推动设计和制造领域 实现可持续发展成果 通过可持续发展创造新的业务机会

简介

Srinath Jonalagadda 欧特克公司设计与制造行业战略副总裁

大多数大型企业现在都根据以可持续发展和碳减排 为核心的联合国可持续发展目标 (SDG) 来制定和确 认他们的业务战略。有些人仍然对从 SDG 衍生而来 的环境、社会和治理 (ESG) 倡议持怀疑态度，但咨询 公司 Roland Berger 表示，11“…不采取行动的企业 会开始感受到，对他们的产品和服务的需求在减少， 而二氧化碳排放成本却在上升。因此，这些企业的利 润率将降低，并且可能会发现其高达 50% 的利润都 处于风险之中。”

本报告介绍了提高产品设计和制造的可持续发展的 各种方案，重点介绍了如何减少能源和材料的使用、 减少有害的健康影响以及提高社会的复原力。讨论了 已实现创新和变革的一些示例。它着眼于数据以及从 这些数据中获得的洞察力如何帮助产品设计师和制 造商做出更明智的决策，从而优化设计和制造流程， 帮助实现可持续发展成果。

如果在整个设计和制造流程中注重可持续发展，那么 可帮助企业实现一系列的积极成果，例如，节省能源 和材料成本、缩短产品设计和制造时间、提高可预测 性、树立积极的品牌形象、实现市场差异化、提高客户 忠诚度、提供更耐用且更有韧性的产品等等。我们不 应仅看到可持续性增加成本的一面，还应该看到它带 来的机遇。

现如今，人类每年使用 1000 亿吨资源，其中 90% 是从地球上开 采和加工的原生材料。只有 30% 会成为永久性物品，只有 8.6% 会被回收。其余的被丢弃、扔掉或作为燃料焚烧。1

制造商处理如此庞大的资源数量，是为了响应社会的需求。到 2050 年，地球上将有 100 亿人口。2这意味着对建筑、电话、电视、 车辆等一切事物的需求都将增加，对制造这些事物所需的能源和 材料的需求也将增加。结果是，全球约 19% 的温室气体排放来自 制造业。3到 2050 年，随着人口的增长，对能源4和材料5的需求将 至少增长一倍。

减少与这些需求相关的温室气体 (GHG) 排放的压力变得非常巨 大。全球各国政府正在推行净零排放政策，旨在确保排放到大气中 的温室气体量与清除的温室气体量相等。

70 多个国家和地区，包括最大的排放国中国、美国和欧盟，已经设 定了净零目标，涵盖了全球排放量的大约 76%。1,200 多家公司设 定了符合净零排放的科学目标，1,000 多座城市、1,000 多家教育 机构和 400 多家金融机构已加入净零排放竞赛，承诺将立即采取 严格行动，到 2030 年将全球排放量减半。6

企业也在作出响应：在一份联合国报告中，99% 的 CEO 表示，他 们认为可持续发展对于企业的成功至关重要。7制造业正在取得切 实的进展。在汽车行业，捷豹路虎的英国制造厂已实现碳中和状 态。其他欧洲汽车制造商也希望在未来 10 年实现类似的状态。韩 国汽车制造商现代汽车承诺到 2045 年实现全球产品和运营的碳 中和。8在印度尼西亚，电动汽车和电池行业目前是外资的主要来 源，2020 年占到 70%。9尽管如此，公众仍有更多期待。七成的美 国人表示，大型企业和公司在解决气候变化方面做得太少。10

推动设计和制造领域 实现可持续发展成果

2

行动议程 加入这场运动。全球 2000 家最大的上市公司中，有 21% 已经制定了净零排放政策。剩下 79% 没 有制定，而在这些顶尖公司以外的公司中，没有制定相应政策的公司比例可能还要更高。您的组织在 其中处于什么位置？

制造业对碳排放的广泛影响意味着它将站在变革的最前沿，无论这种变革是出于自我监管还是政府 强制要求。第一步是确定您的可持续发展之路。Autodesk 提供了一种工具，可以将您目前的可持续 发展战略对标全球的开拓者。拥有了这种洞察力，您就可以开始审核现有的政策，评估业务模式创 新，并设定相关的关键绩效指标。

1. https://www.circle-economy.com/resources/circularity-gap-report-2020 2. https://www.un.org/zh/desa/world-population-projected-reach-98-

billion-2050-and-112-billion-2100 3. https://www.iea.org/ 4. Ari Kahan，“EIA 预测，到 2050 年，亚洲的增长将带动全球能源使用量增加近

50％”，2019 年 9 月 24 日，https://www.eia.gov/ 5. Julian M. Allwood、Michael F. Ashby a、Timothy G. Gutowski b、Ernst

Worrell，“材料使用率：白皮书”，2011 年 1 月，https://EconPapers.repec.org/ RePEc:eee:recore:v:55:y:2011:i:3:p:362-381

6. https://www.un.org/zh/climatechange/net-zero-coalition 7. https://d306pr3pise04h.cloudfront.net/docs/publications%2F2019-

UNGC-Accenture-CEO-Study.pdf

8. https://hyundai.com.sg/global-stories/hyundai-motor-presents-carbon- neutral-commitment-at-iaa-mobility-2021-309/

9. https://www.aseantoday.com/2021/03/southeast-asia-ramps-up- electric-vehicle-industry-with-help-from-tesla-and-vingroup/

10. https://www.pewresearch.org/science/2021/05/26/gen-z-millennials- stand-out-for-climate-change-activism-social-media-engagement- with-issue/

11. https://www.rolandberger.com/zh/Insights/Publications/Climate- action-A-new-competitiveness-paradigm.html

对于每家企业而言，最大限度减少其 碳足迹都非常重要。自 2015 年起，我 们以同等基础减少二氧化碳排放量， 但我们知道我们可以做得更多。因此， 作为起点，我们设定了一个目标 - 到 2030 年将工厂的二氧化碳强度降低 50%（基于 2019 年范围 1 和范围 2 排放量）。”

Steve Robins 欧洲海事与核能总裁， IMI Critical Engineering

任何产品可持续发展的起点是当 客户认识到为其提供的产品远远 优于现有的任何产品的时候。”

Aravind Mani River Engineering 首席执行官

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https://www.autodesk.eu/industry/accelerate-sustainability/design-manufacturing https://www.autodesk.eu/industry/accelerate-sustainability/design-manufacturing https://www.circle-economy.com/resources/circularity-gap-report-2020 https://www.un.org/en/desa/world-population-projected-reach-98-billion-2050-and-112-billion-2100 https://www.un.org/en/desa/world-population-projected-reach-98-billion-2050-and-112-billion-2100 https://www.iea.org/ https://www.eia.gov/ https://econpapers.repec.org/article/eeerecore/v_3a55_3ay_3a2011_3ai_3a3_3ap_3a362-381.htm https://econpapers.repec.org/article/eeerecore/v_3a55_3ay_3a2011_3ai_3a3_3ap_3a362-381.htm https://www.un.org/en/climatechange/net-zero-coalition https://d306pr3pise04h.cloudfront.net/docs/publications%2F2019-UNGC-Accenture-CEO-Study.pdf https://d306pr3pise04h.cloudfront.net/docs/publications%2F2019-UNGC-Accenture-CEO-Study.pdf https://hyundai.com.sg/global-stories/hyundai-motor-presents-carbon-neutral-commitment-at-iaa-mobility-2021-309/ https://hyundai.com.sg/global-stories/hyundai-motor-presents-carbon-neutral-commitment-at-iaa-mobility-2021-309/ https://www.aseantoday.com/2021/03/southeast-asia-ramps-up-electric-vehicle-industry-with-help-from-tesla-and-vingroup/ https://www.aseantoday.com/2021/03/southeast-asia-ramps-up-electric-vehicle-industry-with-help-from-tesla-and-vingroup/ https://www.pewresearch.org/science/2021/05/26/gen-z-millennials-stand-out-for-climate-change-activism-social-media-engagement-with-issue/ https://www.pewresearch.org/science/2021/05/26/gen-z-millennials-stand-out-for-climate-change-activism-social-media-engagement-with-issue/ https://www.pewresearch.org/science/2021/05/26/gen-z-millennials-stand-out-for-climate-change-activism-social-media-engagement-with-issue/ https://www.rolandberger.com/en/Insights/Publications/Climate-action-A-new-competitiveness-paradigm.html https://www.rolandberger.com/en/Insights/Publications/Climate-action-A-new-competitiveness-paradigm.html

目录 第 1 章 从线性经济到循环经济的转型

第 2 章 减少能源和材料使用

第 3 章 提高健康和复原力

第 4 章 变革机会

5

10

15

18

4

为了应对可持续发展挑战并履行承诺，许多制造商都在实施 更智能、更高效的设计和制造方法，提高材料生产率，开发更 加循环的业务模式，减少能源使用并强化供应链责任。

这些方法并不相互排斥。循环模式正在成为一个领先的竞争 者，肩负推动实现净零排放的重任。循环对我们当前消耗模 式的基本原则提出了质疑，这些原则主要基于线性的一次 性经济，在这种经济模式下，资源要经历开采、加工、消耗和 丢弃环节。在“减量化 (Reduce)、再利用 (Reuse) 和再循环 (Recycle)”的 3R 原则约束下，循环模式避免了浪费并循环 了资源；在“补救 (remediation)、恢复 (restoration) 和再 生 (regeneration)”第二套 3R 原则下，大自然得以再生。

据业内重要倡导者 Ellen MacArthur Foundation 表示，到 2030 年，整个经济向循环模式转型可使欧洲的温室气体排 放量减半。12而全球各国政府也开始探索和规定采用循环方 法。中国最近发布了一项新的多年计划，旨在发展本国的循 环经济，希望提高资源效率、激励创新并实现气候承诺。13在 欧洲，欧盟推出了《循环经济行动计划》14，荷兰政府制定了到 2030 年实现 50% 循环的临时目标，到 2050 年实现 100% 循环的目标。

从业务角度来看，研究循环性也有非常坚实的商业依据。据 咨询公司 Roland Berger 的研究，在全球范围内，到 2025 年，向循环经济转型可节省超过 1 万亿美元的材料成本15。

从线性经济到循环经济的转型 第 1 章

从线性经济转型到循环经济，可节省 1 万亿美元

与线性经济相比预计的净材料成本节省 [10 亿美元为单位]

360

低位情况 高位情况

580 15 32

32

32

50

83

142

189

办公机械和计算机 家具 广播、电视和通讯 医疗和光学设备 其他交通运输 电力机械

机械和设备

机动车

成本节省 - 耐用消费品（欧盟） 成本节省 - 消费品（全球）

26 10 26

98

121

155

270

700 其他 纸巾和卫生用品 美妆与个人护理

新鲜食品

饮料

服装

包装食品

• 低位和高位情况有不同程度的循环性 • 复杂耐用消费品节省的净材料成本 • 基于每个领域当前的总投入成本

• 分析考虑了地理位置和子类别的差异 • 消费品节省的总材料成本 • 假设能源和材料按现在的价格计算

来源：世界经济论坛，Ellen MacArthur Foundation，Roland Berger

9 20 20 20 31

52

89

118

5

法规推动变革

政府通过政策鼓励和资金支持，推动可持续发展和循环变 革，例如，欧洲绿色协议16和新加坡绿色发展蓝图17，并实施越 来越多的监管。

在中国，作为“中国制造 2025”工业计划的一部分，绿色制造 计划旨在减少高能耗和高污染。2015 年，中国工业产生的污 染占总污染的 70%，18这促使政府在 2017 年采取影响深远 的措施来解决这一问题，并推出一项举措，通过大力发展高 科技、先进行业来减少工业中心周边地区的雾霾。在此期间， 多达 40% 的工厂被关闭，以评估自身问题的严重程度并采 取补救措施。19

2021 年，中国将本国的循环经济发展列为“十四五”循环经 济发展计划的优先事项。该计划的目标是在一个新的多年计 划中最大限度地利用资源和产品生命周期，以发展本国的循 环经济，旨在提高资源效率、激励创新并实现气候承诺。具体 举措包括推广回收、再制造、绿色产品设计和可再生资源。20

在欧洲，欧盟正在实施立法框架作为其《循环经济行动计划》 的一部分。生态设计指令和生态设计工作计划将产品的可维 修性和耐用性作为全新的关注点，其采取的措施预计将减少 4600 万吨的二氧化碳当量。21

在欧洲，法国的《循环经济防废弃物法》于 2021 年生效，目标 是到 2025 年回收所有塑料，到 2040 年完全淘汰一次性塑 料，“可修复性指数”表示产品修复的难易程度，制造商在产 品被丢弃后对其负责。

同样，在美国，白宫正在通过与供应链和美国制造相关的行 政命令，其中包括“维修权”的概念。22

我们开发了一款智能仪表，它的原理 与 Fairphone 的原理相似，即每个设 备都可以单独拿出来维修或更换。如 果智能仪表出现问题，您不需要丢弃 整个产品，而是一步步来，我们正在 整个供应链中做这样的事情。” Pallas Agterberg Aliander 战略和创新总监

可持续发展目标和绿色协议是关 键驱动因素，还有不同的采购需 求以及不同的用户期望和法规。” Katrin Discher TRILUX 可持续发展部总监

6

制造业的服务化

制造业的服务化更加强调为客户提供高利润的服务，使他们 使用的产品保持最佳状态并实现最大效率。一方面，这是为 了应对日益激烈的竞争和下降的利润率，这促使人们将重点 转向服务。它也是一项与循环理念完美契合的发展之举，因 为它鼓励制造商提高产品的耐用性和效率，并关注产品的整 个生命周期，包括再利用和回收。 此概念最初是在 B2B 环境中发展起来的。例如，劳斯莱斯通 过其 TotalCare 服务销售“飞行小时数”，而不是销售航空发 动机。空客和波音公司也拥有类似服务。飞利浦将照明作为 订阅服务出售给酒店和办公室。米其林向航空和军事客户以 及其他拥有大型车队的企业出租轮胎。其他示例包括根据移 土吨数出售的机械式地面挖掘机，以及根据运行时间出售的 电梯。

在消费领域，制成品的订阅模式正在兴起，现在 Grover 和 Boulanger 等品牌经常以这种方式推出小型电子消费品。这 一概念很可能会扩展开来。地毯客户是否可以支付月费并租 用地板，并保证使其保持良好的保养状态？这将为高质量产 品的制造商带来更大的需求。

服务化模式意味着从制造转向维护和维修。这是一个不同于 传统制造的技能组合，要成功完成这一转变，需要精心管理。 但是，这是一个为客户提供更大价值、成为长期合作伙伴并 提高利润率的机会。服务化是一个重大的商机，它也有利于 实现可持续发展成果。

7

在所有与产品相关的环境影响中，有 80% 以上是在产品的 设计阶段确定的。24

原因之一是工程师和设计师的时间和资源有限，无法充分探 索可能存在的设计和制造方案。由于这些限制，他们可能会 寻求对以前的设计方案进行渐进式的改进，结果是组件往往 被过度设计。

衍生式设计是一种新技术，它通过打破想象力或以往设计经 历的限制来颠覆设计和工程。这是一个设计探索过程，设计 师或工程师通过该过程将设计目标输入到衍生式设计软件 中，同时输入的还有性能或空间要求、材料、制造方法和成本 约束等参数。

然后，衍生式设计会提供数百种设计备选方案，以供人们考 虑和权衡研究，所用时间比人类开发和评估一两个备选方案 的时间还要短。衍生式设计的价值在于，在满足一组特定的 设计约束的前提下，它能够让设计团队接触到更多具有制造 意识的潜在解决方案，从而节省时间并提供他们之前不会想 到或考虑到的备选方案。

衍生式设计的影响可能是惊人的。在美国，通用汽车公司使 用该技术将座椅支架中的组件数量从 8 个减少到 1 个，同时 使其重量减少 40%，强度增加 20%。25

衍生式设计如何促进可持续发展

8

行动 议程

贵公司是否在利用循环来降低成本、缩短生产时间并交付更具可持续性的产品？

人们对循环有一个普遍的误解，认为它就是简单的回收，而不是真正从整体上去理解，即首先在设 计上减少对原生材料的需求，并将未来再利用的可能性融入产品生命周期的每个组成部分和每个 方面。

循环就是要确保产品在设计时考虑到维修、再利用和可回收性。这意味着制造的产品要易于维修，有 标准化的可替换零件，有适应性再利用的选择，并且有能力将废弃产品的零件用于另一个产品。然 后，在其生命周期结束时便于回收。

循环是一种思维模式。在设计产品之前，先退一步，从整体出发来评估设计。对如何打造产品有着更 加深层的考虑，同时了解设计的下游效果，这有助于打造更具可持续性的产品。

从线性经济向循环经济转型意味着设计时要考虑到耐用性、可维修性、可重用性和可回收性，以保持 产品、组件和材料能够实现经济循环。公司应始终考虑从开始到最终客户使用的整个过程中产品的 不同方面（硬件、包装、处置等）。本文强调的是如何在一个产品的传统生命周期之外创造长期价值。

例如，Yuma Labs 公司已经制造出由回收的塑料瓶和丢弃在海里的渔网制成的可持续太阳镜，客户 可以通过一个简单的流程来退还用过的太阳镜，然后这些太阳镜会被制成新的太阳镜。23

12. https://ellenmacarthurfoundation.org/regions/europe 13. https://www.china-briefing.com/news/chinas-circular-economy-

understanding-the-new-five-year-plan/ 14. https://ec.europa.eu/environment/pdf/circular-economy/new_circular_

economy_action_plan.pdf 15. https://www3.weforum.org/docs/WEF_ENV_TowardsCircularEconomy_

Report_2014.pdf 16. https://ec.europa.eu/info/strategy/priorities-2019-2024/european-

green-deal_en 17. https://www.greenplan.gov.sg/ 18. https://www.senecaesg.com/insights/brief-overview-of-chinas-green-

manufacturing-initiative/ 19. https://www.worldgovernmentsummit.org/observer/articles/2017/

detail/china-has-shut-down-up-to-40-of-its-factories-in-an- unprecedented-stand-against-pollution

20. https://www.china-briefing.com/news/chinas-circular-economy- understanding-the-new-five-year-plan/

21. https://ec.europa.eu/commission/presscorner/detail/en/ QANDA_19_5889

22. https://www.whitehouse.gov/briefing-room/presidential- actions/2021/07/09/executive-order-on-promoting-competition-in-the- american-economy/

23. https://redshift.autodesk.com/sustainable-sunglasses/ 24. https://joint-research-centre.ec.europa.eu/scientific-activities-z/

sustainable-product-policy_en 25. https://www.autodesk.com/customer-stories/general-motors-

generative-design

9

https://ellenmacarthurfoundation.org/regions/europe https://www.china-briefing.com/news/chinas-circular-economy-understanding-the-new-five-year-plan/ https://www.china-briefing.com/news/chinas-circular-economy-understanding-the-new-five-year-plan/ https://ec.europa.eu/environment/pdf/circular-economy/new_circular_economy_action_plan.pdf https://ec.europa.eu/environment/pdf/circular-economy/new_circular_economy_action_plan.pdf https://www3.weforum.org/docs/WEF_ENV_TowardsCircularEconomy_Report_2014.pdf https://www3.weforum.org/docs/WEF_ENV_TowardsCircularEconomy_Report_2014.pdf https://ec.europa.eu/info/strategy/priorities-2019-2024/european-green-deal_en https://ec.europa.eu/info/strategy/priorities-2019-2024/european-green-deal_en https://www.greenplan.gov.sg/ https://www.senecaesg.com/insights/brief-overview-of-chinas-green-manufacturing-initiative/ https://www.senecaesg.com/insights/brief-overview-of-chinas-green-manufacturing-initiative/ https://www.worldgovernmentsummit.org/observer/articles/2017/detail/china-has-shut-down-up-to-40-of-its-factories-in-an-unprecedented-stand-against-pollution https://www.worldgovernmentsummit.org/observer/articles/2017/detail/china-has-shut-down-up-to-40-of-its-factories-in-an-unprecedented-stand-against-pollution https://www.worldgovernmentsummit.org/observer/articles/2017/detail/china-has-shut-down-up-to-40-of-its-factories-in-an-unprecedented-stand-against-pollution https://www.china-briefing.com/news/chinas-circular-economy-understanding-the-new-five-year-plan/ https://www.china-briefing.com/news/chinas-circular-economy-understanding-the-new-five-year-plan/ https://ec.europa.eu/commission/presscorner/detail/en/QANDA_19_5889 https://ec.europa.eu/commission/presscorner/detail/en/QANDA_19_5889 https://www.whitehouse.gov/briefing-room/presidential-actions/2021/07/09/executive-order-on-promoting-competition-in-the-american-economy/ https://www.whitehouse.gov/briefing-room/presidential-actions/2021/07/09/executive-order-on-promoting-competition-in-the-american-economy/ https://www.whitehouse.gov/briefing-room/presidential-actions/2021/07/09/executive-order-on-promoting-competition-in-the-american-economy/ https://redshift.autodesk.com/sustainable-sunglasses/ https://joint-research-centre.ec.europa.eu/scientific-activities-z/sustainable-product-policy_en https://joint-research-centre.ec.europa.eu/scientific-activities-z/sustainable-product-policy_en https://www.autodesk.com/customer-stories/general-motors-generative-design https://www.autodesk.com/customer-stories/general-motors-generative-design

减少能源和材料使用 第 2 章

材料使用是制造业中关键的环境影响驱动因素。Roland Berger 的数据显示，工业界正坐拥节省 1 万亿美元的机会， 通过利用废旧材料流来制造同样的产品即可抓住这样的 机会。

减少材料使用和浪费（例如，通过轻量化和增材制造）以及使 用影响更小且更具可持续性的材料（例如，回收和再生资源） 是许多产品工程师和制造商的重要目标。航空航天制造商空 客在 A320 客机中实现了非常坚固的机舱隔断，通过使用衍 生式设计（请参见衍生式设计如何促进可持续发展）和 3D 打 印（请参见下文的增材制造（3D 打印）有利于减少材料使用 并提高产品效率），其重量减轻了 45%，这是该公司承诺在 2050 年前将温室气体排放减半而采取的举措之一。26

另一种减少材料的方法是开发更加循环的产品设计，即通过 设计来实现可升级、可维修、可再利用、可拆卸和可回收。宝马 的概念车 BMW iVision Circular 可由 100% 的回收材料制 造，这可通过替代制造方法实现。例如，金属车身采用拉丝处 理而不是喷漆，避免了化学品的使用，使回收变得更容易。27其 他促进循环的方法包括向服务化转型（请参见上文的制造业 的服务化）。

我们将看到，在游乐场行业所使用材料 的可持续性指标方面，政府将制定招标 准则。产品中的成分材料以及寿命终结 和可回收性将受到更严格的审查。”

Barry Leahey MBE Playdale 首席执行官兼总经理

图片来源：空客

10

温室气体总排放量的“范围”类别

制造商对能耗的影响不仅限于其产品的使用方式。制造这些 产品所用的能源同样很重要。因此，制造商希望提高工厂和 生产机器、供应链以及产品的性能，优化能耗并减少浪费。

不同的能源使用领域（也是潜在的温室气体减排领域）有时 被称为“范围”，这一术语首次使用是在 2001 年的《温室气 体议定书》中。28

范围 1 涵盖公司直接产生的温室气体排放量，例如在运行锅 炉和车辆时。范围 2 包括公司间接负责的排放量，例如为建 筑物供暖和制冷而购买的能源。范围 3 的排放量是价值链中 两个方向产生的温室气体总量，一个方向是从供应商处购买 的任何产品产生的温室气体，另一个方向是客户使用最终产 品时产生的温室气体。

还有新出现的范围 4，它意在考虑所避免的排放。这是一个 复杂的领域，它着眼于量化在产品生命周期或价值链之外， 由于使用产品所产生的减排量。可大幅避免排放的产品包括 低温洗涤剂，因为它们减少了用户排放的温室气体量，即使 它们在制造过程中涉及能耗。

为了促进可持续发展，我们不仅要自己 努力，还要让我们的供应链都参与进来， 大家齐心协力。”

Akira Sugawara Kai Corporation 可持续发展促进部首席经理

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数字化是减少能源和材料使用，力求降低温室气体排 放的重要战略。咨询公司 Accenture29 开展的一项研 究认为，制造业数字化最具帮助德国实现 2030 年二 氧化碳减排目标的潜力，占到所确定的 1.2 亿吨潜在节 约量的 50% 以上。

GANAS MFG 是一家总部位于美国底特律的初创公 司，专门为商业和住宅客户提供定制木制品和定制家 具。通过使用三维建模，可将任何给定材料板的预期废 品率从 25% 降至仅 5%。30

制造业数字化最具潜力

2030 年总共可减少多少二氧化碳当量 (CO2E) ？

120

100

80

60

40

20

0 总计 制造 移动 建筑 工作和业务

加速数字化 适度数字化

120 MT

78 MT

61 MT

35 MT 28 MT

17 MT 19 MT 16 MT 12 MT 10 MT

图片来源：GANAS MFG

百万吨 (MT)

数据来源：Bitkom 研究“数字化的气候影响”，研究由 Accenture 进行

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缺乏可见性是制造商想要提高产品和产品中原材料的 重复使用率时面临的挑战之一。目前，很难知道或弄 清到底哪些产品使用了哪些材料。随着欧盟委员会在 2021 年 12 月推出“数字产品护照”计划，这种情况开 始发生改变。该护照将包含有关欧洲市场上流通的产 品的成分信息。31

护照将为整个供应链上的用户和消费者提供有关如何 以循环方式正确购买、使用和处理产品和材料的信息， 帮助提高产品被重复使用和回收的几率。该计划本身 也是可持续产品计划的一部分。32

产品护照概念的兴起实际上早于欧盟的推动举措。例 如，马士基航运公司负责提供贸易和运输解决方案，对 他们来说，稳定的低成本钢材供应（约占集装箱船体积 的 98%）极其重要。

到目前为止，在传统拆卸过程中还无法识别不同的材 料类型和等级，因此混合回收钢材失去了原始材料的 质量、特性和价值。以七种不同等级安装的钢材变成了 低级、低价材料。

马士基公司正在探索如何在设计阶段就为船舶的高质 量回收做好准备，并为实现这一目标开发了“从摇篮到 摇篮”护照。其目的是对他们使用的材料进行更好的控 制，最终用旧船制造新船。因此，这些材料（包括每船 60,000 吨钢材）可以更高效地分类和加工，同时保持 其固有特性，在重新出售时获得更好的价格。33

“数字产品护照”如何促进制造业的循 环发展

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行动 议程

您是否计划在工厂中全面优化可持续发展成果？

为了应对日新月异且日益复杂的变化，许多公司已经调整了他们设计、开发和制造产品的方式。他们 在整个生命周期中都会考虑这些问题，并且经常采用敏捷开发方法、并行工程和系统工程。相比之 下，工厂（尤其是棕地工厂）的设计和建造通常仍采用非常传统的方式，运营和维护期间的数据处理 也是如此，采用一个区域接一个区、一个专业领域接一个专业领域、一个数据仓接一个数据仓这样的 方式。

在产品设计和工程中已经采取的集成和协作步骤也在引领制造业务的发展。集成式工厂建模这个 过程将 BIM 与数字工厂规划相结合，以生成设施和生产设备的数字表示。如今它正被越来越多的采 用，使制造商能够将其工厂引领到这个新时代。

结果是得到生产设施的数字表示，包括建筑本身及其所有相关的结构、机械、电气和管道信息，以及 工厂设备从工作台和生产线到装配、整理等过程的所有要素。这意味着所有利益相关方都掌握了他 们所需的信息来做出明智的、可持续的选择，从而在设施建造时带来更好的业务成果。

制造商已经看到了打造真正的集成式数字工厂所带来的益处。这种在一个模型上进行协作的跨专业 领域方法可帮助团队减少现实中代价高昂的错误和相关的材料浪费。它能捕捉数字环境中的冲突， 缩短上市时间，优化工厂设计、材料使用和生产吞吐量，最大限度地提高能效，以及一系列其他积极 业务成果。

为了制造出首款电动跑车 Taycan，保时捷利用数字工厂规划创建了一个智能设施，其中的无人驾驶 交通系统有助于最大限度地提高灵活性。该工厂是零影响的，这不仅体现在二氧化碳资产负债表上， 而且从整体来看对环境各个方面也是如此，包括整个工厂的资源消耗、废弃物和流动性等。该工厂还 拥有绿色屋顶，并配备了光伏系统。电能来自可再生能源，而现场的沼气动力热电联产厂则为工厂提 供热量和额外的电力。

每个工厂细节都融入到集成式规划模型中，而这个模型是保时捷在工厂奠基之前早就创建好的。工 厂里没有一个垃圾桶或机器人不是首先在屏幕上得到认可的。在模型中，所有设计师、规划师和供应 商都使用相同的语言。例如，供应商提供诸如搬运设备的设计，这些设计必须与承包商使用的模型中 的建筑完全匹配。34

26. https://www.autodesk.com/customer-stories/airbus 27. https://www.bmw.co.uk/en/topics/discover/concept-cars/bmw-i-vision-

circular-highlights.html 28. https://ghgprotocol.org/ 29. https://www.bitkom.org/climate-protection 30. https://www.autodesk.com/customer-stories/ganas-mfg 31. https://www.eceee.org/all-news/news/news-2021/eu-plans-digital-

product-passport-to-boost-circular-economy/

32. https://ireland.representation.ec.europa.eu/news-and-events/news/ new-proposals-make-sustainable-products-norm-and-boost-europes- resource-independence-2022-03-30_en

33. https://ellenmacarthurfoundation.org/circular-examples/using- product-passports-to-improve-the-recovery-and-reuse-of-shipping- steel

34. https://redshift.autodesk.com.cn/digital-factory-planning/

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https://www.autodesk.com/customer-stories/airbus https://www.bmw.co.uk/en/topics/discover/concept-cars/bmw-i-vision-circular-highlights.html https://www.bmw.co.uk/en/topics/discover/concept-cars/bmw-i-vision-circular-highlights.html https://ghgprotocol.org/ https://www.bitkom.org/climate-protection https://www.autodesk.com/customer-stories/ganas-mfg https://www.eceee.org/all-news/news/news-2021/eu-plans-digital-product-passport-to-boost-circular-economy/ https://www.eceee.org/all-news/news/news-2021/eu-plans-digital-product-passport-to-boost-circular-economy/ https://ireland.representation.ec.europa.eu/news-and-events/news/new-proposals-make-sustainable-products-norm-and-boost-europes-resource-independence-2022-03-30_en https://ireland.representation.ec.europa.eu/news-and-events/news/new-proposals-make-sustainable-products-norm-and-boost-europes-resource-independence-2022-03-30_en https://ireland.representation.ec.europa.eu/news-and-events/news/new-proposals-make-sustainable-products-norm-and-boost-europes-resource-independence-2022-03-30_en https://ellenmacarthurfoundation.org/circular-examples/using-product-passports-to-improve-the-recovery-and-reuse-of-shipping-steel https://ellenmacarthurfoundation.org/circular-examples/using-product-passports-to-improve-the-recovery-and-reuse-of-shipping-steel https://ellenmacarthurfoundation.org/circular-examples/using-product-passports-to-improve-the-recovery-and-reuse-of-shipping-steel https://redshift.autodesk.com.cn/digital-factory-planning/

提高健康和复原力 第 3 章

一旦设计师将循环融入他们的思维，其他益处就会迅速显 现，尤其是在健康和复原力方面。

在气候紧急状态下，烧煤显然不是长期可行的做法。但是，煤 电站可能会持续运行，也许会持续数十年，直到可扩展的替 代方案出现，尤其是在中国。 为了减轻烧煤对健康的影响，香港绿色环保技术公司 Vecor 正在将煤电厂中的煤灰回收制成优质砖。粉煤灰是烧煤的一 种细粉副产品，占煤渣的一半以上，其中 99% 都由发电厂排 气管过滤。但是，Vecor 的回收过程不是将过滤后的煤灰转 移到垃圾填埋场，导致砷、水银和锂等有害物质渗入地下水， 而是使煤灰不仅可以安全使用，而且可以作为混凝土和墙板 等产品的成分，创造出比原生资源更坚固的材料。

现在，粉煤灰砖由 Vecor 在中国山东省淄博市的第一家工厂 生产，那里有 40 多个煤电站。这样的循环经济做法可以保护 空气和地下水，同时减少资源使用。35

图片来源：Vecor

数字技术将极大地改善工业流程。 您已经可以在安全领域看到这种应 用，例如让无人机执行危险的监控任 务。AI 技术可以应用于大气排放。您 可以使用相机智能来捕捉、分析甚至 预测大气排放方面的情况。”

Annie Heaton ArcelorMittal 可持续发展参与和披露主管

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图片来源：PlasticRoad

在通过循环提高复原力方面，一家荷兰公司开发了一种由回 收塑料制成的路面产品，该产品还有助于解决该国海平面上 升这一严峻挑战。

荷兰必须要密切关注水位，这并不奇怪。该国总面积的近一 半位于海平面以上不到一米，近三分之一实际上在海平面以 下。但是，全球变暖导致现在海平面上升的速度给该国的基 础设施造成过大压力。

荷兰初创公司 PlasticRoad 正在生产由回收塑料制成的道 路，同时解决了两个问题：塑料污染和气候变化。塑料材料可 减轻洪水，更容易维护，而且本身可回收七次之多。相比传统 方法，它的重量要轻四倍，建造速度快 70%。此外，其使用寿 命是传统道路的三倍，产生的二氧化碳排放量比传统道路少 72%。

而且，这种道路不需要密集的挖掘工作、重型地基、对环境有 害的混凝土板和沥青层或排水系统。组装道路就像拼乐高一 样：只需点击几下，所有东西都是内置的。

荷兰的兹沃勒和羊角村建造了两条 100 英尺的自行车道，这 两个试点项目都证明了自己的优势：每条车道包含 1,000 公 斤的回收塑料，相当于 218,000 个塑料杯。36

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增材制造（3D 打印）有利于减少材料使用 并提高产品效率

增材制造具有许多潜在的应用场景，并且可以减少材料的使 用，因为与减材制造方法相比，3D 打印没有未使用的废料。它 还可以提高产品效率，并能生产出更具可持续性的新产品。

在印度，电动汽车 (EV) 的生产并没有像期望的那样快速发 展。这个问题是导致大气污染的诸多因素之一，全球 30 个污 染最严重的城市中有 21 个在印度。政府决心挽回在电动汽车 生产方面输给美国、欧洲和中国的局面。它已经设定了 2030 年的目标，希望届时电动汽车占所有新车销售的 30%。

班加罗尔的 Greendzine 公司正在使用设计模块化，以超 越业内任何其他公司的速度打造低速电动汽车。它推出了 Quark U，这款电动车与采用传统汽油踏板车形式的电动双 轮车不同。37

Greendzine 采用了它所谓的“在失败中加速和在失败中前 进”策略，即所有内容都从同一个基础平台进行模块化设计。 使用 3D 打印可以快速制作零件和构件的原型，如果不起作 用，就可以放弃，而不会造成过多的时间或知识产权损失。这 促使 Greendzine 加快了产品开发战略，即“从概念到产品 只需 90 天”，该公司表示这是当今经济的一个必然趋势。

行动议程 设计和制造能够提高复原力和创造健康效益的新产品需要新思维以及新方法来释放这种思维。 在这其中可能涉及制造轻量化且易于使用的产品，以及选择和测试更适合的材料来确保产品耐用性 和复原力。

制造商可以采用这些做法，借助设计软件来构建模块化功能。正如 Greendzine 的模块化经验所证 明的那样，验证或拒绝新形状可以迅速帮助制造商使用 3D 打印将模型移入初步原型设计中。制造 商可以快速确定新产品的物理形状，并了解其在轻量化、低排放、高耐用性或更好的回收/再利用特 性方面是否符合项目要求。

35. https://redshift.autodesk.com/ash-recycling/ 36. https://redshift.autodesk.com.cn/plastic-roads/ 37. https://redshift.autodesk.com/low-speed-electric-vehicle/

图片来源：Greendzine

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https://redshift.autodesk.com/ash-recycling/ https://redshift.autodesk.com.cn/plastic-roads/ https://redshift.autodesk.com/low-speed-electric-vehicle/

Autodesk 和 Autodesk 标识是 Autodesk, Inc. 和/或其子公司和/或其关联公司在美国和/或其他国家或地区的注册商标或商标。所有其他品牌名称、产品名称或者商标均属于其各自的所有者。 Autodesk 保留随时调整产品和服务、产品规格以及建议零售价的权利，恕不另行通知，同时 Autodesk 对于此文档中可能出现的文字印刷或图形错误不承担任何责任。 © 2022 Autodesk, Inc. 保留所有权利 (All rights reserved)。

变革机会 第 4 章

许多公司普遍认为，可持续发展举措 很难在短期内帮助企业提高盈利能 力。然而，SK ecoplant 认为，其增强 可持续发展的各种举措将有助于提高 公司的盈利能力。我们通过改善能源 回收和蒸汽供应、减少垃圾填埋和延 长定期维护间隔来提高运营利润。”

制造商一边面临着削减温室气体的监管要求，另一边面临着客户 对变革的要求，因此他们有强烈的动机来重塑自身的运营方式。循 环作为一种业务模式正在发展壮大，采用这种模式可以解决客户 和社会的可持续发展需求，同时提供降低成本、提升效率和提高利 润的方法。

准确理解这一点非常重要。联合国国际资源小组通过对比以下两 种情况评估了转向资源节约型材料经济可能产生的影响：(1) 不改 变我们对材料的使用；(2) 采用全面的新政策来减少原生资源的 使用。38

在一切照旧的情况下，到 2060 年，全球资源开采量大约将翻倍， 达到每年 1900 亿吨，二氧化碳排放量也将翻倍，达到每年 700 亿吨。在更加循环的情况下，全球资源开采量仍会增长，但增长数 量较少，到 2060 年将达到 1430 亿吨。但是，全球碳排放量将显 着下降，降至不到 50 亿吨。

该报告还得出结论，在循环经济中，人们的生活水平可以继续提 高。换句话说，繁荣并不依赖于消耗更多的物质资源。

制造业是全球经济主要的资源消费领域之一，它将成为向可持续 发展转型的关键参与者。推动制造业实现可持续发展成果需要进 行变革，但那些成功转型的企业将获得巨大收益。抓住这些机会的 企业可以开拓新的可持续产品和服务市场，这个市场的估值达到 3380 亿美元。39本报告中介绍的数字工具和创新对于帮助制造商 达到和实现可持续发展目标并确保繁荣的未来至关重要。

Jae Yeon Cho SK ecoplant 数字化转型副总裁

38. https://www.resourcepanel.org/sites/default/files/documents/ document/media/unep_252_global_resource_outlook_2019_ web.pdf

39. 2018 年全球气候变化分析，CDP，2019 年，https://www.cdp.net/en/ research/global-reports/global-climate-change-report-2018

所有的客户引言都来自 Frost & Sullivan 欧洲、中东和非洲分公司和亚太分公司白皮书《通过数字化构建可持续的未来》：http://www.autodesk.eu/industry/accelerate-sustainability 和 https://damassets. autodesk.net/content/dam/autodesk/draftr/16805/autodesk-apac-sustainability-research-final.pdf

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https://www.resourcepanel.org/sites/default/files/documents/document/media/unep_252_global_resource_outlook_2019_web.pdf https://www.resourcepanel.org/sites/default/files/documents/document/media/unep_252_global_resource_outlook_2019_web.pdf https://www.resourcepanel.org/sites/default/files/documents/document/media/unep_252_global_resource_outlook_2019_web.pdf https://www.cdp.net/en/research/global-reports/global-climate-change-report-2018 https://www.cdp.net/en/research/global-reports/global-climate-change-report-2018 https://www.autodesk.eu/industry/accelerate-sustainability https://damassets.autodesk.net/content/dam/autodesk/draftr/16805/autodesk-apac-sustainability-research-final.pdf https://damassets.autodesk.net/content/dam/autodesk/draftr/16805/autodesk-apac-sustainability-research-final.pdf