《Proceedings of the Design Society》：Analyzing product circularity: a comparative assessment of existing approaches and development of a retention-option-weighted multi-criteria assessment tool
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循环经济是可持续发展的核心，然而许多产品仍难以遵循其原则。同样，由于方法众多且复杂，评估循环性仍具挑战性。本研究提出了一种基于成熟设计面向循环经济原则的多准则评估工具，用于在不同系统层级上评估产品循环性。该工具通过探索性文献综述开发，将定性与定量指标相结合，并
循环经济是可持续发展的核心，然而许多产品仍难以遵循其原则。同样，由于方法众多且复杂，评估循环性仍具挑战性。本研究提出了一种基于成熟设计面向循环经济原则的多准则评估工具，用于在不同系统层级上评估产品循环性。该工具通过探索性文献综述开发，将定性与定量指标相结合，并采用基于保留选项的加权系统。其中等复杂度的案例研究验证了该工具的适用性。
研究背景与问题提出
从线性经济向循环经济（CE）转型是应对各类可持续发展挑战的根本性回应，尤其在生态和经济维度上，体现为材料效率的提升和新型商业模式（BM）的推广。产品循环性是这一转型的核心概念，其量化了产品在封闭循环系统中于整个生命周期内保持价值、材料和功能的程度。在此背景下，精确且全面地评估循环性能对于指导当前及未来的设计决策至关重要，有助于识别再设计的潜在热点，并为循环经济实施进展及更广泛的可持续性目标提供基准参照。然而，现有的循环评估方法（CAA）在范围、指标、复杂性、与CE原则及设计策略的一致性方面差异显著，且随着CE出版物数量的增长，方法选择愈发困难。多数循环设计工具缺乏对设计面向循环经济（DfCE）原则的专门关注，这一研究空白已引起学术界的重视。此外，现有工具倾向于强调定性和物理层面，而非定量和数字化方法。在此背景下，Neumann、M?rsdorf和Vielhaber等人（2025）的研究指出，精确的循环性能评估对于设计isk等方面尤为关键。鉴于此，该研究旨在评估现有CAA，聚焦于最突出和广泛采用的方法，识别其局限性，并提出一个经过优化的框架，以 pinpoint 具有最大循环优化潜力的热点，同时保持整体复杂性最小化，适用于该领域的新手。该研究的核心问题是：如何开发一个改进的、聚焦DfCE的框架，以系统解决当前CAA中存在的缺陷？
研究方法与工具开发
研究人员遵循设计研究方法论（DRM）展开研究流程。首先，通过遵循PRISMA-ScR框架的探索性系统文献综述（SLR）进行研究与澄清（RC），确定最常被引用、采用和已知的方法的潜在弱点，并提炼改进方法论的需求。在SLR中，研究人员以Google Scholar为数据库，使用"circular"、"product"及"circular assessment"等关键词组合进行检索，共获得2749条结果，经筛选后最终纳入48篇文献，并从中选取12种代表性CAA进行深入分析。随后，在描述性研究一（DS1）阶段，将识别的CAA与21个预设的DfCE特征进行批判性比较，这些特征基于Bocken et al.（2016）等确立的DfCE策略定义，分为内部设计、产品装配、外观设计和材料选择四大类别，涵盖模块化设计、 timeless产品设计、光学耐久性等多方面内容。基于此，研究人员推导出新型方法的需求及实践挑战。
在规范性研究（PS）阶段，研究人员开发了"循环设计评估器"（CDE），这是一种定性-定量结合的方法，专注于拆解和产品内部方面。CDE的独特之处在于其加权系统将21个预定义的DfCE特征与Reike et al.（2018）提出的保留选项（RO）相联系。保留选项被选为相关的CE范式，因其与Bocken et al.（2016）概述的"缩小"（RO-0和RO-1）、"减缓"（RO-2至RO-6）和"闭合"（RO-7至RO-9）资源循环策略具有强对应关系。该工具完全在微观和纳米层级运作，即针对单个产品及其组件和材料。为管理产品复杂性，CDE采用组件化方法，先对各装配组（AG）单独评估，再通过基于重量的加权聚合到产品层面。
CDE的核心技术方法包括：每个DfCE特征关联一个包含多达十个评估选项的下拉菜单，并配有信息框解释各选项区别；采用基于层次分析法（AHP）的加权系统，捕捉各特征相对于给定保留选项的相对贡献，所有210个权重值的一致性比率均低于10%，确保方法有效性；提供不绑定特定保留选项的总体加权选项，以及允许用户调整权重因子的灵活性。该工具还提供完全可访问的权重数据，并可与系统创造性方法集成，为识别的弱点生成有针对性的改进措施。
案例研究与结果验证
在描述性研究二（DS2）阶段，研究人员通过中等复杂度的案例研究验证工具功能与局限性。案例选取一台基本滤泡式咖啡机，其具有广泛认知度、适中技术复杂度、多种材料构成等特点。根据CDE程序，该咖啡机被细分为五个装配组：外壳及结构件（AG-1，34%）、供水及锅炉（AG-2，26%）、过滤器及咖啡支架（AG-3，8%）、电气单元及控制元件（AG-4，22%）、咖啡壶（AG-5，10%）。
评估结果显示，该咖啡机整体循环性能为65.7%，处于中等水平。基于保留选项的分析揭示了各装配组的缺陷：AG-5的焊接连接显著阻碍非破坏性拆解，影响RO-2至RO-6；AG-1的薄壁聚丙烯外壳限制了耐用性，尤其阻碍RO-2；AG-2的锅炉只能用专用工具拆除；AG-4的大部分连接为焊接，限制了原材料获取。含有更多集成系统的AG-2和AG-4尤其难以拆解，表现出最严重的循环性能缺陷。
基于这些实证识别的热点，研究人员应用Mohnke et al.（2024）的系统创造性方法，直接从产品评估缺陷中推导出改进策略，包括：实现备件更换以延长使用寿命并创造持续收入流；将焊接和胶接替换为螺钉或卡扣连接等可逆连接方法；提高可回收组件比例；将高重量聚丙烯外壳替换为不锈钢以增强timeless产品设计和长期光学耐久性。实施这些措施后，产品的循环性能从65.7%提升至81.5%，改善幅度超过15%。
讨论与局限性分析
研究人员在讨论部分指出，CDE被证明是识别循环优化（尤其是设计和制造决策方面）的有效而直接的工具。其结构化方法整合了多个关键DfCE特征，并将其与宏观CE范式相联系，从而促进循环性的整体识别。工具的使用便捷性、直观界面以及为每个选择选项提供解释信息的能力，构成了相对于现有CAA的实质性改进，有效解决了更简单评估方法领域中的空白。
然而，CDE的应用也揭示了某些局限性。首先，其有效性高度依赖于装配组的定义和用户对产品专业知识，这与典型的基于生命周期评价（LCA）的应用相当，但仍是可能影响工具结果的重要因素。其次，DfCE特征之间的重叠意味着评估一个方面可能影响另一个方面，这一考量目前尚未纳入工具。此外，产品的商业模式也未被特别涉及，尽管其对CE可能具有重要意义。虽然基于探索性SLR，评估方面仍可进一步细化和扩展，SLR本身也可通过纳入更广泛的文献（尤其是荟萃综述）来加强。DfCE特征列表也需要进一步测试和审查。某些选项，特别是"可升级性"等定性选项，过于僵化、区分不足或难以分配特定列表条目，可能导致分析不一致。最后，尽管CDE涉及多个生命周期阶段，但并未提供与生命周期可持续性评价（LCSA）相同的整体性覆盖。
关于加权系统，虽然这是CDE的显著特征，但也存在局限。AHP作为具有固有不jar性的加法方法，在某些情况下（尤其对于关键标准）可能导致不准确的评估。具体而言，一个标准中的重大缺陷可能被另一个标准中的高分所抵消，这在某些标准不可协商时可能 problematic。此外，AHP假设每个标准的效益贡献是线性的，而实际效应通常是非线性的。为应对这些问题，Fuzzy-AHP等AHP扩展方法可能提供显著改进，通过数学上整合不确定性和人类模糊性，使方法更加稳健和现实。
研究结论与展望
本研究提供并比较了跨不同层级的循环评估方法概述。探索性文献综述识别了广泛的方法，最终提出改进当前设计选项循环评估（特别强调制造方面）所需的步骤。由于循环性能可以在不同层级评估，所提出的工具主要聚焦于微观和纳米层级。该方法详细展示了其从现有评估方法批判性比较中推导出的需求，结合定性与定量方面，实现了跨多个生命周期阶段的循环性的详细而多功能的理解。
案例研究结果显示，与现有评估方法通常仅提供高层次或纯定量评估不同，CDE在组件和材料层面突出了具体的设计缺陷，展示了不同循环策略将如何影响产品的整体性能。定性见解（如可用性和拆解考虑）与定量指标（如材料回收）的结合，实现了对循环性更细致和可操作的季度。这种关于循环设计决策的详细程度和可操作指导，代表了相对于某些传统CAA的明显改进。
展望未来，CDE的进一步发展将包括外部群体的独立评估（无作者参与），以实现更高的方法准备水平（MxRL），并进一步验证其适用性，特别是在更复杂产品的背景下。尽管存在局限性，该工具的可适应性、多DfCE特征的纳入以及多种循环范式的整合，使其成为现有方法的有价值的补充，特别是因为它桥接了循环评估的多个层级。研究人员强调，要实现最优应用，仍需进一步验证和完善，但CDE为循环评估方法提供了坚实的基础。
