This licentiate thesis aims to establish the basis for scientifically understanding and supporting the cognitive processes involved in the conceptual design of resource- efficient and effective product-service systems (PSSs). The research carried out is transdisciplinary in nature and includes both prescriptive and descriptive studies.

First, the cognitive nature of conceptual PSS designing is investigated. Multiple pre-experimental protocol studies in a laboratory setting are carried out to do so. The cohort of these explorative studies includes experienced industrial practitioners conceptually designing a resource-efficient PSS. These descriptive studies provide quantitative insights into the cognitive effort expended by designers on various design issues and processes during conceptual PSS designing and its potential differences to conceptual product designing. These insights form the basis for future research that can eventually shine light on this complex process with statistically significant empirical results.

Second, the essence of extant prescriptive PSS design principles, methods and tools is distilled through a literature analysis and synthesis of the state of the art. Subsequently, important aspects that need to be considered during conceptual PSS designing are consolidated in the form of a PSS design schema.

Third, a design navigator named lifecycle-oriented function deployment (LFD) is developed. LFD is essentially a contextual decision-making support tool, developed to guide the conceptual designing of environmentally benign PSSs. This tool informs the designers regarding the potential environmental impacts of specific design parameters of an existing offering. It subsequently guides the designers in the redesign of this existing offering into a PSS with relatively benign environmental impacts.

Fourth, the effects of the two proposed prescriptions are tested empirically. True experimental protocol studies are carried out in a laboratory setting to test the effects of the prescriptive PSS design schema on the cognition of PSS designers. LFD is applied in an industrial case study using the action design research method, to support the conceptual redesign of an existing product-centric offering into an environmentally benign PSS. Environmental impacts of the PSS concepts generated using LFD are then evaluated in comparison to that of the existing offering, using simulated lifecycle assessment. A semi-structured interview is carried out to evaluate the utility and usability of LFD, with the company personnel involved in the conceptual redesign process.

This licentiate thesis is an effort to effectively design the future research work of the author. This future work will aim to support and establish generalizable scientific knowledge regarding the conceptual designing of resource-efficient and effective PSSs.

The overall objective of this research is to support practitioners within the manufacturing industry to effectively design product-service system (PSS)-based solutions with relatively lower environmental impacts than typical product-centric solutions. Design research methodology (DRM) is applied to systematically address this objective with both descriptive and prescriptive approaches. The research draws empirical insights from a pool of 68 experienced product developers from the manufacturing industry. Initially, a generic model to predict the variant nature of domain-specific design cognition is conceptualized. 

Using this conceptual framework, differences in design cognition between conceptual product and PSS designing are theoretically predicted and empirically tested using protocol analysis. Based on a statistical comparison of the findings, the cognitive nature of PSS designing is descriptively characterized in relation to that of typical product designing. The results suggest that PSS designing is more problem-focused and applies a similar level of focus on the highest level of systems abstraction as product designing. A deeper investigation into PSS designing revealed that compared to product aspects, relatively less focus was afforded to the service aspects, interactions between product and service aspects, and the aspects regarding the overall PSS. Based on these findings, it was inferred that the cohort might need PSS domain-specific support to effectively design such systems. Three design support prescriptions were developed based on the improved understanding of the cognitive characteristics of PSS designing. One of these prescriptions, termed the PSS design schema, was developed using the method of literature analysis and synthesis. The other two prescriptions, termed lifecycle function deployment (LFD) and systemic lifecycle engineering, were developed using the method of action design research (ADR). Subsequently, the effects of the PSS design schema were descriptively tested using protocol analysis, and those of the other two prescriptions were assessed with a lifecycle assessment (LCA) of the design outcomes. 

The effects of the PSS design schema point towards significant changes in the cognitive characteristics of PSS designing. The effects of the other two prescriptions point towards significant reductions in the potential environmental impacts of the concepts when compared with the respective existing productcentric offerings that were redesigned using the support. Based on these empirical findings, the conceptual framework is refined and extended to conceptualize and hypothesize the interplays of pre-existing domain-specific knowledge of the designers and the effects of design support on design cognition. 

Det övergripande målet med denna forskning är att stödja utvecklare inom tillverkningsindustrin att effektivt skapa lösningar baserat på produkttjänstesystem (eng. product-service system (PSS)) som har en lägre miljöpåverkan än typiska produktcentrerade lösningar. För att uppfylla detta syfte tillämpas en systematisk forskningsmetodik kallad DRM. Detta tillvägagångssätt möjliggör både beskrivande och föreskrivande forskning. I forskningen nyttjas en resurs bestående av 68 erfarna produktutvecklare från tillverkningsindustrin för att uppnå empiriska resultat. I ett första stadie utvecklas en generisk modell för att förutsäga karaktären av domänspecifik designkognition.

Genom att tillämpa detta konceptuella ramverk förutsägs och undersöks skillnader i designkognition vid utveckling av både produkter och PSS. I ramverket används protokollanalys för att sätta empiri mot teori. Sedan, baserat på statistisk bearbetning och jämförelse av forskningsdata, beskrivs kognitiva kännetecken för PSS-utformning i förhållande till rutinmässig produktutveckling. Det indikeras att utformning av PSS-lösningar är mer problemfokuserat än för produkter. Däremot kräver båda lika stort fokus vid hög abstraktionsnivå. Vid djupdykning inom PSS-utformning visas att begränsat och inkonsekvent fokus tilldelas aspekter inom tjänster, interaktioner mellan produkter och tjänster samt övergripande för PSS. Baserat på dessa resultat drogs slutsatsen att utvecklare kan behöva domänspecifikt stöd för att effektivt kunna utforma PSS.

Med grund i den förbättrade förståelsen av kognitiva kännetecken för PSS-utformning utvecklades tre metoder som stödjer under designstadiet. En av dessa, benämnd designschemat för PSS, utvecklades genom litteraturanalys och -syntes. De andra två metoderna – driftsättning av livscykelfunktionalitet och systematisk livscykelteknik – utvecklades genom en aktionsforskningsmetod. Effekterna av designschemat för PSS undersöktes och beskrevs genom protokollanalys medan de andra två evaluerades genom att tillämpa livscykelanalys (LCA) på det som utformats.

De identifierade effekterna av designschemat för PSS pekar på betydande förändringar i de kognitiva kännetecknen för PSS-utformning. Genom att använda det utvecklade stödet pekar de andra två metoderna mot betydande minskning av konceptens potentiella miljöpåverkan jämfört med respektive omarbetat produkterbjudande. Baserat på de empiriska designkognitionsresultaten förfinades och utökades det konceptuella ramverket till att konceptualisera och hypotetisera samspelet mellan redan existerande domänspecifik kunskap hos utvecklare och effekten av stöd vid utformning PSS-lösningar.

ಸಾರಾಂಶ

ವಿಶಿಷ್ಟ ಉತ್ಪನ್ನ-ಕೇಂದ್ರಿತ ಪರಿಹಾರಗಳಿಗಿಂತ ತುಲನಾತ್ಮಕವಾಗಿ ಕಡಿಮೆ ಪರಿಸರ ಪರಿಣಾಮಗಳೊಂದಿಗೆ ಉತ್ಪನ್ನ-ಸೇವಾ ವ್ಯವಸ್ಥೆ (PSS) ಆಧಾರಿತ ಪರಿಹಾರಗಳನ್ನು ಪರಿಣಾಮಕಾರಿಯಾಗಿ ವಿನ್ಯಾಸಗೊಳಿಸಲು ಉತ್ಪಾದನಾ ಉದ್ಯಮದೊಳಗಿನ ಅಭ್ಯಾಸಕಾರರನ್ನು ಬೆಂಬಲಿಸುವುದು ಈ ಸಂಶೋಧನೆಯ ಒಟ್ಟಾರೆ ಉದ್ದೇಶವಾಗಿದೆ. ಡಿಸೈನ್ ರಿಸರ್ಚ್ ಮೆಥಡಾಲಜಿ (DRM) ಅನ್ನು ಕ್ರಮಬದ್ಧವಾಗಿ ಈ ಗುರಿಯನ್ನು ವಿವರಣಾತ್ಮಕ ಮತ್ತು ಪ್ರಿಸ್ಕ್ರಿಪ್ಟಿವ್ ಆಪ್-ಪ್ರೋಚ್‌ಗಳೊಂದಿಗೆ ಪರಿಹರಿಸಲು ಅನ್ವಯಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಸಂಶೋಧನೆಯು ಉತ್ಪಾದನಾ ಉದ್ಯಮದಿಂದ 68 ಅನುಭವಿ ಉತ್ಪನ್ನ ಡೆವಲಪರ್‌ಗಳ ಪೂಲ್‌ನಿಂದ ಪ್ರಾಯೋಗಿಕ ಒಳನೋಟಗಳನ್ನು ಸೆಳೆಯುತ್ತದೆ. ಆರಂಭದಲ್ಲಿ, ಡೊಮೇನ್-ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ವಿನ್ಯಾಸದ ಅರಿವಿನ ಭಿನ್ನ ಸ್ವರೂಪವನ್ನು ಊಹಿಸಲು ಜೆನರ್-ಐಸಿ ಮಾದರಿಯನ್ನು ಪರಿಕಲ್ಪನೆ ಮಾಡಲಾಗಿದೆ.

ಈ ಪರಿಕಲ್ಪನಾ ಚೌಕಟ್ಟನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು, ಪರಿಕಲ್ಪನಾ ಉತ್ಪನ್ನ ಮತ್ತು ಪಿಎಸ್ಎಸ್ ವಿನ್ಯಾಸದ ನಡುವಿನ ವಿನ್ಯಾಸದ ಅರಿವಿನ ವ್ಯತ್ಯಾಸಗಳನ್ನು ಸೈದ್ಧಾಂತಿಕವಾಗಿ ಊಹಿಸಲಾಗಿದೆ ಮತ್ತು ಪ್ರೋಟೋಕಾಲ್ ವಿಶ್ಲೇಷಣೆಯನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಪ್ರಾಯೋಗಿಕವಾಗಿ ಪರೀಕ್ಷಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಸಂಶೋಧನೆಗಳ ಅಂಕಿಅಂಶಗಳ ಹೋಲಿಕೆಯ ಆಧಾರದ ಮೇಲೆ, ಪಿಎಸ್ಎಸ್ ವಿನ್ಯಾಸದ ಅರಿವಿನ ಸ್ವರೂಪವು ವಿಶಿಷ್ಟ ಉತ್ಪನ್ನ ವಿನ್ಯಾಸಕ್ಕೆ ಸಂಬಂಧಿಸಿದಂತೆ ವಿವರಣಾತ್ಮಕವಾಗಿ ನಿರೂಪಿಸಲ್ಪಟ್ಟಿದೆ. ಫಲಿತಾಂಶಗಳು ಪಿಎಸ್ಎಸ್ ವಿನ್ಯಾಸವು ಹೆಚ್ಚು ಸಮಸ್ಯೆ-ಕೇಂದ್ರಿತವಾಗಿದೆ ಮತ್ತು ಉತ್ಪನ್ನ ವಿನ್ಯಾಸದಂತೆ ಉನ್ನತ ಮಟ್ಟದ ಸಿಸ್ಟಮ್ ಅಮೂರ್ತತೆಯ ಮೇಲೆ ಒಂದೇ ರೀತಿಯ ಗಮನವನ್ನು ಅನ್ವಯಿಸುತ್ತದೆ ಎಂದು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ. PSS ವಿನ್ಯಾಸದ ಆಳವಾದ ತನಿಖೆಯು ಉತ್ಪನ್ನದ ಅಂಶಗಳಿಗೆ ಹೋಲಿಸಿದರೆ, ಸೇವಾ ಅಂಶಗಳು, ಉತ್ಪನ್ನ ಮತ್ತು ಸೇವಾ ಅಂಶಗಳ ನಡುವಿನ ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯೆಗಳು ಮತ್ತು ಒಟ್ಟಾರೆ PSS ಗೆ ಸಂಬಂಧಿಸಿದ ಅಂಶಗಳಿಗೆ ತುಲನಾತ್ಮಕವಾಗಿ ಕಡಿಮೆ ಗಮನವನ್ನು ನೀಡಲಾಗಿದೆ ಎಂದು ಬಹಿರಂಗಪಡಿಸಿತು. ಈ ಸಂಶೋಧನೆಗಳ ಆಧಾರದ ಮೇಲೆ, ಅಂತಹ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳನ್ನು ಪರಿಣಾಮಕಾರಿಯಾಗಿ ವಿನ್ಯಾಸಗೊಳಿಸಲು ಸಮೂಹಕ್ಕೆ PSS ಡೊಮೇನ್-ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಬೆಂಬಲ ಬೇಕಾಗಬಹುದು ಎಂದು ಊಹಿಸಲಾಗಿದೆ. PSS ವಿನ್ಯಾಸದ ಅರಿವಿನ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳ ಸುಧಾರಿತ ತಿಳುವಳಿಕೆಯ ಆಧಾರದ ಮೇಲೆ ಮೂರು ವಿನ್ಯಾಸ ಬೆಂಬಲದ ಪ್ರಿಸ್ಕ್ರಿಪ್ಷನ್ಗಳನ್ನು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಲಾಗಿದೆ. PSS ವಿನ್ಯಾಸ ಸ್ಕೀಮಾ ಎಂದು ಕರೆಯಲ್ಪಡುವ ಈ ಪ್ರಿಸ್ಕ್ರಿಪ್ಷನ್‌ಗಳಲ್ಲಿ ಒಂದನ್ನು ಸಾಹಿತ್ಯ ವಿಶ್ಲೇಷಣೆ ಮತ್ತು ಸಂಶ್ಲೇಷಣೆಯ ವಿಧಾನವನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಲಾಗಿದೆ. ಲೈಫ್‌ಸೈಕಲ್ ಫಂಕ್ಷನ್ ಡಿಪ್ಲಾಯ್‌ಮೆಂಟ್ (ಎಲ್‌ಎಫ್‌ಡಿ) ಮತ್ತು ಸಿಸ್ಟಮಿಕ್ ಲೈಫ್‌ಸೈಕಲ್ ಇಂಜಿನಿಯರಿಂಗ್ ಎಂದು ಕರೆಯಲ್ಪಡುವ ಇತರ ಎರಡು ಪ್ರಿಸ್ಕ್ರಿಪ್ಷನ್‌ಗಳನ್ನು ಆಕ್ಷನ್ ಡಿಸೈನ್ ರಿಸರ್ಚ್ (ADR) ವಿಧಾನವನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಲಾಗಿದೆ. ತರುವಾಯ, ಪಿಎಸ್ಎಸ್ ವಿನ್ಯಾಸದ ಸ್ಕೀಮಾದ ಪರಿಣಾಮಗಳನ್ನು ಪ್ರೋಟೋಕಾಲ್ ವಿಶ್ಲೇಷಣೆಯನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ವಿವರಣಾತ್ಮಕವಾಗಿ ಪರೀಕ್ಷಿಸಲಾಯಿತು, ಮತ್ತು ಇತರ ಎರಡು ಪ್ರಿಸ್ಕ್ರಿಪ್ಷನ್‌ಗಳನ್ನು ವಿನ್ಯಾಸದ ಫಲಿತಾಂಶಗಳ ಜೀವನಚಕ್ರ ಮೌಲ್ಯಮಾಪನ (LCA) ಯೊಂದಿಗೆ ಮೌಲ್ಯಮಾಪನ ಮಾಡಲಾಯಿತು.

ಪಿಎಸ್ಎಸ್ ವಿನ್ಯಾಸದ ಸ್ಕೀಮಾದ ಪರಿಣಾಮಗಳು ಪಿಎಸ್ಎಸ್ ವಿನ್ಯಾಸದ ಅರಿವಿನ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳಲ್ಲಿ ಗಮನಾರ್ಹ ಬದಲಾವಣೆಗಳತ್ತ ಗಮನ ಹರಿಸುತ್ತವೆ. ಬೆಂಬಲವನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಮರುವಿನ್ಯಾಸಗೊಳಿಸಲಾದ ಸಂಬಂಧಿತ ಅಸ್ತಿತ್ವದಲ್ಲಿರುವ ಉತ್ಪನ್ನ-ಕೇಂದ್ರಿತ ಕೊಡುಗೆಗಳೊಂದಿಗೆ ಹೋಲಿಸಿದರೆ ಪರಿಕಲ್ಪನೆಗಳ ಸಂಭಾವ್ಯ ಪರಿಸರ-ಮಾನಸಿಕ ಪರಿಣಾಮಗಳಲ್ಲಿ ಗಮನಾರ್ಹವಾದ ಕಡಿತದ ಕಡೆಗೆ ಇತರ ಎರಡು ಪ್ರಿಸ್ಕ್ರಿಪ್ಷನ್‌ಗಳ ಪರಿಣಾಮಗಳು ಸೂಚಿಸುತ್ತವೆ. ಈ ಪ್ರಾಯೋಗಿಕ ಆವಿಷ್ಕಾರಗಳ ಆಧಾರದ ಮೇಲೆ, ವಿನ್ಯಾಸಕಾರರ ಪೂರ್ವ-ಅಸ್ತಿತ್ವದಲ್ಲಿರುವ ಡೊಮೇನ್-ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಜ್ಞಾನದ ಪರಸ್ಪರ ಸಂಬಂಧಗಳು ಮತ್ತು ಡಿ-ಸೈನ್ ಅರಿವಿನ ಮೇಲೆ ವಿನ್ಯಾಸ ಬೆಂಬಲದ ಪರಿಣಾಮಗಳನ್ನು ಪರಿಕಲ್ಪನೆ ಮಾಡಲು ಮತ್ತು ಊಹಿಸಲು ಪರಿಕಲ್ಪನಾ ಚೌಕಟ್ಟನ್ನು ಪರಿಷ್ಕರಿಸಲಾಗಿದೆ ಮತ್ತು ವಿಸ್ತರಿಸಲಾಗಿದೆ.