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摘要：对产品可持续性设计工具进行分类研究，提出一个通用和更广泛的可持续设计工具分类方案。本文使用了文献检索、信息筛选、数据提取和综合研究方法。包含社会、环境、经济中一或两个可持续性维度的工具被归类为非全面产品可持续设计工具，而包含完整的三个可持续性维度的工具被归类为全面产品可持续设计工具。全面产品可持续设计工具不够成熟和标准化，非全面产品可持续设计工具在早期设计阶段更有用。
关键词：产品可持续设计；非全面产品可持续设计；可持续设计工具；可持续设计；全面产品可持续设计
引言
产品可持续设计在其整个生命周期中对经济、环境和社会三个维度都产生着直接或间接的影响[1]。然而最初，环境维度是产品可持续设计的唯一考虑因素。因此，在产品可持续发展的第一波浪潮中，产品生态设计得到了实践，此后，产品生态设计或环境设计工具大量涌现[2]。在之前的研究中，人们主张将产品生态设计工具与产品可持续设计工具区别对待，这种混淆阻碍了产品设计工具的使用。因此有必要根据这些工具所包含的可持续性维度，对其进行分类。本文的组织结构如下。引言简要介绍了本文，第一节介绍了产品可持续设计的概念，第二节描述了研究意义，第三节描述了研究方法，第四节详细介绍了非全面产品可持续设计（NCPSD）工具的缺陷分析，第五节详细介绍了全面产品可持续设计（CPSD）工具的缺陷分析，第六节对非全面产品可持续设计（NCPSD）工具及全面产品可持续设计（CPSD）工具进行了综合研究分析，最后，结语给出了重要结论。本文旨在提供一个更实用、更广泛的可持续设计工具的分类研究。
一、产品可持续设计的概念
产品可持续设计的概念可以理解为在探索产品不同设计可能性过程中所进行的创造性活动，它包括在一个产品开发的过程中，促进高效和有效地产生和发展想法[3]。按照惯例，一个典型的设计过程有以下四个阶段：第一阶段是规划和问题定义，然后是概念设计，第三阶段是初步方案设计，最后一个阶段是详细设计阶段。通过将“可持续性设计”纳入所有产品设计阶段[4]，实现可持续设计的目标。相对而言，传统的产品设计注重产品功能、质量和成本，而全面产品可持续设计（CSPD）则是系统地对整个产品生命周期中产品的功能、对社会、环境和经济影响的性能表现进行评估[5]，其中可持续性所有的三个维度都必须被视为可持续设计的组成部分。非全面产品可持续设计（NCSPD）则只是要求可持续性三个维度中的其中一或两个维度被视为可持续设计的组成部分。
二、研究意义
之前的研究中，“产品可持续设计工具”一词被反复交替使用，没有将产品可持续设计工具与生态设计工具区分。本文提出了一个通用分类方案来区分不同的产品可持续设计工具，以避免在未来的研究中混淆。此外，本文还对产品可持续设计工具（包括非全面产品可持续设计和全面产品可持续设计工具）进行了综合研究分析，研究人员可以利用这篇文献来确定未来在开发这些工具方面的努力方向，并帮助设计师意识到产品可持续设计的重要性。另一方面，根据所进行分析的工具清单，从业者可以选择最适合其目标、需要和背景的工具，通过理解本文中提供的工具的描述、优缺点，这也将降低工具的故障率并增加相关收益。
三、研究方法
总体而言，研究方法使用了文献检索、信息筛选、数据提取和研究综合。如前所述，本文的目的是对最近10年开发的与可持续性三重底线概念相关的产品设计工具，由于学科领域广泛而全面，因此进行了广泛而详尽的文献检索，以查找相关的科学期刊、书籍、会议记录、博士论文和报告等。文章搜索关键词包括“产品可持续设计”;“可持续设计”;“生态设计”;“产品可持续设计工具”;“生态设计工具”;“可持续性评估方法和工具”。根据提取的信息，对产品可持续设计工具中细分类别进行了探析。
四、非全面产品可持续设计工具的缺陷分析
非全面可持续设计工具包括产品可持续开发（MSPD）的方法、多目标选材方法、环境意识质量功能配置（ECQFD）和基于生命周期评估（LCA）的方法、环境质量功能展开（QFDE）的方法、产品可持续性设计规范决策分析（NASDOP）的方法、蒙特卡罗模拟与生命周期评价（LCA）相结合的方法、环境意识质量功能配置（ECQFD）与创造性问题解决理论（TRIZ-AHP）集成的层次分析设计法、质量功能展开（QFD）与生命周期评估（LCA）基准集成的方法、模糊绿色质量功能展开（GQFD）的方法、环境质量功能展开（QFDE）的方法、环境质量功能展开（QFDE）和模块化集成的方法、定制产品服务系统的设计框架。如前所述，在以提高经济效益为目标的传统产品设计方法受到批评之后，注重环境效益成为了产品可持续设计工具的第一个突破口。然而，近年来，产品可持续设计工具的范围与过去有所不同。它们已经从简单的产品生态设计工具转变为范围、边界和应用更广的综合工具[2]，以实现可持续设计的概念[6]。如今，在这些新工具中，那些涵盖了一个或多个可持续性维度（经济或社会）以及环境方面的工具被称为非全面产品可持续设计（NCSPD）工具，这是因为这些工具既不考虑可持续性的所有三个方面，也不局限于环境影响。在非全面产品可持续设计（NCSPD）工具类别中其中一部分工具也只是生态设计工具的扩展形式。关于非全面产品可持续设计工具的描述及缺陷分析详见表1。基本上，一般产品设计工具忽视了对产品可持续性的社会评价。表1中显示出基于质量功能展开（QFD）的方法适用于产品开发的早期设计阶段，在该阶段不需要详细信息进行更改[7]。有趣的是，在表1中，许多非全面产品可持续设计（NCSPD）工具是基于质量功能展开（QFD）的相关方法发现的，可猜测的原因是研究人员想让这些工具在产品开发的早期设计阶段更有用。
五、全面产品可持续设计工具的缺陷分析
全面可持续设计工具包括机床可持续设计指数评价方法、产品可持续发展指数的方法、模糊可持续性评价的方法、产品生命周期管理（PLM）的方法、基于成本效益分析（CBA）的生命周期可持续性评价（LCSA）的方法、综合稳健设计（RDM）的方法、生命周期可持续性评价（LCSA）的方法、模糊质量功能展开（FQFD）的方法、产品族可持续设计的方法。可持续性的核心观点是在产品开发过程中，社会、经济和环境维度中的问题应同时得到全面解决[8]，这意味着“可持续”一词应仅用于说明可持续性所有三个方面。例如上一节中，非全面产品可持续设计（NCSPD）工具只考虑了有限的经济分析，但不是对可持续性的经济方面进行严格评估，这一缺陷限制了这些工具的范围和相关的经济收益，全面产品可持续设计工具进行了相应缺陷内容的补充。关于全面产品可持续设计工具的描述及缺陷分析详见表2。表2显示，与主要基于质量功能展开（QFD）概念的非全面产品可持续设计（NCSPD）不同，促进可持续性三重底线的全面产品可持续设计（CSPD）工具基于其他不同的概念，全面产品可持续设计（CSPD）虽然考虑了可持续性的所有三个方面，但这使得这种整合具有多学科性质[9]，这对于普通用户来说有些复杂。
六、综合研究分析
本节介绍了对非全面产品可持续设计（NCSPD）和全面产品可持续设计（CSPD）工具的综合研究分析。表1和表2显示，与全面产品可持续设计（CSPD）工具相比，更多的非全面产品可持续设计（NCSPD）工具的内容重点没有放在考虑可持续性所有的三个维度（三重底线）上。此外，大多数非全面产品可持续设计（NCSPD）工具都基于质量功能展开（QFD）原则[7]。与其他领域工具集成的趋势在全面产品可持续设计（CSPD）工具中也很常见，例如，基于成本效益分析（CBA）的生命周期可持续性评价（LCSA）是生命周期评价（LCA）与生命周期成本（LCC）和成本效益分析（CBA）的集成。关于非全面产品可持续设计（NCSPD）和全面产品可持续设计（CSPD）工具的对比分析详见表3。在非全面产品可持续设计（NCSPD）工具中，产品可持续开发（MSPD）的方法是唯一在产品设计中同时考虑了定性参数。在全面产品可持续设计（CSPD）工具中，综合稳健设计（RDM）和模糊可持续性评价（FQFD）方法在产品设计中同时考虑了定量和定性参数。可持续性的社会维度大部分被忽视，其中一个原因可能是很难将社会参数转化为产品设计水平，因为这些参数通常集中在国际、国家、地方或组织水平。此外，生命周期视角是产品设计的主要研究课题之一。全面产品可持续设计（CSPD）工具与以前开发的工具相比，大部分工具都包含多个生命周期阶段，然而，也有一些工具只关注两个生命周期阶段，如“基于成本效益分析（CBA）的生命周期可持续性评价（LCSA）的方法”、“生命周期可持续性评价（LCSA）的方法”、“模糊功能质量展开（FQFD）的方法”和“产品族可持续设计的方法”。从实用性的角度来看，非全面产品可持续设计（NCSPD）工具在早期设计阶段是可用的，例如问题定义和概念设计。这是因为在概念设计的早期阶段，设计方向更加灵活。然而，相当多的全面产品可持续设计（CSPD）工具被发现在设计的后期阶段更有用，比如详细设计阶段。这可能是因为全面产品可持续设计（CSPD）工具考虑了多个工具和生命周期视角的复杂集成，这需要大量关于产品设计的数据和信息[8]，而这些信息通常在早期设计阶段不可获得。
结语
本文对包括可持续性一或两个维度的工具被归类为非全面产品可持续设计（NCSPD）工具，对于综合考虑了这三个维度，并应用的工具被称为全面产品可持续设计（CPSD）工具。综合相关文献内容，可以得出结论，在引入质量功能展开（QFD）的原理之后，大多数非全面产品可持续设计（NCSPD）工具在早期设计阶段是有用的，并都包含了生命周期的观点。另一方面，如果要将这些非全面产品可持续设计（NCSPD）工具开发成标准的全面产品可持续设计（CSPD）工具，还需要更多的研究工作。尽管大多数全面产品可持续设计（CSPD）工具也以生命周期方法为中心，但需要大量数据和信息，这意味着部分工具只能在后期设计阶段使用。综上所述，产品可持续新设计工具是基于多学科的整合来提升对环境、经济、社会效益，这种整合也带来了许多挑战和障碍[9]。这些工具的成功实施和合理利用需要研究人员解决这些工具的方法问题，需要学术界培养具有可持续性意识的毕业生和设计师，以及从业者积极负责地与研究人员协调并实施工具。
作者：田雨 单位：英国伯恩茅斯大学科学技术学院
