產品可持續性：回到繪圖板

產品生命週期中多達五分之四的排放是由設計階段做出的決定決定的。 通過建立經過驗證的成本優化技術，公司可以做出正確的選擇。

各行各業的大清理工作正在進行中。 在收緊監管、來自投資者的壓力和不斷變化的客戶偏好的推動下，公司正在努力減輕其在地球上的活動負擔。 這種對可持續性的追求需要在許多方面採取行動，改變供應網絡、製造流程和商業模式。 公司也在重新思考他們的產品是如何設計、設計和使用的，尋找滿足性能和質量要求的方法，同時在他們製造的所有產品的整個生命週期中使用更少的資源。

有兩個因素將設計推向了可持續發展議程。首先是技術：從產品運營到產品生產的生命週期排放的持續轉變。這種轉變部分歸功於用戶對額外特性和功能的需求，這些特性和功能需要額外的材料來交付。但這也是因為旨在促進高效運營的技術變革往往會涉及額外的產品複雜性。例如，家用熱泵比它們所取代的燃氣或燃油鍋爐需要更多的材料。與耗能的前輩相比，高效電動機可能包含額外的碳密集型材料，包括額外的銅和稀土磁體。用於優化這些先進電機控制的變頻驅動器需要自己的電路和半導體元件。

這種轉變最引人注目的例子可能是從內燃機到電力推進的轉變，這正在重塑乘用車的生命週期排放狀況。一項研究發現，柴油車產生的約 20% 的碳來自其生產，其餘 80% 的大部分排放在排氣管中。相比之下，同等的電動汽車在使用階段產生的排放量更少，但電池中需要額外的碳密集型材料。如果車輛的電力來自化石燃料，則生產在生命週期排放中的份額將上升到 45%。如果車輛僅使用可再生能源充電，則生產排放將佔總量的 85%。

加強對設計可持續性審查的第二個原因是認識到設計階段通常是解決未來產品和服務資源足蹟的最強大和最具成本效益的點。公司早就知道，設計決策決定了產品的大部分製造、運營和維護成本。同樣的邏輯也適用於可持續性。我們的分析表明，雖然研發佔產品總成本的 5% 或更少，但它會影響該產品高達 80% 的資源足跡。

設計以多種方式影響可持續性。具有可持續性的綠地設計的產品可能會使用更少的材料，或者用影響較小的可回收或生物基替代品代替高足蹟的原始材料。例如，瑞士運動鞋公司 On 開發了一種由生物基合成材料製成的完全可回收的鞋。該公司不是簡單地銷售產品，而是為消費者提供訂閱模式。磨損的鞋子將被送回製造商進行拆卸，消費者將收到一雙新的作為回報。

設計決策還可以確定產品在使用壽命結束時維修、升級、再製造或回收的難易程度。 消費電子公司 Fairphone 為其設備使用模塊化設計，旨在通過允許用戶在組件出現故障或過時時更換組件來消除計劃中的報廢。

建立可持續的研發功能

領先的組織已經通過將其研發團隊的努力和獨創性集中在可持續發展的必要性上，取得了令人矚目的成果。然而，對於許多研發部門來說，一個關鍵的挑戰是找到方法來滿足增強可持續性的新需求，同時控製成本、滿足新的客戶需求以及將其產品與競爭對手的產品區分開來。

高管們告訴我們，管理這種額外複雜性的能力代表了高成熟度研發組織發展的下一個前沿。當然，近年來，一些公司已經在能力上做出了階梯式的改變。例如，傳統的按成本設計方法已演變成今天的按價值設計 (DtV) 方法，其重點是以經濟高效的方式交付對客戶最重要的功能。越來越多的企業在數字化方面也取得了長足的進步，他們使用新工具和數據源來加速產品開發過程並改善其成果。

可持續性設計 (DfS) 擴展和擴展了這些方法，要求組織調整其現有工具，採用新工具，併升級研發職能的基礎設施和能力。

為了大規模實現 DfS，公司可以解決研發職能中三個相互關聯的要素。 首先，他們將如何重新思考他們的產品使用資源的方式，使其適應不斷變化的法規，採用循環原則，並利用客戶洞察力？ 其次，他們將如何理解和跟踪設計決策對排放和成本的影響，以實現他們的可持續發展目標？ 第三，他們將如何培養正確的思維方式和能力，將可持續性融入每一個產品和每一個設計決策？ 讓我們更詳細地看看這些元素中的每一個。

客戶和設計見解

提高可持續性的最大機會通常來自圍繞產品的更廣泛價值鏈的變化。領先的公司從整體角度看待可持續性，檢查產品的運輸、包裝、處理和使用方式——以及在產品壽命結束時會發生什麼。他們與價值鏈中的客戶、供應商和其他利益相關者交談並觀察，然後他們利用由此產生的見解來產生創造性的改進想法。

例如，一家快餐店公司希望減少其商店產生的包裝垃圾量。當設計團隊查看完整的價值鏈時，發現其中很大一部分廢物是由保護產品從工廠到商店運輸的中間包裝產生的。

這激發了對包裝價值鏈的徹底重新設計。該公司開發了一種美觀、節約資源和可回收的包裝，可以保護產品從生產到客戶手中的整個過程。然後將單個產品整合在輕質、可重複使用和可回收的容器中，以在運輸過程中保護它們。這些變化幫助公司減少了 18% 的總包裝廢物，更少的廢物進入垃圾填埋場。該公司還將整個供應鏈的溫室氣體排放量減少了三分之一。

排放成本透明度

可持續設計充滿了複雜性和權衡。用回收材料代替原始材料乍一看似乎可以減少產品的碳足跡，但如果回收工廠集中在偏遠地區，運輸排放量可能會超過任何收益。為了做出這樣的決定，設計團隊需要關於與不同材料和製造選項相關的環境足跡、成本和風險的良好數據。他們需要有效的工具來快速準確地分析不同的選項。

這些工具現在變得可用。例如，資源清潔表擴展了成熟組織已經用於支持設計和採購流程的清潔表成本建模方法。通過將溫室氣體排放納入其自下而上的產品和流程模型，公司可以比較不同的設計、製造和供應鏈選項。或者他們可以將他們當前的方法與最好的方法進行比較，以確定最大的改進機會。

由於資源清潔表還包括材料和製造步驟的成本數據，公司可以使用它們來尋找雙贏機會，同時降低成本和相關排放——或者至少比較改善產品環境足跡但成本更高的選項的相對價值.

將嚴謹、細緻的分析與創造性思維相結合，可以解鎖解決方案，提供更好的環境績效、更低的成本和更大的客戶價值。例如，一家大型鞋類公司使用這種方法重新設計了其整個產品系列的包裝。優化盒子設計，改用再生紙板，減少印刷面積和顏色數量，幫助它將盒子的碳足跡減少了近一半。這些變化還使成本降低了近 20%。選擇將部分節省的資金重新投資於從油基印刷油墨轉向生物基替代品，將進一步減少 9% 的碳足跡。

這項工作還表明，該組織的政策對與包裝相關的排放產生了真正的影響。 用於製造某些包裝類型的特殊工具佔其碳足蹟的很大一部分，並且包裝設計的頻繁更改意味著這些工具通常在其使用壽命結束之前很久就被丟棄。 只需將相同的設計保留更長時間，就可以大大降低成本和碳排放量。

能力和執行力

第三個難題涉及開發組織結構、資源和能力，以支持整個研發職能部門的 DfS 工作。 研發領導者表達的一個共同擔憂是，他們難以執行他們確定的潛在可持續性改進。 工程師通常缺乏評估和優先考慮不同想法的工具或將它們整合到產品中的知識。

為了克服這些絆腳石，許多公司發現為他們的努力建立一個焦點是有用的——要么是一個支持跨職能部門可持續發展計劃的卓越中心，要么是在業務部門內工作的專門的可持續發展倡導者。卓越中心負責引入新工具，例如資源清潔表，並負責獲取和維護支持有關可持續性主題的有效決策所需的數據。它還將與更廣泛的研發職能部門的領導者合作，將可持續性納入組織的正式研發流程。

為了幫助研發人員有效地使用新工具和流程，公司可能需要投資於能力建設，從高級管理人員的可持續發展主題介紹到設計和工程人員的生命週期分析和資源清潔表的深入培訓。

最後，組織需要跟踪可持續發展工作的進展，並將其嵌入到他們的研發績效管理系統中。這需要改變指標、目標和激勵系統，所有這些都與更廣泛業務的可持續發展目標保持一致。

關於作者
Stephan Fuchs 是麥肯錫慕尼黑辦事處的高級專家，Stephan Mohr 是該辦事處的合夥人； Malin Orebäck 是斯德哥爾摩辦事處的高級專家； Jan Rys 是蘇黎世辦事處的顧問。

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