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https://hdl.handle.net/1822/25570
Título: | An approach to develop sustainable medical devices |
Autor(es): | Hede, Shantesh Digambar |
Orientador(es): | Rocha, Luís A. Nunes, Manuel L. Ferreira, Paula Varandas |
Palavras-chave: | Sustainability Multicriteria hierarchical model Medical devices New product development Sustentabilidade Multicriteria hierarchical model Dispositivos médicos Desenvolvimento de novos produtos |
Data: | 29-Jul-2013 |
Resumo(s): | The development and commercialization of contemporary Medical Devices is
inherently of a multidisciplinary nature. Consequently, they have to undergo a
stringent regulatory compliance procedure in conformity with an ever
increasingly fierce and competitive business environment. Throughout the
product life cycle, medical devices would significantly consume renewable as well
as non-renewable resources and as a result exert a substantial social, economic and
environmental impact(s).
Accordingly, it is imperative to consider the criteria of the aforementioned
domains of sustainability in the initial phases of product development. The
proposed conceptual multifaceted framework comprehensively explores a broader
scope of sustainable product development, mainly from the pragmatic standpoint
of systems engineering in comparison to the contemporary evaluation and
development approaches. The underpinnings of the proposed framework
encompasses the critical role of a decision model titled ‘Multi Criteria Hierarchical
Model (MCHM)’ which is in fact an extensive revision of the Analytical Hierarchy
Process decision modelling approach. The MCHM contains three tiers of pertinent
criteria to attain overall sustainability. The structure of MCHM illustrates the
tolerable level of sustainability in Tier 1, which is non-negotiable and compulsory,
and the additional degrees of sustainability that increases from Tier 2 to Tier 3.
Furthermore, the proposed framework elucidates the active participation of the
MCHM in product design and development by conjoining with a wide spectrum
of technical and conceptual tools.
The research methodologies in the thesis are comprised of interviews,
questionnaires and case studies that mainly involved active participatory
observation. The objective of incorporating case studies in the thesis is to evaluate
the effectiveness of the MCHM in an Industrial environment. In this doctoral
research the contemporary medical devices explored during the case studies included a wide spectrum of materials and technologies that range from metal and non-metal prosthesis (external and sometimes internal), instruments, advanced
implantable devices and biodegradable scaffolds used in regenerative medicine.
The research activities commenced with a thorough literature review that directed
the researcher to the need for an exploratory study, accomplished by interviews
with experts from academia and industry. These experts provided their feedback
on the Sustainability related criteria outlined in the MCHM based on their
expertise and knowledge of product development in diverse economic
circumstances. The feedback was obtained in the form of assigning numerical
scores during pair-wise comparison between two criteria at a time. The scores and
recommendations were documented for being incorporated within the case
studies.
In the case studies, the MCHM was incorporated in the early stage of product
development to prioritize bare minimum environmental sustainability and
profitability in accordance with regulatory compliance. During the decision
making process, the product design was investigated in order to simultaneously
accomplish the aforementioned facets by way of incorporating the expert
recommendations. Furthermore, these expert recommendations obtained in
conjunction with business strategies and technical problem solving techniques,
such as Case based Reasoning (CBR), Design by Analogy (DA) and Theory of
Inventive Problem Solving (TRIZ) were considered for resolving conflicts between
the criteria of Tier 1 and other Tiers. The thesis provides decision makers and the product development teams with a
framework to gain a more holistic perspective on sustainable product
development with respect to policies, technical/non-technical tools and business
strategies. The goal is to enable these product development teams to implement
pragmatic solutions for ensuring long-term competitiveness and the welfare of the
Stakeholders. O desenvolvimento e comercialização de dispositivos médicos contemporâneos é por inerência de natureza multidisciplinar. Consequentemente, estes dispositivos têm que passar por um procedimento de regulamentação rigoroso, num ambiente de negócios cada vez cada vez mais acirrado e competitivo. Durante o ciclo de vida do produto, os dispositivos médicos consomem recursos renováveis, bem como recursos não-renováveis, o que origina impactos sociais, económicos e ambientais significativos. Assim, é imperativo considerar as diferentes dimensões da sustentabilidade nas fases iniciais de desenvolvimento do produto. O modelo conceptual proposto explora exaustivamente um propósito mais amplo de desenvolvimento de produtos sustentáveis, principalmente do ponto de vista pragmático da engenharia de sistemas, em comparação com a avaliação e abordagem contemporânea de desenvolvimento de novos produtos. A abordagem proposta suporta-se no modelo de apoio à decisão intitulado Multi Criteria Hierarchy Model (MCHM), que é uma extensão do modelo Analytical Hierarchy Process (AHP). O MCHM contém três níveis de critérios relevantes para alcançar a sustentabilidade global. A estrutura do MCHM reflete o que é obrigatório e não negociável no nível 1, e ainda a importância crescente dos critérios de sustentabilidade do nível 2 para o nível 3. Além disso, o modelo proposto demonstra a relevância da inclusão do MCHM no design e desenvolvimento do produto em conjunção com um amplo espectro de ferramentas técnicas e conceptuais. As metodologias de investigação incluem entrevistas, questionários e estudo de casos que envolveram, principalmente, a observação ativa. A realização de estudos de caso teve como objetivo avaliar a adequação do MCHM em ambiente industrial. Os dispositivos médicos considerados durante o estudo de casos incluíram uma diversidade de materiais e tecnologias que vão desde próteses metálicas e não-metálicas (externas e internas), instrumentos, implantes e suportes poliméricos biodegradáveis usados em medicina regenerativa. A revisão bibliográfica identificou a necessidade de desenvolver um estudo exploratório, suportado em entrevistas a peritos académicos e industriais. Estes peritos apresentaram a sua opinião relativa aos critérios considerados no MCHM, de acordo com a sua experiência e conhecimento sobre o desenvolvimento de produtos em circunstâncias económicas diversas. A comparação par a par dos critérios permitiu avaliar a sua importância relativa. Os resultados das entrevistas foram documentados para serem incorporados nos estudos de caso. Nos estudos de caso, o MCHM foi incorporado na fase inicial do desenvolvimento de novos produtos para garantir sustentabilidade ambiental e rentabilidade, em concordância com da regulamentação em vigor. Durante o processo de tomada de decisão, o design do produto foi analisado de modo a cumprir simultaneamente os aspetos acima mencionados e incorporar as recomendações dos peritos. Além disso, estas recomendações foram consideradas em conjunto com as estratégias de negócio e técnicas de resolução de problemas técnicos, tais como o Case Based Reasoning (CBR), Design by Analogy (DA) e Theory of Inventive Problem Solving (TRIZ) para a resolução de conflitos entre os critérios do nível 1 e dos outros níveis. A tese proporciona aos decisores e às equipas de desenvolvimento de novos produtos um modelo para obter uma perspectiva mais holística sobre o desenvolvimento de produtos sustentáveis, relativamente às políticas, ferramentas técnicas/não-técnicas e estratégias de negócio. O objetivo é capacitar essas equipas de desenvolvimento de novos produtos para implementar soluções pragmáticas que assegurem a competitividade a longo prazo e o bem-estar dos stakeholders. |
Tipo: | Tese de doutoramento |
Descrição: | Tese de doutoramento Bioengenharia |
URI: | https://hdl.handle.net/1822/25570 |
Acesso: | Acesso aberto |
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