可持续发展在产品开发流程中的实施:航空航天产业案例研究

《Proceedings of the Design Society》:Implementation of sustainability in the product development process: a case study in the aerospace industry

【字体: 时间:2026年07月03日 来源:Proceedings of the Design Society

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  本研究深入一家案例企业,从实践者视角探讨可持续产品开发(SPD)的实施路径。战略层面的实现需满足以下三个条件:其一,在关键产品开发阶段集成相关工具;其二,将意识与责任渗透至组织各个层面;其三,确保工具、可持续发展方法及所用指标之间具备内在一致性。尽管SPD工具

  
本研究深入一家案例企业,从实践者视角探讨可持续产品开发(SPD)的实施路径。战略层面的实现需满足以下三个条件:其一,在关键产品开发阶段集成相关工具;其二,将意识与责任渗透至组织各个层面;其三,确保工具、可持续发展方法及所用指标之间具备内在一致性。尽管SPD工具得到系统性应用并助力企业能力建设,但当前流程尚无法保证可持续性的系统性提升,此问题有待进一步研究。
本研究旨在探讨可持续发展理念在航空航天制造业产品开发流程中的实施路径与现存挑战。研究背景源于全球航空业面临的紧迫环境压力:据国际民用航空组织(ICAO)预测,若维持现有发展模式,航空业排放量将于2050年翻倍。在此背景下,GKN Aerospace作为与SPD研究者自2007年起建立合作关系的全球一级航空框架与发动机零部件供应商,正从工具的临时性应用转向系统性、协同性与战略性的可持续产品开发(SPD)工具实施路径。

当前研究存在显著空白。尽管SPD工具种类繁多,其实际应用率偏低,且现有工业设计流程与可持续设计实践之间存在兼容性障碍。学术界虽强调工具整合的重要性,却鲜少关注工具在工业场景中的实际落地,尤其缺乏针对航空航天等高复杂度行业的深入考察。GKN Aerospace的发动机事业部负责航空发动机零部件设计,其产品装配于超过90%的新造大型客机,该部门成为观察SPD工具实施的理想对象。

研究人员采用行动研究(Action Research)方法论,通过组织诊断与协作参与获取深度洞察。研究周期涵盖作者近六年作为企业可持续发展专家的工作实践,期间通过与管理层的迭代讨论规划SPD工具推进策略与资源配置,同时依托与学术界的合作项目实现结构化研究阶段。在行动与观察阶段,研究人员深入参与产品与技术开发项目,提供可持续性评估、风险管理及改进机会识别支持;数据来源包括每周例会、技术评审、工作坊及技术报告等书面文档。此外,研究人员对工具使用者开展问卷调查,以理解各工具的优势、局限与挑战。

GKN Aerospace构建了由四个工具组成的SPD工具箱,覆盖产品全生命周期不同阶段。其一,Fingerprint工具应用于"投标/不投标"(Bid/No-bid)前期决策阶段,系与研究者联合开发、经企业定制化的初始可持续性影响评估工具,采用公司特定的领先可持续性准则(Leading Sustainability Criteria),以定性量表预判产品可持续性表现,但目前缺乏评审系统以确保客观性与一致性。其二,可持续性影响评估工具(SIA)嵌入从技术规划到详细设计结束的门径评审(Gate Assessment),基于战略分步法设计,项目推进越深则评估步骤越多,涵盖材料关键性评估、使用阶段CO2评估等模块,虽与技术评审系统强制整合,但当前机制仅要求完成评估而非达到特定绩效标准。其三,生命周期评价工具(LCA)在概念设计与详细设计两阶段应用,目前由特定业务线LCA专员以非系统性方式执行,早期LCA聚焦环境热点识别而非全面评估,详细设计阶段LCA则指导制造、供应及运输相关的环境挑战应对。其四,Footprint工具作为产品开发启动后的沟通工具,整合前三者元素,从环境、社会、经济三个维度以27项准则评估产品全生命周期,采用0-9分的可持续性合规指数(Sustainability Compliance Index)进行评分。

研究结果显示,Fingerprint工具在商业决策中实现了系统化应用,使用者反馈其有助于将可持续性纳入日常工作视野并创造业务价值,但需经验丰富的同事指导以建立正确思维框架。SIA工具虽通过门径强制力确保使用, последний 甄别出该工具存在"为使用而使用"的形式化风险,使用者反映其常于门径截止前仓促完成,且工具设计在促进团队协作与降低使用门槛方面存在改进空间。LCA工具的战略价值体现在长期环境影响量化与企业环境目标达成支持,但其非系统性部署限制了应用广度,且结果沟通与数据不确定性构成持续挑战。Footprint工具作为最新实施的工具,虽获内外部利益相关者积极响应,但其成熟度不足,客观性验证与战略衔接尚待加强。

研究人员基于实践提出战略性SPD实施的三重要素:工具需部署于关键决策节点、责任意识需跨组织层级渗透、工具方法与评估指标需保持内在一致。研究同时揭示关键差距:尽管工具衍生自同一战略可持续发展框架,各工具准则集合与评估路径仍呈分散状态;定性指标易受质疑,定量评估更易获接受;工具使用虽推动能力建设与相对改进,但其对加速行业可持续转型的充分性尚不明确。

本研究结论部分指出,工具的系统使用并不自动转化为系统性的可持续性改进,门径机制虽保障工具使用与结果审批,却未能确保产品环境绩效的持续提升——更有效的方法或许是将预期可持续性绩效作为项目推进的前提门槛。研究发表于《Proceedings of the Design Society》,为具有结构化长周期产品开发流程的其他行业提供了可借鉴的实施范例,同时呼吁对SPD工具间的协同性、纵向实施效果及产品层面绩效改进开展深入追踪研究。
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