Seis estratégias para projetar produtos sustentáveis ​​

Os departamentos de P&D podem desempenhar um papel crítico em ajudar os fabricantes a atingir seus objetivos ambientais de zero líquido. Empresas de todas as indústrias estão reduzindo seu CO ₂ Emissões otimizando suas cadeias de suprimentos e criando novos modelos de negócios, entre outras iniciativas. Mas existem aspectos adicionais da sustentabilidade ambiental-esgotamento da resistência natural, mudanças no ecossistema e poluição-que também precisam ser abordadas. Para enfrentar todos os desafios, os fabricantes devem reavaliar como eles projetam produtos novos e existentes. De fato, o design de um produto influencia até 80% de seu impacto ambiental, de acordo com a Comissão Europeia. Mas para eliminar completamente esse impacto, eles precisarão usar a próxima geração

In our experience, companies can reduce a product’s environmental impact by up to 40% by utilizing conventional design technologies. But to fully eliminate that impact, they will need to use next-generation Tecnologia profunda , como materiais arquitetados, Biologia sintética e impressão universal. O forte argumento comercial para investimentos nessas tecnologias inclui a redução de custos (limitando a exposição ao CO ₂ Impostos e flutuações de custos de energia, por exemplo), ganhando vantagens competitivas e promoção conformidade regulatória .

Os departamentos de P&D podem usar seis estratégias complementares para orientar seus esforços de design sustentável. Mas eles não podem aplicar essas estratégias por conta própria. Eles devem colaborar com um ecossistema de inovação que inclua fornecedores, Operações e Especialistas em sustentabilidade e acadêmicos. Tais parcerias são cruciais para fazer as trocas certas que envolvem custo, impacto ambiental e percepção do cliente. A medição do impacto fornece informações que as empresas podem usar para aplicar estratégias de design que promovam a sustentabilidade. A avaliação deve considerar o

Start by Measuring the Environmental Impact

A product’s design strongly influences its ecological sustainability because numerous engineering-related aspects affect the environment, including the product’s composition, lifespan, efficiency, and recyclability. Measuring the impact provides insights that companies can use to apply design strategies that promote sustainability.

To determine where to focus their efforts, companies need to identify a product’s environmental impact across its life cycle—from sourcing and manufacturing to usage and end of life. The assessment should consider the limites planetários - Como limites ao depleção de ozônio e acidificação do oceano - isso manterá um ambiente estável e diminuirá o risco de mudança irreversível. Conforme mostrado no Anexo 1, as empresas devem avaliar quatro fatores para obter esse tipo de visão abrangente:

• Impacto climático. Corrente. Eutroficação. Measure CO₂ emissions along the value chain.
• Natural-Resource Usage. Identify the resources used, such as materials depleted during sourcing and water used during production.
• Ecosystem Changes. Assess how the product life cycle affects land, freshwater, and oceans, such as through deforestation or eutrophication.
• Poluição. Determine the levels of chemicals and dangerous gases released into the atmosphere during each phase of the product’s life cycle.

Para cada fator, as empresas devem escolher KPIs alinhados com seus objetivos gerais de sustentabilidade e áreas de foco. Esses KPIs podem ser usados ​​para rastrear o progresso ao longo do tempo e definir alvos. (Consulte o Anexo 2.) Cada estratégia oferece oportunidades, mas também apresenta desafios. Dematerialização

Six Design Strategies

We have grouped sustainable-design principles into six complementary strategies that address all of these factors across the product life cycle. (See Exhibit 2.) Each strategy offers opportunities but also presents challenges.

1. Dematerialization

As empresas podem encontrar maneiras de usar menos material em produtos ou embalagens, enquanto ainda fornece a funcionalidade necessária. Os benefícios significativos são possíveis em todo o ciclo de vida, geralmente proporcionalmente ao nível de redução do material. Com a digitalização, os recursos podem ser adicionados sem aumentar o peso de um produto ou a quantidade de material usado. O software também oferece mais flexibilidade para futuras adaptações. A aplicação de um princípio "menos é mais" ao uso de materiais cria oportunidades para desenvolver novos modelos de negócios que promovem a sustentabilidade, reduzindo os custos e atendendo às necessidades dos clientes. Por exemplo, a preferência de muitos motoristas para veículos espaçosos e totalmente equipados precisará mudar antes que carros menores com menos recursos ganhem aceitação. Além disso, os fabricantes devem encontrar maneiras de garantir o mesmo nível de segurança em veículos com construção mais enxuta e menos recursos de alta tecnologia.

In addition to using less material, companies can take advantage of digitization—that is, substituting software for analog features. With digitization, features can be added without increasing a product’s weight or the amount of material used. Software also provides more flexibility for future adaptations. Applying a “less is more” principle to material usage creates opportunities to develop new business models that promote sustainability while reducing costs and meeting customer needs.

In defining a dematerialization strategy, companies should consider the need to influence the preferences and mindset of consumers. For example, the preference of many drivers for spacious and fully equipped vehicles will need to change before smaller cars with fewer features gain acceptance. Moreover, manufacturers must find ways to ensure the same level of safety and security in vehicles with leaner construction and fewer high-tech features.

2. Seleção de materiais da próxima melhor seleção

As empresas geralmente podem selecionar materiais que minimizam o impacto ambiental de um produto sem diminuir significativamente sua funcionalidade. As opções incluem materiais biodegradáveis, reciclados, recicláveis ​​ou leves. Por exemplo, pesquisadores da Universidade Clemson desenvolveram um substituto à base de plantas para a espuma de poliuretano comumente usada em assentos e colchões de carro. Esse material durável e baseado em biodisização é reciclável e evita os riscos à saúde associados ao poliuretano.

A redução de peso é uma consideração importante na seleção de materiais. O menor peso pode reduzir o uso de energia ao longo da vida de um produto. Uma montadora startup descobriu que o uso de materiais compostos leves reduz o consumo de energia de um veículo em 50%. Os melhores materiais são geralmente mais caros que os tradicionais. Além disso, a seleção de materiais implica um conjunto complexo de considerações e critérios, incluindo propriedades físicas, compatibilidade, segurança e suprimento.

Switching to alternative materials is not easy, however. Next-best materials are often more expensive than traditional ones. Moreover, selecting materials entails a complex set of considerations and criteria, including physical properties, compatibility, safety, and supply.

3. Cadeia de suprimentos verde

para promover um mais verde Cadeia de suprimentos , as empresas podem selecionar materiais, peças e componentes que reduzem o impacto ambiental da logística e da produção. Eles também podem projetar processos de produção para reduzir as cadeias de suprimentos. Uma cadeia de suprimentos mais verde pode reduzir custos, reduzindo o consumo de energia e facilitando o uso de processos e digitalização mais resilientes. A captura desses benefícios requer colaboração transparente e eficaz entre P&D, produção, equipes de cadeia de suprimentos e fornecedores.

4. Longevidade e uso eficaz

As empresas podem melhorar e prolongar a vida útil de um produto, projetando -o para facilitar reparos, atualizações e adaptações. Os produtos também podem ser projetados para permitir vários usos ou remanufatura para outros usos. Por exemplo, a longevidade do produto pode aumentar a lealdade do cliente e aumentar a reputação de uma marca. As empresas também podem cobrar um prêmio por produtos com vida útil mais longa, que os consumidores geralmente consideram de maior qualidade. Finalmente, as empresas podem gerar receita adicional por meio de serviços de reparo e manutenção.

Although extending product lifetimes can delay consumers’ adoption of new products and reduce revenues, companies can still capture many benefits. For example, product longevity can increase customer loyalty and enhance a brand’s reputation. Companies can also charge a premium for products with longer lifespans, which consumers often regard as being of higher quality. Finally, companies can generate additional revenue through repair and maintenance services.

5. Eficiência do produto

Um produto eficiente é aquele que consome a quantidade mínima possível de recursos de energia e material. Melhorar a eficiência é a melhor maneira de reduzir a pegada de carbono durante o uso, que é normalmente quando ocorre o nível mais alto de emissões. Os consumidores também querem produtos mais eficientes, a fim de combater os altos preços de energia.

Ao projetar produtos mais eficientes, as empresas devem considerar as compensações com outros benefícios. Por exemplo, veículos grandes e confortáveis, como SUVs carregados com recursos, são comparativamente ineficientes para operar.

6. Circularidade

A circularidade é essencial para reduzir o consumo de materiais e energia. Ele pode ser promovido pela compra de materiais recicláveis, bem como projetando um produto para usos de "Second Life". Por exemplo, como a remanufatura requer muito menos energia do que extrair os materiais primários dos quais um produto foi feito, reduz significativamente o consumo de energia e as emissões de carbono. Eventualmente, uma vez que a cadeia de valor circular é madura e otimizada, os materiais secundários custarão menos que os materiais primários. O ciclo de vida de um produto projetado envolve inúmeros fornecedores com os quais as empresas devem colaborar para desenvolver um design circular eficiente. Também existem obstáculos financeiros. Por exemplo, mesmo quando existe um processo maduro para reciclar um componente, pode não ser econômico se a demanda pelo material for baixa ou o custo da reciclagem exceder o valor de revenda. A reciclagem de assentos intactos não é lucrativa porque seu valor de revenda é muito menor que o custo da remoção. Como resultado, o metal que representa 75% dos assentos de veículo é normalmente reciclado, enquanto os materiais restantes são incinerados. Defina os KPIs contra os quais o impacto de um design na sustentabilidade será medido e definirá as metas associadas, levando em consideração a estratégia corporativa mais ampla. Defina as métricas e metas no nível departamental e as cascata em toda a organização de P&D. Use scorecards para relatar resultados em todos os níveis organizacionais.

Designing for circularity is challenging, however. The life cycle of an engineered product involves numerous suppliers with which companies must collaborate to develop an efficient circular design. There are also financial hurdles. For example, even when a mature process for recycling a component exists, it may not be economical if demand for the material is low or the cost of recycling exceeds the resale value.

Vehicle seats are a case in point. Recycling intact seats is not profitable because their resale value is much lower than the cost of removal. As a result, the metal that makes up 75% of vehicle seats is typically recycled, while the remaining materials are incinerated.

Establish Enablers

To support their efforts, companies need to establish six enablers:

• KPIs and Targets. Define KPIs against which the impact of a design on sustainability will be measured, and set the associated targets, taking into consideration the broader corporate strategy. Set the metrics and targets at the departmental level and cascade them down throughout the R&D organization. Use scorecards to report results at all organizational levels.
• Processos. Incorpore o design para princípios de sustentabilidade nos processos de P&D, desde a ideação em estágio inicial até os portões de qualidade.
• Ferramentas. Incorporar dados de impacto ambiental nas ferramentas de suporte de design existentes (como design auxiliado por computador). Use bancos de dados de avaliação do ciclo de vida e recursos de TI (como gêmeos digitais e design generativo) para comparar soluções.
• Governança. Selecione os proprietários para liderar pilotos e gerenciar projetos. Decida quem é responsável por atingir as metas e quais alavancas elas têm disponível para dirigir a organização. Forneça os recursos financeiros necessários para atingir as metas.
• Capabilities. Develop employees’ sustainable-design capabilities and recruit new personnel to close skill gaps. Provide the financial resources required to reach targets.
• Rede de parceiros. Desenvolva parcerias externas ou joint ventures com instituições acadêmicas e startups. Promova a colaboração interna por meio de laboratórios e incubadores de inovação abertos. Inscreva -se

Aplique uma abordagem sistemática

Uma abordagem sistemática para reduzir o impacto ambiental dos produtos tem quatro etapas principais. ciclo. Além disso, examine como seus concorrentes estão projetando produtos para sustentabilidade e avaliar como esses esforços podem afetar sua posição competitiva no mercado. Isso inclui o exame de tendências tecnológicas (como identificando novas patentes valiosas) e comparação de projetos através de desmontagens dos produtos dos concorrentes.

Create a baseline. Develop a detailed quantitative and qualitative baseline of environmental impact that encompasses the climate impact, natural-resource usage, ecosystem changes, and pollution associated with the product across its life cycle. In addition, examine how your competitors are designing products for sustainability and assess how those efforts could affect your competitive position in the market. This includes examining technological trends (such as by identifying valuable new patents) and comparing designs through teardowns of competitors’ products.

Gere idéias. Crie uma equipe multidisciplinar para liderar o esforço, incluindo especialistas em operações, especialistas em design, fornecedores, investidores de capital de risco, especialistas em clima e sustentabilidade e acadêmicos. É mais eficaz gerar idéias para otimizar projetos no nível do produto do que no nível do componente. Apply the six strategies to generate ideas for sustainable designs. Create a multidisciplinary team to lead the effort, including operation experts, design experts, suppliers, venture capital investors, climate and sustainability experts, and academics. It is more effective to generate ideas for optimizing designs at the product level than at the component level.

Avalie e priorize idéias. (Veja o Anexo 3.) As iniciativas mais promissoras promovem melhorias ambientais substanciais e reduzem os custos, além de serem apreciados pelos consumidores. No entanto, as empresas geralmente precisam fazer compensações entre esses critérios. Evaluate and prioritize ideas with respect to three criteria: environmental improvement, cost impact, and customer value. (See Exhibit 3.) The most promising initiatives promote substantial environmental improvements and reduce costs, while also being appreciated by consumers. However, companies will often need to make tradeoffs among these criteria.

Teste a viabilidade de idéias. Avalie a praticidade e o potencial de sucesso de cada idéia. Use uma abordagem ágil e iterativa para que os desenvolvedores possam obter feedback do cliente durante a fase de desenvolvimento. Se possível, conduza um piloto para reunir dados e feedback do mundo real antes de se comprometer totalmente com uma idéia. As empresas podem obter economia de custos de curto prazo e vantagens competitivas de longo prazo, atendendo à demanda do consumidor por produtos sustentáveis ​​e se preparando para cumprir novas leis e regulamentos. De fato, para muitas empresas, a viabilidade de longo prazo está em jogo. Os desafios decorrentes do esgotamento de recursos e das mudanças climáticas fizeram práticas sustentáveis, incluindo princípios de design, essenciais para manter um negócio a longo prazo. As empresas que tomam medidas hoje para capturar toda a gama de benefícios de design sustentável se posicionarão para prosperar nas décadas anteriores. Mikaël Le Mouëllic

---

Beyond the benefits to society, there is a strong business case for designing products to reduce their environmental impact. Companies can achieve short-term cost savings and long-term competitive advantages by meeting consumer demand for sustainable products and preparing to comply with new laws and regulations. Indeed, for many companies, long-term viability is at stake. The challenges arising from resource depletion and climate change have made sustainable practices, including design principles, essential to maintaining a business over the long run. Companies that take steps today to capture the full range of sustainable-design benefits will position themselves to thrive in the decades ahead.