产品服务系统(Product Service System,PSS)以用户为中心和个性化的特点要求企业在运行一段时间后对其不断进行优化,即再设计,以适应用户需求和市场环境的快速变化。用户体验始终是PSS再设计的重要决策依据,为设计师理解用户需求、优化方案参数提供参考。当前信息采集、无线通讯技术的发展,进一步降低了数据收集成本,为用户体验数据的获取与应用提供了有力的技术支撑。用户体验过程产生的数据包括用户交互行为数据、反馈数据、运行环境数据等,从感官、情感、思考、行为等维度反映了用户使用产品、接受服务的最直接感受,集中体现了产品或服务在质量、形态、功能等方面性能。因此,从这些数据中挖掘PSS再设计的决策依据,成为企业提升市场竞争力的有效手段。因此本文针对PSS再设计过程的方案设计阶段,拟通过相关方法与案例的研究为企业进行工程应用提供有价值的参考。面向用户体验的PSS再设计面临三方面的难题。第一,体验是用户与系统交互过程产生的心理感受,主观性较强,涉及感官、情感、思考、行为等多个维度,每个维度都难以准确建模,且体验数据与PSS设计参数的映射关系不明确,使得企业很难充分利用用户体验支撑现有PSS分析以及设计参数取值规划等具体的设计决策。第二,PSS再设计过程需要处理大量的具有模糊性和随机性两类不确定性的信息。作为用户使用PSS后的主观感受,用户体验具有难以准确描述、随环境时间变化等不确定特性,而且设计师判断过程较多依赖经验具有主观性。因此,本文提出了两个科学问题:PSS再设计过程中用户体验的获取与传递问题和PSS再设计过程中模糊与随机两类混合不确定性处理问题。重点研究基于区间数主成分分析和量表开发技术的用户体验维度提取、基于用户体验数据的再设计模块识别、基于模糊非线性规划模型的模块参数优化、基于可信性理论的混合不确定指标信息量计算等关键技术,主要包括以下研究内容:(1)提出了用户体验维度的提取及其重要度确定方法,构建了再设计过程中PSS用户体验模型。针对PSS各用户类型的特征设计了不同的体验问卷,采用模糊数表达调研结果,基于区间数主成分分析法提取了用户体验的维度并确定了其基本重要度。同时各体验维度的再设计重要度是识别PSS再设计模块的依据,从计划改进增量、改进可能性以及卖点三个方面开展研究:分析用户在线评论,提取正面、负面和中性评价,从用户的角度构建计划改进增量模型,解决传统方法从企业角度确定改进增量的主观性;提出了依据平衡记分卡分析改进所需投资源的方法,确定改进可能性;引入重要度绩效分析方法定量辨识体验维度基本重要度和改进绩效之间的关系,确定卖点因子。(2)基于改进FMEA提出了用户体验模型与PSS模块关联关系的度量方法,实现了PSS再设计模块识别。本文借鉴FEMA方法的RPN(Risk Priority Number)度量PSS模块对用户体验的影响,以最大化降低再设计模块RPN为目标,构建背包问题规划模型,求解模型识别出再设计模块。PSS模块对用户体验的影响RPN,为严重度、故障率和难检度的乘积:采用数据包络分析确定严重度,克服了专家打分的主观性;采用随机变量表示故障率,采用模糊变量表示难检度,有效地区分了不同模块对体验的影响,并设计了模糊随机模拟算法,求解随机变量与模糊变量的乘积。(3)针对识别出的再设计模块,提出了一种基于体验过程数据的再设计模块参数取值优化方法。由于模块参数的专业性,用户很难直接区分设计参数变化产生的体验。因此引入体验过程中的数据,构建模块参数与体验之间的关系。用户体验主要产生于PSS使用过程中用户与系统的交互,过程中产生的数据主要包括系统运行数据、用户反馈数据、环境数据等。根据异常运行数据与设计参数之间的关系,提出了再设计模块参数选择的新思路;反馈数据是用户体验的客观记录,本文提出根据用户反馈数据确定再设计模块参数指数的方法,构建模糊非线性规划模型。将模型转化为模糊机会约束的随机期望规划模型和机会约束规划模型,采用模糊随机混合模拟技术和遗传算法进行求解,得到设计参数的取值。(4)提出了可同时处理模糊和随机两类不确定性的PSS方案评价方法。针对同时具有模糊不确定性和随机不确定性的评价指标,分别采用随机变量和模糊变量表示其的系统范围和设计范围,构建混合不确定指标模型。混合不确定指标信息量是上下界为模糊数的积分,采用模糊模拟的方法设计求解步骤。由于模糊模拟方法将多值模糊数转变为单值精确数,受决策者风险偏好的影响。引入可信性理论,构建模糊均值信息量模型和机会约束信息量模型,通过设置不同的置信水平反映决策者的风险偏好。并设计遗传算法对模型进行求解。本研究为PSS再设计建立了完善的方法体系,为用户体验建模、再设计模块识别、设计参数优化和方案评价提供了技术方法支持。结合国内某工程机械企业履带起重机产品服务系统再设计实例,验证了以上所提方法的可行性与有效性。本文研究工作得到国家自然科学基金项目(顾客价值驱动的产品服务系统方案设计技术研究,No.51075261;异质复杂产品系统模块化方法研究,No.51475290)和高等学校博士学科点专项科研基金资助课题(产品服务系统设计理论与方法研究,No.20120073110096)的大力支持和资助,在此表示衷心感谢。