數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的智能醫(yī)療產(chǎn)品服務(wù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究

胡瑩，周子涵，陳朵怡，王慧瑩，何麗娟，袁微微

數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的智能醫(yī)療產(chǎn)品服務(wù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究

胡瑩1，周子涵1，陳朵怡1，王慧瑩1，何麗娟2，袁微微2

（1.湖南大學(xué)，長(zhǎng)沙 410082；2.深圳邁瑞生物醫(yī)療電子股份有限公司，深圳 518057）

面向醫(yī)療領(lǐng)域，探究以數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的智能產(chǎn)品服務(wù)系統(tǒng)框架，以數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)價(jià)值創(chuàng)造，為新型醫(yī)療系統(tǒng)解決方案提供理論指導(dǎo)。運(yùn)用文獻(xiàn)研究和典型案例分析法，概述了目前醫(yī)療服務(wù)的現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)，梳理了智能產(chǎn)品服務(wù)系統(tǒng)的發(fā)展脈絡(luò)，并通過(guò)文獻(xiàn)的歸納整合，對(duì)面向醫(yī)療領(lǐng)域的智能產(chǎn)品服務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行總結(jié)分類(lèi)，構(gòu)建了以“產(chǎn)品—服務(wù)—環(huán)境—用戶(hù)”四個(gè)方面數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的智能醫(yī)療產(chǎn)品服務(wù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)框架，結(jié)合代表性的醫(yī)療產(chǎn)品案例，詳細(xì)闡述了具體的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)范式和價(jià)值共創(chuàng)過(guò)程。智能產(chǎn)品服務(wù)系統(tǒng)在醫(yī)療領(lǐng)域具有巨大的研究潛力，業(yè)務(wù)流程和服務(wù)的數(shù)字化，加上新的信息通信技術(shù)的出現(xiàn)，使信息的集成與整合創(chuàng)新成為可能，醫(yī)療場(chǎng)景的海量數(shù)據(jù)也得以發(fā)揮更大的潛在價(jià)值。數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的智能醫(yī)療產(chǎn)品服務(wù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)框架為該領(lǐng)域的設(shè)計(jì)策略研究和方法開(kāi)發(fā)奠定了基礎(chǔ)，同時(shí)為數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的智能醫(yī)療產(chǎn)品服務(wù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)踐提供了一定理論支撐和指導(dǎo)。

智能產(chǎn)品服務(wù)系統(tǒng)；智能醫(yī)療；數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)；價(jià)值創(chuàng)造

全球加劇的競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境，迫使企業(yè)重新定義其價(jià)值主張，通過(guò)補(bǔ)充服務(wù)來(lái)轉(zhuǎn)變其以產(chǎn)品為導(dǎo)向的經(jīng)營(yíng)模式[1]，即通過(guò)提供個(gè)性化的產(chǎn)品和服務(wù)作為解決方案來(lái)滿(mǎn)足特定的客戶(hù)需求，這種業(yè)務(wù)范式被稱(chēng)為產(chǎn)品服務(wù)系統(tǒng)（PSS）[2]。在此基礎(chǔ)上，數(shù)字化服務(wù)的快速發(fā)展催生了基于數(shù)字的生態(tài)系統(tǒng)——智能產(chǎn)品服務(wù)系統(tǒng)（Smart PSS）[3]。數(shù)字功能作為智能產(chǎn)品服務(wù)系統(tǒng)與傳統(tǒng)產(chǎn)品服務(wù)系統(tǒng)的本質(zhì)差別，將數(shù)字化的智能產(chǎn)品和電子服務(wù)集成到解決方案中，利用數(shù)據(jù)創(chuàng)造價(jià)值，從而超越了傳統(tǒng)產(chǎn)品服務(wù)系統(tǒng)的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)模式[4]。隨著全球人口老齡化問(wèn)題和疫情影響的加劇，醫(yī)療領(lǐng)域正面臨前所未有的壓力[5]。智能產(chǎn)品服務(wù)系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展，也使強(qiáng)大的數(shù)字能力有機(jī)會(huì)賦能傳統(tǒng)醫(yī)療行業(yè)。目前，鑒于醫(yī)療領(lǐng)域本身的復(fù)雜性與特殊性[6]，針對(duì)醫(yī)療領(lǐng)域智能產(chǎn)品服務(wù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究尚未形成規(guī)模。

1 智能產(chǎn)品服務(wù)系統(tǒng)

1.1 從產(chǎn)品服務(wù)系統(tǒng)到智能產(chǎn)品服務(wù)系統(tǒng)

迅速發(fā)展的智能技術(shù)帶來(lái)諸多積極的影響，先進(jìn)的信息和通信技術(shù)、逐漸完善的云端環(huán)境、物聯(lián)網(wǎng)和網(wǎng)絡(luò)物理系統(tǒng)的數(shù)字化、協(xié)作共生的用戶(hù)、制造商及服務(wù)提供商為智能產(chǎn)品服務(wù)系統(tǒng)（Smart PSS）的誕生提供了潛在的機(jī)會(huì)。智能產(chǎn)品服務(wù)系統(tǒng)的概念由Valencia Cardona在2014年首次提出[7]，本研究遵循Zheng等人的定義，將智能產(chǎn)品服務(wù)系統(tǒng)解釋為“一種由ＩＴ驅(qū)動(dòng)的價(jià)值共創(chuàng)業(yè)務(wù)戰(zhàn)略，包括各種利益相關(guān)者作為參與者，智能系統(tǒng)作為基礎(chǔ)設(shè)施，智能互聯(lián)產(chǎn)品作為媒介和工具，以及他們生成的電子服務(wù)作為交付的關(guān)鍵價(jià)值，不斷努力以可持續(xù)的方式滿(mǎn)足用戶(hù)需求”[8]。多位研究者將智能產(chǎn)品服務(wù)系統(tǒng)描述為一個(gè)“數(shù)字生態(tài)系統(tǒng)”[9-11]，由此可見(jiàn)，數(shù)字功能是智能產(chǎn)品服務(wù)系統(tǒng)與傳統(tǒng)產(chǎn)品服務(wù)系統(tǒng)最明顯的區(qū)別之一。數(shù)據(jù)是智能產(chǎn)品服務(wù)系統(tǒng)的起點(diǎn)，數(shù)字技術(shù)可用于提供智能和互聯(lián)的服務(wù)，這些服務(wù)通過(guò)與物理世界（物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備、傳感器等）交互，執(zhí)行涉及數(shù)據(jù)分析、大數(shù)據(jù)處理等任務(wù)。智能產(chǎn)品服務(wù)系統(tǒng)通過(guò)使用集成到產(chǎn)品中的嵌入式系統(tǒng)和傳感器來(lái)捕獲數(shù)據(jù)，并對(duì)其環(huán)境做出反應(yīng)來(lái)作為數(shù)字化的第一步，無(wú)處不在的無(wú)線通信連接也為收集數(shù)據(jù)提供了基礎(chǔ)。大數(shù)據(jù)分析和人工智能則負(fù)責(zé)將部署的智能物聯(lián)產(chǎn)品數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換為企業(yè)的見(jiàn)解和可操作的方向。

基于數(shù)據(jù)的智能產(chǎn)品服務(wù)系統(tǒng)具有敏銳的“感知能力”，即設(shè)備或系統(tǒng)可以根據(jù)當(dāng)前的環(huán)境做出反應(yīng)，并根據(jù)用戶(hù)的情況做出推理[12]。因此，智能產(chǎn)品服務(wù)系統(tǒng)可以通過(guò)在協(xié)作過(guò)程中捕捉多個(gè)利益相關(guān)者的需求，顛覆傳統(tǒng)的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)模式和價(jià)值創(chuàng)造模式，轉(zhuǎn)向?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的業(yè)務(wù)流程和共同的價(jià)值創(chuàng)造，并極大地提高所提供服務(wù)的性能和適應(yīng)性。

雖然傳統(tǒng)的產(chǎn)品服務(wù)系統(tǒng)中不乏數(shù)據(jù)的存在，但海量的數(shù)據(jù)僅僅以存儲(chǔ)和調(diào)取的方式利用，并不能最大化地實(shí)現(xiàn)數(shù)字化的賦能價(jià)值。相比之下，智能產(chǎn)品服務(wù)系統(tǒng)在搜集、篩選、監(jiān)測(cè)和分析關(guān)鍵數(shù)據(jù)的過(guò)程中，能夠?qū)崟r(shí)地做出動(dòng)態(tài)反饋、調(diào)節(jié)人員部署、協(xié)調(diào)上下游企業(yè)帶給用戶(hù)以人性化的服務(wù)體驗(yàn)，并具有優(yōu)秀的抗風(fēng)險(xiǎn)能力以應(yīng)對(duì)可能出現(xiàn)的突發(fā)情況。

1.2 面向醫(yī)療領(lǐng)域的智能產(chǎn)品服務(wù)系統(tǒng)

人口老齡化和全球疫情的暴發(fā)，導(dǎo)致對(duì)醫(yī)療服務(wù)的需求不斷增加，全球醫(yī)療系統(tǒng)面臨成本上升的挑戰(zhàn)[13]，并不可避免地導(dǎo)致服務(wù)和護(hù)理能力的削減。醫(yī)療領(lǐng)域本身的高度專(zhuān)業(yè)性，對(duì)涉及產(chǎn)品的安全、準(zhǔn)確、效率方面的苛刻要求及醫(yī)療本身涉及范圍的廣泛，奠定了面向醫(yī)療領(lǐng)域的設(shè)計(jì)工作的復(fù)雜性。雖然有關(guān)智能產(chǎn)品服務(wù)系統(tǒng)及其相關(guān)概念在多個(gè)領(lǐng)域如智慧城市、市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)、運(yùn)營(yíng)管理中迅速發(fā)展[14]，但是由于上述復(fù)雜原因，導(dǎo)致面向醫(yī)療領(lǐng)域的智能產(chǎn)品服務(wù)系統(tǒng)研究并不充分。盡管如此，醫(yī)療場(chǎng)景一直被認(rèn)為是智能產(chǎn)品服務(wù)系統(tǒng)具有巨大潛力的應(yīng)用領(lǐng)域[15]。

醫(yī)療場(chǎng)景涉及海量的數(shù)據(jù)，如電子病歷（EMR）、醫(yī)學(xué)影像存檔與通訊（PAC）、臨床路徑管理（CPI）、醫(yī)囑管理、體征參數(shù)、化驗(yàn)結(jié)果、醫(yī)學(xué)影像、醫(yī)療物資轉(zhuǎn)運(yùn)數(shù)據(jù)等，并時(shí)刻伴隨著動(dòng)態(tài)的數(shù)據(jù)變化和難以預(yù)料的意外情況。智慧化的醫(yī)療需要一個(gè)更全面、智能的系統(tǒng)性解決方案，而不是孤立地關(guān)注醫(yī)療產(chǎn)品或者服務(wù)本身。智能產(chǎn)品服務(wù)系統(tǒng)可以利用產(chǎn)品使用階段生成的大量數(shù)據(jù)，在實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的數(shù)據(jù)搜集的前提下，驅(qū)動(dòng)利益相關(guān)方和空間的共同參與[16-19]，并將經(jīng)常重復(fù)服務(wù)的獨(dú)立單位轉(zhuǎn)變?yōu)橐惑w化系統(tǒng)，擴(kuò)大每個(gè)單位的覆蓋范圍以支持迅速的信息共享。面向醫(yī)療領(lǐng)域的智能產(chǎn)品服務(wù)系統(tǒng)將在數(shù)據(jù)的“哺育”下不斷進(jìn)化，提升其情景感知與問(wèn)題解決能力。

企業(yè)在制定醫(yī)療產(chǎn)品服務(wù)系統(tǒng)解決方案時(shí)，也逐漸考慮結(jié)合人為因素、環(huán)境影響等數(shù)據(jù)。邁瑞生物醫(yī)療公司針對(duì)全院數(shù)據(jù)聯(lián)通問(wèn)題率先推出“瑞智聯(lián)全院解決方案”（見(jiàn)圖1），并構(gòu)建以智慧物聯(lián)為基礎(chǔ)的智慧醫(yī)院管理框架（見(jiàn)圖2），通過(guò)全院設(shè)備物聯(lián)，降低看護(hù)人力成本，助力智慧醫(yī)院建設(shè)，并搭建與醫(yī)院臨床數(shù)據(jù)庫(kù)有機(jī)結(jié)合的設(shè)備全息數(shù)據(jù)庫(kù)，助力大數(shù)據(jù)科研，為醫(yī)療發(fā)展創(chuàng)造價(jià)值。

圖1 瑞智聯(lián)全院解決方案

圖2 以智慧物聯(lián)為基礎(chǔ)的邁瑞智慧醫(yī)院管理框架

2 數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的智能醫(yī)療產(chǎn)品服務(wù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)框架

如何高效地利用生成的多類(lèi)型數(shù)據(jù)，在醫(yī)療場(chǎng)景下發(fā)揮更大的效用，是開(kāi)發(fā)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)智能醫(yī)療產(chǎn)品服務(wù)系統(tǒng)的核心問(wèn)題。從這個(gè)角度來(lái)看，擁抱物聯(lián)網(wǎng)帶來(lái)的可能性，了解在智能產(chǎn)品服務(wù)系統(tǒng)生命周期內(nèi)收集數(shù)據(jù)的各種機(jī)會(huì)，并從使用階段獲取信息變得至關(guān)重要。

在此背景下，研究團(tuán)隊(duì)總結(jié)了近十年間與數(shù)據(jù)有關(guān)的智能產(chǎn)品服務(wù)設(shè)計(jì)國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)。選擇五家文獻(xiàn)檢索平臺(tái)（知網(wǎng)、ScienceDirect、Springer、IEEE Xplore、Emerald）來(lái)收集論文。在此過(guò)程中，使用一組與醫(yī)療領(lǐng)域和智能產(chǎn)品服務(wù)系統(tǒng)相關(guān)的關(guān)鍵詞，并將相似的文獻(xiàn)聚類(lèi)，整理總結(jié)了4項(xiàng)醫(yī)療場(chǎng)景下的核心數(shù)據(jù)，分別是：面向產(chǎn)品的數(shù)據(jù)、面向服務(wù)的數(shù)據(jù)、面向環(huán)境的數(shù)據(jù)和面向用戶(hù)的數(shù)據(jù)，表1展示了4個(gè)維度的數(shù)據(jù)類(lèi)型、描述及對(duì)應(yīng)的文獻(xiàn)。

數(shù)據(jù)作為智能產(chǎn)品服務(wù)系統(tǒng)的基礎(chǔ)，為整體解決方案的運(yùn)行提供了來(lái)源?；诤Ａ康臄?shù)據(jù)內(nèi)容，智能產(chǎn)品服務(wù)系統(tǒng)的解決方案得以滲透進(jìn)業(yè)務(wù)流程的多個(gè)環(huán)節(jié)，包括管理、產(chǎn)品、設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)、運(yùn)維、銷(xiāo)售、市場(chǎng)、售后等。在這樣的背景下，智能產(chǎn)品服務(wù)系統(tǒng)的系統(tǒng)化發(fā)展過(guò)程需要緊緊圍繞“數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)”范式和“價(jià)值共創(chuàng)”過(guò)程兩個(gè)方面[8]。數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的范式承諾向“知情”[20]的發(fā)展過(guò)程轉(zhuǎn)變，價(jià)值共創(chuàng)過(guò)程則可以為共存的各類(lèi)利益相關(guān)方實(shí)現(xiàn)“雙贏”的目的[21]。圖3展示了筆者梳理的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的智能醫(yī)療產(chǎn)品服務(wù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)框架。

表1 智能醫(yī)療產(chǎn)品服務(wù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)維度總結(jié)

Tab.1 Data dimension summary of smart healthcare product-service system

3 數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)范式

3.1 在產(chǎn)品方面的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)

面向產(chǎn)品的數(shù)據(jù)主要涉及產(chǎn)品規(guī)格數(shù)據(jù)和產(chǎn)品使用狀態(tài)數(shù)據(jù)，產(chǎn)品方面的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)范式見(jiàn)圖4。產(chǎn)品規(guī)格數(shù)據(jù)代表由設(shè)備的生產(chǎn)信息和具體規(guī)格組成的數(shù)據(jù)。例如設(shè)備編號(hào)、模塊配置、使用年限、操作要求等。設(shè)備編號(hào)是非常重要的[4]，尤其是服務(wù)商提供了大批量的產(chǎn)品來(lái)共同執(zhí)行相同的任務(wù)時(shí)，可以通過(guò)設(shè)備的編號(hào)數(shù)據(jù)來(lái)明確具體哪臺(tái)設(shè)備正在服務(wù)于什么樣的醫(yī)療場(chǎng)景，并總結(jié)共性特征來(lái)了解用戶(hù)習(xí)慣，從而更有針對(duì)性地進(jìn)行設(shè)計(jì)迭代。模塊化的設(shè)計(jì)能夠打造出更易于維修和維護(hù)的產(chǎn)品，方便對(duì)損壞的單個(gè)模塊進(jìn)行更換，從而減少成本[22]。2022年獲得紅點(diǎn)獎(jiǎng)的NuboMed Medical IoT Kit項(xiàng)目，擺脫了傳統(tǒng)醫(yī)療產(chǎn)品的規(guī)格制式，采用模塊化的功能套件，通過(guò)實(shí)時(shí)收集用戶(hù)的體溫、心率和其他重要生命體征等數(shù)據(jù)，并無(wú)線傳輸至醫(yī)院網(wǎng)絡(luò)，完整的患者數(shù)據(jù)能夠幫助醫(yī)務(wù)人員做出明智的臨床決策（見(jiàn)圖5）[23]。然而值得注意的是，模塊數(shù)據(jù)中例如尺寸、配件等，在最終的數(shù)據(jù)分析中起著關(guān)鍵作用，當(dāng)產(chǎn)品具有“模塊化”架構(gòu)時(shí)，掌握產(chǎn)品的配置狀態(tài)就格外關(guān)鍵。

圖3 數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的智能醫(yī)療產(chǎn)品服務(wù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)框架

圖4 產(chǎn)品方面的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)范式

圖5 NuboMed Medical IoT Kit

產(chǎn)品使用狀態(tài)數(shù)據(jù)是有關(guān)產(chǎn)品運(yùn)行情況的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，包括使用設(shè)置、運(yùn)行負(fù)載、執(zhí)行進(jìn)度、持續(xù)時(shí)間等，這些數(shù)據(jù)關(guān)系著整個(gè)智能產(chǎn)品服務(wù)系統(tǒng)的響應(yīng)速度。對(duì)于服務(wù)的提供商來(lái)說(shuō)，產(chǎn)品使用狀態(tài)數(shù)據(jù)可以有效用于推斷設(shè)備是否運(yùn)行、待命或者發(fā)生故障，以便為可能出現(xiàn)的維修服務(wù)做好準(zhǔn)備。當(dāng)然，收集產(chǎn)品每次使用的過(guò)程和結(jié)果數(shù)據(jù)，對(duì)優(yōu)化具體的產(chǎn)品功能、控件和適應(yīng)性也具有顯著幫助。對(duì)于使用醫(yī)療設(shè)備的醫(yī)護(hù)人員來(lái)講，產(chǎn)品使用狀態(tài)數(shù)據(jù)也需要被顯性化地展示，以便快速地對(duì)產(chǎn)品狀態(tài)進(jìn)行識(shí)別，方便醫(yī)務(wù)工作者及時(shí)并準(zhǔn)確地做出反饋，減少延誤或誤判風(fēng)險(xiǎn)。為了幫助醫(yī)護(hù)人員從數(shù)量繁雜的血流動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)中快速直觀地分析出病人情況，邁瑞醫(yī)療的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)將各種可視化的模型和分析工具集成到一款綜合性分析工具 HemoSight 中（見(jiàn)圖6），直觀地幫助了醫(yī)護(hù)人員實(shí)時(shí)了解危重病人的心臟工作情況[24]。產(chǎn)品使用狀態(tài)數(shù)據(jù)中提示性的數(shù)據(jù)也十分關(guān)鍵，手術(shù)、日常的體征監(jiān)測(cè)，都需要展示提示性的數(shù)據(jù)輔助進(jìn)行診斷。存儲(chǔ)這些提示性數(shù)據(jù)，能夠及時(shí)對(duì)治療的開(kāi)展過(guò)程進(jìn)行分析，總結(jié)治療經(jīng)驗(yàn)，提高成功率[25]。

圖6 邁瑞公司的綜合性分析工具HemoSight

3.2 在服務(wù)方面的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)

服務(wù)是智能產(chǎn)品服務(wù)系統(tǒng)的無(wú)形方面，雖然很難用可測(cè)量的數(shù)據(jù)來(lái)量化，但是掌握醫(yī)療服務(wù)協(xié)議和內(nèi)容信息，服務(wù)的范疇、類(lèi)型、具體服務(wù)內(nèi)容等數(shù)據(jù)，有利于更好地進(jìn)行趨勢(shì)的預(yù)測(cè)、匯總服務(wù)提供的特征、保證服務(wù)的質(zhì)量和可靠性。醫(yī)療場(chǎng)景的服務(wù)可以被劃分為基于人的服務(wù)和基于產(chǎn)品的服務(wù)，具體而言，基于人的服務(wù)包括患者醫(yī)療服務(wù)、慢性病管理服務(wù)等，基于產(chǎn)品的服務(wù)主要集中在產(chǎn)品保養(yǎng)和維護(hù)等方面。

在針對(duì)人的服務(wù)中，收集服務(wù)配置數(shù)據(jù)的本質(zhì)是通過(guò)挖掘有效的操作特征，來(lái)發(fā)現(xiàn)一些機(jī)會(huì)。例如服務(wù)商能夠根據(jù)保修適用性過(guò)濾維護(hù)數(shù)據(jù)，從而更好地預(yù)測(cè)索賠率[4]。了解服務(wù)進(jìn)度能夠根據(jù)服務(wù)的時(shí)間線提前預(yù)測(cè)下一步的用戶(hù)需求，服務(wù)的提供商也可以相應(yīng)地調(diào)整服務(wù)的節(jié)奏，以保證提供服務(wù)的及時(shí)性[26]。

在針對(duì)產(chǎn)品的服務(wù)中，包含了圍繞醫(yī)療產(chǎn)品的相關(guān)服務(wù)數(shù)據(jù)，其中最常見(jiàn)的是維修數(shù)據(jù)，包括操作數(shù)據(jù)、維修日志、更換日志、定期保養(yǎng)和報(bào)廢情況等。醫(yī)療產(chǎn)品經(jīng)常會(huì)在其生命周期內(nèi)受到各種耗損而失效，這些異常的失效可能帶來(lái)巨大的風(fēng)險(xiǎn)隱患。雖然產(chǎn)品在出廠前就已經(jīng)在制造現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了廣泛的測(cè)試，但在許多情況下，這些測(cè)試無(wú)法重現(xiàn)確切的異常和錯(cuò)誤。因此，發(fā)現(xiàn)實(shí)際使用過(guò)程中異常的根本原因就變得困難[27]。如今，一些診斷算法已被用于進(jìn)行故障識(shí)別。基于可識(shí)別的醫(yī)療產(chǎn)品維修服務(wù)數(shù)據(jù)，算法用于更加智能的產(chǎn)品診斷得以實(shí)現(xiàn)[28]：提供故障早期預(yù)警；根據(jù)需要預(yù)測(cè)維護(hù)；延長(zhǎng)維護(hù)周期和產(chǎn)品使用壽命；為系統(tǒng)重新配置或自我修復(fù)提供指導(dǎo)，改進(jìn)未來(lái)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)等[29]。與傳統(tǒng)維修服務(wù)相比，智能維修更加主動(dòng)，通過(guò)實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)搜集和計(jì)算，大大減輕研究投資、測(cè)試設(shè)備和人員方面的費(fèi)用[30]。服務(wù)方面的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)范式，見(jiàn)圖7。

圖7 服務(wù)方面的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)范式

3.3 在環(huán)境方面的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)

環(huán)境數(shù)據(jù)包括自然環(huán)境數(shù)據(jù)和醫(yī)療環(huán)境數(shù)據(jù)，這些都是會(huì)影響智能產(chǎn)品服務(wù)系統(tǒng)不可控的外部因素。如果能夠?qū)@些數(shù)據(jù)進(jìn)行掌握，就能夠讓智能產(chǎn)品服務(wù)系統(tǒng)根據(jù)實(shí)時(shí)環(huán)境數(shù)據(jù)自動(dòng)做出更加可靠的變更決策。對(duì)產(chǎn)品而言，有利于延長(zhǎng)使用壽命；對(duì)醫(yī)療工作者而言，有利于參考環(huán)境數(shù)據(jù)對(duì)患者開(kāi)展有針對(duì)性的治療；對(duì)于醫(yī)療設(shè)備服務(wù)商和醫(yī)藥提供商而言，掌握地區(qū)內(nèi)的環(huán)境大數(shù)據(jù)也能夠?yàn)槭袌?chǎng)需求指明方向，環(huán)境方面的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)范式，見(jiàn)圖8。

多數(shù)疾病的治療或多或少都會(huì)受到所在區(qū)域自然環(huán)境的影響。自然環(huán)境數(shù)據(jù)包括天氣條件、地理位置、季節(jié)性氣候、植被、地貌、水源等，這些潛在的自然因素也是區(qū)域性疾病的誘發(fā)原因。掌握地區(qū)的環(huán)境數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)變化，有助于提前開(kāi)展疾病防控工作和針對(duì)性治療藥品的調(diào)取與儲(chǔ)備。以中暑為例，由于近年來(lái)世界范圍內(nèi)極端高溫天氣的頻繁出現(xiàn)，導(dǎo)致中暑發(fā)病率及死亡率顯著上升。基于氣象參數(shù)、連續(xù)高溫天數(shù)等環(huán)境數(shù)據(jù)，能夠構(gòu)建起該地區(qū)中暑發(fā)病率預(yù)測(cè)模型，從而能夠?qū)χ惺钸M(jìn)行科學(xué)預(yù)警和提前干預(yù)防治，降低中暑死亡率[31]。另外，掌握各級(jí)醫(yī)院的地理位置、地形和道路信息都更有利于規(guī)劃更適宜的患者院外轉(zhuǎn)運(yùn)治療路線、安排上下級(jí)醫(yī)院的聯(lián)合會(huì)診。

另一類(lèi)環(huán)境數(shù)據(jù)是醫(yī)療環(huán)境數(shù)據(jù)，包括醫(yī)院的基礎(chǔ)設(shè)施、科室分布、污染程度、傳染性、輻射等。掌握準(zhǔn)確的醫(yī)療環(huán)境數(shù)據(jù)，有助于醫(yī)院的內(nèi)部管理，便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理醫(yī)院內(nèi)部的污染情況[32]，對(duì)患者在院內(nèi)進(jìn)行監(jiān)測(cè)診斷的動(dòng)線安排也更加友好。公開(kāi)醫(yī)院的部分醫(yī)療環(huán)境情況，還可以讓患者在就醫(yī)時(shí)更精準(zhǔn)地選擇有利的就診場(chǎng)所。

圖8 環(huán)境方面的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)范式

3.4 在用戶(hù)方面的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)

在醫(yī)療領(lǐng)域的智能產(chǎn)品服務(wù)系統(tǒng)中，用戶(hù)和用戶(hù)類(lèi)型是復(fù)雜的，患者、家屬、醫(yī)療工作者、維護(hù)人員、醫(yī)療器械供應(yīng)商都屬于其中的用戶(hù)。這些用戶(hù)的屬性和狀態(tài)需要在維持整個(gè)系統(tǒng)的過(guò)程中進(jìn)行準(zhǔn)確地搜集和掌握。

用戶(hù)屬性數(shù)據(jù)是指醫(yī)療系統(tǒng)涉及的每個(gè)用戶(hù)個(gè)體的“角色”相關(guān)數(shù)據(jù)，包括人口統(tǒng)計(jì)學(xué)信息，例如年齡、性別、職業(yè)、教育狀況等相關(guān)數(shù)據(jù)。使用用戶(hù)屬性數(shù)據(jù)進(jìn)行用戶(hù)建模，形成具有群體代表性的用戶(hù)畫(huà)像可以有效地輔助系統(tǒng)進(jìn)行需求定義。目前，在大多數(shù)情況下，這些數(shù)據(jù)是通過(guò)調(diào)查、訪談等方式收集的，并沒(méi)有從系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)的場(chǎng)景中直接獲取，數(shù)據(jù)的內(nèi)容也無(wú)法保證完整性。因此，以用戶(hù)為中心的智能產(chǎn)品服務(wù)系統(tǒng)需要把握好用戶(hù)屬性數(shù)據(jù)。例如，可以通過(guò)掌握患者的年齡、性別、歷史病例用于預(yù)測(cè)治療過(guò)程中的關(guān)鍵因素，考慮患者的病情和耐受情況，針對(duì)性地匹配治療時(shí)的藥物用量。邁瑞醫(yī)療的BeneFusion nVP多合一輸注系統(tǒng)，能夠面向廣泛的情景需求提供輸血、輸液、輸營(yíng)養(yǎng)液等治療，滿(mǎn)足了患者的多樣性需求，見(jiàn)圖9。對(duì)系統(tǒng)中的利益相關(guān)者進(jìn)行角色編碼，可以更好地協(xié)調(diào)系統(tǒng)中的各個(gè)用戶(hù)，以提供更好的醫(yī)療服務(wù)并實(shí)現(xiàn)服務(wù)的改進(jìn)。一些新的互聯(lián)網(wǎng)醫(yī)療服務(wù)系統(tǒng)已經(jīng)開(kāi)始將家屬也納入服務(wù)主體中，圍繞家屬進(jìn)行了一系列的功能和服務(wù)設(shè)計(jì)，包括同步患者檢測(cè)數(shù)據(jù)、接收遠(yuǎn)程康復(fù)指導(dǎo)、及時(shí)與醫(yī)生反饋病情等[33]，醫(yī)生和軟件后臺(tái)也方便通過(guò)移動(dòng)設(shè)備針對(duì)患者的情況進(jìn)行差異化的內(nèi)容推送[34]。

用戶(hù)狀態(tài)數(shù)據(jù)是醫(yī)療系統(tǒng)涉及的各類(lèi)用戶(hù)的“狀態(tài)”相關(guān)數(shù)據(jù)，包含體征參數(shù)、行為狀態(tài)、個(gè)人習(xí)慣、任務(wù)流程狀態(tài)等。通過(guò)對(duì)這些狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行搜集，能夠掌握每位用戶(hù)的動(dòng)態(tài)，并建模更抽象的患者特征。不僅可以方便醫(yī)護(hù)、家屬之間的交接和溝通工作，同時(shí)也可以提前預(yù)警，讓醫(yī)療設(shè)備做好充足的準(zhǔn)備以應(yīng)對(duì)突發(fā)情況。例如，通過(guò)面部表情、血壓、心率和呼吸等數(shù)據(jù)，可以有效地反饋患者當(dāng)前狀態(tài)下的舒適度，舒適的狀態(tài)下更適合安排一些具有挑戰(zhàn)性的康復(fù)性治療，而患者在不適的狀態(tài)下，則需要考慮聯(lián)系家屬開(kāi)展一些安撫工作或者提供止痛措施。值得注意的是，需要確保用戶(hù)對(duì)個(gè)人信息收集的同意。因此，有必要定義“數(shù)據(jù)量”“數(shù)據(jù)內(nèi)容”和“權(quán)限”，并充分考慮隱私安全問(wèn)題。用戶(hù)方面的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)范式，見(jiàn)圖10。

圖9 邁瑞多合一輸注系統(tǒng)

圖10 用戶(hù)方面的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)范式

4 價(jià)值共創(chuàng)過(guò)程

技術(shù)創(chuàng)新的加速可以促進(jìn)提供能夠滿(mǎn)足新客戶(hù)需求和期望的個(gè)性化服務(wù)功能。特別是，不同產(chǎn)品—服務(wù)組件之間的互聯(lián)互通，使智能產(chǎn)品服務(wù)系統(tǒng)解決方案得到更好的交互和開(kāi)發(fā)，使其達(dá)到更智能的水平，同時(shí)影響原本單一的價(jià)值實(shí)現(xiàn)向適應(yīng)性產(chǎn)品—服務(wù)價(jià)值創(chuàng)造網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)變。開(kāi)放的智能產(chǎn)品服務(wù)系統(tǒng)，促進(jìn)了整個(gè)服務(wù)網(wǎng)絡(luò)的縱向和橫向信息共享，讓醫(yī)療場(chǎng)景下的各類(lèi)角色和利益相關(guān)方都有機(jī)會(huì)參與其中。這能夠極大地提升市場(chǎng)創(chuàng)新優(yōu)勢(shì)、降低運(yùn)營(yíng)成本，有利于迭代更符合用戶(hù)需求與個(gè)性化的醫(yī)療服務(wù)[35]，從而提升用戶(hù)的服務(wù)體驗(yàn)和滿(mǎn)意度。

在智能醫(yī)療產(chǎn)品服務(wù)系統(tǒng)中所產(chǎn)生的面向產(chǎn)品、服務(wù)、環(huán)境和用戶(hù)的數(shù)據(jù)能推進(jìn)利益相關(guān)方的互動(dòng)，并隨著他們對(duì)價(jià)值共同創(chuàng)造過(guò)程的參與而加劇。利益相關(guān)者之間也可以衍生出“雙贏”甚至“多贏”的協(xié)作形式，促進(jìn)企業(yè)內(nèi)部與外部的知識(shí)整合，從而構(gòu)建“數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)—價(jià)值共創(chuàng)”的閉環(huán)。

4.1 產(chǎn)品數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的價(jià)值共創(chuàng)

智能產(chǎn)品服務(wù)系統(tǒng)能夠擴(kuò)大除產(chǎn)品本身使用功能之外的價(jià)值[36]。在智能產(chǎn)品服務(wù)系統(tǒng)中，產(chǎn)品與用戶(hù)之間的信息交互過(guò)程和內(nèi)容增加，產(chǎn)品不再只為用戶(hù)創(chuàng)造價(jià)值，同樣成為讓用戶(hù)參與共同價(jià)值創(chuàng)造的媒介。

醫(yī)療產(chǎn)品的規(guī)格數(shù)據(jù)能夠讓服務(wù)商更快地對(duì)生產(chǎn)的產(chǎn)品進(jìn)行分類(lèi)，從而能更方便對(duì)不同型號(hào)、配置的產(chǎn)品持續(xù)進(jìn)行管理，更有效地訪問(wèn)醫(yī)療產(chǎn)品的相關(guān)數(shù)據(jù)和知識(shí)。使用故障數(shù)據(jù)、歷史日志有利于更好地了解設(shè)計(jì)缺陷，并進(jìn)行有針對(duì)性的產(chǎn)品迭代和預(yù)測(cè)性的維護(hù)。醫(yī)療產(chǎn)品狀態(tài)數(shù)據(jù)的可視化能夠輔助醫(yī)護(hù)人員對(duì)患者的治療決策[37]，產(chǎn)品的使用情況能夠被分析整合成案例信息，用于構(gòu)建發(fā)現(xiàn)疾病特征的相關(guān)算法。

4.2 服務(wù)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的價(jià)值共創(chuàng)

利用服務(wù)數(shù)據(jù)，服務(wù)的提供商可以更為輕松地開(kāi)展服務(wù)質(zhì)量的評(píng)估，并針對(duì)性地削減用戶(hù)服務(wù)體驗(yàn)期望和實(shí)際感知之間的差距。在醫(yī)療領(lǐng)域，用戶(hù)對(duì)服務(wù)的可靠性、響應(yīng)性和保證性要求更高，相應(yīng)的，與這三個(gè)緯度相關(guān)的服務(wù)內(nèi)容更應(yīng)得到重視。對(duì)服務(wù)的全流程進(jìn)行把控，可以在失誤出現(xiàn)時(shí)更好地進(jìn)行補(bǔ)救，也有助于根據(jù)用戶(hù)的個(gè)性化需求量身定制服務(wù)內(nèi)容。

與醫(yī)療產(chǎn)品相關(guān)的服務(wù)，涵蓋了從產(chǎn)品需求分析、設(shè)計(jì)、制造、銷(xiāo)售和售后服務(wù)到回收的整個(gè)生命周期。在此期間，有效利用生成的服務(wù)數(shù)據(jù)，通過(guò)開(kāi)放共享的共同設(shè)計(jì)平臺(tái)支持醫(yī)療產(chǎn)品提供商和患者、醫(yī)療工作者協(xié)同參與產(chǎn)品改進(jìn)創(chuàng)新、縮短新產(chǎn)品上市時(shí)間、打造個(gè)性化的醫(yī)療服務(wù)，并優(yōu)化更好的產(chǎn)品使用體驗(yàn)。

4.3 環(huán)境數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的價(jià)值共創(chuàng)

環(huán)境涉及影響智能產(chǎn)品服務(wù)系統(tǒng)不可控的外部因素，自然環(huán)境和醫(yī)療環(huán)境的變化，對(duì)所處空間中的人與物都有所影響。使用環(huán)境會(huì)顯著影響用戶(hù)對(duì)產(chǎn)品屬性的偏好和需求數(shù)量[38]，醫(yī)療設(shè)備的提供商可以根據(jù)環(huán)境的特異性制定不同的策略，提出因地制宜的解決方案，保證產(chǎn)品在不同操作環(huán)境下的安全與可靠。適應(yīng)環(huán)境的設(shè)計(jì)能讓產(chǎn)品最大限度地降低生命周期成本，獲得更高的市場(chǎng)占有率且更加可持續(xù)[39]。

醫(yī)療環(huán)境是醫(yī)療領(lǐng)域特殊的環(huán)境數(shù)據(jù)，涉及對(duì)醫(yī)療場(chǎng)所的管理，舒適的治療性環(huán)境更能為患者帶來(lái)積極的影響。掌握醫(yī)療環(huán)境數(shù)據(jù)是保證醫(yī)療場(chǎng)所安全、穩(wěn)定、符合標(biāo)準(zhǔn)的必要條件。此外，基于環(huán)境數(shù)據(jù)，能夠更有針對(duì)性地對(duì)一些區(qū)域性疾病進(jìn)行預(yù)測(cè)，尤其是一些易受環(huán)境變化影響的高發(fā)和加劇癥狀的疾病。醫(yī)院、醫(yī)護(hù)人員可以提前做好宣傳和預(yù)防工作，設(shè)備提供商則可根據(jù)預(yù)測(cè)的需求曲線增加或減少生產(chǎn)量，以匹配實(shí)際的區(qū)域需求。

4.4 用戶(hù)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的價(jià)值共創(chuàng)

智能服務(wù)系統(tǒng)是一個(gè)高度復(fù)雜、動(dòng)態(tài)和互聯(lián)、基于數(shù)據(jù)的生態(tài)系統(tǒng)，由各角色用戶(hù)共同參與并創(chuàng)造價(jià)值。因此，需要考慮到各方面的用戶(hù)數(shù)據(jù)[40]，實(shí)現(xiàn)合作下的“多贏”。

在醫(yī)療場(chǎng)景中，用戶(hù)的屬性與狀態(tài)數(shù)據(jù)能夠被整合成醫(yī)療案例信息，這些案例能夠讓系統(tǒng)在面對(duì)相似情景時(shí)更富有“經(jīng)驗(yàn)”。科大訊飛公司的“云醫(yī)聲”解決方案，能夠讓醫(yī)生隨時(shí)隨地使用手機(jī)查看病人的病情動(dòng)態(tài)和醫(yī)學(xué)指南，方便醫(yī)生快速做出決策[41]。基于案例的推理（Case-based Reasoning，CBR）能夠利用已有經(jīng)驗(yàn)或結(jié)果來(lái)解決新問(wèn)題。利用整合的醫(yī)療案例信息，能夠預(yù)先開(kāi)展患病風(fēng)險(xiǎn)篩查，或在病情康復(fù)后階段性預(yù)測(cè)評(píng)估，提早做好預(yù)防工作。

合理地利用用戶(hù)數(shù)據(jù)，有助于更好地理解用戶(hù)狀態(tài)、行為，確定用戶(hù)的需要，與傳統(tǒng)的調(diào)查等方式相比，這個(gè)過(guò)程更加客觀，且可以實(shí)現(xiàn)用戶(hù)需求的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。在市場(chǎng)銷(xiāo)售方面，用戶(hù)數(shù)據(jù)能夠極大地增強(qiáng)產(chǎn)品被設(shè)計(jì)的過(guò)程中差異化的機(jī)會(huì)。了解客戶(hù)如何實(shí)際使用產(chǎn)品可以提升企業(yè)細(xì)分客戶(hù)、定制化產(chǎn)品、價(jià)格設(shè)定的策略，讓企業(yè)與客戶(hù)建立更密切的聯(lián)系，并為相應(yīng)增值服務(wù)開(kāi)辟眾多新途徑。這些用戶(hù)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的價(jià)值共創(chuàng)過(guò)程對(duì)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、市場(chǎng)銷(xiāo)售環(huán)節(jié)都帶來(lái)了有效幫助[36]。

5 結(jié)語(yǔ)

全球醫(yī)療行業(yè)的發(fā)展日新月異，但也面臨著愈發(fā)嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)（人口老齡化、醫(yī)療成本上漲、新冠肺炎疫情帶來(lái)巨大的不穩(wěn)定性）。數(shù)字技術(shù)的發(fā)展給予了傳統(tǒng)的醫(yī)療系統(tǒng)解決方案轉(zhuǎn)向“智能”的機(jī)遇，通過(guò)構(gòu)建以數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的智能醫(yī)療產(chǎn)品服務(wù)系統(tǒng)生態(tài)體系，醫(yī)療場(chǎng)景得以最大化地發(fā)揮數(shù)據(jù)的潛力，并牽手醫(yī)護(hù)、醫(yī)療器械企業(yè)、患者及其他相關(guān)方協(xié)同合作、共創(chuàng)價(jià)值。

本文基于文獻(xiàn)研究，開(kāi)發(fā)了以數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的智能醫(yī)療產(chǎn)品服務(wù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)框架，并詳細(xì)地闡述了各維度數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的范式和價(jià)值共創(chuàng)過(guò)程，對(duì)于新型智能醫(yī)療產(chǎn)品服務(wù)系統(tǒng)解決方案的構(gòu)建具有實(shí)際的指導(dǎo)作用。目前，在世界各地，昂貴的醫(yī)療開(kāi)支與高不可及的技術(shù)正在成為人們生活的重負(fù)。本文意在研究數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的智能醫(yī)療產(chǎn)品服務(wù)系統(tǒng)理論，更加深入地探索醫(yī)療設(shè)計(jì)的未來(lái)，響應(yīng)患者的需求并讓更多人分享優(yōu)質(zhì)醫(yī)療關(guān)懷。相信當(dāng)無(wú)處不在的醫(yī)療數(shù)據(jù)不斷生長(zhǎng)時(shí)，對(duì)生命的責(zé)任與關(guān)懷時(shí)刻，不再是“冰冷”的儀器與數(shù)據(jù)的鴻溝。

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Design of Data-driven Smart Healthcare Product-Service System

HU Ying1, ZHOU Zi-han1, CHEN Duo-yi1, WANG Hui-ying1, HE Li-juan2, YUAN Wei-wei2

(1.Hunan University, Changsha 410082, China; 2.Shenzhen Mindray Bio-Medical Electronics Company, Shenzhen 518057, China)

The work aims to explore the framework of a data-driven smart product-service system for the healthcare field, to drive value creation with data and provide theoretical guidance for new healthcare system solutions. Through literature research and typical case analysis, the current status and challenges of healthcare services were outlined, and the development of smart product-service systems was sorted out. Through consolidation of literature, the smart product- service system data for healthcare was summarized and classified, and a four-dimensional data-driven framework for design of smart healthcare product service systems was constructed based on "product-service-environment-user", with the specific data-driven paradigm and value co-creation process detailed in the context of representative healthcare product cases. The smart product-service system has great potential for research in the healthcare field. The digitization of business processes and services, combined with the emergence of new information communication technologies, makes information integration and innovation possible. Through the integration and innovation of information, the massive amount of data in healthcare scenarios can be brought into greater potential value. The data-driven smart product-service system design framework lays a foundation for research and development of design strategies and methods in this field, and provides some theoretical support and guidance for design practice of data-driven intelligent medical product service systems.

smart product-service system; smart healthcare; data-driven; value creation

TB472

A

1001-3563(2022)24-0028-11

10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.24.004

2022–07–15

國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2021YFF0900605）；國(guó)家社科基金藝術(shù)學(xué)項(xiàng)目（22BG126）；湖南省自然科學(xué)基金項(xiàng)目（2022JJ30161）；湖南省哲學(xué)社會(huì)科學(xué)基金一般項(xiàng)目（19YBA087）；中國(guó)學(xué)位與研究生教育學(xué)會(huì)研究課題（2020ZDA14）；湖南省普通高等學(xué)校教學(xué)改革研究項(xiàng)目（HNJG-2021-0035）

胡瑩（1982—），女，博士，副教授、博士生導(dǎo)師，主要從事用戶(hù)體驗(yàn)與產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)、服務(wù)設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)思維方面的研究。

周子涵（1998—），女，博士生，主要研究方向?yàn)檠芯糠较驗(yàn)樵O(shè)計(jì)思維、服務(wù)設(shè)計(jì)。

責(zé)任編輯：陳作