洞见 | 从《流浪地球2》看可持续设计，为了地球的未来而改变
2023年春节期间上映的《流浪地球2》，引发了全民的环境意识觉醒。从太阳即将毁灭到人类开启流浪地球计划，《流浪地球2》以无限科幻畅想为人类勾勒了一个地球环境遭受极端毁坏的场景。而在现实世界中，人类的地球正在经历缓慢的环境恶化，可持续发展在近年来逐渐得到了全球的重视。
历史上，除非有明确的法规，产品设计很少会考虑到环境污染和资源消耗的问题。然而，市场需求已经成为新的驱动力：消费者期待购买更具有环境责任的产品。最近，一份由PTC公司赞助的CIMData eBook调查1显示，消费者不仅喜爱可持续的产品，还愿意为此付出更高的价格。此外，政府主管部门也在不断施加更为严格的环境管理压力。
来自政府主管部门和消费者的要求和需求，让可持续产品设计成为制造商的头等大事，产品制造商已经开始寻找更可持续的方式进行产品设计、生产和售后服务——必须评估整个产品生命周期，以确认可以提升和改进效率之处。更为关键的是，在产品被生产制造出来之前的产品设计与工程化阶段，才对可持续的环境，产生最大的影响力。
什么是可持续设计技术？
可持续设计技术指的是可以帮助企业减少原材料和能源消耗、赋能公司在严格的环境和安全管控的市场中竞争、改善企业品牌声誉和信誉等策略。在设计产品的过程中保持可持续的意识，制造商可以考虑以下可持续设计技术：
升级改造（Upcycling）——升级改造包括将低价值或废弃品转换为高价值产品。在这个过程中，可能无需将旧品拆解到原材料状态。升级改造可以使用预消费或消费后废品，或采用这二者的结合。例如，一家名为Rebottled 荷兰公司通过升级改造，将空酒瓶转换为设计师玻璃器皿，从而阻止了14万支空酒瓶成为废品，同时也保留了最初生产制造这14万支空酒瓶所消耗的能量1。同样，Tommy Hilfiger发布了采用100%可循环棉花所制造的牛仔裤，该可持续蓝粗棉布（denim）是阿姆斯特丹PVH Denim Center的研究成果2，该研究主要是为了设定更有效率和更环境友好方式生产蓝粗棉布的新标准。
可拆卸设计（Design for disassembly, DFD）——DFD主要是简化产品拆卸过程的产品设计理念，其收益包括：便于再生产制造过程、减少拆卸的时间和成本、促进恢复可再利用的产品部件与材料。采用DFD，产品被设计为便于拆解以利于恢复重要的可再利用组件、高性价比的拆分过程以简化维修等。这样就能再利用、再生产制造和再循环，从而减少废品和产品废弃部件。
设计具有更长寿命的产品——说到延长产品的使用时间，就必须要思考产品生命周期的定义。“产品寿命”被定义为一个产品可以有效执行设计功能的时间。面向更长寿命的产品设计，则要考虑优化的生命周期。当然，优化一个产品的生命周期，并不意味着要最大化产品生命周期，即使在可持续设计的要求下。
绿色设计与可持续设计的区别是什么？
制造商们通常替换使用绿色设计和可持续设计这两个概念。这两类设计都聚焦于创造更加环保和高效使用资源的产品。然而，这二者也有着细微的差别。
绿色设计——绿色设计指产品设计原则更加具有环保意识以及更高效利用资源。制造商不仅需要减少能源和原材料消耗以及有害物质的排放，还要确保产品和部件被设计为更易于分类、循环或再利用。
可持续设计——可持续设计则指更系统化措施。在降低能耗、减少原材料消耗和最小化污染的基础上，可持续设计还关注长期的产品环境影响和社会接受度。
PLM如何让可持续设计更容易？
面向可循环性、可再利用性和能源效率的产品设计和制造，需要对产品全生命周期有着全面的理解。确保产品在原材料采购、生产制造、物流、使用、售后和废弃处理等方面的可持续，这些都在极大程度上受产品设计阶段决策的影响。这就是为什么PLM产品生命周期管理软件，能够从设计部门开始赋能绿色产品策略。
在产品生命周期中管理产品，将创造大量的信息和数据。对于具有可持续理念的制造商来说，捕捉和关联这些跨产品生命周期的数据，以促进每一代产品的迭代将十分重要。面向绿色制造的PLM允许企业团队从单一事实源，管理所有与产品相关的数据，这其中包括二氧化碳排放、直到产品退出的生命周期、可持续原材料使用、可持续供应商认证等。
利用PLM的无缝数据共享和跨企业实施数字主线平台，设计师、工程师能创造更好、更可持续的产品。例如，对贯穿产品生命周期二氧化碳足迹具备可视性和可追踪性，让制造商能够设定一个可以改进的基线，包括采用更可持续的采购或生产制造过程。
作为全球首屈一指的PLM解决方案商，PTC已经和大型制造商一起行动起来，实践可持续产品设计和制造，并带领生态一起拥抱可持续。作为全球化的PLM协作平台，PTC Windchill可高效驱动绿色产品全生命周期管理。全球品牌和制造巨头纷纷基于PTC Windchill打造的PLM解决方案，推进可持续产品设计。
Windchill平台可实现多种场景，包括产品寿命终止模块化拆解、重组产品零部件为备件、零部件翻新用于新产品、可循环零部件独立回收等，这些都提升了产品零部件的可回收率以及产品废弃后的再利用，从而减少废弃物以及需要使用的零部件和工具等。
Windchill的零部件和文档分类管理，可提升零部件的模块化程度，从而减少零部件冗余。Windchill可让工程师更方便地管理现有零部件以用于新设计，减少零部件冗余设计、外包和制造，改进现有零部件可利用性，从而减少工厂所使用的工具和能耗、减少备件库存，以及提升产品寿命终止后零部件的可循环性。
Windchill的供应商管理可集成SiliconExpert、IHS Markit、Assent Compliance等第三方供应商数据库、可基于REACH和ROHS标准选择和同步原材料的合规数据、可为新产品开发的零部件选择和变更分析等提供直观的BOM工作流以及集成风险分析等，从而让产品开发团队做出正确的采购选择、在设计时集成原材料的合规数据、及时获取供应商零部件风险分析和变更通知等。
PTC Creo是一款可加速产品创新，更快打造更优产品的3D CAD解决方案。2022年发布的Creo 9从多个方面改进了生产力和可用性功能，进一步优化了人体工程学、基于模型的定义 (MBD)、仿真、创成式设计以及增材/减材制造工具。Creo支持可持续的产品设计，Creo Simulation Live和ANSYS Simulation帮助产品设计师不断迭代优化设计，可进行物理结构、热模型和流体力学等虚拟和原型仿真分析，从而减少物理测试和材料浪费，对后续的可持续需求进行精确的预测，高质量的设计还可减少后期产品化阶段的变更和造成的浪费。基于人工智能的Creo生成式设计可让产品更为轻便，减少后期产品使用过程中的能源消耗、减少所使用的原材料，从而减少碳足迹和降低对环境的影响。
PTC Codebeamer是一款面向敏捷开发的ALM应用生命周期管理软件。采用Codebeamer，可以将可持续合规与相关行业标准与产品开发需求相结合、管理可持续需求和开发测试、将可持续要求与开发测试和对象设计相结合，还能实现能源远程监控和服务的软件管理，这些ALM能力将确保产品能够满足可持续性规范，实现基于软件的能耗报警、OTA远程更新和其它可持续需求，降低因监管、需求或设计变更所带来的不可预知影响等。
将CAD、PLM、ALM等数字技术都结合到一起，PTC的数字主线平台高效支持了原材料采购、设计、生产制造、物流、使用、售后和废弃处理等产品全生命周期的可持续解决方案，特别是从产品设计源头把控可持续对于产品生命周期的整体影响，让制造商成功走上绿色制造和高质量发展之路。
总结：采用可持续制造实践正变得越来越重要，绿色策略正在成为所有制造商的主要策略。而PLM和数字主线作为可持续产品设计的基石，让企业能够采用更环保的实践，同时提升成本效益和效率。2023年，积极实践可持续设计，让我们的地球更可持续！
[参考文献]
关于PTC
PTC使全球制造商能够通过软件解决方案实现两位数的影响力，这些解决方案使他们能够加快产品和服务的创新，提高运营效率并提升员工生产率。PTC与广泛的合作伙伴网络进行合作，为客户提供各种灵活性，客户可借此灵活地部署其技术，以在本地、云端或通过其纯SaaS平台推动数字化转型。在PTC，我们不只是想象一个更美好的世界，更是要将想象变成现实。
