《Journal of Cleaner Production》：From customer needs to circular business solutions: A four-phase QFD method for product-service system conceptualization
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本研究针对产品服务系统（PSS）开发中概念生成不足的问题，提出扩展质量功能展开法（EQFDforPSS），整合四阶段HoQ分析实现客户需求到服务配置的量化匹配，并通过光伏系统B2C案例验证其有效性，发现客户更关注系统可靠性和全生命周期管理。
Mario Fargnoli | Massimo Tronci
罗马萨皮恩扎大学，机械与航空航天工程系，Eudossiana街18号，00184，罗马，意大利
摘要
向循环经济模式的转变，特别是在电气和电子设备（EEE）领域，越来越多地采用了产品服务系统（PSS）解决方案。尽管有许多研究支持这一转变，并且已经开发了各种工具和方法来促进PSS的设计和实施，但现有的大部分研究仍然集中在定义这些产品的总体特征上。这种关注往往忽略了PSS概念的详细选择，忽视了公司的能力，从而可能对有效的价值交付构成风险。
本研究通过提出一种名为“扩展质量功能部署用于产品服务系统”（EQFDforPSS）的新方法来解决这一差距。该工具通过整合PSS元素（即构成产品或服务组成部分的单元）的分析，并提供一种评估PSS概念解决方案的程序，进一步增强了传统基于QFD的方法的优势。在实践中，该方法基于四个不同的质量屋（HoQs）的指标，将客户需求与PSS解决方案的特征、组件和元素对齐，与现有工具相比，在识别和构建PSS特性方面提供了更大的细致度和具体性。
除了其理论创新之外，EQFDforPSS方法的有效性还通过一个实际案例研究得到了验证，该研究涉及为城市环境中使用的光伏（PV）系统开发PSS业务。这些初步结果突显了与改善系统生命周期管理相关的PSS属性的重要性，特别是与客户关怀、维护和生命周期结束活动相关的属性。
虽然承认新工具的固有限制，但研究证实了所提出方法用于开发PSS概念模型的可行性，其实际应用表明了在EEE领域开发更循环解决方案的可行程序。
引言
如今，大多数国家都在推广循环经济（CE）实践，以应对气候变化的紧迫挑战并确保长期能源安全（Brown等人，2019；Aftab等人，2022）。循环经济不同于传统的线性商业模式，后者遵循获取-制造-使用-处置的模式，并严重依赖化石燃料（Lopes de Sousa Jabbour等人，2018）。循环经济模式不是通过销售产品来创造利润，而是优先考虑从材料和产品的持续流动和再利用中获利（Bocken等人，2016）。循环经济方法已经证明，创新的商业模式可以引领零废物未来，同时减少温室气体排放，并促进可再生能源的发展（欧盟委员会，2024；Appiah等人，2019）。
这种方法强调以客户支持为中心的价值创造和交付，通过提供产品功能并在业务中包含一系列新的服务来支持整个产品的生命周期（Golinska-Dawson等人，2024；Fargnoli等人，2012）。虽然公司从提供长期服务以及在使用周期后回收产品的组件和材料的可能性中受益（Zhou等人，2021），但客户满意度通过增加产品功能和性能的可用性得到保障（Tu等人，2013；Lo和Chiu，2014）。换句话说，循环经济强调服务化商业模式（da Costa Fernandes等人，2020），特别是关注产品即服务（PaaS）的提供，这是一种专注于产品功能和性能的产品服务系统（PSSs）（Sakao和Nordholm，2021）。
PaaS解决方案的开发需要一种系统化的方法，不仅设计产品及相关服务，还要设计供应链基础设施（Neramballi等人，2024；Fargnoli等人，2022），从而彻底改变公司的商业模式（Ingle等人，2025）。
然而，许多研究表明，公司仍然依赖以产品为中心的商业模式，并在采用PaaS实践方面遇到重大障碍（Matschewsky等人，2018；Vishkaei，2024），而针对面向消费者（B2C）市场的电气和电子设备（EEE）领域的实施研究有限（Bressanelli等人，2017；Golinska-Dawson等人，2025）。
根据Pollard等人（2021）的研究，公司在EEE领域实施循环经济模式（如租赁或出租）面临的主要障碍之一是难度，尽管共享访问策略可以吸引新客户，产品回收可以改善生命周期结束时的选择。另一个问题是所谓的“服务悖论”（Gebauer等人，2005），即旨在扩展服务业务的投资导致服务提供和相关成本的增加，但未能实现预期的回报和可持续性效益（Hahn和Pinkse，2022；Wang等人，2022）。为了降低这种风险，追求服务化的公司应优先考虑客户需求并通过提供更定制化的解决方案来加强其核心竞争力（Li等人，2015）。因此，一些学者认为，开发PSS解决方案比开发产品或服务更为复杂，并指出需要进一步研究PSS开发框架，以支持公司采用更可持续的商业模式（Moser等人，2015；Vasantha等人，2012；Alfarisi等人，2024）。
基于上述考虑，本研究旨在定义一种开发PSS解决方案的程序，以帮助制造商和提供商实施更循环的经济模式。特别是，我们关注了“扩展质量功能部署用于产品服务系统”（QFDforPSS）方法（Arai和Shimomura，2005），这是对传统QFD（Akao，1990）的改进，考虑了产品（有形）和服务（无形）特征的当代发展（Sakao和Shimomura，2007；Fargnoli和Sakao，2017）。更具体地说，在这个领域，服务指的是作为业务提议一部分提供的广泛活动，包括安装、检查、维护和修理、大修和升级，以及产品回收（Sakao和Lindahl，2015）。
实际上，基于QFD的方法已被认为是不同背景下开发PSS业务解决方案的有效框架（Neramballi等人，2020；Pezzotta等人，2016）。然而，很少有研究提出完整的PSS概念解决方案的开发，而大多数研究仅关注QFDforPSS的第一阶段，即收集客户需求并将其转化为PSS特征。因此，文献中很少涉及定义更具体的PSS特征，尽管这在产品和服务设计活动中至关重要（Vasantha等人，2012；Sakao等人，2017），因为它揭示了如何将客户的需求和期望付诸实践（Gillis和Cudney，2015）。正如Pezzotta等人（2018）所强调的，尽管组织越来越多地采用结构化的方法来发现和优先考虑PSS领域的客户需求，但这些努力在范围上往往“节俭”，因为它们主要关注数据收集和细分，而没有扩展到概念提案的集成开发。因此，虽然当前的基于QFD的框架有助于优先考虑PSS特征和组件，但未能为概念解决方案的生成提供足够的支持。
因此，在开发一个细粒度、以决策为导向的框架方面存在研究空白，该框架能够支持替代PSS概念配置的结构化生成和定量比较，从而弥合PSS组件和可实施解决方案之间的差距。为了填补这一空白，本研究提出了“扩展质量功能部署用于产品服务系统”（EQFDforPSS），这是一种四阶段方法，通过定义PSS元素并引入定量评估机制来扩展QFDforPSS，增加了细节层次。该方法能够对PSS概念进行结构化配置和比较，同时保持从客户需求到可实施的产品和服务解决方案的可追溯性，并明确支持基于公司能力的决策制定。
EQFDforPSS的有效性通过一个关于光伏（PV）系统领域PSS解决方案开发的工业案例研究得到了验证。
更具体地说，本研究的目标有两个方面：一方面，它旨在通过提供一种更具集成性的方法来增加基于QFD的工具在开发PSS概念解决方案方面的知识，这种方法能够解决PSS领域概念生成过程的原始问题（用Kim和Yoon（2012）的话来说）。另一方面，所提出的工具为制造商和提供商提供了一种稳健的多标准决策方法，旨在转向可持续的商业实践，从而实现更全面的生命周期管理。除了其理论贡献外，该方法还通过一个涉及城市光伏系统PSS业务模型设计的案例研究得到了验证。实际上，在能源消耗高和环境影响显著的城市环境中，家用光伏系统的重要性日益增加（Gholami，2024），这得到了政府补贴的推动，在许多国家，补贴降低了初始投资成本（Mundaca和Samahita，2020）。最近的研究表明，客户更重视光伏系统的可管理性以及长期可持续性方面，如维护和生命周期结束管理（Gr?bosz-Krawczyk等人，2021；Preet和Smith，2024）。这些见解与最近关于回收和废物管理的政策一致（Yavuz等人，2025），强调了光伏系统制造商/提供商采用生命周期管理业务策略的必要性，以使技术性能与不断变化的客户期望和EEE法规保持一致。因此，该案例研究为在B2C市场运营的光伏系统公司提供了有用的实际见解。
文章的其余部分组织如下：第2节提供了关于基于QFD的PSS开发方法的背景分析。第3节解释了材料和方法，说明了所提出的PSS开发程序。第4节描述了案例研究，第5节讨论了研究的意义。第6节提出了结论性意见和未来方向。
章节摘录
QFD和PSS开发
许多学者研究了使用QFD开发PSS解决方案（即有形产品和无形服务的集成开发，以定义业务提议）（Tukker，2015）（Sousa-Zomer和Cauchick Miguel，2017；Yin等人，2020；Zhu和Husin，2025）。例如，An等人（2008）开发了一个具有以下三个主要特征的HoQ：1）服务特征与产品特征相结合：两者都是独立的
材料和方法
所提出的研究方法依赖于“扩展质量功能部署用于产品服务系统”（QFDforPSS）方法的扩展，通过包括两个额外的阶段，分别能够提供集成产品服务解决方案的概念配置并评估它们对PSS特征的影响。该方法的一个示意图称为“扩展质量功能部署用于产品服务系统”（EQFDforPSS），如图1所示。
案例研究
为了验证所提出方法的有效性，与一家在欧盟市场运营的公司合作进行了案例研究。该公司的业务范围包括电能的生成、分配和商业化，包括使用可再生能源。目前，该公司为城市市场提供光伏系统及相关服务，但分别提供这些服务。实际上，除了系统保修涵盖的支持服务外，
结果分析
EQFDforPSS方法的每个步骤所取得的成果揭示了与城市环境中光伏系统实施相关的几个问题。首先，分析客户需求及其优先级（图11）后，发现客户最关心的问题是拥有可靠的电力来源，这使他们能够随时脱离电网。这种需求与高RSP7（援助可用性）和RSP6
结论
大量研究表明，依靠提供PSS解决方案的循环经济模式的实施得到了认可，尤其是在EEE领域。为了实现这一目标，还提出了许多工具和方法来指导PSS的设计和开发活动。然而，现有的研究更多地关注于定义PSS解决方案的主要特征，而不是深入研究其基本组成部分的选择，这存在风险
CRediT作者贡献声明
Mario Fargnoli：撰写 – 审稿与编辑，验证，方法论，概念化。Massimo Tronci：撰写 – 审稿与编辑，验证，方法论，概念化。
资金支持
这项研究部分由罗马萨皮恩扎大学通过“Progetti Medi d'Ateneo 2024”计划资助。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文报告的工作。
致谢
作者感谢Emilio Salvatori MSc（工程硕士）在案例研究开发中的支持。
