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本文通过系统文献综述，探讨制造领域数字服务化与可持续性的关联。分析相关研究现状，识别关键数字技术、服务及可持续策略的联系，提出概念框架，明确未来研究方向，为该领域理论和实践提供参考。
1. 引言
实现可持续发展是全球共同目标，如《2030 年议程》通过 17 个目标，从经济、社会和环境三个支柱追求可持续发展。在制造业中，服务化和产品服务系统（PSS）的采用是提高可持续性的有前景的方法。服务化是通过服务为企业产品增加价值的过程，PSS 则是旨在实现经济、环境和社会可持续性的产品和服务的集成提供模式。
服务化不仅能实现经济可持续性，还能促进社会和环境可持续性。例如，它可以为高工资国家提供保护员工岗位和创造新就业机会的机会，PSS 中的产品再利用、回收等活动对环境可持续性有积极影响。服务化与数字化结合的数字服务化，更能为企业提供提高环境绩效的机会，优化产品生命周期的各个环节。
然而，目前对数字化、服务化和可持续性的交叉研究仍不足，相关研究尚处于探索阶段。本文旨在通过系统文献综述，分析该领域的研究现状，识别关键数字技术、服务和可持续策略之间的联系，并提出概念框架和未来研究方向。
2. 理论背景
2.1 服务化、PSS 和数字服务化
服务化是企业从以产品为中心向以服务为中心的商业模式转变过程，这一转变涉及商业模式的多个要素，如价值主张、收入结构、资源以及客户和网络关系等。在制造业中，服务化越来越受到重视，但目前企业对先进服务的认识还不足。
服务化战略能为企业带来防御性和进攻性的好处，影响供应商和客户。PSS 是产品和服务的集成提供，根据侧重点不同可分为产品导向型、使用导向型和结果导向型。数字技术是服务化的重要推动因素，数字化和服务化相互促进，数字服务化应运而生。
数字服务化是从纯产品向智能 PSS 的转变，通过数字技术开发或增强服务，为企业和客户创造新的商业模式和价值。例如，物联网（IoT）等数字技术可实现数据收集，用于优化产品设计、提高质量和客户参与度，同时提升运营效率，增强供应商与用户之间的关系。
2.2 数字服务化与可持续性
服务化被认为是实现社会和环境可持续性的重要策略。PSS 可以通过提高资源利用率、延长产品和服务的生命周期、激励更好的资源利用和 EoL 管理，以及促进创新来增强可持续性。服务化还可以与循环经济（CE）策略相联系，通过各种服务和商业模式减少资源消耗。
然而，PSS 并非天生可持续，其配置会影响可持续性，有些 PSS 的环境影响可能比传统模式更大。因此，需要合理开发和采用 PSS，如在定价策略中考虑环境因素。相比非数字服务化，数字服务化对环境和其他非财务绩效的贡献更大，它能减少资源使用，促进绿色智能产品和循环制造的发展，实现产品生命周期的优化管理。
3. 方法论
本文采用系统文献综述（SLR）的方法，以确定数字技术、服务和可持续策略在制造业服务化中的作用。通过在 Scopus 和 Web of Science 数据库中检索相关文献，筛选出符合条件的论文进行分析。
3.1 关键词选择
关键词的选择涵盖了数字化、服务化和可持续性三个主题领域，包括与可持续性相关的 “sustainab?”“circular?”“green?”，与 PSS 相关的 “pss”“product service” 等，以及与数字化相关的 “digital?”“smart” 等，还包括 “Industry 4.0” 和 “Industry 5.0” 等工业领域相关词汇。最终的检索式为：(sustainab? OR circular? OR green?) AND (pss OR "product service" OR "product service system" OR serviti?ation OR "product-service") AND (digital? OR smart OR digiti?ation OR "Industry 4.0″ OR"I40″ OR “Industry 5.0” OR “I5.0”)。
3.2 eligibility criteria
研究仅收集英文文献，剔除重复论文后，通过标题和摘要进行初步筛选，再对全文进行最终筛选。排除标准包括：不研究服务化、数字化和环境 / 社会可持续性交叉主题的论文；不聚焦制造业或无法应用于制造业的论文；不关注社会和 / 或环境可持续性（经济可持续性不在本研究范围内）的论文。
4. 文献综述结果
4.1 定量分析
数字可持续服务化主题的研究起步较晚，2016 年出现第一篇相关论文，2023 年发表数量显著增加。相关文献来源较为分散，《Journal of Cleaner Production》和《Sustainability》是主要的发表期刊。德国、中国、瑞典和意大利在该领域研究较为活跃，发表论文数量较多。从研究方法来看，31% 的论文基于理论研究，16% 采用调查和数据库研究方法，53% 涉及工业视角的案例研究等。文献大多未明确聚焦特定市场，54% 无明确市场重点，35% 关注企业对企业（B2B）市场，11% 涉及企业对消费者（B2C）市场。
4.2 定性分析
文献分析发现，多数研究从技术视角探讨数字和可持续 PSS，重点研究数字技术在实现 PSS 中的作用，对可持续性维度的研究相对较少，特别是社会可持续性。研究主要集中在特定活动（如再制造）、商业模式和 PSS 配置，以及支持数字可持续服务化的方法。许多论文提出了相关的技术解决方案、数据框架，识别了大数据、云计算制造、数字孪生和物联网等技术的应用机会，但对可持续影响的实现方式和程度缺乏详细研究。
4.3 数字技术、服务和可持续性机会
- 数字技术：物联网（IoT）在文献中提及率达 54%，是 PSS 相关研究中最常提到的技术之一，它能实现数据收集，支持产品监测、性能分析和服务扩展，与循环经济要求相符。数据、大数据和数据分析被 66% 的出版物提及，常与物联网结合，对服务化至关重要，可用于优化决策、推动产品改进和 EoL 管理。人工智能（AI）在 26% 的论文中被提及，可实现新服务和流程优化，支持数据驱动的分析和决策，监测和优化关键绩效指标。云技术和平台分别在 21% 和 25% 的文献中被研究，云技术可实现数据集成，平台在 PSS 的设计、使用和 EoL 阶段都有重要作用，如促进资源共享和智能 EoL 管理。仿真技术和数字孪生（DT）分别在 11% 和 10% 的出版物中被分析，可用于模拟和优化 PSS 性能，支持可持续设计和决策。此外，增材制造、区块链、增强现实和虚拟现实（AR/VR）等技术也在数字可持续 PSS 中发挥特定作用，如增材制造实现定制化和减少资源消耗，区块链解决数据安全问题，AR/VR 辅助操作和培训。
- 服务：文献中提出多种借助数字技术提升可持续性的服务。设计改进、定制化等服务被 31% 的论文提及，基于客户需求改进产品设计，可延长产品寿命，促进产品再利用。状态监测服务占 40%，能评估产品性能，为优化和维护提供依据。过程优化服务涵盖生产、维护、能源管理等多方面，占 42%，对提高效率、减少资源消耗有重要作用。维护服务同样占 42%，数字化使能的维护服务可延长产品生命周期，特别是预测性维护受到广泛关注。访问型服务占 20%，生产者保留产品所有权，通过共享提高产品利用率，促进 EoL 管理。培训服务占 6%，通过分析故障提供针对性学习材料，提升用户技能。EoL 服务占 40%，包括再制造、回收等，有助于资源循环利用，减少资源消耗。
- 可持续策略：文献提出多种数字 PSS 提升可持续性的策略。产品和过程优化策略占 45%，通过改进设计和优化操作，提高资源利用率，延长 PSS 生命周期。生命周期延长策略占 22%，通过升级产品和组件、监测故障等方式，减少新产品需求。减少运输策略占 7%，可通过数据分析和本地生产实现，同时本地生产还能创造就业机会，促进区域发展。减少资源使用策略占 44%，通过优化备件使用、提高设备利用率等活动，降低材料和能源消耗。资源共享策略占 7%，可提高设备利用率，减少产品流通量。EoL 活动和策略占 41%，包括再利用、再制造、回收等，数字技术支持下的 EoL 决策更科学，能提高资源回收效率。此外，文献还提出多种评估数字 PSS 环境影响的方法，如生命周期评估（LCA）、关键绩效指标（KPI）等，但部分论文未明确数字服务化如何实现可持续性提升。
5. 讨论
5.1 框架
基于文献研究结果，作者提出一个框架，旨在阐明数字技术、服务和 PSS 解决方案可持续性之间的联系。该框架突出了利用技术和服务提升集成产品社会和环境可持续性的机会，将可持续性分为环境和社会两个集群，与循环经济价值驱动因素相一致。
定制化和协同设计服务借助平台和增材制造等技术，满足客户特定需求，实现产品和过程优化，延长 PSS 生命周期，减少运输消耗，创造就业机会，促进产品再利用。监测服务依赖物联网、数据和平台等技术，收集信息，优化决策，降低资源消耗，延长机器生命周期，指导 EoL 回收活动，提高操作人员健康和安全。过程优化服务由监测服务和相关技术支持，利用物联网、数据和数据分析等技术，优化用户生产过程，实现资源优化配置，延长产品生命周期，改善 EoL 活动，保障操作人员安全。更新和升级服务与过程优化服务类似，利用物理产品的连接性、数据分析和仿真技术，改进产品配置，提高资源利用效率，延长产品生命周期。维护和维修服务借助物联网、数据分析和云平台等技术，确定维修和维护活动的最佳时间和方式，减少资源消耗，延长产品生命周期，提高操作人员安全性。培训服务依赖物联网、数据分析和云平台等技术，通过 AR/VR 等技术提升培训效率，实现员工技能提升和再学习，减少资源利用，延长产品生命周期。访问型服务通过连接性、区块链和平台等技术，减少产品生产数量，提高设备利用率，延长产品生命周期，促进闭环管理。EoL 服务借助物联网、数据分析和平台等技术，提供产品状态和位置信息，支持决策，减少资源消耗，延长产品生命周期，提高回收活动效率，保障用户安全。
5.2 差距和未来研究机会
当前研究存在一些不足，为未来研究提供了方向。部分数字技术如区块链和 AR/VR 在可持续服务化中的作用研究较少，应进一步探索其提升 PSS 社会和环境可持续性的机会。培训服务对提升 PSS 社会可持续性的研究不足，需深入探讨其应用方式。对于数字 PSS 商业模式如何增强可持续性，应研究不同商业模式的类型及其对社会和环境的影响。目前对数字 PSS 中经济、社会和环境可持续性的相互作用研究较少，应加强这方面的分析。数字 PSS 的负面环境影响和反弹效应研究不足，需关注技术在其中的作用。此外，企业向数字可持续服务化转型的相关研究较少，应研究转型所需的组织资源、能力和实施路径，开发支持工具。
6. 结论
本研究通过系统文献综述，回答了制造领域数字可持续服务化的研究现状以及数字技术、服务和可持续策略之间的联系两个问题。分析发现，现有文献多从技术视角出发，对可持续性维度关注不足。本文提出的框架明确了数字技术、服务和可持续策略之间的联系，填补了部分研究空白。
从理论角度看，本研究分析了当前研究现状，指出研究趋势和差距，强调了相关数字技术、服务和可持续影响。从实践角度看，从业者可利用研究结果和框架，通过数字技术和服务实现社会和环境可持续性。然而，本研究存在一定局限性，如可能存在分析偏差，框架需通过多案例研究进一步验证和完善，且框架以产品为中心，对使用导向型和结果导向型 PSS 的研究不足，未来研究可对此进行补充。
