嵌入流程管理的可持续产品服务系统设计研究

张家祺 张艳

摘要：为了强调服务效率在产品服务系统（PSS）中的可持续作用，提出嵌入流程管理的可持续产品服务系统设计过程框架。汇总PSS的经济、环境和社会可持续因素，将其与产品、服务和系统三者进行交叉映射，得到包含服务效率在内的PSS可持续设计要素。基于设计要素构建设计框架，在运用传统流程设计工具得到初始方案后，借助Flexsim仿真软件模拟方案流程，再利用改造后的流程管理工具完成服务效率设计，最后依据优化方案完善产品和服务。通过家电回收服务系统的设计实践验证了嵌入流程管理的可持续效果和设计过程的可行性。

关键词：产品服务系统 可持续设计要素 流程管理 Flexsim 家电回收服务系统

中图分类号：TB472 文献标识码：A文章编号：1003-0069（2022）11-0100-04

Abstract：In order to emphasize the sustainable role of service efficiency in product service system （PSS）， a design process framework of sustainable product service system embedded in process management was proposed.The economic， environmental and social sustainable factors of PSS are summarized and crossmapped with products， services and systems to obtain sustainable design elements of PSS including service efficiency. The design framework is constructed based on design elements. After the initial scheme is obtained by using traditional process design tools， the scheme flow is simulated by using Flexsim simulation software， and the service efficiency is designed by using refined process management tools. Finally， products and services are improved according to the optimization scheme.The sustainable effect of embedded process management and the feasibility of design process are verified by the design practice of home appliance recycling service system.

Keywords：Product service system Sustainable Design Elements Process management Flexsim Home appliance recycling service system

引言

产品服务系统是有形产品和无形服务紧密结合的一个集成系统，通过服务和产品的组合销售以满足客户需求。相比于传统的产品销售，PSS更少依赖物质资源，且能满足更灵活多样的客户需求，因此理论上PSS被认为是解决可持续问题的一个优选方案。实际应用中，反弹效应[1]、不合理的服务规划[2]等原因使得PSS并未达到减少物质消耗的目的，比如共享单车服务的出现，虽然省去了人均享有一辆自行车的物资投入，却生产了更多的单车去满足人们随时随地的骑行需求，更有损毁维修、交通调度等增加人力物力消耗。由此，如何设计出真正可持续的PSS成了一个亟待解决的课题。

一、产品服务系统相关理论分析

（一）产品服务系统的可持续设计要素：PSS涵盖了可持续设计含义的两个方面，一方面是指环保产品和支持可持续生产技术的研究，即针对产品进行的“绿色设计”和“低碳设计”等；另一方面是指其超出单纯“物质产品”设计的部分，即通过整合“产品和服务”构建“可持续的解决方案”去满足消费者的需求[3]。随着研究的深入，更具体的可持续因素被挖掘出来，如Barquet [4]、Yang[5]等从经济、环境、社会角度对PSS的可持续因素进行了划分和总结。在综合分析这些可持续因素的基础上，再与“产品”“服务”“系统”这三个关键元素交叉映射，可以得到八类PSS可持续因素，并进一步归纳出PSS的可持续设计要素，见图1。

在PSS中，产品的经济可持续因素是产品本身可以满足客户的需求；产品的环境可持续因素是指通过绿色设计或低碳设计可以延长产品寿命、提高资源效率和减少碳排放等；这个过程中产品充当了宣传可持续观念的中介，因此也促进着社会的可持续发展。服务的经济可持续因素体现在产品服务的组合相比于产品可以更好地满足客户需求等；服务的环境可持续因素主要指服务可以替代物质产品，当增加服务比例时，服务就能替代更多的实体产品[6]，资源消耗和环境影响随之递减，但服务始终需要一定物质产品的支持[2]来输出功能，即使是纯服务业每输出一个单位的功能都要消耗一定量的资源，所以提高服务所占比例意味着产品的使用频率或服务的效率[1]要相应提高；服務的社会可持续体现在服务设计使得人们的行为从购买实体产品转变成了向服务付费。系统的经济可持续体现在它是一种整合了产品和服务的商业模式[7]，这有赖于广泛利益相关者在利益驱动下的合作互动[8]；通过PSS商业模式构建的整体化解决方案，能够增加就业、促进社会创新，有助于社会的可持续发展，但似乎没有带来环境可持续的影响，Boucher[9]等也认为环境可持续不是实施 PSS 商业模式的本质特点，因此实际得到八类可持续因素。

经过上述分析可以发现PSS的社会可持续影响是经济和环境可持续设计共同作用的结果，应当重点对PSS的经济和环境可持续因素进行设计。其中服务的环境可持续因素与服务效率密切相关，因此认为服务的环境可持续设计要素主要是服务效率设计，最后得到的PSS可持续设计要素包括产品设计、可持续产品设计、服务设计、服务效率设计和商业模式设计。

（二）产品服务系统设计方法：从最广泛使用的PSS设计方法中可以总结出四个主要的常见阶段——需求分析，PSS设计、PSS测试和设计交付。近年来，针对PSS的可持续性进行研究的设计方法也逐渐发展起来，但比较缺乏从服务效率角度进行环境可持续设计的思考。结合Goedkoop对PSS三个关键元素的定义——“服务是具有经济价值的活动，系统是元素及其相关关系的集合”可知，服务和系统是动态元素，PSS是个动态系统，而在以往设计服务流程时一般是按照服务情景对交互触点的活动进行串联，然后借助服务蓝图对交互触点的静态结果进行分析，包括快速原型、故事版等传统PSS测试工具都未能从服务流程的动态角度——活动的时间、顺序、路线等对服务流程效率的影响进行分析。

Pezzotta等人提出使用流程模拟办法对服务流程的动态问题进行预测和处理，即对PSS设计方案进行仿真 [10]，借助仿真技术构建设计方案模型并模拟其运行的过程可以提供关于PSS的运行状态和流程瓶颈的见解。不过，借助仿真模拟虽然可以得到PSS设计方案的运行状态和流程效率的预测结果，但还缺乏对预测结果的进一步改善研究，即如何优化设计方案的流程效率。

二、流程管理理论分析

流程管理是一种以规范化的、构造端到端的卓越业务流程为中心，以持续地提高组织业务绩效为目的的系统化方法。流程管理是保证工作效率提高的关键，因此流程管理也适用于提高PSS的流程效率。流程管理的主要办法分为流程优化和流程再造两种。流程再造是对流程进行自上而下的彻底性改变，需重新定义企业的价值链模型和商业模式[11]。结合PSS定义及相关理论可知PSS设计过程相当于流程再造，在再造的基础上还需进行自下而上的渐进式改善，即流程优化。流程优化的工具是ECRS原则，ECRS是指取消（Elimination）、合并（Combination）、重排（Rearrangement）和简化（Simplification）。取消（E）是优化的最佳效果，首先考虑是否可以运用取消原则；对于无法取消而又必要的工作，考虑能否合并（C），即将某些相关性较强的流程任务合并；对于不能取消或合并的工作， 再考虑是否可以重排（R）某些流程任务的顺序；最后考虑利用信息技术或其他辅助工具简化（S）流程。鉴于PSS流程中人员、路径、环境等的复杂性，将这四个原则与流程的设计要素——资源、输入、输出、活动、路径、活动关系、角色进行结合，制定了PSS的流程优化规则，如表1所示。

尽管流程管理是针对已有的系统流程进行优化的办法，对于未经运行的设计方案无法完成流程描述和分析，不过仿真提供了模拟设计方案真实运行的办法，故可以在仿真后嵌入流程管理以完善服务流程的效率优化设计。完整的PSS服务效率设计的实施过程为建立仿真模型、输入参数、运行模型、仿真数据分析、流程优化及效果验证。

三、可持續的产品服务系统设计框架

将PSS的可持续设计要素与传统的PSS设计过程结合，构建了一个嵌入流程管理的可持续产品服务系统设计框架，该框架分为四个阶段，如图2。

阶段一：创意洞察。进行背景和趋势研究，洞察设计机会，确认研究主题；再对利益相关者的关系、需求及行为现状进行分析。

阶段二：服务原型设计。重建可维持的利益相关者关系，完成PSS的商业模式设计；利用服务需求树把利益相关者需求分解为设计规范；再将设计规范中的活动组合形成流程设计方案，并绘制服务蓝图。

阶段三：服务效率设计。依据流程设计方案构建Flexsim仿真模型；运行得到仿真数据后，利用PSS的流程优化规则完成优化；并对优化方案再次运行仿真判断效果。

阶段四：服务交付与迭代。根据最终的服务流程完善交互界面设计和用于辅助服务的可持续产品设计；设计完成，收集并运用信息化数据进行持续的服务流程分析与优化。

四、家电回收服务系统设计实践

（一）创意洞察

1.家电回收业背景研究。据国家发改委数据显示，我国正处于家电报废高峰期，个体回收占据着家电回收行业的主导地位，然而个体回收终归无法短期内消化巨大的旧家电市场，而且随着产品更新换代速度加快，会有越来越多的废旧产品闲置，这种不规范的回收方式严重阻碍了环境、经济和社会的可持续发展。由此本文的设计任务是将家电回收服务设计为支持可持续发展目标的产品服务系统。

2.家电回收业的利益相关者分析。

（1）关系分析。目前主流的家电回收企业是作为利益相关者的协调者存在的，它与家电制造企业合作完成生产者责任延伸制，专业分拣废旧产品提供给家电制造企业、二手市场和拆解企业等；个体回收与此相似且占据的市场更大，因此两者存在着竞争关系。（2）行为分析。由调查资料和访谈可知，目前的回收途径有个体回收、商场以旧换新、网络平台回收等。分析比较各种回收途径可以发现利益相关者行为中的不可持续因素。个体回收属于非正规回收，用户发现服务较易，但需耗费较多人力成本，回收价格较高、运输成本低，但存在暴力拆解，搬运中可能产生污染。商场以旧换新属于正规回收，发现服务容易，适合有换新需求的用户。目前的网络平台回收处于发展阶段，用户基数少，回收服务规范但存在回收价格低等问题。（3）需求分析。通过访谈着重挖掘决定型利益相关者的需求，即用户和回收员需求。其中用户需求点包括：轻松获取回收资讯、回收种类齐全、价格合理、预约简捷、专业的服务、用户间的交流需求；回收员工需求点包括：便捷搬运、更少的运输成本。

（二）家电回收服务系统的服务原型设计

1.商业模式设计。通过利益相关者关系、需求及行为的分析，发现个体回收、商场以旧换新和网络回收平台存在一系列不可持续问题。因此需要重建可持续的、合理竞争的、互利共赢的利益相关者关系。新建的利益相关者关系见图3，对个体回收者进行培训，收编为回收企业的回收员；回收企业为用户提供与家电相关的工作；制造企业在销售家电时向用户普及回收企业的服务，回收企业相应地提供家电促销服务。在新建的利益相关者关系中可以得到系统的运作逻辑和为利益相关者创造价值的过程，结合Tukker 对PSS的分类描述，该家电回收系统的可选商业模式应为结果的产品服务系统。

2.服务内容设计。利用服务需求树将需求依次分解为希望（客户希望如何满足其需求）；设计要求（可能满足客户需求的PSS解决方案）和设计规范（包括与每个设计规范相关的主要活动和资源），分解过程见图4。其中，简单需求可以直接转换为活动不需要进行分解，譬如针对用户的“回收种类齐全”需求的转换为“细分回收种类”；将“用户交流需求”设置评价服务和记录交易活动；将“简捷预约”需求转为线上预约。

3.服务流程设计。整理设计规范中的活动，将其中一些逻辑上存在联系的活动按活动对象进行分组，依据分组活动的宏观时间顺序规划服务流程，并绘制服务蓝图描述家电回收服务系统的流程，见图5。用户经App完成预约，由平台分配任务给回收员，回收员依照平台提供的规划路线展开工作，期间回收员与用户可以实时沟通，回收员上门后进行一系列检查、估价、结算、拆卸、打包、搬运以及其他服务，然后执行下一个订单的任务，当回收车已满或所有订单完成后将旧家电运输至回收点。

（三）家电回收服务系统服务效率设计

1.流程仿真。借助Flexsim模拟服务流程，一方面可以通过观察仿真过程得到模型的运行数据，有助于设计者进行优化分析；另一方面其虚拟动画能够演示交互情境，帮助参与者体验服务原型。依据流程设计方案展开仿真工作，由于重要的流程任务是由回收员完成的，故只对预约完成后的回收流程进行模拟。首先依据资料数据设定系统运行的各项参数，假设一个服务范围4平方千米的新设回收点订单数量充足，用一张实际面积相当的居民区地图做模型背景；回收员的单次回收服务时长是随机变量且服从正态分布 [0.2，0.6]，服务时长由回收的类别、数量和人力搬运难度决定；假设一上午的工作时间为3h，将仿真时钟设定为3h，则这期间回收员完成订单数最多不超过15个；假设回收车在居民区周边的最快速度20km/h，核载量足够支撑这期间的回收量；由于用户订单服务时段和地址的随机性，可利用Matlab标记随机的15个点作为用户地址，并对15个地点给出随机的服务顺序；搭建单名回收员的服务过程模型，并输入以上参数后运行仿真。

2.基于仿真数据的流程分析与优化

（1）流程分析。仿真时钟结束时回收车刚刚抵达第6个订单处，整理得到前5个订单中回收员和运输车的仿真数据，见表2，计算得到平均每个订单完成需要0.52h，回收车的平均运输里程为1841m。基于对服务的环境可持续因素的考虑，流程效率设计目标即为减少每个订单的时间和资源消耗。（2）优化方案流程——PSS的流程优化规则。运用PSS的流程优化规则对设计方案进行优化，得到的优化動作包括：取消（E）部分上门回收活动，使有自主回收意愿的用户自行运输；合并（C）多个订单的运输车行驶路径，办法是鼓励位置相近的用户预约时选择“拼单”，确认“拼单”的用户需接受平台给定的服务时段；重排（R）“拼单”用户的服务顺序，将串联的订单改为并行订单，需额外增加回收员进行同时服务；合并（C）输出（旧家电），使回收车装载尽可能多的旧家电；设计方便上下楼梯的搬运工具以简化（S）回收员的搬运活动等。

结合参与者的意见筛选出较合适的优化动作为“合并多个订单的运输路线”和“简化搬运”，基于这两个优化动作更改仿真模型和参数。假设“简化搬运”后平均每个订单时长缩短2分钟，且有30%左右的用户选择“拼单”，则更改前5个订单中两个位置相近但服务顺序不相邻的订单的服务时间，使回收员可以依次完成位置相邻的两个订单。仿真时钟结束时回收车正前往第7个订单处，整理得到前6个订单中回收员和运输车的仿真数据，见表3，平均每个订单完成需要0.46h，回收车的平均运输里程为1419m。对比表3可知运用PSS的流程优化规则达到了提升服务效率的目的。

（四）家电回收服务系统的设计交付：优化后用户预约活动中新增了“拼单”选项，因此按照优化后的流程进行App交互界面和产品的设计。

1.App设计。App的界面设计如图6，首页中显示详细的回收分类和相关服务推荐，点击家电图标可以进入回收详情页；在回收详情页填写信息后可以立即预约回收或将信息加入“回收车”保存，左滑查看交易记录和用户评价；另外，可以选择附近的订单用户或邀请附近好友进行“拼单”，以换取更高的回收价格，“拼单”成功后会显示服务时段；用户可以在“我的”页面填写评价、查看附近的回收点等。

2.产品元素——手推车设计。针对回收员的搬运需求设计手推车，如图7。手推车主要完成短途和上下楼梯的搬运任务，由履带、车轮、载物台和推杆组成。履带使用可回收的橡胶材质，重量轻。上下楼梯时按动开关，橡胶履带和载物台分离，并由电机带动履带转动完成楼梯搬运；不使用时可以将推杆折叠。

结语

在针对家电回收业进行的产品服务系统设计中，验证了基于流程管理方法的服务效率设计的可持续效果，同时为企业和设计者提供了一个兼顾用户需求和可持续发展的PSS设计框架。通过引入流程管理，拓展了可持续产品服务系统设计领域的相关方法和工具，可以使设计者更注重流程规划和服务效率设计。此外为了应对服务环境和用户需求的不断变化，对产品服务系统进行持续的流程管理是必要的，不仅是为了提升服务流畅度和资源利用率，还因为流程管理有助于及早发现系统运行问题并提供迭代依据，这将有利于企业的可持续发展。

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