Trong quá trình thúc đẩy tính bền vững suốt chu kỳ sản phẩm, bước đi quan trọng nhất chính là thiết kế. Điều này đặc biệt đúng khi nhìn vào xu hướng toàn cầu hướng tới việc giảm thiểu lượng khí thải carbon.

Nhiều doanh nghiệp đang phải đối mặt với áp lực từ quy định và các nhà đầu tư, cũng như sự thay đổi trong sở thích của người tiêu dùng. Các công ty đang tìm cách giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường từ hoạt động của mình. Trong đó, khâu thiết kế, mua sắm và chuỗi cung ứng thường là những “điểm nóng” về khí thải carbon. Việc xem xét lại các khía cạnh này, đảm bảo hiệu suất và chất lượng sản phẩm đạt yêu cầu (hoặc vượt xa), đồng thời giảm thiểu việc sử dụng tài nguyên suốt toàn bộ vòng đời sản phẩm, đã trở thành ưu tiên hàng đầu cho nhiều ngành công nghiệp.

Thiết kế và tính bền vững

Có hai yếu tố chính thúc đẩy tầm quan trọng ngày càng tăng của thiết kế đối với sự phát triển bền vững. Thứ nhất, nhờ sự tiến bộ về công nghệ, lượng khí thải trong suốt vòng đời sản phẩm đang chuyển từ giai đoạn vận hành sang giai đoạn sản xuất. Nguyên nhân một phần là do người dùng đòi hỏi nhiều hơn về hiệu suất sản phẩm, buộc doanh nghiệp phải sử dụng nhiều nguyên liệu hơn. Yếu tố khác là sự cải thiện hiệu suất vận hành do công nghệ mang lại sẽ làm tăng độ phức tạp của sản phẩm. Ví dụ, so với các loại lò đun truyền thống, máy nước nóng gia đình cần nhiều vật liệu hơn; động cơ điện hiệu quả mới mặc dù tiêu thụ ít năng lượng hơn nhưng lại tiêu thụ nhiều nguyên liệu thô như đồng và nam châm vĩnh cửu hơn; và để sản xuất bộ điều khiển tần số cho động cơ, cần các mạch và linh kiện bán dẫn chuyên dụng.

Việc chuyển đổi này được thể hiện rõ nhất trong ngành công nghiệp ô tô, nơi chuyển từ động cơ đốt trong sang động cơ điện. Sau khi chuyển đổi, lượng khí thải trong suốt vòng đời của xe đã thay đổi đáng kể. Nghiên cứu cho thấy, khoảng 20% tổng lượng khí thải carbon của xe diesel được tạo ra trong quá trình sản xuất, phần còn lại chủ yếu đến từ khí thải sau khi sử dụng. Ngược lại, xe điện có lượng khí thải thấp hơn khi sử dụng, nhưng việc sản xuất pin lại tiêu thụ thêm nhiều nguyên liệu thô. Nếu điện năng cho xe điện đến từ nhiên liệu hóa thạch, thì lượng khí thải carbon trong suốt vòng đời của xe chiếm 42%; nếu chỉ sử dụng năng lượng tái tạo, con số này sẽ tăng lên 89%.

Đánh giá vai trò của thiết kế

Yếu tố thứ hai là nhận thức ngày càng tăng rằng, để giảm lượng khí thải carbon trong tương lai của sản phẩm và dịch vụ, cách hiệu quả và kinh tế nhất chính là tối ưu hóa thiết kế. Từ lâu, quyết định thiết kế đã là yếu tố chính quyết định chi phí sản xuất, sử dụng và bảo trì sản phẩm. Điều này cũng đúng với tính bền vững.

Thiết kế có ảnh hưởng đa chiều đến tính bền vững. Thiết kế thân thiện với môi trường thường sử dụng ít nguyên liệu hơn, và thường ưu tiên sử dụng nguyên liệu tái chế hoặc thay thế sinh học thay vì nguyên liệu gốc có lượng khí thải cao hơn. Ví dụ, một công ty điện tử tiêu dùng đã sử dụng nhựa sinh học rộng rãi trong quá trình thiết kế, trong đó hơn 30% thành phần được chiết xuất từ dầu ricinus, giảm hơn 60% lượng khí CO2 so với nhựa truyền thống. Một công ty ô tô đã áp dụng phương pháp sản xuất thân thiện với môi trường trong quá trình nghiên cứu và phát triển dòng xe xanh, sử dụng nhiều vật liệu tái chế và sinh học trong lớp sơn và các bộ phận nội thất, giảm lượng khí thải đồng thời ngăn chặn ô nhiễm trong xe.

Xây dựng chức năng R&D bền vững

Nhóm R&D hàng đầu của các tổ chức đã nỗ lực nâng cao tính bền vững và đạt được kết quả đáng kể. Tuy nhiên, nhiều bộ phận R&D của doanh nghiệp vẫn đối mặt với thách thức lớn, đó là làm thế nào để nâng cao tính bền vững của sản phẩm và dịch vụ trong khi kiểm soát chi phí, đáp ứng nhu cầu thay đổi của khách hàng, và tạo ra sự khác biệt hóa sản phẩm.

Quản lý cấp cao của doanh nghiệp cho rằng, việc quản lý hiệu quả các vấn đề phức tạp liên quan đến tính bền vững là hướng đi tương lai của các doanh nghiệp R&D trưởng thành. Một số doanh nghiệp đã nâng cao khả năng của mình trong những năm gần đây. Ví dụ, quan điểm thiết kế đã chuyển từ “thiết kế dựa trên chi phí” truyền thống sang “thiết kế dựa trên giá trị”, nhằm cung cấp cho khách hàng hiệu suất sản phẩm quan trọng nhất với chi phí hiệu quả nhất. Nhiều doanh nghiệp khác đã đạt tiến bộ đáng kể trong lĩnh vực số hóa, với sự hỗ trợ của các công cụ và nguồn dữ liệu mới, tốc độ và kết quả nghiên cứu và phát triển đã được cải thiện đáng kể.

Xem xét toàn diện chuỗi giá trị

Một yếu tố quan trọng để cải thiện tính bền vững là thay đổi toàn bộ chuỗi giá trị. Các công ty hàng đầu sẽ xem xét tính bền vững ngay từ giai đoạn thiết kế, đánh giá lượng khí thải carbon và cơ hội giảm khí thải tại từng khía cạnh, bao gồm nhà cung cấp, sản xuất, phân phối, đóng gói, sử dụng cuối cùng, và thậm chí là tái chế. Họ sẽ giao tiếp với khách hàng, nhà cung cấp và các bên liên quan khác trong chuỗi giá trị, quan sát hành vi của họ và tối ưu hóa sản phẩm dựa trên những hiểu biết thu được.

Ví dụ, một công ty thức ăn nhanh đã xem xét toàn bộ chuỗi giá trị để giảm lãng phí đóng gói tại các cửa hàng. Họ phát hiện ra rằng, nhân viên đóng gói sản phẩm bổ sung để bảo vệ hàng hóa trong quá trình vận chuyển, tạo ra lãng phí lớn về tài nguyên. Bằng cách cải tiến quy trình đóng gói, công ty đã phát triển một giải pháp đóng gói tái chế đẹp mắt và tiết kiệm tài nguyên, đảm bảo an toàn cho sản phẩm khi đến tay người tiêu dùng. Ngoài ra, công ty còn sử dụng một số loại hộp tái chế nhẹ hơn để bảo vệ sản phẩm trong quá trình vận chuyển. Những biện pháp này giúp giảm 18% lượng đóng gói lãng phí và giảm lượng rác thải được đưa vào bãi chôn lấp, đồng thời giảm lượng khí thải nhà kính của chuỗi cung ứng tổng thể.

Sử dụng công cụ phân tích tích cực

Thiết kế bền vững đòi hỏi cân nhắc và cân đối phức tạp. Ví dụ, việc thay thế nguyên liệu gốc bằng nguyên liệu tái chế chắc chắn sẽ giảm lượng khí thải carbon của sản phẩm, nhưng nếu nhà máy tái chế nằm ở vị trí xa, lượng khí thải từ quá trình vận chuyển có thể làm giảm lợi ích trước đó. Do đó, nhóm thiết kế cần dựa trên dữ liệu về lượng khí thải carbon, chi phí và rủi ro của các loại nguyên liệu và phương án sản xuất. Ngoài ra, công cụ phân tích có thể so sánh nhanh chóng và chính xác giữa các phương án cũng rất cần thiết.

Các công cụ phân tích này đang ngày càng phổ biến. Ví dụ, phương pháp “cân trắng tài nguyên” (Resource cleansheets) mở rộng mô hình “chi phí xây dựng” (cost modeling) truyền thống, làm rõ hơn tác động của quy trình thiết kế và mua sắm. Nhờ cách phân tích từ dưới lên và việc thêm chỉ số khí thải nhà kính, công ty có thể so sánh lượng khí thải carbon của các phương án thiết kế, sản xuất và chuỗi cung ứng khác nhau. Họ cũng có thể đối chiếu với các thực tiễn tốt nhất để cải thiện phương pháp hiện tại.

Nhờ dữ liệu về chi phí nguyên liệu và sản xuất, công ty có thể sử dụng “cân trắng tài nguyên” để nhận ra cơ hội kép, giảm lượng khí thải đồng thời giảm chi phí. Một số phương án có thể giảm lượng khí thải, nhưng chi phí lại cao hơn. Đối với những phương án này, “cân trắng tài nguyên” có thể trực quan hóa giá trị tương đối của chúng.

Với phương pháp phân tích hạt nhân và sáng tạo, công ty có thể tìm ra giải pháp thân thiện với môi trường, kinh tế và có giá trị hơn. Ví dụ, một công ty giày lớn đã sử dụng “cân trắng tài nguyên” để thiết kế lại bao bì của tất cả sản phẩm. Bằng cách tối ưu hóa thiết kế hộp, sử dụng giấy tái chế, giảm diện tích in và số màu sắc, công ty đã giảm lượng khí thải carbon của hộp bao bì gần một nửa. Những thay đổi này cũng mang lại tiết kiệm chi phí khoảng 20%. Nếu công ty tái đầu tư một phần tiền tiết kiệm này vào việc sử dụng chất thay thế sinh học thay vì mực truyền thống, lượng khí thải carbon có thể giảm thêm 9%.

Thúc đẩy xây dựng năng lực

Yếu tố thứ ba liên quan đến việc xây dựng cấu trúc tổ chức, tài nguyên và năng lực để hỗ trợ các sáng kiến DfS của bộ phận R&D. Làm thế nào để triển khai các biện pháp cải tiến bền vững là thách thức chung mà lãnh đạo bộ phận R&D phải đối mặt. Kỹ sư không chỉ thiếu công cụ để chọn lựa biện pháp phù hợp, mà còn thiếu kiến thức để triển khai biện pháp đó.

Nhiều doanh nghiệp đã vượt qua thách thức này bằng cách tập trung vào trách nhiệm, thành lập các bộ phận hoặc người phụ trách riêng. Một số doanh nghiệp đã xây dựng trung tâm xuất sắc hỗ trợ tính bền vững của các bộ phận khác trong công ty; một số khác đã bổ nhiệm các “đại sứ bền vững” để triển khai các biện pháp bền vững trong các bộ phận kinh doanh. Trung tâm xuất sắc sẽ sử dụng các công cụ mới như “cân trắng tài nguyên” để thu thập và duy trì dữ liệu liên quan, hỗ trợ tổ chức đưa ra quyết định bền vững tốt hơn. Ngoài ra, trung tâm xuất sắc cũng sẽ hợp tác với lãnh đạo bộ phận R&D để đưa tính bền vững vào quy trình nghiên cứu và phát triển chính thức.

Để giúp nhân viên R&D sử dụng hiệu quả các công cụ và quy trình mới, doanh nghiệp cần đầu tư vào việc xây dựng năng lực. Xây dựng năng lực cần bao gồm nhiều cấp độ, ví dụ giúp lãnh đạo cấp cao làm quen với chủ đề bền vững, cung cấp phân tích chu kỳ sống cho kỹ sư thiết kế và kỹ thuật, cũng như đào tạo sâu về “cân trắng tài nguyên”.

Bước cuối cùng là theo dõi tiến trình của các biện pháp bền vững và đưa chúng vào quản lý hiệu suất R&D. Điều này đòi hỏi doanh nghiệp điều chỉnh các tiêu chuẩn đo lường, mục tiêu và hệ thống khuyến khích, đảm bảo rằng các chỉ số này phù hợp với mục tiêu bền vững của công ty.