Le paradigme de production et consommation de masse basé sur la vente de produits physiques est actuellement remis en cause du fait de la forte concurrence et des impacts environnementaux engendrés. En ce sens, une économie basée sur les services émerge. Le client n'achète plus un produit physique, mais va payer pour une utilisation ou un résultat fourni par un système global composé de produits et de services. Par conséquent, les concepteurs de produits physiques doivent aujourd'hui revoir la manière dont ils conçoivent ces nouveaux systèmes et en particulier les objets physiques impliqués dans ces systèmes. Ce travail de thèse a conduit à la proposition d'une méthodologie de conception permettant de structurer le développement du système produit-service global vers la conception détaillée des objets physiques impliqués dans ces solutions. Des représentations dérivées de l'analyse fonctionnelle ainsi que la mise en place de scénarios de fonctionnement permettent de décrire l'organisation globale des éléments du système. Cette organisation est modélisée par l'intermédiaire des boucles de conception au sein du bloc diagramme fonctionnel du système. Enfin, la mise en place d'une évaluation basée sur les boucles de conception permet aux concepteurs de s'assurer qu'ils répondent aux performances attendues par le client en faisant le lien entre les paramètres des objets physiques et les unités de service du système.