工業產品的生態化設計：內涵、方法與評價*

黃雪飛HUANG Xuefei武漢理工大學，武漢 430070（Wuhan University of Technology，430070 Wuhan ）

工業產品的生態化設計：內涵、方法與評價*

黃雪飛HUANG Xuefei
武漢理工大學，武漢 430070（Wuhan University of Technology，430070 Wuhan ）

設計學是關于人為事物的科學，生態學的研究目標為事物多樣化地可持續發展。工業產品的生態化設計以生態觀為基礎重新審視傳統意義上的“人-產品-環境”系統，強調造物活動中系統研究的全面性。將生態化設計納入工業產品制造系統和“自然-社會”系統考慮，對工業產品生態化設計的內涵、方法與評價等方面進行分析。提倡除產品生態化設計與制造之外，還應鼓勵“商品的豐足與精神的享受和樂趣相結合”的消費文化和生活方式。

工業產品；生態化設計；內涵；方法；評價

一、引言

在人類發展的進程中，人們總是在不斷地追求更舒適的生活方式和更有效的工作方式。尤其自工業革命以來，200多年的迅速發展讓人們擁有了當今豐足的物質世界，與此同時卻也帶來了環境污染、資源能源過度使用等一系列的問題，全球經濟已瀕臨不可持續發展的境地。20世紀美國經濟學家K.波爾丁（K. Boulding）在其“宇宙飛船理論”中，首次提出“循環經濟（circular economy）”的概念，為全球經濟發展模式提供了新的思路。

我國工業有著獨特的發展路徑，尤其是改革開放以來發展迅速，也被認為是壓縮型的工業化進程，如今也同樣碰到了復合型的生態環境和產業發展問題［1］。因此，讓生產系統和消費系統共同實現可持續發展將是我國的歷史使命，工業設計作為制造產業中上游環節，理所應當負起更重要的職責。

為了推動我國制造業全民開展生態化設計與制造進程，并引導消費行為朝著低碳環保、可持續發展的方式轉變，2013年2月，在我國工信部等多個部門聯合發布的《關于開展工業產品生態設計的指導意見》中，對生態設計進行了解釋，并在基礎研究、標準制定以及試點工程與推廣方面，有一系列的舉措。

在生態化設計的提法方面，雖然還存在著如生態設計、綠色設計、生命周期設計、環境設計或可持續設計等不同叫法，但是他們的核心內容和主要目標，卻是一致的。他們將人類發展與自然界的承受能力平衡考慮，把對產品從誕生到終結全過程中對環境的影響，作為一項主要的評價標準納入產品的設計之中，使產品的環境屬性成為提升產品商業價值的一個要素；通過設計開發環節的預先判斷和巧妙實施，最終推動生產模式和消費模式的發展和改變。

因此，生態化設計要求全面考慮產品在開發、制造、流通、使用和回收等環節對環境的影響，尤其重視設計開發階段的控制［2］。此外，生態化的設計還將導向綠色材料、綠色技術、綠色工藝的創新，也是提升未來產品全球競爭力的迫切要求［3］。

二、國內外研究現狀

在國外，尤其在德國、意大利等工業水平較發達的國家，21世紀初就已經開始了生態化產品和生態化建筑等方面的探索研究。他們已經深入研究工業生產中各個環節對于環境的影響，以及思考如何通過工業設計環節的生態化設計研究，來解決產品制造和使用對于環境破壞的問題。

這方面的成果，主要體現在以下兩個方面：其一，國外工業設計教育界和產業界，均有大量的生態化產品設計的理論研究和實際產品開發，并得到國家的大力推廣，出版了一批相關的著作推向全球。其二，這些國家有意識地在產業界推行綠色設計的強制性標準，對制造企業的產品開發活動作出硬性要求，昭示了未來工業產業的發展方向。

在設計學領域，很早就有設計師將設計行為納入生態視野來考慮問題，最重要的應屬美國學者維克多·帕帕奈克（Victor Papanek）。在其著作《為真實世界的設計》（Design For The Real World）中，他認為傳統設計過多地考慮了美觀和形式，忽視了功能、用途、可維修性及產生的環境影響和社會影響。

在產業研究領域，1989年通用汽車研究實驗室的羅伯特·弗羅斯徹（Robert Frosch）和尼古拉斯·格羅皮烏斯（Nicholas E. Gallopoulous），提出了產業生態學概念。他們認為，自然生態系統是工業系統的模擬對象，可以通過學習自然生態系統來構建產業生態系統。

在此基礎上，還有許多研究人員將產業生態學研究進一步發展和深化。其主要涉及的研究領域包括：原料與能量的流動；物質的減量化；生命周期的規劃與設計；生產者的責任；生態工業園以及可持續的政策法規，等等。

在標準化研究領域，在國際標準化組織發布的ISO 14000環境管理體系的系列國際標準中，對產品和服務生命周期的各個環節進行了管理。此外，還發布了《將環境因素引入產品的設計和開發》（ISO/TR 14062）等評價標準［4］。

在我國，近10年以來，設計理論界一直有學者倡導綠色設計、生態化設計或者可持續設計，但也只是多停留在生態化設計的概念研究和內涵研究方面，對設計過程的研究，還未形成系統性的理論成果。

近幾年，在我國設計教學中也逐漸有教師開始了生態化設計的實驗性教學，誕生了一批可以觸動設計師傳統的設計思維方式的作品。這些作品設計和制作多為手工完成，欠缺對產品的工業化生產方式的考慮，產品的商業化推廣以及產業系統生存能力方面的研究還不夠深入。

三、生態化設計的內涵

1.生態化的價值

對生態的關注始于人們對生物個體的研究，今天的生態學已是一個跨越多個領域的學科，涉及的范疇也越來越廣，人們也通常用“生態”來描述美好、健康、和諧的事物［5］。

“生態化”的內涵主要體現在兩個方面：一是生態發展觀。表達了人類的精神文明與社會發展階段的水平，屬哲學層面的解釋。二是生態化手段。經過人類科技和文化的不斷發展和積淀，從自然界中發現的反映事物發展的規律，屬方法論的層面。

（1）生態發展觀。傳統的經濟學理論體系一般認為，經濟增長、物質豐足是人類發展的主要目標。直到20世紀中期，資源、環境、道德等一系列反映人與自然界矛盾的問題的涌現，沖擊了這種“經濟至上”的發展觀，以人與自然和諧發展的新的發展觀才開始得到認可。它反對經濟增長的唯一性，認為人類的發展，應該以資源、環境、文化、歷史等條件為基礎，實現經濟增長、政治民主、科技發達、文化融洽、自然平衡等全面的發展。

因此，生態發展觀以人與自然界的和諧平等為前提，人類社會發展與自然生態系統協調發展，它標志著社會發展觀的革命性變革。

（2）生態化手段。生態化手段是將生態學領域的理論體系和研究成果，跨學科地予以思考與應用，將生態學的核心思想滲透到人類社會，用自然界的協調發展的理論，去看待人工自然的發展規律，使人與自然和諧發展。

目前，我國學者對生態化有各種不同的認識，主要體現在以下兩方面［6］：其一，生態化即為無毒、無害、無污染，是能源、資源的節約使用，是人類的可持續發展。其二，生態化是生態學的基本觀點、概念和方法，在其他學科和領域的移植、延伸和拓展，從而形成更為豐富的學科理論體系和現實問題的解決方法。

2.發展中的工業設計

工業設計是工業革命的產物，也是調節生產關系的“潤滑劑”，發達國家都曾靠它快速發展。今天的工業設計，除了學科發展的使命之外，它在國家制造業的發展和經濟社會的發展中，也都扮演著至關重要的角色。總的來說，工業產品的設計，經歷了產品化設計、商品化設計與生態化設計3個典型的形態［7］。

傳統的產品設計概念，其本質是技術的物化，是滿足工業化批量生產要求的造物活動。產品設計以“產品化”為中心，將功能、效率、安全等因素的實現為目標，研究零件與零件、部件與部件之間的關系。在學科體系中，發展出了今天的各類工程技術學科。

商品化設計是產品設計的另一個階段，在滿足實現產品功能與效用的基礎之上，將商業因素考慮進去，通過滿足人們對產品的符號語意、象征意義、品牌基因等精神方面的需求，提升產品的商業競爭力。當然，過度的商品化設計也帶來了一些負面效應，出現了如奢華設計、過度包裝設計、短生命周期設計等畸形產物。商品化設計的過分，遷就和助長了人的非理性需求和對物的貪戀，破壞了大自然的生態平衡。如此以往，人類終將處于不可持續發展的境地。

生態化設計是可持續發展的設計，是運用生態學思維與方法，將環境因素納入造物活動中去。生態化設計既滿足人的物質需求又滿足人的精神需求，既注重經濟與產業發展又注重生態環境保護與全球可持續發展。生態化設計是生態哲學視角下工業設計的進一步演化，它綜合生態學觀點認識造物活動并提出解決方法，為人類未來的生活方式創造新的價值。

3.生態化設計的內涵

生態化設計是一種構建及開發可持續解決方案的策略設計和開發活動，它綜合考慮商業、環境和社會問題，反思設計究竟是為了滿足消費需求，還是在保證人與自然共生的前提下，引導人們建立健康、合理的生存方式。因此，從這一層面上來說，它還映照出對人類社會與文化發展具有一定影響的倫理觀。

生態化設計目標在于可持續設計，要求人的發展于環境和諧平衡，設計滿足當代人的需要，又兼顧保障人類后代永續發展的可能性。

若將生態化設計的內涵，按照自然、社會、經濟和科技4個維度的屬性進行解讀，它主要表現為以下幾個方面：一是盡可能少地對大自然造成破壞，人類的生存環境得以持續。二是改善人類的生活質量，人類社會可持續發展。三是產品和服務設計在商業模式上獲得成功，經濟發展利益較大化。四是開發持久性能源與利用再生資源，建立極少產生廢料和污染物的工藝和技術系統，等等。

四、生態化設計的方法

1.主要意義

產品設計位于產業鏈前端，產品生命周期內多數的資源消耗和環境影響，都由開發設計階段所決定。在開發前期，綜合考慮生產技術、材料工藝、裝配維修、倉儲物流等因素，解決各個環節可能出現的資源環境問題，可以最大限度地節約資源，減少環境污染。

（1）生態化設計將探索合適的服務或產品形式，來適應或引導消費者行為，也可使企業在設計開發階段，對未來有可能對環境產生不利影響的方面，采取積極的應對措施。如舍棄不必要的功能；選擇環保的原材料；進行更科學的結構設計；設計易于維護、拆解、利用和歸類的構件或模塊；等等。

（2）生態化設計對人文、自然的關照，還將增加產品在全球市場上的親和力，也將影響到企業的競爭力甚至區域產業競爭力。在全球化日益明顯的的信息社會中，世界各國尤其是發達國家愈發重視產品對環境的影響，具有綠色環保屬性的產品，已成為未來消費者青睞的對象。這種變化，已經倒逼我國加工制造業轉型升級，進而更為重視產品的原創性設計和生態化設計。

（3）實施生態化設計還將引導綠色技術、綠色工藝的創新，推動制造業向綠色制造轉型。生態化設計從需求端出發，在將概念轉化為產品的過程中，綜合考慮資源節約、能源節約、無害化和環境保護等目標，在無毒、無害或低毒、低害的綠色材料、綠色制造技術與工藝等相關環節，都有了新的要求，這必將推動產業鏈下游環節的生態化轉變。

產業系統是企業生存的基礎，也是將生態化思想融入創新產品的前提，生態化設計絕不是孤立的行為，它受到產業系統內各方面因素的作用和影響。因此，生態化設計需要頂層設計和底層設計同時進行，要在產業布局與規劃設計、行業規范與政策法規、企業規劃與管理創新等各個層面，形成推動生態化設計的保障體系。

2.生態化設計的主要方法

工業產品的生態化設計，要將環境因素考慮到工業設計之中，重構“人-物-自然”系統，改善產品在生命周期中的環境性能。產品生命周期分析方法，對原材料的獲取，以及產品的生產、包裝、運輸、安裝、維護、使用、處置等產生的環境影響進行評估，是產品生態化設計的重要手段，可以在設計初期及時調整方案，避免環境影響［8］6-7。

生態化設計的方法，主要有以下幾種。

（1）選擇生態環保的材料。設計在選材時，應盡量選擇生態環保且對人體無害的原材料。一些材料在生產、使用、焚燒或填埋過程中，對環境污染低且排放較少。一些天然材料，則可通過地球本身的新陳代謝而得到更新。還有一些材料在生產時，耗能和污染較少。而另一些材料，在使用后可輕易地被再次使用。

（2）減少材料的使用。通過產品設計的改良，來減少材料的使用。如在產品設計中，減少體量、精簡機構、刪減過剩的功能；產品的包裝設計，避免過度包裝和奢華設計，等等。

（3）優先選擇低能耗、低排放的生產方式。如選擇產生較少排放物的產品加工技術與工藝，通過形態設計或結構設計的調整，來減少生產過程的廢料與排放；選擇能耗小的能源技術，如使用太陽能、風能、電能等能源。

（4）降低產品在使用中產生的能耗。這主要是針對用能產品類，如近幾年我國政府通過補貼對高效能節能燈進行推廣使用。再如，電視產品的更新換代，從傳統電視到液晶電視再到LED互聯網智能電視，在功能提升、體驗增強的同時，產品在使用中的能耗也大大降低。

（5）延長產品的使用壽命。提高產品的利用效率，盡量避免一次性產品的使用，減少資源消耗。如提高產品的易用性、可用性、可靠性、耐用性，延長產品使用壽命，或提升產品外形美觀性和適用性，延緩產品的更新換代。

（6）模塊化和標準化設計。模塊化設計將產品的核心功能，分為若干個模塊。其模塊可通過不同的組合，形成差異性產品，滿足多樣性需求。通過對產品部分模塊的升級換代，延長其壽命周期，讓用戶使用起來既經濟又方便。

標準化設計則通過標準化的零部件和結構的使用，利于形成產品的供應商規范和產業的專業細分。

（7）定制化設計和小批量生產。未來用戶對產品的需求，會更趨個性化和差異化。面向特定用戶群的定制化和個性化設計，將引導企業的生產方式向小批量工業生產及靈活性生產方式轉變。

同時，云計算、大數據、3D打印、智能工廠、網絡化制造等，也將逐漸融入新的制造體系。

（8）產品易于回收再利用。產品設計要易于拆卸和分類回收，如使用可分離的鉤、卡銷、螺絲等連接，而不用焊接或黏合的連接方式，以及采用統一標準的連接方式，易于用通用工具拆裝。另如，對材料可以加上標示或使用其他信息識別方式，使其易于被識別及分揀。

（9）推動從物質設計到非物質設計的轉變。倡導設計的服務價值，充分利用計算機、互聯網、物聯網等信息工具，推動產品設計向服務設計轉變，引導以服務為核心的消費方式和生活方式。

五、產品生態化設計的評價

產品生態化設計的評價，一般選用產品生命周期評價（Life Cycle Assessment，簡稱LCA）作為主要方法。該方法主要考察產品材料、制造工藝、倉儲流通、產品使用、維修保養和回收處置等環節，對環境的影響和能源的消耗。

1.產品生命周期評價的定義

產品生命周期評價的方法，基于能量守恒原理和物質守恒思想，對產品生產、使用和終結等過程中的物質和能量的輸入與輸出進行平衡計算。它作為正式的評價術語，是由國際環境毒理和化學學會（Society of Environmental Toxicology and Chemistry， 簡稱SETAC）在1990年提出并給予的定義和規范，即通過定義和量化與評估對象相關的能源使用、物質消耗、廢物排放，評估其造成的環境負擔與影響，辨別和評估改善環境的機會［9］。

2.產品生命周期評價的框架

產品生命周期評價（Life Cycle Assessment，簡稱LCA）作為一種評價方法，主要由4個相互聯系的要素組成：目標和范圍的定義（Goal and Scope Definition， 簡稱GSD）、生命周期清單（Life Cycle Inventory， 簡稱 LCI）、生命周期影響評價（Life Cycle Impact Assessment， 簡稱 LCIA）、生命周期解釋（Life Cycle Interpretation，簡稱LCI）［8］99-101，其模型如下（見圖1）。

圖1　生命周期評價（LCA）模型①

（1）目標和范圍的定義（Goal and Scope Definition， 簡稱GSD）。即產品在評估之前，要對評估的目標和范圍進行定義。評估目標主要是明晰實施生命周期評估的原因，以及評估結果的公布范圍。評估范圍需要對產品系統的功能、功能單元、產品系統、產品系統的邊界等概念進行定義，同時還需對分配的方法、環境評估方法、數據的要求、評估中的假設條件、評估的局限性、原始數據的要求、審核方法、評估報告的類型與格式等諸多方面，進行明確定義。

（2）生命周期清單（Life Cycle Inventory， 簡稱 LCI）。即整理出生命周期清單并進行系統分析，用定性描述的方法對系統內外物質流和能量流進行研究，并對產品生命周期的每個階段環境負荷的類型與數值進行統計分析，進而分析出整個生命周期內資源和廢物的輸入與輸出情況。

（3）生命周期影響評價（Life Cycle Impact Assessment， 簡稱 LCIA）。即根據清單分析統計的要素列表，全面分析產品生命周期對環境的影響。該過程中將環境影響的類型，定義為有害有毒、破壞生活環境、破壞可再生資源循環體系和消耗不可再生資源這4個類別，并依此對清單分析過程中所列要素的分類進行定性分析和定量研究，識別其中的重大環境因素并作出判斷。

（4）生命周期解釋（Life Cycle Interpretation，簡稱LCI）。即對生命周期研究結果作出解釋，將清單分析和影響評估兩個過程的結論進行整合，使其與最初制定的目標和范圍一致，給出結論并提出合理性的建議。

由于產品生命周期評價考慮產品生命周期的整個鏈條，因此包括從原始物質開始，直到產品終結的每一個階段內，其能源和其他資源的使用情況。所以，基于生命周期評價的產品設計，需要具備以下基本特性：環境的親和性、產品的耐用性、資源的可回收性、產品功能的靈活性以及產品使用的節能性［10］。

3.產品生態化設計的評價指標體系

中國標準化研究院提出，工業產品的生態化設計評價指標體系可以按一級指標和二級指標來構建。一級指標需要反映同一類型工業產品的共性，包括影響工業產品生命周期各階段使用性能及環境性能提升的主要因素，并能反映生態設計產品評價的資源屬性、能源屬性、環境屬性、生物和人體健康、產品屬性等指標。二級指標則需更具有針對性、適用性和可操作性，定量指標可計量，定性指標便于驗證［4］。

六、結語

工業產品的生態化設計研究是一個多學科的復雜系統研究，無論是從早期的“綠色設計”還是當代社會討論的“環境可持續設計”、“生態化設計”，都反映了不同時代背景下，設計對人的需求的滿足和對人與自然界的和諧發展的關注。

生態化設計僅靠設計師的主觀意識和個體能力是無法完成的，還需要企業和全社會關心并做出改變，更需要通過合理的頂層設計，系統制訂應對策略。制造企業是產品生態化設計的主體；高等院校是設計人才培養的主體；政府與行業機構則是產品生態化設計標準和相關政策法規制訂的主體。因此，把握好這3個主體，是十分有必要的。

除了制造業需要向可持續發展的生產方式轉變之外，社會還需引導大眾的生活方式也要向更健康、更可持續的方向轉變。即擯棄高消費、時髦消費及奢侈消費，提倡建立在適度消費、合理消費和綠色消費基礎上的理性消費文化。政府應引導構建以提高生存質量、提升社會幸福感為主要內容的大眾生活形態，這是一種以“從物質豐足轉向服務系統、情感體驗、精神富裕”的新的生活方式，它符合人類可持續發展進步的終極目標。

注釋

①圖片來源：作者自繪.

［］［］

［1］黃雪飛.生態視域下專用汽車設計產業鏈研究［D］. 武漢：武漢理工大學，2012：47-48.

［2］孟凱寧.基于生態視野下生態產品設計原則的思考［J］.生態經濟，2013（1）：196-199.

［3］劉俊卿.探路工業產品生態設計［J］.中國經濟和信息化，2013（5）：51.

［4］高東峰，林翎，付允，陳亮，陳健華，鮑威，王秀騰，黃進.工業產品生態設計研究進展［J］.標準科學，2014（7）：9-12.

［5］陳英.環境問題與憲法價值取向生態化研究［D］.貴陽：貴州大學，2008：8-9.

［6］徐四強.可持續發展觀下的技術創新研究［D］.長沙：湖南大學，2005：27.

［7］許喜華.論中國工業設計的發展形態：產品化、商品化與生態化設計［J］.中國機械工程，1999（12）：1413-1417.

［8］袁長祥.用能產品生態設計使用指南［M］.中國標準出版社，2009.

［9］SETAC.Environmental Life Cycle Management［R］.Ottawa：Environment Canada，1992：42.

［10］劉永清，肖忠東，彭岳建.基于生命周期評估的產品設計研究［J］.湘潭大學自然科學學報，2008（2）：101-106.

（責任編輯孫玉萍）

Ecological Design for Industrial Products： Connotation， Method and Evaluation

Dеsign is thе sсiеnсе оn mаnmаdе things. Тhе оbjесtivе оf есоlоgу is thе sustаinаblе dеvеlорmеnt аnd thе divеrsifiсаtiоn оf things. Тhе есоlоgiсаl dеsign оf industriаl рrоduсts is bаsеd оn thе реrsресtivе оf есоlоgу， аnd rе-еxаminеs thе "реорlе， рrоduсt，еnvirоnmеnt" sуstеm in thе trаditiоnаl sеnsе. It еmрhаsizеs thе соmрrеhеnsivеnеss оf thе sуstеm rеsеаrсh in thе сrеаtiоn асtivitу. In this рареr， thе есоlоgiсаl dеsign is inсоrроrаtеd intо thе industriаl рrоduсt mаnufасturing sуstеm аnd thе "nаturаl sосiеtу" sуstеm， аnd аnаlуsеs thе соnnоtаtiоn， mеthоd аnd еvаluаtiоn оf thе есоlоgiсаl dеsign оf industriаl рrоduсts. Араrt frоm рrоmоting есоlоgу dеsign аnd mаnufасturе оf industriаl рrоduсts， thе соnsumрtiоn сulturе аnd nеw lifе stуlе оf “thе соmbinаtiоn оf соmmоditу аbundаnсе аnd thе sрirit оf еnjоуmеnt аnd рlеаsurе” shоuld аlsо bе еnсоurаgеd.

industriаl рrоduсt；есоlоgiсаl dеsign；соnnоtаtiоn； mеthоd；еvаluаtiоn

J0-05

Adoi：10.3963/j.issn.2095-0705.2015.06.004（0019-06）

2015-11-23

2013年度中央高校基本科研業務費專項資金資助項目（2013-Ib-019）。

黃雪飛，博士，武漢理工大學藝術與設計學院講師。