工業設計賦能企業供應鏈綠色升級思路

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摘要：文章研究如何充分發揮工業設計的作用，提高產品的競爭力的同時推動構建企業綠色供應鏈。基于全生命周期理論研究通過工業設計干預產品生產和售出以后的環境屬性。得到系統的設計思路，包含材料、結構、生產加工、包裝與運輸、用戶使用、維修與服務、回收利用等環節。工業設計與供應鏈管理環環相扣，利用好工業設計能帶動供應鏈上下游協同推進環境管理，是推進供應鏈綠色升級行之有效的創新路徑。

關鍵詞：工業設計;生態設計;產品;全生命周期;供應鏈

百年來，工業設計不斷地為人類創造新生活方式，與此同時也加速了資源和能源的消耗，對地球的生態平衡造成了破壞。工業設計與供應鏈管理關系密切，從工業設計角度研究綠色供應鏈建設是事半功倍的，可使供應鏈成員企業充分發揮自身優勢和核心能力，合力開發綠色產品。

一、工業設計的內容與現狀

工業設計是綜合運用工學、美學、經濟學等相關知識，對產品的功能、形態、結構、表面等進行協調優化處理的創新性活動，廣泛應用于各類工業產品的設計開發。它是多種學科、技術和審美觀念的綜合，不僅致力于研究產品的實用功能、性能，而且還研究其形態、色彩等美學問題。工業設計的商業價值已得到企業界較為廣泛的認同，甚至成為了創新的商業戰略。企業通過工業設計開發出創新的產品和系統，因為能給消費者帶來更好的生活品質而受歡迎，企業與消費者均從中受益。雖然工業設計面對的是一款款具體的產品，但每款產品可能會生產百萬件，人類現代生活的物質基礎正是由數不清的工業產品構成的。傳統工業設計往往只關心設計是否具有創意，成本是否低廉，往往忽視了產品對環境的影響。生態設計（綠色設計）是在產品設計開發階段工業設計賦能企業供應鏈綠色升級研究考慮原材料選用、生產、銷售、使用、回收、處理等各個環節對資源環境造成的影響，力求產品在全生命周期中最大限度降低資源消耗、盡可能少用或不用有毒有害的原材料，減少污染物產生和排放，從而實現環境保護的活動[1]。中國現階段的生態設計水平從整體上看處于初級水平，還有長期發展的空間。《2016中國綠色設計報告》中把綠色設計水平劃分為七個階段，中國沒有地區進入前四個階段。有5個地區（北京、上海、天津、浙江、江蘇）的綠色設計水平處于第五級“微綠”階段，2個地區（甘肅、新疆）的綠色設計水平處于第七級“初綠”階段，其余地區的綠色設計水平均處于第六級“漸綠”階段[2]。

二、國內供應鏈建設現狀

供應鏈是以客戶需求為導向，以提高質量和效率為目標，以整合資源為手段，實現產品設計、采購、生產、銷售、服務等全過程高效協同的組織形態[3]。制造企業幾乎不可能獨自掌握經營所需的一切資源，而是需要與供應鏈上的企業密切合作，提高效率，放大競爭優勢。市場競爭不僅靠企業自身的力量，而各自供應鏈的水平顯得更加重要。綠色供應鏈是綜合考慮企業經濟效益與資源節約、環境保護、人體健康安全要求的協調統一的供應鏈系統。綠色供應鏈能將環保要求傳導至上下游供應商和合作伙伴，實施綠色供應鏈管理是提升企業競爭力，實現企業綠色可持續發展的有效途徑[4]。

（一）國內綠色供應鏈發展現狀

最新公布的2020年CITI指數前10名上榜企業名單里中國品牌只有1個，相比于發達國家跨國公司在綠色供應鏈體系建設方面的成就，國內品牌處于劣勢地位。制造業通常被認為是國家和地區的支柱性產業，其對于增加就業、發展工業、發展科技具有十分重要的意義。放眼世界，中國制造規模與消費規模都排在前列，但中國企業在推進供應鏈綠色升級方面的積極性并不高，這是不協調的發展狀態。

（二）宏觀政策與導向

近年來，國家和地方相關部門積極推進治理體系現代化建設，密集出臺相關政策引導經濟綠色發展、推動供給側改革。“綠水青山就是金山銀山”，新時期協同推進新型工業化發展，建設環境更優美的新發展格局是歷史的必然選擇。企業應從發展綠色供應鏈入手實現提質增效，提高產品的競爭力，構建綠色發展的產業體系。

三、工業設計與供應鏈管理環環相扣

1996年美國密歇根州立大學制造研究協會提出：綠色供應鏈要將環境因素整合到供應鏈中的產品設計、采購、制造、組裝、包裝、物流和分配等各個環節中[6]。產品設計作為綠色供應鏈中的第一環，具有重要的意義。產品設計是工業設計的一個子集，是狹義的工業設計。牛文元研究員創制的“綠色設計貢獻率函數”圍繞著綠色設計的本底度（基礎維）、推進度（發展維）、覆蓋度（空間維）設計，從宏觀上表征各地區綠色設計的基礎水平、發展潛力和選擇策略[7]。本底度表示一個國家或地區綠色設計的基礎能力，其中的重要組成部分是GDP質量指數，而GDP質量指數對于判斷綠色供應鏈的整體建設水平也具有重要價值。推進度表征對區域綠色設計狀態施加的影響，其中的重要因子是污染物排放與能源消耗量的關系，這也是綠色供應鏈建設重點關注的環節。綠色設計覆蓋度表征區域內綠色設計產業的分布情況，其中重要統計數據是各地區工業節能和清潔生產企業的情況統計分析，這也是與綠色供應鏈研究直接相關的數據。從中可以看出綠色工業設計與綠色供應鏈的密切關系，是環環相扣的。

（一）設計工作須在合作交流中進行

工業設計作為供應鏈中的一個環節不能是孤立工作的，綠色產品創新中的合作非常重要，因為它們具有更高層次的復雜性和新穎性，需要集成多個知識庫。通過合作，企業可以獲得不同的知識資源，對提高企業的綠色設計能力很重要[8]。設計部門與企業內部其他部門的合作交流是工作順利進行的保障，與管理、研發、裝配、銷售、售后服務機構等部門跨職能合作，提升綠色產品設計開發的能力。新技術、新材料以及環境的知識主要來源于供應商，與供應商良好的合作與交流是最重要的。全鏈條合力開發綠色產品是產業結構升級和環境意識強化使然，核心企業要整合供應鏈上不同單位的生產資料、知識、技術、規則等，共同為綠色產品設計開發所用。工業設計工作所需的交流與合作見圖1。工業設計的最終產物是消費者手中的產品，所以顧客需求應該被視為設計的重要依據，收集客戶的反饋是重要的調研工作。當前的產品往往都集成了多種功能，對于其中客戶需求量較小的功能可以取消以節約成本，對于消費者期盼的功能則應加入或加強。客戶除了在產品的功能和價格上有所期望外，對產品的環保屬性也有想法，例如喜歡油耗更低的汽車、工作更安靜的破壁機等。一些企業沒有自己的設計團隊，完全依靠工業設計公司提供設計方案，然而設計公司對于行業和企業的了解深度有限，不能很好地把握設計的重點。在企業中設置工業設計部門與專業設計公司合作是較好的做法，既充分立足于企業實際，又能得到設計公司的新鮮理念和專業服務。

（二）工業設計在綠色供應鏈建設中處于“源頭”地位

越來越高的環保標準給企業帶來了新的壓力：如何使產品具有卓越的商業價值，又具備綠色屬性？通過工業設計來解決這個問題是事半功倍的，因為工業設計是在正式生產活動實施之前的系統規劃，處于供應鏈的“源頭”。處在起點環節的工業設計能夠將綠色發展改革動力傳導到供應鏈上的每個環節，帶動上下游協同推進環境管理，高效地推進綠色供應鏈建設。工業設計賦予產品新的結構、材料、形態、色彩、表面加工以及裝飾等屬性，其中每一項都可能會對環境產生影響。工業設計在供應鏈中所影響的環節見圖2。工業設計工作應基于產品的全生命周期進行思考，對整個供應鏈上的各相關環節進行系統設計，將鏈條上的重要因素綜合進設計工作中，在產品設計之初就考慮到產品生產和售出之后的問題。例如什么樣的材料既性能好又有回收價值；什么樣的造型既藝術又能清潔生產；什么樣的表面處理既顯品質又無毒害；什么樣的配置既能保證功能又節能環保；什么樣的構造容易維修替換；哪些保養、維護可以通過設計降低工作難度等。

四、基于綠色供應鏈視角的工業設計工作內容

從工業設計角度研究供應鏈綠色升級是行之有效的創新路徑，綜合考慮環境、功能、美學等設計原則，進行多方面權衡，做出最優化的設計決策。使產品在應有的功能、性能、品質、美觀和經濟性的基礎上，對環境的影響降至更低。通過工業設計盡量減少產品所需的物質和能源消耗、減少有害物質的排放，而且要使報廢產品及零部件具有再次使用、循環利用的價值和可行性。對工業設計各個環節進行系統優化，包括材料選擇、結構設計、制造加工、可拆卸性、綠色包裝、物流、回收利用等。此外，還可從多用途產品設計、長壽命產品設計，以及引導消費者的環保意識等方面開展工作。基于綠色供應鏈理論和相關規范文件建立不同類型產品的生態設計評價模型，是指導和評價設計的有效方法。產品的評價指標體系應從功能屬性、美觀屬性、資源屬性、能源屬性和環境屬性五個方面進行評價。各項指標會涉及到產品生命周期中不同的階段，包括生產階段、使用階段、廢棄階段。對設計方案各項進行打分，達到預定分數則視為合格的綠色產品，達不到分數則繼續修改設計。基于綠色供應鏈視角的工業設計評價指標體系見表1。

（一）工業設計與供應鏈前端（售前）

1.材料：綠色材料不僅要滿足產品功能和性能的要求，并且有較好的環境兼容性，具有環保優勢。相比普通材料，綠色材料對資源消耗更小、生產過程所需能耗更低，材料制備和加工過程中的廢氣、廢料、廢水等排放指數更低。設計產品時可根據上游供應商提供的材料數據、證明文件和聲明等做出選擇。減少礦物和化石等非再生材料的使用，提高使用再生料或可再生料的比例。例如塑料部件盡量使用熱塑性塑料來代替熱固性塑料，因為前者具有更好的回收利用價值。在設計時除了選擇原材料的類型之外，還應注意減少所使用材料的種類和數量，實施減量化設計。2.結構與工藝：通過可拆卸的模塊化設計，能使產品更方便裝配、維修和拆卸。每個模塊都承擔一定的功能，模塊間可以靈活地組合形成一個完整的產品，從而簡化產品的生產流程，縮短開發周期。模塊可在產品族中替換或重用，提高產品、零部件和材料的利用率，降低產品回收利用成本。在外觀設計方面既要美觀時尚又要盡量避免高污染工藝，盡量用機械方法、物理方法代替化學和電化學方法進行表面處理。使用可去除的有機涂料進行表面處理，用可回收的金屬、塑料等材料進行裝飾。提倡“少即是多”理念，簡化外觀設計也是避免污染的有效方法。3.生產加工：生產過程控制是整個供應鏈中的重要環節，在這個環節中物料和能源的消耗，污染的排放問題集中，對環境的影響大。生產階段的污染類型主要有空氣污染、水體污染、土地污染、聲光污染等，污染物的排放從參數上應低于國家和地方的相關法規。生產加工與工業設計方案有直接關系，不同的設計有不同的生產要求。在符合產品功能和外觀的基礎上，運用設計手段能降低產品生產過程的環境危害性，避免需要高污染、高消耗生產的設計。4.包裝與運輸：包裝應遵循減量化設計、可多次周轉使用的原則，而且優先選擇可回收利用的或易降解的包裝材料。包裝設計與產品設計都屬于工業設計范疇，兩者也具有因果關聯，例如可折疊的產品、可疊套的產品會大大節約包裝的使用量。可拆裝的家具產品可使用平板包裝，顯著節約包裝和物流成本，降低運輸環節對環境造成的影響。

（二）工業設計與供應鏈后端（售后）

綠色供應鏈是以綠色制造理論和供應鏈管理技術為基礎的，產品交付消費者之后的環節企業則難以掌握。產品生命周期中的后半階段，脫離了企業的控制，往往成為綠色供應鏈的缺憾。產品是否耐用、是否容易維修、淘汰后的處置方式等都是在消費者手中發生的問題。然而通過工業設計可以提前考慮到這些狀況，盡量保障產品全生命周期的綠色屬性，從而完善綠色供應鏈。1.用戶使用：設計時通減少使用或不使用有毒、有害物質，采用新技術方法等避免對人體健康造成危害。用戶使用階段的污染類型主要有空氣污染和聲光污染，污染物的排放從參數上應低于國家和地方的相關法規。新科技和巧妙的工業設計都可能會降低用戶使用階段的能源消耗和有害物質排放。通過工業設計延長產品的使用期限能切實提高資源的利用率、減少環境壓力。將工匠精神引入產品設計與制造中，不斷改進和完善，有助于實現產品品質的突破。精益求精的態度開發出的產品是功能完善且可靠耐用的，產品不易損壞，從客觀上實現產品生命周期的延長。產品采用易用性設計、符合人機工程學要求，用戶會更樂于使用產品，從主觀上延長產品的生命周期。產品設計體現出卓越的設計感和美學價值讓用戶心生喜歡，不易被淘汰，也能主觀上延長產品的生命周期。2.維修與服務：減少維修與服務所需的人力、物力是供應鏈綠色升級的重要入手點。模塊化設計和易拆卸結構設計有助于降低產品的維修難度、保養難度和升級難度，甚至一些工作可由用戶自行完成。簡化這三項工作不僅可以節約勞動時間，而且節約物質材料和所需費用。模塊化設計有助于快速鎖定問題所在，對于損壞模塊的更換十分方便，避免破壞其他結構。通過設計可簡化產品的保養工作，例如產品內部清潔、潤滑和更換耗材等。對于某些產品而言，可以方便地替換原有組件實現產品的升級，以適應用戶需求的變化，無需更換整機。3.回收利用：再制造與制造新品相比，節約成本50%，節能60%，節材70%，大氣污染物排放量降低80%以上，幾乎不產生固體廢物[9]。通過工業設計賦予產品回收價值，有助于落實生產者責任延伸制度，提高循環經濟質量。企業可以選擇由生產企業承擔回收處理工作，整合資源。也可將相關業務交由專業從事回收處理業務的公司，專業化協同。工業設計師通過對材料的選擇、結構和工藝的設計，能夠更加充分地發揮資源的價值。通過設計可降低廢棄物的處理難度，提高回收利用率，降低回收處理成本。根據報廢產品的損壞程度和殘值不同，首先考慮重用產品或零部件，而后是材料再利用，最后無重用價值的部分則采用環保方式處置。還可實現產品或零部件的功能轉換，喪失了原有功能的產品可能會成為裝飾品、容器、工具或玩具等。

（三）新時代的新思路

通過新型經濟模式、互聯網技術、區塊鏈等現代技術，能夠提高資源利用率，降低使用消耗，創新綠色供應鏈格局。2017年國務院辦公廳印發《關于積極推進供應鏈創新與應用的指導意見》，要求以供應鏈與互聯網深度融合為途徑，以信息化、標準化、信用體系建設為支撐，創新發展供應鏈的新理念、新技術、新模式，打造大數據支撐、網絡化共享、智能化協作的智慧供應鏈體系[10]。1.信息技術：信息技術的發展催生了大量新興產業，也在不斷地改造著傳統產業。信息技術的運用不但能降低產品成本、提升產品附加值，還能推動傳統產業革新，帶有明顯的綠色特征。工業設計是不斷發展變化著的學科，世界進入信息時代，工業設計也產生了新的理念和方法。網絡智能化產品與人、環境的交互不僅依靠用戶端硬件實現，而越來越依靠軟件、云計算、云存儲等技術拓展新方式。這類產品無論在生產制造還是工業設計上都有其新要求。結合信息技術設計出科技含量高的產品，能有效減少產品生命周期中的環境破壞，有助于建設綠色供應鏈。2.共享經濟：共享經濟的特征是將產品的所有權與使用權分離開，優化了資源配置，提供給人們更加便捷、經濟的生活方式。共享產品充分利用資源的特點符合綠色發展的理念，是生態設計的新探索。供應鏈核心企業與共享產品運營商合作，是提升供應鏈綠色程度的創新之舉，也是保護生態的新途徑。共享產品的用戶多且使用環境復雜，所以產品要采用可靠的材料和堅固的結構，不易被損壞。免維護設計可保障產品長期穩定運行，減少維護成本。共享產品需適應性廣泛，以滿足用戶的不同需求。結合共享經濟特點設計出實用、易用、耐用、智能、低成本的共享產品，有助于優化共享產品的使用體驗、降低運維成本、增強市場競爭力。美好的設計令人賞心悅目，美觀又具有識別度的設計可增加共享產品的吸引力，幫助建立良好的品牌形象。結語工業設計的作用可分從微觀、中觀與宏觀三個層面認識。微觀層面主要研究產品的外觀與功能創新等具象化的設計；中觀層面，工業設計幫助企業以創新的思路打造綠色供應鏈，助力產業升級；宏觀層次則會涉及到供給側結構性改革，影響城市、地區甚至國家的發展戰略。高水平開放、高質量發展是時代的主旋律，與聯合國2025規劃同向同行。制造業需要從綠色供應鏈創新上尋求路徑，實現可持續發展。工業設計從產品開發的前期開始對功能、審美、能源、資源、污染等進行總體制約，是提高產品附加值、提升企業供應鏈管理能力的重要環節。綠色工業設計是符合可持續發展觀念的現代設計潮流，應納入到企業發展戰略，協同推進供應鏈綠色升級，有助于形成環境保護和經濟發展的新平衡。

作者：盧建 李曉瑞 王磊 單位：四川師范大學影視與傳媒學院 四川傳媒學院數字媒體與創意設計學院 四川水利職業技術學院信息工程系