基于知識圖譜的產(chǎn)品服務系統(tǒng)配置分析

賈 寧， 周 俊

（上海工程技術大學 機械與汽車工程學院， 上海 201620）

0 引 言

隨著經(jīng)濟水平發(fā)展和消費觀念的轉變，客戶對于產(chǎn)品的需求越來越多樣化，而產(chǎn)品與服務結合的整體結果，對于提升客戶滿意度并解決客戶的多樣化的個性需求具有顯著效果。 文獻［1］中提出了產(chǎn)品服務系統(tǒng)（Product Service System，PSS） 的概念——可以滿足客戶需求的可銷售的產(chǎn)品和服務集合。 后續(xù)產(chǎn)品服務系統(tǒng)的研究多集中于模塊化、配置設計，同時結合大規(guī)模市場、批量化定制的大背景，加快了產(chǎn)品服務系統(tǒng)的整體解決方案的研究。 現(xiàn)今，產(chǎn)品服務系統(tǒng)配置與模塊化、本體理論、智能算法等技術結合，以整體的PSS 配置方案輸出提供給客戶，以滿足其需求。 產(chǎn)品服務系統(tǒng)配置在相應的理論研究上取得了一定的成果，但是對其發(fā)展的演變歷程缺少梳理，限制了PSS 發(fā)展和其研究樣貌。 因此，本文利用知識圖譜理清產(chǎn)品服務系統(tǒng)配置的階段性研究成果，通過關鍵詞共現(xiàn)、術語聚類以及時區(qū)圖等，來了解目前PSS 配置的研究現(xiàn)狀、關鍵技術和演變過程，以便于企業(yè)能及時掌握產(chǎn)品服務系統(tǒng)配置的最新研究情況，也為學者理解產(chǎn)品服務系統(tǒng)配置的內(nèi)涵和進一步的研究提供參考。

1 研究方法與數(shù)據(jù)來源

CiteSpace 文獻分析工具是一個基于java 開發(fā)的文獻圖譜可視化分析軟件，常用來研究文獻共現(xiàn)、作者合作共現(xiàn)。 通過圖譜中的節(jié)點和聚類分析、凸顯詞及其顏色的差異，可以幫助理解對應領域的研究熱點、研究現(xiàn)狀、關鍵技術和演變過程等信息。

本文利用Web of Science 核心合集數(shù)據(jù)庫中時間跨度，從2006 年～2021 年7 月19 日的已發(fā)表論文，以“product service system”和“configuration”為主題，語種為English 的文章，共得到571 篇文獻。 通過分析與產(chǎn)品服務系統(tǒng)配置的文獻，利用CiteSpace文獻分析工具，分析了關鍵詞共現(xiàn)、發(fā)文機構分布、研究前沿態(tài)勢，并繪制可視化知識圖譜，對產(chǎn)品服務系統(tǒng)配置的研究現(xiàn)狀、關鍵技術、研究熱點問題等進行研究分析。

2 產(chǎn)品服務系統(tǒng)配置研究現(xiàn)狀

2.1 文獻發(fā)文量分析

發(fā)文量表示學者對該領域的關注程度，代表了學者對該領域的研究熱度，還可對其未來發(fā)展進行預測。 統(tǒng)計2006－2021 年所發(fā)文獻數(shù)量，繪制圖1。由圖1 可見，在不考慮2021 年數(shù)據(jù)暫不完整的情況下，發(fā)文量參次不齊，但整體呈上升趨勢。 2006－2020 年，總共發(fā)表產(chǎn)品服務系統(tǒng)配置研究的文獻555 篇。 其中，2019 年對于產(chǎn)品服務系統(tǒng)配置的研究文獻達到了71 篇，占比12.43%，是歷年最高的；近5 年（2016 年－2020 年）發(fā)表的文獻量更是達到了相關文獻的47.29%。 這表明在未來很長一段內(nèi)，產(chǎn)品服務系統(tǒng)配置仍是學者研究的熱點問題，其熱度也將持續(xù)一定時間。

圖1 PSS 配置研究文獻發(fā)表時間分布Fig.1 Distribution of publication time of PSS configuration research literature

2.2 關鍵詞共現(xiàn)分析

關鍵詞是在整體提煉文獻之后得到的對文獻的高度凝練，幫助讀者快速了解文章主題。 通過分析關鍵詞的頻率，可以看到此研究點的重要程度。 將Web of Science 所搜索到的文獻，以Refworks 格式導出，利用CiteSpace 分析文獻的關鍵詞共現(xiàn)，得到產(chǎn)品服務系統(tǒng)配置研究的關鍵詞共現(xiàn)圖譜如圖2 所示。 圖中字體的大小表示其在文獻中出現(xiàn)的頻率大小；關鍵詞之間的連線表示這兩個關鍵詞在同一篇文獻中出現(xiàn)；顏色的深淺表示了出現(xiàn)的時間差異，時間越早其顏色越淡。 從圖2 看到：設計、系統(tǒng)、配置、產(chǎn)品服務系統(tǒng)、管理、模型等關鍵詞顏色較鮮亮，但與其相交的連線很多，說明其出現(xiàn)較早，與其他關鍵詞的聯(lián)系較緊密，是早期的研究熱點； 優(yōu)化、創(chuàng)新、表現(xiàn)、商業(yè)模型等詞語顏色較淡、字體較大，說明學者最近幾年的研究多集中在這些方面。

圖2 PSS 配置研究關鍵詞共現(xiàn)分析Fig.2 Keyword co－occurrence map of PSS configuration research

產(chǎn)品服務系統(tǒng)配置是旨在為客戶提供滿足其個性化、多樣化需求的產(chǎn)品，將其與先進制造、智能制造等技術融合后，既為學者研究提供了更多的方向，也在制造企業(yè)中發(fā)揮了獨特的作用。 文獻［9］提出了在客戶與企業(yè)相互交流的前提下，如何準確且高效地進行產(chǎn)品服務系統(tǒng)配置，并結合遺傳算法來進行方案的優(yōu)化。 文獻［10］則從客戶的個性化需求出發(fā)，研究了加工裝備產(chǎn)品服務系統(tǒng)配置的整體流程，從需求分析到模塊劃分，再到以客戶滿意度最大為目標的配置模型，并開發(fā)了me－PSS 配置的原型系統(tǒng)。 文獻［11］研究建立了產(chǎn)品、服務和資源的3 層網(wǎng)絡模型，將產(chǎn)品服務系統(tǒng)配置轉換為多目標優(yōu)化的問題，并以Pareto 的離散布谷鳥算法，解決了配置過程中的優(yōu)化約束。 產(chǎn)品服務系統(tǒng)配置在企業(yè)中也得到了廣泛的應用。 如，陜鼓集團從傳統(tǒng)的產(chǎn)品提供者轉變?yōu)槟骘L系統(tǒng)解決方案，提供商為客戶提供了配套設備以及鼓風機的安裝與維修調(diào)試等服務；海爾集團提供在客戶充分參與下的個性化家電產(chǎn)品定制與服務結合的一體化解決方案，并為滿足客戶對溫度調(diào)節(jié)和節(jié)能的需求，提供了室溫控制服務；當下火熱的共享單車、共享充電寶及共享汽車也是產(chǎn)品服務系統(tǒng)配置的典型。

2.3 研究機構分析

運用CiteSpace 工具，分析文獻發(fā)文機構之間的合作關系，得到圖3 所示的機構合作網(wǎng)絡知識圖譜。由圖3 可以明顯看出，上海交通大學、中國科學院以及波鴻魯爾大學均與其他院校機構的合作較少，屬于單打獨斗出成果的典型。 西安交通大學與南洋理工大學及東北大學之間合作較多；西北工業(yè)大學、廣東工業(yè)大學、香港大學、林雪平大學以及北航屬于之間合作較多，聯(lián)系較為密切；喬治亞理工學院與劍橋大學合作較為密切；代爾夫特理工大學、米蘭理工大學、呂勒奧理工大學與阿爾托大學都是西歐高校，其地理位置靠近，學術合作密切；圣彼得堡國立大學和俄羅斯科學院信息與自動化研究所，作為均屬于俄羅斯的研究機構，其國內(nèi)相互合作頻繁。 從機構類型來看，發(fā)文量多的大多是高校，且前10 的發(fā)文機構中有5 所機構是來自中國。 發(fā)文數(shù)量前10 的院校排名詳見表1。

圖3 各機構合作關系圖Fig.3 Map of institution cooperation networks of PSS configuration research

表1 PSS 配置發(fā)文數(shù)量前10 名Tab.1 Institutions for article published in PSS configurationresearch

3 產(chǎn)品服務系統(tǒng)配置的演化

3.1 前沿研究態(tài)勢分析

在進行文獻知識圖譜分析過程中，通過從摘要、標題以及關鍵詞等提煉出的術語與共引網(wǎng)絡進行前沿研究趨勢的分析。 檢測并分析這些突變關鍵詞的起始時間和終止時間與突變的強度，得到9 個前沿關鍵詞如圖4 所示。 其中包括：網(wǎng)絡服務、網(wǎng)絡、產(chǎn)品、管理等。 基于此，結合國內(nèi)外對于產(chǎn)品服務系統(tǒng)配置的研究，即可掌握對應領域的前沿研究問題的脈絡。

圖4 突變強度關鍵詞Fig.4 Mutation strength keywords

“網(wǎng)絡服務”是產(chǎn)品服務系統(tǒng)配置研究歷史進程中突變最大的術語，突變時間從2010 年～2014年。 文獻［12］利用支持向量機，建立客戶需求到產(chǎn)品服務系統(tǒng)轉換的模型，并構建了交互配置網(wǎng)絡。文獻［13］中構建了產(chǎn)品服務系統(tǒng)方案設計的框架，并以網(wǎng)絡分析和生態(tài)位理論，對產(chǎn)品服務系統(tǒng)方案進行評價。 文獻［14］中提出了以人為中心的智能產(chǎn)品服務系統(tǒng)開發(fā)方法，結合AHP 和FCE 方法，定量分析了客戶的細粒度需求。

近幾年的前沿課題大多集中在產(chǎn)品服務系統(tǒng)配置方案優(yōu)化及影響、產(chǎn)品服務系統(tǒng)配置模型與框架的構建等方面。 文獻［15］提出了面向復雜產(chǎn)品服務系統(tǒng)發(fā)展綜合評價的概念框架。 文獻［16］中探討了TRIZ 理論在解決產(chǎn)品服務系統(tǒng)各個服務化階段的主要矛盾及調(diào)整，繪制了TRIZ 與可持續(xù)產(chǎn)品服務系統(tǒng)發(fā)展的協(xié)同作用圖。 產(chǎn)品服務系統(tǒng)配置技術的創(chuàng)新有利于企業(yè)提升在市場中的競爭力，獲得更大的市場份額。

3.2 演化時區(qū)圖

在分析了前沿態(tài)勢之后，可進行主題的可視化分析。 根據(jù)關鍵詞和主題首次出現(xiàn)的時間，利用CiteSpace 繪制時間區(qū)域視圖，洞察其演化路徑，如圖5 所示。 圖中的關鍵詞出現(xiàn)位置對應了文獻中此文獻的發(fā)表時間，即關鍵詞首次出現(xiàn)時間。 從圖5中可以看出，數(shù)據(jù)相似、配置網(wǎng)絡、配置、框架、系統(tǒng)、產(chǎn)品服務系統(tǒng)等基本詞最早被關注；其次涌現(xiàn)出產(chǎn)品服務系統(tǒng)配置、大規(guī)模定制、本體理論等產(chǎn)品服務系統(tǒng)配置的關鍵技術；之后大數(shù)據(jù)、配置優(yōu)化、可持續(xù)發(fā)展、商業(yè)模式等研究點陸續(xù)出現(xiàn)。 最近幾年的研究主要集中在工業(yè)4.0、智能制造、生態(tài)系統(tǒng)服務、生命周期、個性化定制等新興領域。 文獻［17］分析了智能產(chǎn)品服務生態(tài)系統(tǒng)中的3 大特征，考慮到產(chǎn)品服務系統(tǒng)對生態(tài)所造成的影響。

圖5 產(chǎn)品服務系統(tǒng)配置研究時區(qū)圖Fig.5 Time zone chart of product service system configuration

產(chǎn)品服務系統(tǒng)配置正在與智能制造深度融合，借助于智能制造對于產(chǎn)品和服務的監(jiān)測，使得客戶能夠實時掌握產(chǎn)品狀態(tài)并參與到產(chǎn)品服務系統(tǒng)全生命周期的交互配置過程中，提升客戶滿意度。 智能化的產(chǎn)品、服務和資源信息共享，便于企業(yè)采集消費者的數(shù)據(jù)并加以處理，深度融合產(chǎn)品和服務，構建更加完備的產(chǎn)品服務系統(tǒng)配置模型。 產(chǎn)品服務系統(tǒng)涉及到了從生產(chǎn)、研發(fā)、制造到售出、使用、回收等全生命周期過程，客戶參與程度越高，所提供的產(chǎn)品服務系統(tǒng)配置方案就越滿意；客戶越早參與到配置過程中，產(chǎn)品的定制化程度就會越高，越能夠提升客戶滿意度；客戶介入越晚，在配置過程中就會較多的采用通用型零部件，定制化程度相應的會越低，客戶滿意度就越差。 產(chǎn)品服務系統(tǒng)配置融合到智能制造中，有助于提升客戶滿意度，提高企業(yè)效益，將傳統(tǒng)的生產(chǎn)模式轉向到基于大規(guī)模定制的產(chǎn)品服務系統(tǒng)配置方向。

4 結束語

產(chǎn)品服務系統(tǒng)配置作為一種新的制造模式，理論研究已形成了較為完備的體系。 近幾年的發(fā)文量越來越多，整體趨勢非常樂觀；其研究是與時代同步的，智能制造、商業(yè)模式、方案優(yōu)化等關鍵詞成為近年來的研究熱點。 上海交通大學和西安交通大學是產(chǎn)品服務系統(tǒng)配置研究貢獻最多的研究機構；從研究時區(qū)圖來看，產(chǎn)品服務系統(tǒng)配置研究的演化路徑是以數(shù)據(jù)相似、配置網(wǎng)絡、框架等關鍵詞發(fā)展為智能制造下的特殊分支，以本體、大數(shù)據(jù)、可持續(xù)發(fā)展、個性化定制為主的智能制造理論，實現(xiàn)全生命周期的產(chǎn)品服務系統(tǒng)配置。

本文認為產(chǎn)品服務系統(tǒng)配置，還需要加強以下兩個方面的研究：

（1）產(chǎn)品服務系統(tǒng)配置理論的創(chuàng)新研究。 雖然全球對于產(chǎn)品服務系統(tǒng)配置的研究已經(jīng)取得較大發(fā)展，相關的落地實踐也在如火如荼地開展，但缺乏一個相對完善與統(tǒng)一的理論體系。

（2）對產(chǎn)品服務系統(tǒng)配置的評價方法及客戶需求的獲取與處理的研究。 目前在對產(chǎn)品服務系統(tǒng)配置方案評價過程中，定性研究和定量研究是最常見的研究方法，但在多種方法融合的研究成果方面相對欠缺，這是未來對產(chǎn)品服務系統(tǒng)配置研究過程需要突破的瓶頸。