工業產品設計與產品全生命周期的生態環境風險研究

鄧俊

【內容摘要】文章提出了產品全生命周期生態環境風險的概念及其特性，系統闡述了工業產品設計在產品全生命周期各階段中所起的作用，以及各階段對于生態環境的負面影響，為減少或消除因設計而導致的生態環境損害貢獻了思路。

【關鍵詞】工業產品設計 ?產品全生命周期 ?生態環境風險

在工業時代，企業的產品創新及其產品設計都是以市場為導向，以刺激消費為宗旨，以追求經濟利益的最大化為目標的。因此，很少或者根本不考慮對生態環境的影響。然而，隨著環境問題的日益突出，在后工業時代，或換言之，在生態文明時代，工業產品設計就必須重點考慮其對生態環境的影響，并且，這一考慮應該貫穿于產品的全生命周期（Product life-cycle）。

一、工業產品設計與產品全生命周期的生態環境風險

人、生產、環境是構成人類社會的三要素。人通過生產與環境產生能量交換并相互影響，而生產始于設計，也決定于設計，設計不僅提供生產的理念，也提供生產的方案。如果說生產是人與環境能量交換的中介，那么，這個中介的靈魂就是設計，設計對于人與環境的互動有著必然的聯系，對于生態環境的惡化有著不可推卸的責任。

隨著工業化大生產的發展，生態環境問題日益突出。人類的生產、生活已經對生態平衡產生了破壞性的影響，環境污染也從最初的局部問題發展成為全球性問題。在這一背景下，產品全生命周期的生態環境風險概念應該被確立，這一概念即是：由于工業產品設計所導致的產品從誕生到消亡的全過程中，對生態環境造成直接或間接損害的可能性。其邏輯關系是：工業產品設計定義產品要素、決定生產工藝、指導銷售策略、引導消費行為、影響生活方式，從而對生態環境產生影響。

基于以上問題，有必要對產品全生命周期的生態環境影響進行梳理，得出其系統、全面的生態環境風險，這將有利于調整設計策略或采取相應的風險控制措施，從而將其生態環境損害消除或降至最低。這一全生命周期主要包括產品的選材階段、產品的生產制造階段、產品的運輸與銷售階段、產品的使用與維護階段以及廢棄物階段。

二、產品選材階段對生態環境的影響

材料是構成物質產品的基礎，選材是工業產品設計的重要內容。選材，不僅關系到產品的物理性能、視覺感觀、觸覺感受，還直接關系到產品材料的獲取及其加工工藝，從而對生態環境產生影響。

從構成產品的材料來看，可大致分為天然材料和人工材料。目前，在工業產品的用材中，天然材料主要是木材、皮革和稀有石材。天然材料在色澤、質地與安全性方面具有顯著優勢。由于天然材料直接取材于自然環境之中，“來于塵土，歸于塵土”，因此并不存在對環境的污染問題，其對生態環境的影響更多地體現在，當某一天然材料的數量與質量發生變化時，對整體生態平衡所產生的負面效應，如樹木被大量砍伐，會造成水土流失、荒漠化、生物鏈條斷裂等惡果。另一方面，由于材料的稀缺性能夠有效增加產品的附加價值，商家對其趨之若鶩，因而，某些優質的天然材料就此消失于人們的視野，從生態多樣性的角度來看，這種損失將比前者具有更大的破壞性。

如果說，對天然材料的過度攫取其危害是顯著的，那么人工材料，尤其是不可降解的人工材料的泛濫，對生態環境的損害則是觸目驚心的。人工材料建立在化學工業的基礎上，人工材料之所以誕生，即是為了彌補天然材料在化學性質、物理性能、原料獲取及加工成本等方面的劣勢，然而，也正因如此造就了人造材料與自然環境的對立。人工材料泛濫所帶來的環境損害主要體現在以下幾個方面：1.其獲取需要消耗大量不可再生資源并產生廢氣和廢水;2.難于或不能被自然降解，所形成的固體廢棄物會對土壤、水體、生物造成直接或潛在威脅;3.回收利用的成本高昂，焚燒所產生的大量有毒物質加劇環境污染。

對于產品設計中的選材要十分慎重，既要考慮成本因素，更要時刻以生態利益和環境安全為準繩，著眼于材料科學的進步，依照不同產品的性質和用途，選擇最為適宜的材料，做到物盡其用;同時，應盡量減少構成產品的材料種類，降低其回收、利用的難度，將其對生態環境的損害降至最低。

三、生產制造階段對生態環境的影響

設計，確立工業產品的各項效果和技術指標，并通過選擇和制定相應的生產工藝將其實現。具體來看，工業產品設計需要對產品的外觀尺寸、造型、結構、材料、色彩、表面肌理等進行定義，生產和制造則是依照以上各方面的設計內容而展開的。

眾所周知，簡化生產工藝能有效提升效率、壓縮成本、降低能耗、減少污染物排放，進而減輕環境壓力。一方面需要借助技術創新，如設備的創新，多軸聯動機床、激光雕刻機、大型3D打印機的面世，使得以往復雜的工序得以簡化并能夠獲得更高的加工精度;再如材料的創新，記憶合金、納米陶瓷、石墨烯等新材料相繼出現，除具備優異的物理性能之外更能夠簡化產品結構和制造工序;但無論是新設備、新材料還是新工藝，都需要長期的研發和巨量的資金投入。另一方面，需要借助工業產品設計的優化，相較于技術創新，通過設計手段簡化生產工藝將更加直接和高效。如在“綠色設計”理念指導下開展的簡約設計（Minimalism design）、可調節設計、模塊化設計、工藝簡單化設計等，都能夠極大地降低產品復雜程度，提升模具利用率并簡化裝配工序;此外，采用簡潔的造型、單純的材質、簡單的結構，利用料本色、材料本身質地、暗線裝飾等具體的設計手法也能夠有效地簡化生產工藝。誠然，復雜的生產工藝，某種程度上反映出對產品的“精雕細琢”“精益求精”，然而，以此為標榜并刻意為之，反映在設計上，即是復雜的造型和結構，繁復的裝飾和材質的堆砌，雖能夠造就一時的感官刺激，然而從長遠來看卻是難以持續的，從資源節約的角度來看也是不可取的。

研究生產制造階段對生態環境的影響，將有利于工業產品設計向著“結構最簡單、材料最儉省、造型最簡練、表面最純凈”①的方向發展，從而簡化生產工藝，將生產制造階段對生態環境的負面影響減至最低。

四、運輸與銷售階段對生態環境的影響

運輸與銷售是產品轉化為商品中最重要的環節，因此，不論是商家還是設計從業者，都對其高度重視。從設計角度來看，要保證運輸與儲存的便利、高效，以及促進銷售，重點在于產品的包裝，可以說，運輸與銷售階段對生態環境的影響，其主要來源是產品的包裝形式。

首先來看運輸階段。從規模上來看，產品的運輸無外乎兩種，一是大批量的運輸，如從工廠將產品運送至銷售地，二是小批量或單品的運輸，如從銷售地運送至客戶手中。無論是哪種形式，在運輸過程中，對包裝的核心要求是保證產品安全，即是保證產品免于因震動、撞擊、擠壓、受潮等因素的影響而使產品損壞或失效。為了保證產品安全，就必須采用更堅固的材料、更大的緩沖空間、更好的密封效果等，隨之產品包裝的質量更重、體積更大、耗材更多，但這會帶來兩個方面的問題，一是包裝本身物料的浪費;二是運輸效率的降低，而這也是運輸階段對生態環境產生影響的部分。

產品包裝除保障產品安全之外，另一個重要使命便是增強展示效果，展示效果對產品的銷售有著巨大影響。因此就不難理解，為什么產品在包裝上煞費苦心。產品包裝設計，為了增強展示效果，促進產品銷售本無可厚非，在此要批判的是 “過度包裝”。所謂“過度”，即是包裝已經超出了合理的范疇，如運用高檔材質、復雜工藝、夸張的體量等，甚至在部分行業，包裝的成本已經高過產品本身！其目的，無非是通過“過度”來追求更大的附加價值。如果說，過度包裝的首要問題是對資源的浪費，那么更大的負面效應是對社會生態的破壞，因為這種包裝形式營造奢侈消費，助長奢靡之風。

研究產品的運輸與銷售階段對生態環境的影響，將有利于產品包裝向著輕量化、小型化、集約化、便于利用、易于再生的方向發展，這既是還原產品包裝的本真，亦是對生態環境的責任。

五、使用與維護階段對生態環境的影響

工業產品設計將定義產品的使用和維護方式，是使產品具備物質功能和使用價值的關鍵。產品的使用和維護，施動者是人，受動者是生態環境，連接兩者的介質是產品，因此產品需要滿足兩方面的要求，一是人的需求，二是環境的制約。

滿足人的需求，主要體現在產品的安全性和易用性（Usability）。產品的安全是基礎，要求在產品的整個生命周期內確保用戶的使用安全②;易用是更高的要求，即是方便人們更好地去使用，要做到這一點，需要具備以下要素：可學習性、可記憶性、減少誤操作、具備效率、令人滿意。③這既是工業產品設計所追求的“以人為本”，亦體現出目前產品設計的不足，而這種不足將會導致人在使用與維護產品時遇到諸多不便，甚至是危險，以至于對人身財產及生態環境產生不利影響。

要適應環境的制約，需要從兩個方面加以分析：一是產品的質量，二是產品的能耗。在這里，產品質量是指能否長期、穩定、高效地工作;而產品能耗是指在滿足功能需求的前提下，盡可能節能環保。要滿足上述要求，首先，需要通過設計為產品設定適當的功能范圍，功能范圍過窄，會使得產品功能單一，適應性不足;功能范圍過大，會造成功能浪費、結構復雜、維護困難。其次，需要通過設計使產品具備優良的工作性能，主要體現在產品的技術應用，材料運用、結構和工藝設計上。再次，需要通過設計使產品具備科學的使用功能，主要體現在高度協調的人機關系。

研究產品的使用與維護階段對生態環境的影響，將有利于提升產品的安全性、易用性，實現產品使用和維護的綠色高效。

六、廢棄物階段對生態環境的影響

產品喪失物質功能和使用價值后成為廢棄物，此階段對生態環境的破壞效應最為明顯?，F代設計強調貫穿于產品的全生命周期，尤其是“可持續設計”（Sustainable Design）的理念，提出設計應當使產品具備“從搖籃到搖籃”（Cradle to Cradle）的可持續性，即是希望最大限度減少對生態環境的損害。但要使產品具備這一屬性，需要擺脫兩方面的困境：一是材料的限制，二是觀念的束縛。

工業產品的用材絕大部分是人工材料，尤其是高分子材料，這類材料的共同特征是制造容易、回收困難，因而其成為固體廢棄物污染的主要來源。盡管所謂“綠色材料”的概念在上世紀80年代就已經提出，但現實是這種材料并未成為目前工業產品的主要用材，這里既有技術的因素、經濟的因素，也有人們觀念的因素。

相對于突破材料的限制，觀念的轉變顯得更加困難。首先，人們對于產品的態度普遍是“喜新厭舊”。產品生命周期的完結和產品代差的出現，是造成這一觀念的客觀因素，然而在經濟利益的驅使下，產品推陳出新的頻率越來高、間隔越來越短，刺激著人們的視聽、調動著人們的消費欲望，因此，許多產品被提前“終結生命”。其次，人作為視覺動物，總是被精美、華麗的事物所吸引，這一方面是由于上述事物擁有更奪目的特征，而更主要的因素是人們對物質的迷戀和財富的炫耀，反之，質樸、簡單的事物很難成為市場的主流，實際上，這是植根于封建時代、發展于工業時代的審美觀念和價值取向在當今的投射。再次，隨著經濟的發展和生活質量的提高，人們缺乏主動延續產品生命和參與廢棄物再利用的動機，人們已經習慣于購買和拋棄，而非維護和再造，因為前者意味著喜悅和簡單，而后者意味著乏味和挑戰。

研究產品廢棄物階段對生態環境的影響，即是對可持續這一命題的思考?？沙掷m不僅僅局限于產品的可持續，還包括經濟、社會、環境和文化的可持續，是一個宏大的命題。以設計引導和滿足消費需求，并維持需求的持續滿足，是達成可持續目標的重要手段，也是減少工業產品全生命周期對生態環境負面影響的有效途徑。

結語

在工業時代向后工業時代發展的歷史進程中，在提倡構建生態文明的當下，工業產品設計將擺脫以經濟利益為至高追求，摒棄以刺激消費為最高宗旨，遏制資源浪費與環境污染，逐步還原到以提升全人類生活品質、增添幸福感、促成人類與自然和諧共生局面的本真，這是時代賦予它的新的歷史使命。

注釋：

①蔡克中，王磊.論現代產品設計中簡約主義的體現[J].包裝工程， 2007（10）：69.

②謝華，鄒超.淺談產品安全性的形成[J].科技信息，2009（16）：354.

③Jakob Nielsen.可用性工程[M].劉正捷，譯.北京：機械工業出版社，2004：58.

作者單位：武漢大學

（責任編輯：高薪茹）