《Proceedings of the Design Society》：Mitigate product obsolescence by design: exploratory review of adaptability, upgradability and flexibility
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电子废弃物的持续增长要求设计方法超越修复与回收范畴。本研究探讨了适应性（adaptability）、可升级性（upgradability）和灵活性（flexibility）这三种被提出用以缓解产品过时（product obsolescence）的设计策略。研究
电子废弃物的持续增长要求设计方法超越修复与回收范畴。本研究探讨了适应性（adaptability）、可升级性（upgradability）和灵活性（flexibility）这三种被提出用以缓解产品过时（product obsolescence）的设计策略。研究人员从立法、学术和工业视角审视了相关流程与指南，并通过工作坊（n=16）加以补充。应用实例显示了潜力但仍属稀缺，且揭示了反弹效应（rebound effects）。研究建议建立一个适应性设计的通用框架，未来研究应评估该框架、通过实证扩展指南，并解决消费者认知和商业模式障碍等问题。
产品过时（product obsolescence）是导致全球电子废弃物（e-waste）急剧增长的关键因素之一。根据预测，到2030年全球电子废弃物将达到820亿公斤，而2022年仅有22.3%得到正规回收处理，大量电子废弃物通过焚烧和填埋造成土壤、水和空气污染。尽管修复（repair）作为一种循环策略近年来受到消费者关注，设计决定了产品的可修复性，但修复本身无法防止产品在功能完好的情况下被丢弃——超过50%的吸尘器和咖啡机在仍能正常工作时就被消费者舍弃，原因在于消费者追逐技术更先进的产品。因此，仅靠修复和回收不足以应对产品过时问题，需要从设计源头入手延长产品寿命。
在此背景下，欧盟《可持续产品生态设计法规》（Ecodesign for Sustainable Products Regulation, ESPR）出台了针对能源相关产品的具体要求，旨在延长产品寿命、支持循环经济转型。研究人员注意到，适应性（adaptability）、可升级性（upgradability）和灵活性（flexibility）作为三种密切相关而又各具特色的设计策略，在学术界、立法界和工业界逐渐受到关注。然而，这些策略的定义边界模糊，缺乏统一的设计框架指导实践，工业应用也仍然有限。为此，研究人员开展了这项探索性综述研究，旨在系统梳理三种设计策略的内涵、设计流程与方法工具，构建通用框架以支持工业设计实践。该论文发表于《Proceedings of the Design Society》，对推动适应性设计从概念走向操作化具有重要意义。
研究采用的主要技术方法包括三个方面：一是探索性文献综述（exploratory scoping review），在Web of Science核心合集中针对适应性、可升级性和灵活性三个主题分别构建检索式，结合引文主题中观分类进行精化，并通过滚雪球法补充文献，最终纳入101篇出版物；二是立法与工业案例分析，涵盖ISO 21931-1:2022、EN 45554 (2020)等标准及Fairphone 2、Deglace Fraction等工业实例；三是工作坊研究，招募了安特卫普大学产品开发专业16名本科设计学生（1名一年级、13名二年级、2名三年级），使用未来适应性设计（Future Adaptive Design, FAD）工具包进行两小时的分组实践，通过Mentimeter问卷收集反馈，以定性补充文献发现。
研究结果部分围绕四个小节展开。
**设计策略：适应性、可升级性与灵活性**
研究人员通过文献综述界定了三种设计策略。适应性被ISO 21931-1:2022定义为产品能够被改变或修改以适应特定用途的能力，文献中将其视为缓解过早产品过时的上层概念，常与灵活性、可升级性和模块化（modularity）相联系；但其实现方式可分为针对性适应（预知未来变化）和泛化适应（保持开放）。可升级性在EN 45554 (2020)中被定义为增强产品功能、性能、容量或美学的过程，分为参数升级（性能提升）和功能升级（功能增减），需要配套的升级计划（upgrade plan）来规划各代产品上市时机、性能提升幅度及设计方案；与之相关的逆向策略包括再制造（remanufacturing）和修复设计，其中拆解（disassembly）是关键使能条件，拆卸图（Disassembly Map）等工具可辅助优化。灵活性在ISO 21931-1:2022中指以较小系统变更容纳不同功能的能力，代际多样性（generational variety）是其重要使能因素。研究还辨析了大规模定制、可重构产品和多用途产品等相关但不同的概念。
**通用框架**
研究发现目前尚无被广泛接受的适应性设计框架，现有框架的有效性也因应用缺乏而受到质疑。研究人员从文献中归纳出三种设计策略共有的九个设计步骤：检查过时/废弃原因、识别用户需求、推导功能需求、构建功能与组件结构、锁定关键组件、预估适应需求、适应性（再）设计、评估设计方案、迭代优化。其中前两步和后两步为通用步骤，中间步骤因策略而异。功能-行为-状态（function-behaviour-state, FBS）建模和基于层级的架构等工具用于产品物理结构表征；升级计划和生成多样性指数（generational variety index）、耦合指数（coupling index）等支持前瞻性与评估环节。研究特别指出，识别对变化敏感的关键组件，以及应对未来不确定性扰动的迭代动态性，是两个常被忽视但重要的环节。
在设计指南方面，研究人员将文献中的建议归纳为两大策略：独立性（independence）和非敏感性（insensitivity）。独立性指功能增减替换时对周边组件的结构影响程度，可通过解耦接口、基于功能相似性/过时风险/能耗的模块化实现。非敏感性指通过预先设计裕度来吸收功能或性能的变化差异，具体指南包括：控制设计参数调节（如特斯拉通过空中软件升级实现参数升级）、 oversized 工程指标规格（如增强底盘以适配未来水箱）、在产品外表面/内部模块周围/接口组件周围预留空间、将预期变化的部件置于产品外部（表面处理原则）、提供自由接口或扩展表面、减少组件或模块的嵌套（避免与周边部件过紧配合）。
**工业现状**
工业应用方面，Fairphone 2是模块化设计的成功范例，允许相机模块等升级；Phonebloks、PuzzlePhone和Google ARA等项目则提出了模块化概念但未能实现。研究指出适应性设计存在反弹效应：Google ARA案例显示模块化导致材料使用增加、系统复杂性上升和硬件过度消费。在吸尘器领域，Deglace的Fraction产品强调通过模块化设计实现电机升级；比利时初创企业FairVacuum基于开源项目Tenok进行平台化设计，采用开放式箱体结构兼容不同尺寸的电机和软管，体现了通过oversized 设计规格提高非敏感性的指南，但其再制造、拆解和可修复性目标与适应性设计仅有部分交集。
**工作坊**
鉴于工业应用有限，工作坊旨在考察未来设计专业人士对适应性设计的认知与应用。学生识别出USB-A向USB-C端口转变、触控屏替代物理按键、电池性能提升等普遍过时风险，技术过时、技术过时和功能过时最为突出，电池、线路、控制按钮和充电端口被视为关键组件。模块化作为适应性设计的关键使能因素在学生重新设计中得到明显应用，包括卡扣、磁吸、魔术贴和螺丝等可拆卸连接方式。然而，学生在面对未来不确定性时存在困难，除关键组件模块化外，未能充分运用其他适应性使能因素。以电动牙刷为例，其改进设计虽引入OLED显示屏和可更换刷头，但尚未构成真正的平台设计（platform design）。
在讨论部分，研究人员指出产品过时是过早废弃的重要原因，修复和回收策略存在局限。研究主要贡献在于整合结构化现有文献、立法与案例，提出包含九个共同步骤的框架以支持设计实践而非强制规定流程。工业应用稀缺和工作坊观察到的设计直觉不足表明，需要更多实证研究来验证框架、揭示功能与组件独立性和非敏感性的实际增强方式。研究识别出四个关键障碍需要未来研究关注：未来技术趋势、市场动态和消费者需求的不确定性；消费者对适应性产品的认知、购买意愿、合同形式和安装模式尚不明晰；可升级产品商业模式因新颖性和风险而面临挑战，"可升级产品服务系统"（Upgradable Product Service System, Up-PSS）作为服务导向的经济模式具有潜力；适应性设计带来的复杂性增加，包括模块化结构挑战和多要求权衡决策。研究人员建议使用模糊逻辑（fuzzy logic）和遗传算法（genetic algorithm）等建模与优化技术辅助设计师识别最优方案——模糊逻辑可有效管理模糊设计标准，遗传算法可识别最优设计解。
研究结论部分翻译如下：
修复与回收有助于减少电子废弃物，但无法防止由更广泛形式的产品过时驱动的过早产品废弃。包括技术、功能和立法在内的多种变化类型导致产品过早过时。指定的生态设计标准仅涉及评估产品用于修复和升级目的的拆解，但并未涉及是否升级或如何相应设计产品（EN 45554）。在文献中，适应性、可升级性和灵活性被识别为缓解产品过时、延长产品Formatter产品寿命的既区别又相关的设计策略。由于其侧重于调整功能而非回收单个部件或材料，适应性通常被认为在环境影响方面优于回收、修复和再制造，当然这取决于使用阶段和材料之间的权衡。根据文献，适应性、可升级性和灵活性在其设计过程和相关方法方面表现出相似性。因此，该框架将文献中报告的重复设计活动综合为九个共同步骤，旨在支持和启发设计实践而非规定固定流程。虽然若干步骤有现有方法或工具支持，但适应性（再）设计和评估阶段相对发展不足。当产品的功能和组件对变化独立且不敏感时，产品最具适应性。据此，本研究编制了一套结构化的设计指南，由文献推导并经作者综合，以将流程层面的洞察积累为可操作的产品层面考量。虽然存在Fairphone 2等有希望的事例，但适应性产品的成功工业应用仍然有限。此外，探索性工作坊表明学生在应对适应性产品设计时设计直觉有限。尽管重新设计的概念具有某些潜力，但除关键组件模块化外，未观察到适应性的其他特定使能因素。未来研究应优先进行：（1）系统综述以进一步验证和完善所提出的框架；（2）涉及工业设计师和真实约束条件的实证研究；（3）开发和测试专门支持适应性产品评估和（再）设计的设计方法。这些方向共同推动适应性产品设计从主要概念策略走向可操作的工业设计实践。
