DESIGN FOR REPURPOSING: FRAMEWORK, TOOLKIT, AND LCA

DESIGN FOR REPURPOSING: FRAMEWORK, TOOLKIT, AND LCA. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

[img] PDF
Design_for_Repurposing_FINAL_11Jan_3M_Mohammed_I_M_Ali.pdf
Restricted to Repository staff only until 17 January 2022.

Download (18MB)

Arabic Abstract

إعادة توظيف المنتج هو سلوك إستدامة بيئية يقوم به الأفراد ويعود بالنفع عليهم، وييسر هذا السلوك حلاً لمشكلة النفايات الصلبة. عملية إعادة توظيف المنتج هي تحويل منتج ما (أو مكوناته) إلى منتج آخر عند انتهاء دورة حياته الأولى. ظهر هذا السلوك منذ أن بدأ البشر بتصنيع الأشياء وامتلاكها. وعلى الرغم من ذلك فإن الدراسات التي تم إجراؤها حول إعادة توظيف المنتج قليلةٌ جداً، ومتمحورة بشكل كبير حول المنتجات غير الكهربائية وغير الميكانيكة. علاوةً على ذلك، فإن التصميم لإعادة التوظيف مازال استراتيجيةً تتطور تدريجياً بالرغم من منافعه الإقتصادية والبيئية. الهدف الرئيسي لهذه الدراسة البحثية هو تطوير إطار عمل وحزمة أدوات تصميم تساعد المصممين على إنتاج مفاهيم تصاميم مبتكرة وعملية تمكن المستخدمين من إعادة توظيف المنتجات، خصوصاً تلك التي تعمل على مبادئ الهندسة الميكانيكية. في مراحل الدراسة الأولى، تم تطوير تصنيف نموذجي لإعادة توظيف المنتجات. من خلال مراجعة الدراسات السابقة ودراسة وتحليل أكثر من ١٠٠ مشروع مختلف وناجح من مشاريع "إفعلها بنفسك" لإعادة توظيف المنتج، تم الكشف عن وجود أربعة أنواع أساسية لإعادة توظيف المنتج: غير مُعدَّل مفرد ، مُعدَّل مفرد ، معدل مُجمَّع ، وغير معدَّل مجمع. وقد كشفت الدراسة عن الإعتبارات التصميمية التي تسهل أو تمكن أو تشجع على إعادة توظيف المنتج، وهي بصورة رئيسة: المواد، الإتاحة، التجزيئية، سهولة التفكيك، وتعلق المستخدم بالمنتج. تم ربط هذه الإعتبارات التصميمية مع أنواع إعادة توظيف المنتج الأساسية الأربعة ونتج عن ذلك إطار عمل مفاهيمي. بناءً على إطار العمل تم تطوير حزمة أدوات تصميم لإعادة التوظيف مهمتها مساعدة المصممين المبتدئين خلال مرحلة ابتكار مفاهيم التصميم لإعادة التوظيف. وتمَّ تقييم فاعلية حزمة أدوات التصميم لإعادة التوظيف عبر تجربة دراسة عشوائية. قبل بدء التجربة تمَّ تعريف المشاركين في الدراسة بمفهوم إعادة توظيف المنتج ثم بعد ذلك تمَّ تقسيمهم بصورة عشوائية إلى مجموعتين. قامت إحدى المجموعتين بالإستعانة بحزمة أدوات التصميم المقترحة لابتكار مفاهيم تصميم لإعادة التوظيف، بينما قامت المجموعة الأخرى بابتكار مفاهيم التصميم دون استخدام حزمة أدوات التصميم. تقييم مفاهيم التصميم التي تم ابتكارها خلال التجربة، والتي تجاوز عددها الخمسين، كشف عن فرق ذو أهمية إحصائية بين المجموعتين. المشاركون من مجموعة حزمة أدوات التصميم أنتجوا عدداً أكبر من مفاهيم التصاميم المُمَكنة لإعادة التوظيف وكانت مفاهيم التصميم هذه أكثرَ ابتكاراً وعملية. أخيراً ، تم إعادة تصميم غلاية كهربائية بناءً على أفكار التصميم لإعادة التوظيف التي أنتجها المشاركون خلال تجربة الدراسة العشوائية. وتم إجراء تقييم مقارن لدورة حياة المنتج بين الغلاية التقليدية وتلك التي أعيد تصميمها. كشف التقييم المقارن لدورة حياة المنتج عن أن تصميم الغلاية الجديد ينتج عنه تأثير بيئي أقل من الغلاية التقليدية. الدراسات المستقبلية يمكن أن تستخدم التصنيف النموذجي لإعادة توظيف المنتج وإطار العمل وحزمة أدوات التصميم لإعادة التوظيف وأن تدرس مدى فائدتها في إعادة تصميم منتجات مختلفة بحيث تكون ممكنة لإعادة التوظيف

English Abstract

Product repurposing is a self-serving and self-rewarding sustainable behavior that provides a solution to solid waste generation problem. Repurposing is the transformation of a product (or its components) into another product at the end of its first useful life. It has been around ever since people began to create and acquire objects. However, very few studies have been conducted on product repurposing; and they mostly focus on non-electric and non-mechanical products. Moreover, despite its economic and environmental benefits, design for repurposing is still an evolving design strategy. The main objective of this research study was to develop a design for repurposing framework and a toolkit that will assist designers in producing practical and novel repurposing enabling design concepts of various products–especially the ones that operate on mechanical engineering principles. The first stage of the study was to develop a typology for product repurposing. Literature review and analysis of more than 100 do-it-yourself (DIY) repurposing projects revealed four underlying types of product repurposing: unmodified-solo, modified-solo, modified-combined, and unmodified-combined. The analysis also revealed the design considerations that enable, facilitate, and encourage repurposing. These design considerations are material, affordances, modularity and ease of disassembly, and user-product attachment. A conceptual framework was developed by mapping these considerations against four repurposing types. Using this framework, a design for repurposing toolkit was developed. It is intended to be used by novice designers in concept generation stage for design for repurposing. The effectiveness of the proposed toolkit was evaluated through a randomized control trial (RCT). The participants of this experiment were introduced to the concept of repurposing and then they were randomly divided into two groups. One group generated design for repurposing ideas using the toolkit and other generated the ideas without using the toolkit. The assessment of more than fifty design concepts generated during the experiment showed a statistically significant difference between the two groups. The toolkit group generated more ideas and the novelty and practicality of these ideas was higher than the other group. Finally, a cordless electric kettle was redesigned using repurposing design ideas generated during RCT. A comparative Life Cycle Assessment (LCA) was conducted to compare the original and redesigned kettle. The comparative LCA revealed that the redesigned kettle has overall lower environmental impacts as compared to the original design. Future studies can utilize this typology, framework, and toolkit and analyze their usefulness for redesigning various products to enable repurposing.

Item Type: Thesis (Masters)
Subjects: Environmental
Engineering
Research
Mechanical
Department: College Of Engineering Sciences > Mechanical Engineering Dept
Committee Advisor: Shaukat, M. Mobeen
Committee Members: Merah, Neçar and Al-Badour, Fadi
Depositing User: MOHAMMED ALI (g201705710)
Date Deposited: 18 Jan 2021 06:18
Last Modified: 18 Jan 2021 06:18
URI: https://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/141809