在產(chǎn)品的整個(gè)生命周期中，設(shè)計(jì)一直是影響性能、成本和質(zhì)量的關(guān)鍵變量，在今天節(jié)能減碳的需求下，產(chǎn)品有近80%對環(huán)境的影響都是在最初的設(shè)計(jì)階段就決定的：使用什么材料、如何制造、能源效率表現(xiàn)怎樣等等，而解決這些問題的方法，是將“可持續(xù)性”作為一項(xiàng)商業(yè)指標(biāo)，并利用數(shù)字化技術(shù)加速目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。

　　設(shè)計(jì)可持續(xù)產(chǎn)品需要及早了解其對環(huán)境的影響，對產(chǎn)品的材料、能源使用、制造過程及預(yù)期資源消耗需要具備深刻洞察。在設(shè)計(jì)階段，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)必須考慮供應(yīng)商、分銷商和物流供應(yīng)商，同時(shí)平衡可持續(xù)性、盈利能力、績效和質(zhì)量。數(shù)字化是打通企業(yè)數(shù)字能力進(jìn)行整體設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，需要將產(chǎn)品設(shè)計(jì)建立在系統(tǒng)方法之上，并將其放入相互關(guān)聯(lián)的工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)整體的可持續(xù)目標(biāo)。

　　從系統(tǒng)性設(shè)計(jì)開始

　　一個(gè)系統(tǒng)可以與集成電路的某種特性一樣具體，也可以與產(chǎn)品所涉及的環(huán)境一樣廣泛。大多數(shù)現(xiàn)代產(chǎn)品都不是由一個(gè)單一系統(tǒng)構(gòu)成，在其開發(fā)過程中往往涉及到多個(gè)工程學(xué)科，這一類產(chǎn)品可以被描述為系統(tǒng)性系統(tǒng) (system of systems)。在執(zhí)行項(xiàng)目時(shí)，需要協(xié)調(diào)不同的學(xué)科，并及早進(jìn)行仿真，對各個(gè)子系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，然后平衡它們之間的交互方式。

　　舉例來說，如果我們要生產(chǎn)一款船用螺旋槳，增加葉片節(jié)距可能會提高流體動力效率，但這同時(shí)也取決于發(fā)動機(jī)和其間的每一個(gè)子系統(tǒng)，以提供足夠的動力，并在運(yùn)行中滿足低碳要求。這種多學(xué)科聯(lián)動在今天更加復(fù)雜，優(yōu)化速度也要比過去快，這時(shí)，數(shù)字孿生技術(shù)就派上了用場。

　　數(shù)字孿生技術(shù)有助于深入了解產(chǎn)品的生產(chǎn)方式、物流成本、使用壽命以及如何適應(yīng)循環(huán)經(jīng)濟(jì)。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)初期引入數(shù)字孿生可以打造一個(gè)更智能的設(shè)計(jì)空間，并將其與業(yè)務(wù)的可行、盈利和可持續(xù)性聯(lián)系起來，需求和評估從一開始就能夠無縫結(jié)合。

　　在互聯(lián)的工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中前行

　　在設(shè)計(jì)階段做出正確的可持續(xù)性決策需要準(zhǔn)確和廣泛的數(shù)據(jù)收集，以幫助數(shù)字孿生的創(chuàng)建，這其中涉及到供應(yīng)商、物流運(yùn)營和能源基礎(chǔ)設(shè)施的擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)等等。這種方法可以說是打通上下游，形成一種集體智慧，進(jìn)而準(zhǔn)確地反映物理世界的一切。

　　通信生態(tài)系統(tǒng)必須覆蓋整個(gè)價(jià)值鏈，并及早建立與供應(yīng)商、分銷商和合作伙伴的行動協(xié)調(diào)和數(shù)據(jù)交換。這使設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)能夠直接獲取材料和合同子系統(tǒng)的采購信息，同時(shí)，建立在數(shù)字化基礎(chǔ)上的產(chǎn)品生命周期管理系統(tǒng)將所有工程工作編織在一起，并考慮企業(yè)的可用資源，將原本孤立的流程進(jìn)行有效整合，最終向市場快速推出可持續(xù)的產(chǎn)品。

　　一個(gè)完善的工業(yè)設(shè)計(jì)生態(tài)系統(tǒng)也可在設(shè)計(jì)和價(jià)值鏈之間提供反饋回路。機(jī)械設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)可能在最初的設(shè)計(jì)迭代中設(shè)計(jì)了一款某種鋁合金產(chǎn)品，但供應(yīng)商發(fā)現(xiàn)了另外一種合金，與原本計(jì)劃的合金具有相似的性能，且在現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施中具有更好的印刷可行性。無論最終的業(yè)務(wù)決策是繼續(xù)堅(jiān)持原本計(jì)劃還是更換合金，這一新發(fā)現(xiàn)都將作為數(shù)據(jù)點(diǎn)添加到生態(tài)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫中，以供未來迭代使用。

　　供應(yīng)商可能對產(chǎn)品的可持續(xù)性產(chǎn)生重大影響。比如一家供應(yīng)商能夠使用可再生能源，因?yàn)樗麄兡軌蚴褂蔑L(fēng)能、太陽能或其他可持續(xù)能源;另一個(gè)可能在地理上更接近于其他制造企業(yè)，進(jìn)而被限制了運(yùn)輸和物流造成的排放。

　　合作可以進(jìn)一步延伸到價(jià)值鏈，直到產(chǎn)品的生命周期結(jié)束，從而實(shí)現(xiàn)循環(huán)。選擇更堅(jiān)固的材料意味著它可以重復(fù)使用;更強(qiáng)的部件可能更難制造，因?yàn)槠湫枰�更高能量密集的工藝，這些需要決策的變量使得數(shù)字化和仿真在今天格外重要 —— 簡單的決策可以自動化，復(fù)雜的決策可以依靠集體智慧。

　　建立整體可持續(xù)性指標(biāo)，進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)

　　最后，要持續(xù)地在產(chǎn)品生命周期的各個(gè)階段進(jìn)行重新審視和評估決策，這需要從一開始就將整體可持續(xù)性指標(biāo)納入數(shù)字孿生，以便與其他要求保持可持續(xù)性目標(biāo)的可見性，這可能需要物理傳感器，通過制造、交付和使用以及碳足跡和材料成本收集診斷和環(huán)境條件;也可能需要更大的數(shù)據(jù)集，包括基于數(shù)字孿生模型的虛擬傳感器。

　　物理傳感器為仿真模型提供信息，在設(shè)計(jì)早期更清晰地理解決策，而虛擬傳感器從復(fù)雜系統(tǒng)中插入和外推可持續(xù)性指標(biāo)。這些指標(biāo)實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)、制造和使用之間的閉環(huán)優(yōu)化。

　　可持續(xù)設(shè)計(jì)是基于產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造和覆蓋整個(gè)價(jià)值鏈運(yùn)營的集體智慧決策。這種方法使產(chǎn)品能夠以最少的資源交付。依靠全面的數(shù)字孿生模型，可持續(xù)設(shè)計(jì)形成了系統(tǒng)性的工作方式，依靠工業(yè)設(shè)計(jì)生態(tài)系統(tǒng)，促進(jìn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)在企業(yè)內(nèi)部和外部供應(yīng)商之間的流動。與此同時(shí)，企業(yè)必須建立整體的可持續(xù)性指標(biāo)，以確保實(shí)現(xiàn)可持續(xù)性目標(biāo)和其他商業(yè)目標(biāo)的一致性。