随着竞争的加剧和众多竞争要素发生深刻变革,制造业面临着巨大的挑战,要求企业重组内部与外部关系,重建新的产业价值链和竞争格局,从传统以单独产品为核心的模式逐步转向基于产品与服务的集成系统设计,来适应外部竞争要素的变化,满足用户日益多样化的需求。产品生态系统(Product Ecosystem),正是为适应制造企业由产品向复杂产品体系战略竞争转移的新范式。产品生态系统是一种以系统集成产品、服务及其组合的方式,可持续满足用户在一系列相关体验活动的需求,众多相关利益方互利共生的系统。产品生态系统的优势在于跨边界整合产品与服务,满足用户多样化需求,多个相关利益方和谐共生,增加用户体验水平,获得更多竞争优势。然而,目前有关的产品生态系统研究大多集中于概念、模式与框架的讨论,缺乏系统的设计技术与方法指导工业企业向产品生态系统转型。围绕面向用户体验的产品生态系统设计的关键问题,进行了以下研究:(1)面向用户体验的产品生态系统设计框架。首先定义了相关概念,提出了较为系统的面向用户体验的产品生态系统设计框架,并给出了支撑框架的设计流程和关键技术,为企业向产品生态系统转型提供支持。(2)产品生态系统价值网络体系结构。提出了系统运营者识别与整合相关利益方价值的流程与方法。通过角色互动模型识别用户、组织、系统与环境等相关利益方,构建价值识别矩阵识别这些相关利益方的生态系统价值,包含经济、心理、社会与生态价值,在此基础上构建价值网络可持续的满足用户价值。(3)用户价值向产品和服务需求转化。提出了用户体验活动树和活动周期模型,系统导出用户对产品生态系统的产品与服务需求。提出了基于用户与专家综合分析方法,避免需求重要度决策过程的主观性、模糊性和不确定性因素,识别关键的产品生态系统需求。(4)模糊条件下的用户体验建模与评估。提出了体验服务蓝图将产品与服务的需求转化为设计元素特征。构建了用户体验层次(可用性、情感与认知体验)及其与产品/服务设计元素特性的映射,为用户体验的模糊表达建立基础。构建了基于用户体验活动的模糊Petri推理方法,来量化评估模糊条件下用户体验的水平。(5)基于用户体验的产品生态系统进化。构建了基于用户体验的的产品生态系统迭代进化策略和流程,包括设计元素特征的剪裁、替换、拼接与变异策略。建立了设计元素特征矛盾矩阵解决进化中的矛盾冲突问题,帮助产生创新解,避免设计的折衷妥协。提出了基于模糊最大生成树和Vague TOPSIS(Technique for Order Preference by Similarity to an Ideal Solution)的产品设计元素特征划分与优选技术,利于结构重组与知识更新维护。本文通过冰箱生态系统和医疗设备生态系统,验证了提出方法和技术的可行性和有效性。结果表明通过面向用户体验的产品生态系统实施,可以满足用户多样化需求,增强用户体验,系统内相关利益方互利共生,增加系统竞争优势。本研究为企业向产品生态系统转型提供了一定的参考和借鉴。