工业设计赋能企业供应链绿色升级研究

卢建 李晓瑞 王磊

关键词：工业设计 生态设计 产品 全生命周期 供应链

引言

百年来，工业设计不断地为人类创造新生活方式，与此同时也加速了资源和能源的消耗，对地球的生态平衡造成了破坏。工业设计与供应链管理关系密切，从工业设计角度研究绿色供应链建设是事半功倍的，可使供应链成员企业充分发挥自身优势和核心能力，合力开发绿色产品。

一、工业设计的内容与现状

工业设计是综合运用工学、美学、经济学等相关知识，对产品的功能、形态、结构、表面等进行协调优化处理的创新性活動，广泛应用于各类工业产品的设计开发。它是多种学科、技术和审美观念的综合，不仅致力于研究产品的实用功能、性能，而且还研究其形态、色彩等美学问题。

工业设计的商业价值已得到企业界较为广泛的认同，甚至成为了创新的商业战略。企业通过工业设计开发出创新的产品和系统，因为能给消费者带来更好的生活品质而受欢迎，企业与消费者均从中受益。虽然工业设计面对的是一款款具体的产品，但每款产品可能会生产百万件，人类现代生活的物质基础正是由数不清的工业产品构成的。

传统工业设计往往只关心设计是否具有创意，成本是否低廉，往往忽视了产品对环境的影响。生态设计（绿色设计）是在产品设计开发阶段考虑原材料选用、生产、销售、使用、回收、处理等各个环节对资源环境造成的影响，力求产品在全生命周期中最大限度降低资源消耗、尽可能少用或不用有毒有害的原材料，减少污染物产生和排放，从而实现环境保护的活动[1]。中国现阶段的生态设计水平从整体上看处于初级水平，还有长期发展的空间。《2016中国绿色设计报告》中把绿色设计水平划分为七个阶段，中国没有地区进入前四个阶段。有5个地区（北京、上海、天津、浙江、江苏）的绿色设计水平处于第五级“微绿”阶段，2个地区（甘肃、新疆）的绿色设计水平处于第七级“初绿”阶段，其余地区的绿色设计水平均处于第六级“渐绿”阶段[2]。

二、国内供应链建设现状

供应链是以客户需求为导向，以提高质量和效率为目标，以整合资源为手段，实现产品设计、采购、生产、销售、服务等全过程高效协同的组织形态[3]。制造企业几乎不可能独自掌握经营所需的一切资源，而是需要与供应链上的企业密切合作，提高效率，放大竞争优势。市场竞争不仅靠企业自身的力量，而各自供应链的水平显得更加重要。

绿色供应链是综合考虑企业经济效益与资源节约、环境保护、人体健康安全要求的协调统一的供应链系统。绿色供应链能将环保要求传导至上下游供应商和合作伙伴，实施绿色供应链管理是提升企业竞争力，实现企业绿色可持续发展的有效途径[4]。

（一）国内绿色供应链发展现状最新公布的2020年CITI指数前10名上榜企业名单里中国品牌只有1个，相比于发达国家跨国公司在绿色供应链体系建设方面的成就，国内品牌处于劣势地位。制造业通常被认为是国家和地区的支柱性产业，其对于增加就业、发展工业、发展科技具有十分重要的意义。放眼世界，中国制造规模与消费规模都排在前列，但中国企业在推进供应链绿色升级方面的积极性并不高，这是不协调的发展状态。

（二）宏观政策与导向绿色供应链管理作为环境管理的创新手段，在推动企业自觉履行主体责任、促使环保约束由外部驱动向内生驱动转变、推动行业自律和实现产业绿色转型升级方面具有重要作用[5]。近年来，国家和地方相关部门积极推进治理体系现代化建设，密集出台相关政策引导经济绿色发展、推动供给侧改革。“绿水青山就是金山银山”，新时期协同推进新型工业化发展，建设环境更优美的新发展格局是历史的必然选择。企业应从发展绿色供应链入手实现提质增效，提高产品的竞争力，构建绿色发展的产业体系。

三、工业设计与供应链管理环环相扣

1996年美国密歇根州立大学制造研究协会提出：绿色供应链要将环境因素整合到供应链中的产品设计、采购、制造、组装、包装、物流和分配等各个环节中[6]。产品设计作为绿色供应链中的第一环，具有重要的意义。产品设计是工业设计的一个子集，是狭义的工业设计。

牛文元研究员创制的“绿色设计贡献率函数”围绕着绿色设计的本底度（基础维）、推进度（发展维）、覆盖度（空间维）设计，从宏观上表征各地区绿色设计的基础水平、发展潜力和选择策略[7]。本底度表示一个国家或地区绿色设计的基础能力，其中的重要组成部分是GDP质量指数，而GDP质量指数对于判断绿色供应链的整体建设水平也具有重要价值。推进度表征对区域绿色设计状态施加的影响，其中的重要因子是污染物排放与能源消耗量的关系，这也是绿色供应链建设重点关注的环节。绿色设计覆盖度表征区域内绿色设计产业的分布情况，其中重要统计数据是各地区工业节能和清洁生产企业的情况统计分析，这也是与绿色供应链研究直接相关的数据。从中可以看出绿色工业设计与绿色供应链的密切关系，是环环相扣的。

（一）设计工作须在合作交流中进行工业设计作为供应链中的一个环节不能是孤立工作的，绿色产品创新中的合作非常重要，因为它们具有更高层次的复杂性和新颖性，需要集成多个知识库。通过合作，企业可以获得不同的知识资源，对提高企业的绿色设计能力很重要[8]。设计部门与企业内部其他部门的合作交流是工作顺利进行的保障，与管理、研发、装配、销售、售后服务机构等部门跨职能合作，提升绿色产品设计开发的能力。新技术、新材料以及环境的知识主要来源于供应商，与供应商良好的合作与交流是最重要的。

全链条合力开发绿色产品是产业结构升级和环境意识强化使然，核心企业要整合供应链上不同单位的生产资料、知识、技术、规则等，共同为绿色产品设计开发所用。工业设计工作所需的交流与合作见图1。

工业设计的最终产物是消费者手中的产品，所以顾客需求应该被视为设计的重要依据，收集客户的反馈是重要的调研工作。当前的产品往往都集成了多种功能，对于其中客户需求量较小的功能可以取消以节约成本，对于消费者期盼的功能则应加入或加强。客户除了在产品的功能和价格上有所期望外，对产品的环保属性也有想法，例如喜欢油耗更低的汽车、工作更安静的破壁机等。

一些企业没有自己的设计团队，完全依靠工业设计公司提供设计方案，然而设计公司对于行业和企业的了解深度有限，不能很好地把握设计的重点。在企业中设置工业设计部门与专业设计公司合作是较好的做法，既充分立足于企业实际，又能得到设计公司的新鲜理念和专业服务。

（二）工业设计在绿色供应链建设中处于“源头”地位越来越高的环保标准给企业带来了新的压力：如何使产品具有卓越的商业价值，又具备绿色属性？通过工业设计来解决这个问题是事半功倍的，因为工业设计是在正式生产活动实施之前的系统规划，处于供应链的“源头”。处在起点环节的工业设计能够将绿色发展改革动力传导到供应链上的每个环节，带动上下游协同推进环境管理，高效地推进绿色供应链建设。工业设计赋予产品新的结构、材料、形态、色彩、表面加工以及装饰等属性，其中每一项都可能会对环境产生影响。工业设计在供应链中所影响的环节见图2。

工业设计工作应基于产品的全生命周期进行思考，对整个供应链上的各相关环节进行系统设计，将链条上的重要因素综合进设计工作中，在产品设计之初就考虑到产品生产和售出之后的问题。例如什么样的材料既性能好又有回收价值;什么样的造型既艺术又能清洁生产;什么样的表面处理既显品质又无毒害;什么样的配置既能保证功能又节能环保;什么样的构造容易维修替换;哪些保养、维护可以通过设计降低工作难度等。

四、基于绿色供应链视角的工业设计工作内容

从工业设计角度研究供应链绿色升级是行之有效的创新路径，综合考虑环境、功能、美学等设计原则，进行多方面权衡，做出最优化的设计决策。使产品在应有的功能、性能、品质、美观和经济性的基础上，对环境的影响降至更低。

通过工业设计尽量减少产品所需的物质和能源消耗、减少有害物质的排放，而且要使报废产品及零部件具有再次使用、循环利用的价值和可行性。对工业设计各个环节进行系统优化，包括材料选择、结构设计、制造加工、可拆卸性、绿色包装、物流、回收利用等。此外，还可从多用途产品设计、长寿命产品设计，以及引导消费者的环保意识等方面开展工作。

基于绿色供应链理论和相关规范文件建立不同类型产品的生态设计评价模型，是指导和评价设计的有效方法。产品的评价指标体系应从功能属性、美观属性、资源属性、能源属性和环境属性五个方面进行评价。各项指标会涉及到产品生命周期中不同的阶段，包括生产阶段、使用阶段、废弃阶段。对设计方案各项进行打分，达到预定分数则视为合格的绿色产品，达不到分数则继续修改设计。基于绿色供应链视角的工业设计评价指标体系见表1 。

（一）工业设计与供应链前端（售前）1.材料：绿色材料不仅要满足产品功能和性能的要求，并且有较好的环境兼容性，具有环保优势。相比普通材料，绿色材料对资源消耗更小、生产过程所需能耗更低，材料制备和加工过程中的废气、废料、废水等排放指数更低。设计产品时可根据上游供应商提供的材料数据、证明文件和声明等做出选择。

减少矿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。例如塑料部件尽量使用热塑性塑料来代替热固性塑料，因为前者具有更好的回收利用价值。在设计时除了选择原材料的类型之外，还应注意减少所使用材料的种类和数量，实施减量化设计。

2.结构与工艺：通过可拆卸的模块化设计，能使产品更方便装配、维修和拆卸。每个模块都承担一定的功能，模块间可以灵活地组合形成一个完整的产品，从而简化产品的生产流程，缩短开发周期。模块可在产品族中替换或重用，提高产品、零部件和材料的利用率，降低产品回收利用成本。

在外观设计方面既要美观时尚又要尽量避免高污染工艺，尽量用机械方法、物理方法代替化学和电化学方法进行表面处理。使用可去除的有机涂料进行表面处理，用可回收的金属、塑料等材料进行装饰。提倡“少即是多”理念，简化外观设计也是避免污染的有效方法。

3.生产加工：生产过程控制是整个供应链中的重要环节，在这个环节中物料和能源的消耗，污染的排放问题集中，对环境的影响大。生产阶段的污染类型主要有空气污染、水体污染、土地污染、声光污染等，污染物的排放从参数上应低于国家和地方的相关法规。

生产加工与工业设计方案有直接关系，不同的设计有不同的生产要求。在符合产品功能和外观的基础上，运用设计手段能降低产品生产过程的环境危害性，避免需要高污染、高消耗生产的设计。

4.包装与运输：包装应遵循减量化设计、可多次周转使用的原则，而且优先選择可回收利用的或易降解的包装材料。包装设计与产品设计都属于工业设计范畴，两者也具有因果关联，例如可折叠的产品、可叠套的产品会大大节约包装的使用量。可拆装的家具产品可使用平板包装，显著节约包装和物流成本，降低运输环节对环境造成的影响。

（二）工业设计与供应链后端（售后）绿色供应链是以绿色制造理论和供应链管理技术为基础的，产品交付消费者之后的环节企业则难以掌握。产品生命周期中的后半阶段，脱离了企业的控制，往往成为绿色供应链的缺憾。产品是否耐用、是否容易维修、淘汰后的处置方式等都是在消费者手中发生的问题。然而通过工业设计可以提前考虑到这些状况，尽量保障产品全生命周期的绿色属性，从而完善绿色供应链。

1.用户使用：设计时通减少使用或不使用有毒、有害物质，采用新技术方法等避免对人体健康造成危害。用户使用阶段的污染类型主要有空气污染和声光污染，污染物的排放从参数上应低于国家和地方的相关法规。新科技和巧妙的工业设计都可能会降低用户使用阶段的能源消耗和有害物质排放。

通过工业设计延长产品的使用期限能切实提高资源的利用率、减少环境压力。将工匠精神引入产品设计与制造中，不断改进和完善，有助于实现产品品质的突破。精益求精的态度开发出的产品是功能完善且可靠耐用的，产品不易损坏，从客观上实现产品生命周期的延长。产品采用易用性设计、符合人机工程学要求，用户会更乐于使用产品，从主观上延长产品的生命周期。产品设计体现出卓越的设计感和美学价值让用户心生喜欢，不易被淘汰，也能主观上延长产品的生命周期。

2.维修与服务：减少维修与服务所需的人力、物力是供应链绿色升级的重要入手点。模块化设计和易拆卸结构设计有助于降低产品的维修难度、保养难度和升级难度，甚至一些工作可由用户自行完成。简化这三项工作不仅可以节约劳动时间，而且节约物质材料和所需费用。模块化设计有助于快速锁定问题所在，对于损坏模块的更换十分方便，避免破坏其他结构。通过设计可简化产品的保养工作，例如产品内部清洁、润滑和更换耗材等。对于某些产品而言，可以方便地替换原有组件实现产品的升级，以适应用户需求的变化，无需更换整机。

3. 回收利用：再制造与制造新品相比，节约成本50%，节能60%，节材70%，大气污染物排放量降低80%以上，几乎不产生固体废物[9]。通过工业设计赋予产品回收价值，有助于落实生产者责任延伸制度，提高循环经济质量。企业可以选择由生产企业承担回收处理工作，整合资源。也可将相关业务交由专业从事回收处理业务的公司，专业化协同。

工业设计师通过对材料的选择、结构和工艺的设计，能够更加充分地发挥资源的价值。通过设计可降低废弃物的处理难度，提高回收利用率，降低回收处理成本。根据报废产品的损坏程度和残值不同，首先考虑重用产品或零部件，而后是材料再利用，最后无重用价值的部分则采用环保方式处置。还可实现产品或零部件的功能转换，丧失了原有功能的产品可能会成为装饰品、容器、工具或玩具等。

（三）新时代的新思路通过新型经济模式、互联网技术、区块链等现代技术，能够提高资源利用率，降低使用消耗，创新绿色供应链格局。2017年国务院办公厅印发《关于积极推进供应链创新与应用的指导意见》，要求以供应链与互联网深度融合为途径，以信息化、标准化、信用体系建设为支撑，创新发展供应链的新理念、新技术、新模式，打造大数据支撑、网络化共享、智能化协作的智慧供应链体系[10]。

1.信息技术：信息技术的发展催生了大量新兴产业，也在不断地改造着传统产业。信息技术的运用不但能降低产品成本、提升产品附加值，还能推动传统产业革新，带有明显的绿色特征。工业设计是不断发展变化着的学科，世界进入信息时代，工业设计也产生了新的理念和方法。

网络智能化产品与人、环境的交互不仅依靠用户端硬件实现，而越来越依靠软件、云计算、云存储等技术拓展新方式。这类产品无论在生产制造还是工业设计上都有其新要求。结合信息技术设计出科技含量高的产品，能有效减少产品生命周期中的环境破坏，有助于建设绿色供应链。

2.共享经济：共享经济的特征是将产品的所有权与使用权分离开，优化了资源配置，提供给人们更加便捷、经济的生活方式。共享产品充分利用资源的特点符合绿色发展的理念，是生态设计的新探索。供应链核心企业与共享产品运营商合作，是提升供应链绿色程度的创新之举，也是保护生态的新途径。

共享产品的用户多且使用环境复杂，所以产品要采用可靠的材料和坚固的结构，不易被损坏。免维护设计可保障产品长期稳定运行，减少维护成本。共享产品需适应性广泛，以满足用户的不同需求。結合共享经济特点设计出实用、易用、耐用、智能、低成本的共享产品，有助于优化共享产品的使用体验、降低运维成本、增强市场竞争力。美好的设计令人赏心悦目，美观又具有识别度的设计可增加共享产品的吸引力，帮助建立良好的品牌形象。

结语

工业设计的作用可分从微观、中观与宏观三个层面认识。微观层面主要研究产品的外观与功能创新等具象化的设计;中观层面，工业设计帮助企业以创新的思路打造绿色供应链，助力产业升级;宏观层次则会涉及到供给侧结构性改革，影响城市、地区甚至国家的发展战略。

高水平开放、高质量发展是时代的主旋律，与联合国2025规划同向同行。制造业需要从绿色供应链创新上寻求路径，实现可持续发展。工业设计从产品开发的前期开始对功能、审美、能源、资源、污染等进行总体制约，是提高产品附加值、提升企业供应链管理能力的重要环节。绿色工业设计是符合可持续发展观念的现代设计潮流，应纳入到企业发展战略，协同推进供应链绿色升级，有助于形成环境保护和经济发展的新平衡。