Background: The emergence of technologies such as the Internet of Things, big data, cloud computing, and wireless communication drives the digital transformation of the entire society. Organizations can exploit these potentials by offering new data-driven services with innovative value propositions, such as carsharing, remote equipment maintenance, and energy management services. These services result from value co-creation enabled by smart service systems, which are configurations of people, processes, and digital technologies. However, developing such systems was found to be challenging in practice. This is mainly due to the difficulties of managing complexity and uncertainty in the innovation process, as contributions of various actors from multiple disciplines must be coordinated. Previous research in service innovation and service systems engineering (SSE) has not shed sufficient light on the specifics of smart services, while research on smart service systems lacks empirical grounding. Purpose: This thesis aims to advance the understanding of the systematic development of smart services in multi-actor settings by investigating how smart service innovation (SSI) is conducted in practice, particularly regarding the participating actors, roles they assume, and methods they apply for designing smart service systems. Furthermore, the existing set of methods is extended by new methods for the design-integrated assessment of smart services and service business models. Approach: Empirical and design science methods were combined to address the research questions. To explore how SSI is conducted in practice, 25 interviews with experts from 13 organizations were conducted in two rounds. Building on service-dominant logic (SDL) as a theoretical foundation and a multi-level framework for SSI, the involvement of actors, their activities, employed means, and experienced challenges were collected. Additionally, a case study was used to evaluate the suitability of the Lifecycle Modelling Language to describe smart service systems. Design science methods were applied to determine a useful combination of service design methods and to build meta-models and tools for assessing smart services. They were evaluated using experiments and the talk aloud method. Results: On the macro-level, service ecosystems consist of various actors that conduct service innovation through the reconfiguration of resources. Collaboration of these actors is facilitated on the meso-level within a project. The structure and dynamics of project configurations can be described through a set of roles, innovation patterns, and ecosystem states. Four main activities have been identified, which actors perform to reduce uncertainty in the project. To guide their work, actors apply a variety of means from different disciplines to develop and document work products. The approach of design-integrated business model assessment is enabled through a meta-model that links qualitative aspects of service architectures and business models with quantitative assessment information. The evaluation of two tool prototypes showed the feasibility and benefit of this approach. Originality / Value: The results reported in this thesis advance the understanding of smart service innovation. They contribute to evidence-based knowledge on service systems engineering and its embedding in service ecosystems. Specifically, the consideration of actors, roles, activities, and methods can enhance existing reference process models. Furthermore, the support of activities in such processes through suitable methods can stimulate discussions on how methods from different disciplines can be applied and combined for developing the various aspects of smart service systems. The underlying results help practitioners to better organize and conduct SSI projects. As potential roles in a service ecosystem depend on organizational capabilities, the presented results can support the analysis of ex¬ternal dependencies and develop strategies for building up internal competencies.:Abstract iii Content Overview iv List of Abbreviations viii List of Tables x List of Figures xii PART A - SYNOPSIS 1 1 Introduction 2 1.1 Motivation 2 1.2 Research Objectives and Research Questions 4 1.3 Thesis Structure 6 2 Research Background 7 2.1 Smart Service Systems 7 2.2 Service-Dominant Logic 8 2.3 Service Innovation in Ecosystems 11 2.4 Systematic Development of Smart Service Systems 13 3 Research Approach 21 3.1 Research Strategy 21 3.2 Applied Research Methods 22 4 Summary of Findings 26 4.1 Overview of Research Results 26 4.2 Organizational Setup of Multi-Actor Smart Service Innovation 27 4.3 Conducting Smart Service Innovation Projects 32 4.4 Approaches for the Design-integrated Assessment of Smart Services 39 5 Discussion 44 5.1 Contributions 44 5.2 Limitations 46 5.3 Managerial Implications 47 5.4 Directions for Future Research 48 6 Conclusion 54 References 55 PART B - PUBLICATIONS 68 7 It Takes More than Two to Tango: Identifying Roles and Patterns in Multi-Actor Smart Service Innovation 69 7.1 Introduction 69 7.2 Research Background 72 7.3 Methodology 76 7.4 Results 79 7.5 Discussion 90 7.6 Conclusions and Outlook 96 7.7 References 97 8 Iterative Uncertainty Reduction in Multi-Actor Smart Service Innovation 100 8.1 Introduction 100 8.2 Research Background 103 8.3 Research Approach 109 8.4 Findings 113 8.5 Discussion 127 8.6 Conclusions and Outlook 131 8.7 References 133 9 How to Tame the Tiger – Exploring the Means, Ends, and Challenges in Smart Service Systems Engineering 139 9.1 Introduction 139 9.2 Research Background 140 9.3 Methodology 143 9.4 Results 145 9.5 Discussion and Conclusions 151 9.6 References 153 10 Combining Methods for the Design of Digital Services in Practice: Experiences from a Predictive Costing Service 156 10.1 Introduction 156 10.2 Conceptual Foundation 157 10.3 Preparing the Action Design Research Project 158 10.4 Application and Evaluation of Methods 160 10.5 Discussion and Formalization of Learning 167 10.6 Conclusion 169 10.7 References 170 11 Modelling of a Smart Service for Consumables Replenishment: A Life Cycle Perspective 171 11.1 Introduction 171 11.2 Life Cycles of Smart Services 173 11.3 Case Study 178 11.4 Discussion of the Modelling Approach 185 11.5 Conclusion and Outlook 187 11.6 References 188 12 Design-integrated Financial Assessment of Smart Services 192 12.1 Introduction 192 12.2 Problem Analysis 195 12.3 Meta-Model Design 200 12.4 Application of the Meta-Model in a Tool Prototype 204 12.5 Evaluation 206 12.6 Discussion 208 12.7 Conclusions 209 12.8 References 211 13 Towards a Cost-Benefit-Analysis of Data-Driven Business Models 215 13.1 Introduction 215 13.2 Conceptual Foundation 216 13.3 Methodology 218 13.4 Case Analysis 220 13.5 A Cost-Benefit-Analysis Model for DDBM 222 13.6 Conclusion and Outlook 225 13.7 References 226 14 Enabling Design-integrated Assessment of Service Business Models Through Factor Refinement 228 14.1 Introduction 228 14.2 Related Work 229 14.3 Research Goal and Method 230 14.4 Solution Design 231 14.5 Demonstration 234 14.6 Discussion 235 14.7 Conclusion 236 14.8 References 237

Der betriebliche Einsatz von Smart Glasses zur Unterstützung von manuellen Dienstleistungsprozessen bietet viele Vorteile, die mit anderen Technologien nicht erreicht werden können. Insbesondere im Bereich der Logistik kann von der Informationsversorgung bei gleichzeitiger Mobilität Gebrauch gemacht werden. Um dieses Potenzial auszunutzen, bedarf es allerdings Softwarelösungen, die auf die jeweiligen Anforderungen zugeschnitten sind. In dieser Forschungsarbeit wird daher untersucht, wie Smart-Glasses-basierte Informationssysteme zur Unterstützung der Logistik zu gestalten und zu implementieren sind. Die Forschungsarbeit folgt dabei zwei Zielen: (A) Die Unterstützung von Logistikprozessen durch Smart-Glasses-basierte Informationssysteme wird im Hinblick auf Anforderungen, Herausforderungen und Gestaltungsprinzipien untersucht, und (B) wird der Entwicklungsprozess zur Gestaltung und Implementierung von derartigen Informationssystemen im Rahmen eines Forschungsprojekts konzipiert und evaluiert. Das Vorgehen wird durch methodische Betrachtungen von Gestaltungsanforderungen und -prinzipien geleitet und entspricht so dem gestaltungsorientierten Forschungsansatz der Wirtschaftsinformatik. Die genauere Beantwortung der gestellten Forschungsfrage erfolgt in drei Schritten: (1) Methoden zur Initiierung von agilen Softwareprojekten und der Integration von Softwareentwicklung und -betrieb werden basierend auf der Wissensbasis agiler Methoden, Praktiken und Ansätze abgeleitet, (2) Grundlagen zur thematischen Fokussierung auf die Technologie Smart Glasses und die Anwendungsdomäne der Logistik werden durch multimethodische Studien geschaffen, und (3) werden entsprechende Systeme zur Mitarbeiterunterstützung instanziiert, evaluiert und die Forschungsergebnisse in ein Vorgehensframework zur Durchführung von Implementierungsprojekten überführt. Die vorliegende Dissertation trägt somit zur Wissensbasis der gestaltungsorientierten Wirtschaftsinformatik durch die erreichten Erkenntnisse zur Initiierung und Durchführung von Softwareentwicklungsprojekten zur Unterstützung von betrieblichen Prozessen durch Smart-Glasses-basierte Informationssysteme bei. Darüber hinaus bietet die Arbeit durch die bewusst praxisnahe Orientierung mit dem generierten Gestaltungswissen einen Mehrwert für Praktiker aus den betrachteten Bereichen, insbesondere für Stakeholder für die Einführung mobiler Informationssysteme in betrieblichen Umfeldern.

Akzeptanzprobleme gelten als ein Hindernis für die erfolgreiche Entwicklung und Diffusion digitaler Innovationen. Dabei findet das Konzept der Technologieakzeptanz aktuell in Wissenschaft und Praxis primär in der Evaluation Anwendung. Es wird ein ganzheitlicher Ansatz zur Berücksichtigung dieses Phänomens in der Systementwicklung benötigt. Zielsetzung dieser Forschungsarbeit ist daher die Integration von Akzeptanz als Gestaltungsziel (Acceptance-by-Design) in die Entwicklung mobiler und tragbarer Informationssysteme. Dazu werden zunächst im Rahmen der Entwicklung tragbarer Informationssysteme (1) nutzbringende Anwendungsfälle identifiziert, (2) Einflussfaktoren der Benutzerfreundlichkeit betrachtet und (3) ein ganzheitliches Vorgehen zur Systementwicklung unter der Anwendung des Ansatzes Acceptance-by-Design untersucht. Anschließend werden (4) die Erkenntnisse durch den Transfer auf einen Anwendungsfall für ein mobiles Informationssystem überprüft und erweitert. In einem gestaltungsorientierten Ansatz wird die identifizierte Forschungslücke mit Erkenntnissen aus zwei Anwendungsbeispielen adressiert. Zum einen wird die Anwendung von Smart Glasses in den Prozessen der Intralogistik und Mehrwertdienstleistungen eruiert. Zum anderen erfolgt die Betrachtung einer Analogiekonstruktion durch den Transfer eines mobilen Informationssystems für den technischen Kundendienst auf eine mHealth-Applikation zur Unterstützung medizinischer Dienstleistungen in ländlichen Regionen von Entwicklungsländern. Die vorliegende Dissertation trägt damit zur Wissensbasis der gestaltungsorientierten Wirtschaftsinformatik mit Erkenntnissen zur akzeptanzorientierten Gestaltung von tragbaren und mobilen Informationssystemen bei. Damit entsteht gleichzeitig ein Beitrag zur Wissensbasis der Akzeptanzforschung in Form eines gestaltungsorientierten Ansatzes, um Akzeptanz ganzheitlich in der Systementwicklung zu integrieren. Darüber hinaus wird das Service System Engineering als Teildisziplin der Wirtschaftsinformatik adressiert mit Gestaltungswissen zur Entwicklung von Informationssystemen für die Unterstützung von Dienstleistungsprozessen auf Basis digitaler Innovationen.

Innerhalb der Fachdomäne Logistik ist ein ausgeprägter Bedarf zur Unterstützung von immer komplexer werdenden und dynamischen Dienstleistungsprozessen durch mobile Informationssysteme festzustellen. Besonders neue Kommunikationstechnologien ermöglichen die Neugestaltung zugehöriger logistischer Wertschöpfungssysteme durch die Vernetzung von produzierenden Unternehmen, Dienstleistern und Endkunden entlang der Supply Chain. Für die Logistik wird die Technologie Augmented Reality (AR) als nutzenstiftendes Werkzeug zur Prozessunterstützung und Realisierung von zwischenmenschlichen Kollaborationen als auch Mensch-Maschine-Kollaborationen bewertet. Hierzu zählen besonders Datenbrillen, sogenannte „Smart Glasses“, die als Trägersystem für die augmentierte Prozessunterstützung zum Einsatz kommen. Zielsetzung dieser Forschungsarbeit ist die Gestaltung von logistischen Wertschöpfungssystemen mittels augmentierter Prozessunterstützung auf Basis Smart-Glasses-basierter Assistenzsysteme. Dazu werden zunächst (1) domänenspezifische als auch branchenübergreifende nutzenstiftende Anwendungsfälle identifiziert und aggregiert, (2) ein Vorgehensmodell zur Konzeption, Integration und Implementierung von entsprechen mobilen Informationssystemen erstellt und (3) Gestaltungsrichtlinien für mensch-zentrierte Assistenzsysteme und zugehörige Kollaborationsfunktionen mit Fokus auf die Gebrauchstauglichkeit (engl. Usability) etabliert. Mittels eines gestaltungsorientierten Vorgehens (Design Science Research) wird der identifizierte Forschungsbedarf mit Erkenntnissen aus einem in der Dienstleistungslogistik verorteten Konsortialforschungsprojekt als auch mehreren prototypischen Instanziierungen praktisch fundiert. Die vorliegende Arbeit erweitert durch die Gestaltung von gebrauchstauglichen Smart-Glasses-basierten Assistenzsystemen und die Schaffung entsprechender Kollaborationsfunktionen das Forschungsgebiet der Mensch-Computer-Interaktion und hier speziell den Forschungsbereich der Computer-Supported Cooperative Work. Zusätzlich wird der Bereich des Service Systems Engineering als Teildisziplin der Wirtschaftsinformatik mit Gestaltungswissen ergänzt. Zugleich wird die Wissensbasis der Fachdomäne Logistik (und hier speziell der Dienstleistungslogistik) um konkrete Anwendungsfälle für eine augmentierte Prozessunterstützung erweitert.

Im Rahmen der Dissertation wurde Gestaltungswissen für Datenbrillen-basierte Informationssysteme erarbeitet. Dazu wurde primär dem gestaltungsorientierten Forschungsparadigma, welches von besonderer Relevanz für die konstruktionsorientierte deutsche Wirtschaftsinformatik ist, gefolgt. Die beiden Technologien Smart Glasses sowie Virtual Reality-Brillen wurden zur Untersuchung herangezogen und diverse Artefakte konstruiert, um vier Forschungsfragen beantworten zu können. Eine Sonderstellung nehmen die drei vorgestellten Implementierungen von Informationssystemen zur Aufnahme von Prozessen, der prozessorientierten Unterstützung von Technikern vor Ort und der Aus- und Weiterbildung von Technikern in virtuellen Lernszenarien ein.

Die Digitalisierung von Produkten und Dienstleistungen durch die Integration moderner Informations- und Kommunikationstechnologien wird in Wissenschaft und Praxis intensiv und anhand diverser Modelle diskutiert. Smart Service Systeme, als Gegenstand dieser Diskussion, skizzieren den Einsatz „intelligenter“ Produkte (sog. „Smart Products“) in flexibilisierten Dienstleistungssystemen, mit dem Ziel, sensorisch erfasstes Kontextwissen zur automatisierten Anpassung von Leistungen an individuelle Kundenbedürfnisse zu nutzen. Dieses ambitionierte Ziel birgt eine Reihe von Forschungsaufgaben für die Wirtschaftsinformatik (WI). Denn neben den diversen gestalterischen Herausforderungen, die für die Entwicklung einzelner Bestandteile zu lösen sind, ist gerade die Verknüpfung einzelner Forschungsperspektiven, wie dem Service Systems Engineering oder der Data Science, eine Herausforderung, in der die WI als Vermittlerin auftreten kann. Die vorliegende Dissertation untersucht vor diesem Hintergrund Smart Service Systeme als Modell für datengetriebene Wertschöpfung im Maschinen- und Anlagenbau und erarbeitet Wissen in vier Bereichen: (1) der Identifikation von domänenspezifischen Anforderungen an die zugrundeliegenden Informationssysteme, (2) der Integration von produkt- und dienstleistungsbezogenen Datenströmen, (3) der Verfolgung von herstellerübergreifenden Plattformlösungen für den kontinuierlichen Betrieb und das Management von Smart Services und (4) dem Kontexttransfer entwickelter Lösungen in weitere Domänen. Die Arbeit generiert auf diese Weise anwendungsorientiertes Wissen über die Entwicklung und den Einsatz von Smart Service Systemen im Maschinen- und Anlagenbau. Auf übergeordneter Ebene entsteht ein Beitrag zur bislang ausstehenden Etablierung einer gemeinsamen Gestaltungsgrundlage zwischen beteiligten Disziplinen, in dem demonstriert wird, wie eine gemeinsame Entwicklung zukünftiger, datengetriebener Wertschöpfungssysteme gelingen kann.

In Wissenschaft und Praxis herrscht Einigkeit über die Notwendigkeit der Unterstützung von Dienstleistungen durch mobile Informationssysteme (IS). Der primäre Untersuchungsgegenstand der vorliegenden Dissertation ist die Gestaltung eines mobilen IS zur Unterstützung produktbegleitender Dienstleistungen. Innovativ an der im Rahmen dieses Promotionsverfahrens entwickelten Lösung ist die Verwendung der neu auf dem Markt erschienenen Smart Glasses, die u. a. dadurch, dass sie freihändig bedient werden können, einen Mehrwert zur Unterstützung während der Dienstleistungserbringung bieten. Ziel der Arbeit ist die Entwicklung von Gestaltungswissen zum Design, zur Implementierung und zur Evaluation mobiler Informationssysteme. Die Bearbeitung der Zielsetzung beinhaltet (1) die multi-methodische Analyse zentraler Anforderungen an das IS in Form der zu deckenden Informationsbedarfe der Leistungserbringer und der zu implementierenden Anwendungsfälle. (2) Die fachlichen Anforderungen adressierend, wird das Design, die Implementierung und die Evaluation des mobilen Informationssystems selbst durchgeführt. Hierzu werden zusätzlich technische Funktionalitäten der Smart Glasses erfasst. (3) Aus der Analyse, dem Design und der Evaluation des mobilen Informationssystems wird anschließend methodisches Gestaltungswissen abgeleitet. (4) Abschließend erfolgt die Anwendung des Gestaltungswissens innerhalb weiterer Dienstleistungssektoren (Logistikdienstleistungen, Gesundheitsdienstleistungen). Hierbei werden ein Smart Glasses-basiertes IS für die Unterstützung von Logistikdienstleistungen und eine Smartphone-Applikation zur Unterstützung von Gesundheitsdienstleistungen für das Entwicklungsland Papua-Neuguinea konzipiert. Die vorliegende Dissertation leistet einen Beitrag zum Service Systems Engineering als Teildisziplin der Wirtschaftsinformatik. Sie füllt die Forschungslücke zu evidenzbasiertem Gestaltungswissen in der Disziplin, indem durch einen gestaltungsorientierten Ansatz sowohl mobile Informationssysteme selbst, als auch methodische Erkenntnisse generiert werden.