liu.seSök publikationer i DiVA
Ändra sökning
RefereraExporteraLänk till posten
Permanent länk

Direktlänk
Referera
Referensformat
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • oxford
  • Annat format
Fler format
Språk
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Annat språk
Fler språk
Utmatningsformat
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Simulation Modelling of a Shift to Service-Based Offerings: Resource efficiency and operational implications in the context of the circular economy
Linköpings universitet, Institutionen för ekonomisk och industriell utveckling, Industriell miljöteknik. Linköpings universitet, Tekniska fakulteten.ORCID-id: 0000-0002-4165-0830
2020 (Engelska)Doktorsavhandling, sammanläggning (Övrigt vetenskapligt)
Abstract [en]

The unsustainable levels of resource use and emissions of our economies and their threat to future generations are core issues of our time. The circular economy (CE) conceptualises a different type of economy that is restorative and regenerative by design and aims to keep products, components and materials at their highest utility and value at all times, distinguishing between technical and biological cycles.

The novelty of the CE requires the development of new analytical tools and methods as well as ways of thinking to understand its consequences. This research summarises four years of research on the topic of systems analysis and simulation modelling in the domain of the CE. Three topics were of major interest: First, what are the resource efficiency implications of a shift toward a CE? Second, what are the operational implications of a shift to a CE? And finally, how can systemic changes towards a CE be understood and planned? 

Four studies were conducted addressing the three research questions. The first study applies material flow analysis to a washing machine manufacturer case and looks at how different business models affect the resource flows of critical resources. It finds that service-based offerings lead to higher overall resource efficiency. The second study focuses on the implications of CE initiatives on the maintenance activities of a heat-as-a-service provider. It shows that the shift to service-based offerings requires service providers to face worse-before-better situations where long-term benefits offset short-term disadvantages. The third study is a simulation-based case study of laundry practices in Sweden. It compares a sharing economy scenario where a population shares washing machines with a scenario where the majority of people own the washing machines they are using. The results indicate that in Sweden and Europe in general, sharing has significant resource savings potential in the domestic laundry sector. The fourth study is a conceptualisation of design fixation to higher levels of analysis. It identifies examples of fixations on the organisational and institutional level. In addition, it argues that in order to design sustainable sociotechnical systems, aspects like governmental policies and business models need to be considered design parameters.

A shift to a CE needs to happen on many levels of society. This research presents simulation models that can support corporate and political decision makers in the shift to a CE. It shows that in order to understand the CE, the analysis has to be, on the one hand, able to simulate system dynamics, and on the other hand connect the multiple levels of society.

Abstract [sv]

De ohållbara nivåerna av resursutnyttjande och utsläpp av våra ekonomier och deras hot mot framtida generationer är en av dagens nyckelutmaningar. Cirkulär ekonomi (CE) är en konceptualisering av en ny typ av ekonomi som är baserad på återställande och regenerativ design, som siktar på att behålla nyttan och värdet så högt som möjligt i produkter, komponenter och material, indelad i deras teknologiska och biologiska cykler.

Nymodigheten av CE erfordrar utvecklingen av nya analytiska verktyg och metoder så väl som annorlunda sätt att tänka för att förstå dess konsekvenser. Den här rapporten summerar fyra år av forskning på ämnet systemanalys och simulationsmodellering i domänen av CE. Tre ämnen var av högt intresse. Vilka är de miljömässiga konsekvenserna av ett skifte till CE? Vilka är de operationella konsekvenserna av ett skifte till CE? Hur kan den systematiska förändringen till en CE bli planerad och förstådd?

Vi utförde fyra studier för att undersöka de tre frågorna. Första artikeln använder materialflödesanalys i en fallstudie på en tvättmaskinstillverkare, och undersöker hur olika affärsmodeller påverkar flödet av kritiska resurser. Den visar att erbjudande baserade på service leder till en högre övergripande resurseffektivitet. Den andra artikeln fokuserar på implikationerna av CE initiativ på underhållsaktiviteter för en värme-som-tjänst-distributör. Den visar att skiftet till en CE kräver att möta sämre-innan-bättre-situationer där långsiktiga fördelar kompenserar för kortsiktiga nackdelar. Tredje artikeln är en simulationsbaserad fallstudie på tvättvanor i Sverige. Det jämför ett delningsekonomiscenario där en population delar tvättmaskiner mot ett scenario där majoriteten av population är ägare av egna tvättmaskiner. Resultaten indikerar att det finns en signifikant besparingspotential av resurser både i Sverige och i Europa generellt. Fjärde artikeln är en konceptualisering av design fixation till högre analytiska nivåer. Den identifierar exempel på fixation på en organisationell och en institutionell nivå. Utöver det så argumenteras det att i design av hållbara sociotekniska system aspekter som myndighetspolicyers och affärsmodeller behöver vara designparameter.

CE är ett koncept som finns i många nivåer av samhället från produktdesign till myndighetspolicyers. Det här forskning presenterar simulationsmodeller som kan stödja affärsmässiga och politiska beslutsfattare inom skiftet till en CE. Denna uppsats visar att för att förstå CE, så måste analysen dels kunna simulera systemdynamik, samt dels koppla till de multipla nivåerna i samhället.

Abstract [de]

Der hohe Ressourcenverbrauch und das hohe Emissionsniveau, die mit der westlichen Lebensweise einhergehen sind ein Hauptproblem unserer Zeit. Die Kreislaufwirtschaft (zu englisch „circular economy“) ist ein alternatives Wirtschaftsmodel, das darauf abzielt, den Wert von Produkten, Komponenten und Materialien über deren Lebenszeit zu erhalten.

Die relative Neuheit dieses Wirtschaftsmodels erfordert es, neue analytische Methoden, Werkzeuge und Denkweisen zu entwickeln. Diese Doktorarbeit umfasst vier Jahre Forschung an den Themen Systemanalyse und Simulationsmodellierung im Bereich der Kreislaufwirtschaft. Drei Fragen standen im Zentrum: Erstens, welche Auswirkungen hat ein Wechsel zur Kreislaufwirtschaft auf die Ressourceneffizienz? Zweitens, welche Auswirkungen hat ein Wechsel von produzierenden Unternehmen zur Kreislaufwirtschaft auf deren Betriebsführung? Drittens, wie können die notwendigen systemischen Veränderungen verstanden und geplant werden.

Diese Dissertation basiert auf vier Studien, die unterschiedliche Aspekte eines gesellschaftlichen Wandels zur Kreislaufwirtschaft beleuchten. Die erste Studie ist eine Materialflussanalyse, die die Ressourceneffizienz unterschiedlicher Geschäftsmodelle eines Waschmaschinenherstellers vergleicht. Dabei stellt sich heraus, dass servicebasierte Angebote zu einer erhöhten Ressourceneffizienz führen können. Die zweite Studie untersucht die Auswirkungen einer Umstellung auf Heat-as-a-Service-Angebote aus der Sicht eines Heizgeräteherstellers und dessen Betriebsführung. Die Studie zeigt, dass der Hersteller in Situation gerät, in der kurzfristige erhöhte Kosten mit langfristigen Prozessverbesserungen und geringeren Instandhaltungskosten abgewogen werden müssen. Als drittes wird eine Simulationsstudie präsentiert, in der die Wäschepraxis in Schweden im Fokus steht. Mehrere Szenarien werden verglichen, in denen die Bevölkerung dazu übergeht, Gemeinschaftswaschküchen anstatt eigener Haushaltwaschmaschinen zu verwenden. Die Simulationsergebnisse zeigen, dass, falls umgesetzt in großen Teilen der Bevölkerung, diese Sharing Economy-Praxis ein großes Potential zur Einsparung von Ressourcen hat. In der vierten Studie wird das Konzept der „design fixation“ als mögliche Ursache für die Trägheit unserer gesellschaftlichen Systeme festgemacht. Design fixation als Phänomen beschreibt das Festhalten eines Designers an bestehenden Ideen und Konzepten, das das Endergebnis des Designprozesses einschränkt. Diese vierte Studie liefert eine Einschätzung des Einflusses von design fixation auf den Ressourcenverbrauch in sociotechnischen Systemen.

Eine Umstellung zur Kreislaufwirtschaft bedeutet ein Wandel auf mehreren Ebenen der Gesellschaft. Die Komplexität dieses alternativen Wirtschaftsmodells, erfordert die Verwendung adäquater Modelle, die in der Lage sind, Gesellschaftsebenen kausal zu verknüpfen, und die entsprechenden Systemdynamiken zu simulieren. In dieser Doktorarbeit werden mehrere Simulationsmodelle präsentiert, die für Entscheidungsträger in Politik und Industrie nützlich sind, um die Kreislaufwirtschaft in ihrem Milieu besser verstehen zu können.

Ort, förlag, år, upplaga, sidor
Linköping: Linköping University Electronic Press, 2020. , s. 57
Serie
Linköping Studies in Science and Technology. Dissertations, ISSN 0345-7524 ; 2119
Nyckelord [en]
resource efficiency, resource effectiveness, circular economy (CE), sociotechnical systems, systems thinking, simulation, product/service system (PSS), system dynamics
Nationell ämneskategori
Miljöledning
Identifikatorer
URN: urn:nbn:se:liu:diva-171908DOI: 10.3384/diss.diva-171908ISBN: 9789179297114 (tryckt)OAI: oai:DiVA.org:liu-171908DiVA, id: diva2:1509737
Disputation
2021-01-15, Online thorugh Zoom (contact maria.eriksson@liu.se) and ACAS, A Building, Campus Valla, Linköping, 09:15 (Engelska)
Opponent
Handledare
Forskningsfinansiär
Mistra - Stiftelsen för miljöstrategisk forskning, 2014/16EU, Horisont 2020, 502/721909Tillgänglig från: 2020-12-21 Skapad: 2020-12-14 Senast uppdaterad: 2021-01-12Bibliografiskt granskad
Delarbeten
1. A methodological approach for manufacturers to enhancevalue-in-use of service-based offerings considering three dimensions of sustainability
Öppna denna publikation i ny flik eller fönster >>A methodological approach for manufacturers to enhancevalue-in-use of service-based offerings considering three dimensions of sustainability
2019 (Engelska)Ingår i: CIRP annals, ISSN 0007-8506, E-ISSN 1726-0604, Vol. 68, nr 1, s. 33-36Artikel i tidskrift (Refereegranskat) Published
Abstract [en]

To shift towards a sustainable society, lifecycle engineering methodologies addressing the social dimension need to be advanced. A new methodological approach is proposed for manufacturers to address the three dimensions of sustainability. This approach aims to enhance value-in-use of service-based offerings and supports designers with two social indicators and five generally applicable recommendations involving multiple product lives towards a circular economy. For validation, it was applied to the case of a manufacturer of washing machines for European consumer markets. Results show that the approach supports designers to incorporate the social dimension efficiently while improving resource efficiency.

Ort, förlag, år, upplaga, sidor
Elsevier, 2019
Nyckelord
Service; Environment; Social sustainability
Nationell ämneskategori
Övrig annan teknik
Identifikatorer
urn:nbn:se:liu:diva-156668 (URN)10.1016/j.cirp.2019.04.084 (DOI)000474213500009 ()
Projekt
Expert contract by the European Commission (CT-EX2014D222360-101)
Forskningsfinansiär
EU, Europeiska forskningsrådet, Expert contract by the European Commission (CT-EX2014D222360-101)
Anmärkning

Funding agencies:  European Commission [CT-EX2014D222360-101]

Tillgänglig från: 2019-05-07 Skapad: 2019-05-07 Senast uppdaterad: 2020-12-14
2. What if everyone becomes a sharer?: A quantification of the environmental impact of access-based consumption for household laundry activities
Öppna denna publikation i ny flik eller fönster >>What if everyone becomes a sharer?: A quantification of the environmental impact of access-based consumption for household laundry activities
Visa övriga...
2020 (Engelska)Ingår i: Resources, Conservation and Recycling, ISSN 0921-3449, E-ISSN 1879-0658, Vol. 158, artikel-id 104780Artikel i tidskrift (Refereegranskat) Published
Abstract [en]

In order to meet the EU’s climate and resource efficiency targets, changes of our daily-life behaviors as well as business models are necessary. We developed a system dynamics model to analyze the environmental benefits of a transition from ownership-based to access-based household laundry activities. The model considers demographic, technological and behavioral aspects and assesses the environmental impact of laundry activities. The results indicate a significant potential of the sharing economy. The model is applied to the Swedish as well as the European context and allows cross-country comparisons. A higher utilization of shared machines, and extended lifespans of the machines can cut CO2 emissions by a third and avoid raw material usage in production. The carbon intensity of the energy mix is also important for the impact of the sharing economy.

Ort, förlag, år, upplaga, sidor
Elsevier, 2020
Nyckelord
sharing economy, access-based consumption, washing machine, system dynamics, environmental impact analysis
Nationell ämneskategori
Miljöledning
Identifikatorer
urn:nbn:se:liu:diva-165771 (URN)10.1016/j.resconrec.2020.104780 (DOI)000540609500007 ()
Forskningsfinansiär
Mistra - Stiftelsen för miljöstrategisk forskning, No. 2014/16EU, Horisont 2020, Grant Agreement number 721909
Anmärkning

Funding agencies: Circular European Economy Innovative Training Network (Circ(sic)uit) - European Commission under the Horizon 2020 Marie Sklodowska Curie Action 2016 [721909]; Mistra REES (Resource Efficient and Effective Solutions) program - Mistra (The Swedish FoundationPostprint-version is uploaded on author's personal website: https://686a171f-3263-4e64-b572-1ef6004a0d41.filesusr.com/ugd/6697f1_815e0d8b54ba48d2b54cb20db272fc92.pdf

Tillgänglig från: 2020-05-22 Skapad: 2020-05-25 Senast uppdaterad: 2020-12-14
3. Conceptualising Design Fixation and Design Limitation and Quantifying Their Impacts on Resource Use and Carbon Emissions
Öppna denna publikation i ny flik eller fönster >>Conceptualising Design Fixation and Design Limitation and Quantifying Their Impacts on Resource Use and Carbon Emissions
2020 (Engelska)Ingår i: Sustainability, ISSN 2071-1050, Vol. 12, nr 19, artikel-id 8104Artikel i tidskrift (Refereegranskat) Published
Abstract [en]

Design for sustainability needs to apply a societal perspective. The purpose of this paper is to combine the concept of design fixation with higher levels of analysis. Design fixation is used to describe a blind adherence to known concepts during the design process. It is used mostly at the micro level of design with the focus on the activities of an individual designer or a group of designers. In this paper, design fixation gets conceptually lifted to the levels of the organisation and the institution. We ask how the understanding of design fixation helps to achieve higher resource efficiency. Examples of organisational and institutional design fixations are presented. A System Dynamics model is used to simulate the impacts of design fixation on resource use of a sociotechnical laundry systems. Applying this lens suggests that in order to solve societal design fixations, systemic parameters like infrastructure, business models, or policies need to be considered design parameters. The simulation results show that high-level design fixations can have significant impact on resource use.

Ort, förlag, år, upplaga, sidor
MDPI, 2020
Nyckelord
design fixation, design for sustainability, system dynamics, sociotechnical systems, systems perspective, environmental sustainability
Nationell ämneskategori
Design
Identifikatorer
urn:nbn:se:liu:diva-171619 (URN)10.3390/su12198104 (DOI)000587163300001 ()
Anmärkning

Funding agencies: European Commission under the Horizon 2020 Marie Skłodowska Curie Action 2016, grant number 721909. The APC was funded by the Linköping University Library.

Tillgänglig från: 2020-11-27 Skapad: 2020-11-27 Senast uppdaterad: 2020-12-14Bibliografiskt granskad

Open Access i DiVA

fulltext(9244 kB)842 nedladdningar
Filinformation
Filnamn FULLTEXT02.pdfFilstorlek 9244 kBChecksumma SHA-512
78d8b137243c6c72004dd98cf36809e4df1985cca1dfeca30db848229286858b508ddf15b5b57d33cb353e0aa4f191b2d9674aede838f294960ae460dda1e0ee
Typ fulltextMimetyp application/pdf
Beställ online >>

Övriga länkar

Förlagets fulltext

Person

Wasserbaur, Raphael

Sök vidare i DiVA

Av författaren/redaktören
Wasserbaur, Raphael
Av organisationen
Industriell miljöteknikTekniska fakulteten
Miljöledning

Sök vidare utanför DiVA

GoogleGoogle Scholar
Totalt: 842 nedladdningar
Antalet nedladdningar är summan av nedladdningar för alla fulltexter. Det kan inkludera t.ex tidigare versioner som nu inte längre är tillgängliga.

doi
isbn
urn-nbn

Altmetricpoäng

doi
isbn
urn-nbn
Totalt: 1404 träffar
RefereraExporteraLänk till posten
Permanent länk

Direktlänk
Referera
Referensformat
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • oxford
  • Annat format
Fler format
Språk
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Annat språk
Fler språk
Utmatningsformat
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf