质等。且对企业而言，若客户选择合理的可选服务则会增加收益，若没有选择可选服务则本该增加的收益便会成为机会成本。为体现企业对客户的重视程度，本文将机会成本算作企业成本的一部分，如式(8):

(8)

企业为客户提供面向可选服务的PSS方案时，不仅需要考虑客户的个性化需求和制造成本，还需要考虑产品模块与可选服务模块之间不同的相关关系。以客户满意度最大和制造企业成本最小为目标构建多目标模型，其中，客户满意度中的可依据式(6)求解出具体数值，代表不同产品模块与可选服务模块组合后相关关系的大小。具体模型如式(9)至(15)所示:

(9)

(15)

其中，Dij表示模块i的第j个模块实例的成本，ρ表示机会成本率，β表示企业期望的利润率，C表示客户所能接受的最大成本报价，w表示客户期望的最小成本节约，ε是λ模糊测度值，用来描述不同产品模块与可选服务模块的相关关系；xij是0-1变量，表示是否选取i模块中第j个模块实例；式(9)代表客户满意度最大；式(10)代表企业成本最小；式(11)是成本约束；式(12)代表可选服务为客户节约的成本大于客户期望的最小成本节约；式(13)表示产品模块必须有且选取一个模块实例；式(14)表示服务模块为可选模块。

本文利用线性加权将多目标优化问题转换为求解单目标优化的问题。从现实来看，客户满意度对可选服务PSS配置方案选择的重要性高于企业成本。基于此，本研究假设客户满意度和企业成本的权重分别等于0.6和0.4，求解面向可选服务的PSS配置方案。

6 实例分析

A企业是国内一家著名的机械设备制造企业，主要产品有矿渣立磨机、水泥立磨机和立式磨粉机等，近年来该企业逐渐关注面向可选服务PSS的开发与应用。为满足高端、中端和低端市场的客户需求，实现客户满意度最大化，该企业希望开发一种简单有效的方法对产品和可选服务进行融合设计。本文以A企业ZJTL-S矿渣立磨机面向可选服务的PSS为研究对象，采用所提方法确定最优的可选服务PSS配置方案。

通过调研和访谈得知A企业ZJTL-S矿渣立磨机的产品模块主要包括立磨本体、主电机、液压系统和电器系统，但本文主要研究的是面向可选服务的PSS配置方案，所以仅考虑提供可选服务的产品模块。ZJTL-S矿渣立磨机的产品模块和可选服务模块如表1和表2所示，其中相关模块属性、成本和服务功效率均由A企业的技术人员提供，但出于保护企业成本数据的目的，本文借鉴与A企业模块成本差异较小文献[14]中的相关模块成本。其中产品模块主要包括矿渣立磨本体M1和主电机M2，可选服务模块主要包括监控诊断模块S3、保养服务模块S4和合同能源管理模块S5，这些产品模块和可选服务模块均有不同的模块实例，但因不同可选服务模块所配备的资源具有差异性，其产生的服务功效率也存有差异，不同客户群体对模块的重视程度也存有差异。通过访谈和调研得到客户对不同模块的重视度，如表3所示。

表1 矿渣立磨模块及其相应的产品模块实例

表2 矿渣立磨可选服务模块及其相应的服务模块实例

表3 客户对不同模块的重视度

由表3可知客户对不同模块实例的重视度，根据公式(7)求解可得。利用公式(6)计算各模块集的模糊测度如表4所示。由表4可得λ=-0.935，产品模块与可选服务模块间的相关关系具有差异性，整体来看模块间相关关系越强，模块组合数量越多，这与实际情况相符。

表4 产品模块与可选服务模块集的模糊测度

为比较不同相关性下的模块配置方案，本文分别计算两个、三个和四个产品模块与可选服务模块间模糊测度的平均值为:ε1=0.4580，ε2=0.5980，ε3=0.7908。假设客户所能接受的最大成本报价C=80万元，企业期望的利润率β=20%，机会成本率ρ=20%，客户期望的最少成本节约w=0.07万元。根据本文所建模型，利用线性加权将多目标函数转化为单目标函数，并采用Lingo 11软件计算不同相关性下可选服务的PSS模块配置方案，结果如表5所示。

表5 不同相关性下的模块配置方案

由表5可知，在相同市场成本报价约束下，随着相关性ε的增加，对于重视度较高的模块，客户倾向于选择更优的属性值，例如，当ε从0.5980增加到0.7908时，矿渣立磨机(M1)的属性值由35t/h变为50t/h。而对于重视度较低的模块，客户更倾向于选择稍差的属性值，甚至放弃该模块，例如，当ε从0.5980增加到0.7908时，客户放弃选择保养服务模块(S4)。这一结果表明：产品模块与可选服务模块之间相关关系越强，客户重视度高的模块更易被优选，更能保障企业效益和客户体验，有利于双方的价值共创。同时，不被客户重视的模块可能会被放弃，说明企业不应仅为盈利而盲目提供产品和可选服务模块的多种实例，而应结合模块之间相关关系和客户的重视度有针对性的进行服务开发。

针对相同的相关性ε2=0.5980，可计算不同市场成本报价约束下的模块配置方案。根据不同市场的客户需求层次，可将立磨机PSS的需求市场划分为低端、中端和高端三个市场，相应的成本报价约束分别为:C1=90万元，C2=90万元，C3=100万元。根据本文所建模型，采用Lingo 11软件计算不同成本报价约束下可选服务的PSS模块配置方案，结果如表6所示。

表6 不同市场成本报价约束下的模块配置方案

由表6可知，若其他条件不变、只改变客户所能接受的成本报价，当成本报价逐渐增加时，客户倾向于选择更优的属性值，同时也会选择更多的可选服务模块，例如，当成本报价从80万元增加到100万元时，矿渣立磨机(M1)的属性值从35t/h提高至50t/h，监控诊断服务(S3)从未选变为被选。该结果表明：在高端市场中，可选服务的提供更有必要，凸显的价值更高，客户更乐于接受并选择更多的服务模块以获取更好的服务。这在一定程度上不仅能够确保面向可选服务PSS方案功能的实现，还有助于企业进一步开发产品的新功能和新服务，增强客户交互和体验感。

本文将不同模块组合的成本反馈给研究对象的三位产品配置人员，将三位产品配置人员对模块组合的预估成本与本文的模块组合配置成本进行对比，结果如表7所示。

由表7可知，本文配置的模块成本在三位产品配置人员的预估成本下左右波动，且二者差值较小，说明运用面向可选服务PSS配置方法得到的模块组合成本与实际情况相符，验证了该配置方法在企业中应用的可行性。

表7 成本反馈对比

7 结论

面向可选服务的PSS方案配置是通过产品服务交互设计获取满足客户个性化需求解决方案的过程。为得到更符合实际的配置方案，本文首先确定服务模块均为可选模块，采用模糊测度分析不同产品与可选服务模块的相关性，发现模块间相关关系越强，模块组合数量越多。其次，通过构建客户满意度最大和企业成本最小的的多目标优化模型，分别计算不同相关性和不同市场成本报价约束下的模块配置方案，一定程度上揭示了产品模块与可选服务模块不同相关关系和不同市场成本报价约束对面向可选服务PSS方案配置的影响。最后，采用矿渣立磨机基于可选服务的PSS方案配置问题进行实例分析和验证，得到如下启示：

(1)在客户参与的情形下，制造企业可以针对客户反馈的信息和问题，不断完善产品模块与可选服务模块的功能，为客户提供个性化面向可选服务的PSS配置方案。配置过程中，产品模块与可选服务模块的相关关系越强，将更有助于面向可选服务PSS方案的成功配置。

(2)当成本一定时，产品模块与可选服务模块相关性越强，客户更倾向于选择其重视度较高的模块，即相关性越强，客户越在意重视度较高模块的质量和功能。当相关关系一定时，成本报价越高，客户不仅更倾向于优选高属性的产品模块实例，而且更注重优选可选服务，可见，可选服务在PSS配置方案中愈加重要。

(3)面向可选服务的PSS配置有助于加深客户对自身问题的认识。客户在PSS配置过程中角色发生了变化，由之前的被动接受者转变为积极参与者。通过交互设计，有助于加深客户对产品性能和功能的认识，进而在方案配置过程中能够为更有效地使用产品而提出新的服务要求。

本文虽揭示并验证了在客户参与下，不同产品模块与可选服务模块具有相关关系的PSS配置交互过程，但仅考虑了具有乘数式增长效应的相关关系，随着中小制造企业服务化转型的发展和客户的深度参与，产品模块与可选服务模块指数式增长效应的相关关系值得后续深入研究。