智能产品的创新生态系统构建及运行理论与方法

随着智能技术的发展和应用，人类社会正迈向万物互联的智能社会。智能产品，如智能穿戴设备、智能汽车、智能手机、智能医疗机器人等正加速改变人们的生活。与传统产品相比，智能产品具有智能、互联、人机交互、情境感知、自主、服务化等特点。用户需求由追求产品功能和服务转向交互体验和情境价值，这为智能产品创新带来了新的挑战。企业必须从产品开发思维向生态系统思维转变，与其他创新主体建立合作伙伴关系共同创新，围绕智能产品构建创新生态系统，使创新资源从产业链循环走向创新生态大循环，共同为用户持续创造价值，提供智能产品、服务及体验。
智能产品兼具产品和服务特征，可视为一种智能化复杂产品系统(complex product system,CoPS),包含便于传输信息的零部件、机械/电气零部件、传感器、数据存储、硬件、软件、微处理器、连接器等。智能产品创新属于知识密集型工作，融合了产品创新、服务创新和体验创新，涉及多学科和多技术(如智能芯片设计),需要多个创新主体合作完成。企业层面的竞争形态已从企业之间的竞争转向企业所处生态系统之间的竞争。企业需要运用生态系统思维方式来转型，和用户、合作伙伴、竞争对手等进行协同创新，实现产品创新和服务交付。因此，为了保持竞争力企业必须加入或者构建智能产品的创新生态系统。
本书以消费品领域智能产品的创新生态系统(smart product innovationecosystem,SPIE)为研究对象，以智能产品创新范式进入创新生态系统时代、平台型创新企业涌现、工业企业转型需求三个方面为研究背景，以智能产品的创新生态系统构建及运行为核心目标，针对工业需求中如何构建智能产品创新生态系统、如何解决创新资源分享中知识产权保护问题、如何合理分配共创价值、如何保持生态系统主体间共生关系、如何有效评价创新绩效等问题，围绕智能产品的创新生态系统构建及运行理论框架、生态共建、资源共享、价值共创、系统共生、创新共赢六个方面提出一套完整的、系统化的理论与方法。
本书是作者在产品研发创新和创新生态系统领域多年研究成果的积淀，其内容反映了当前国际前沿理论研究和复杂产品/系统制造企业向智能产品的创新生态系统主导者转变的实践。本书兼有理论性和实践性，其中第8章的示例避免了内容的枯燥和空洞。本书既可以作为企业和政府管理人员的培训教材、高等院校相关专业的参考教材，也可以作为从事复杂产品/系统制造业相关人员的参考用书。
上海交通大学机械与动力工程学院的明新国教授、尹导博士、张先熵博士参与了全书的编著工作。感谢上海交通大学机械与动力工程学院的孙兆辉、廖小强、蒋泓玮等博士生，船舶海洋与建筑工程学院的陈志华博士，设计学院的周彤彤博士等人，他们参与了全书的整理与修订工作。
作者
2023年10月

本书以消费品领域智能产品的创新生态系统(smartproductinnovationecosystem SPIE)为对象,围绕智能产品的创新生态系统构建、运行和评价等关键问题展开系统化研究。全书共8章，第1至第7章分别从智能产品的创新生态系统概述，智能产品的创新生态系统的构建及运行理论框架、生态共建、资源共享、价值共创、系统共生、创新共赢的理论与方法进行了详细的阐述。第8章以智能座舱的创新生态系统为示例,验证了以上内容的可行性,并取得了良好的效果。本书可为科技创新型企业构建、运营和评价智能产品的创新生态系统提供参考。

明新国 博士，上海交通大学机械与动力工程学院教授，新加坡制造技术研究院研究科学家和美国麻省理工学院访问学者，入选2016、2017年度爱思唯尔中国高被引学者（工业和制造工程领域）。曾任中国服务型制造联盟专家委员会副主任委员、中国工业服务联盟专家组组长、国家智能制造标准体系建设指南修订工作组专家、上海交大生产性服务业创新中心主任、上海市推进信息化与工业化融合研究中心主任。主要从事工业人工智能、工业互联网、工业大数据、智能制造系统、智能产品创新生态系统、服务型制造、绿色设计和供应链、精益企业与管理等领域研究。承接或参加国家和上海市资助的产品研发设计、智能制造、服务型制造、绿色制造、工业互联网、工业大数据等产学研合作项目70余项；发表论文200余篇；出版专著5部。

尹导 博士，2021年3月毕业于上海交通大学，获得工学博士学位。博士期间主要研究方向为智能产品创新生态系统，以第一作者在SCI学术期刊上发表研究论文3篇、国际会议、论文2篇。博士研究入选2018—2019年度上海联合汽车电子有限公司－上海交通大学优秀博士论文资助计划，荣获2021年上海市优秀毕业生。

张先燏 博士，上海交通大学机械与动力工程学院助理研究员、硕士生导师。长期担任20余种国际知名期刊审稿专家，5种期刊的客座编辑、编委或青年编委。主要从事智能制造、工业智能化、大规模个性化定制、企业数字化转型等领域研究，承接或参研20余项国家自然科学基金面上项目、国家智能制造专项、上海市专项等。在物联网、智能制造等方向，参与多项国际、国家及行业的相关标准的研制与制定。现为海尔卡奥斯（COSMOPlat工业互联网平台）工业智能研究院“新一代工业智能技术领域”特聘专家、邦得科技控股集团智能智造高级顾问、中国自动化学会3D打印与社会制造专业委员会委员、IDS（国际数据空间）中国研究实验室日常运营负责人、新一代工业智能技术联合研究中心技术负责人。发表SCI期刊及国际学术会议论文50余篇。

第1章 智能产品创新生态系统概述 …………………………………………1
1.1智能产品创新生态系统的发展背景……………………………1
1.2智能产品创新生态系统的国内外研究现状……………………4
1.2.1 理论框架研究 …………………………………………4
1.2.2 研究现状总结 ……………………………………………8
1.3 问题的提出 ………………………………………………………11
1.4 研究目的和思路 …………………………………………………13
第2章智能产品的创新生态系统构建及运行理论框架…………………16
2.1 相关概念定义 …………………………………………………16
2.2 智能产品创新生态系统构成要素 ……………………………18
2.2.1 智能产品…………………………………………………19
2.2.2 创新主体………………………………………………20
2.2.3 创新链……………………………………………………22
2.2.4 创新网络…………………………………………………24
2.2.5 创新平台………………………………………………24
2.3 智能产品创新生态系统特征 …………………………………26
2.3.1 智能产品特征……………………………………………26
2.3.2 创新特征…………………………………………………26
2.3.3 生态系统特征……………………………………………27
2.3.4 智能产品创新生态系统整体特征……………………27
2.4 理论框架及流程 ………………………………………………27
2.4.1理论框架…………………………………………………27
2.4.2总体流程…………………………………………………30
第3章智能产品的创新生态系统生态共建理论与方法……………………32
3.1智能产品的创新生态系统形成机理与价值主张设计 ………34
3.1.1形成机理…………………………………………………34
3.1.2 基于场景理论的用户价值解析……………………35
3.1.3基于用户价值解析的价值主张设计…………………41
3.2核心生态伙伴选择方法 …………………………………………47
3.2.1 选择指标体系及评价模型……………………………47
3.2.2 基于直觉模糊VIKOR法的生态伙伴选择方法…49
3.3基于SPIE-VSM的系统结构模型与创新生态规划 ………54
3.3.1基于SPIE-VSM的创新生态系统结构模型………54
3.3.2 创新平台设计…………………………………………56
3.3.3创新生态规划……………………………………………59
第4章 智能产品的创新生态系统资源共享理论与方法……………………63
4.1 去中心化创新资源共享机理及供给 …………………………65
4.1.1共享机理…………………………………………………65
4.1.2创新资源供给……………………………………………66
4.2 用户情境价值转化与资源共享需求 …………………………70
4.2.1基于复杂网络理论的CFSTRA超网络模型 ……70
4.2.2基于CFSTRA超网络模型的资源需求映射过程
…………………………………………………………………………………………73
4.3 创新资源供需匹配方法与共享模式 …………………………75
4.3.1创新资源供需匹配模型…………………………………75
4.3.2 模型求解…………………………………………………77
4.3.3基于联盟链的资源共享模式…………………………80
第5章智能产品的创新生态系统价值共创理论与方法……………………84
5.1价值共创机理及共创过程分析 ………………………………86
5.1.1价值共创机理…………………………………………86
5.1.2面向用户情境价值的共创过程分析…………………88
5.2面向协同效应的共创主体选择方法…………………………102
5.2.1面向协同效应的共创主体选择模型 ………………102
5.2.2模型求解 ………………………………………………104
5.2.3基于灰色关联投影法的方案选择方法 ……………106
5.3 基于改进Shapley值法与博弈混合的价值分配…………107
5.3.1价值分配原则与影响因素分析 ……………………107
5.3.2基于改进的 Shapley 值法与博弈集成的价值分配方法
……………………………………………………………………………………111
第6章智能产品的创新生态系统共生理论与方法 ………………………114
6.1共生