1、 1 一个可持续发展的系统设计框架 如今我们面对的众多社会挑战更加显得设计师的重要性。这些挑战包括自然资源、能源、水和食物的匮乏；战争和政治的不稳定；贫困人数的增加，无家可归的人越来越多和疾病的蔓延；以及教育和基础设施的质量下滑。同时，当前世界人口大约是 7 亿，预计将达到 2100 年将达 10.1 亿。人口的迅速膨胀，加速了对自然资源和能源的紧张，也使我们更加关注我们的地球的健康成长。 碳足迹是说明人类对环境的影响的一种方式。它是把我们的化石燃料的使用量（如电、加热和运输）的二氧化碳排放量吨（碳足迹， 2011）。碳足迹 是与气候变化相关的；碳足迹的增长对全球气候变化的贡献较大。这是一个世
2、界性的目标打击 2 吨每人每年气候变化（碳足迹， 2011）。这一目标在世界范围内，我们的碳足迹要高一倍。在美国，我们是十倍（麻省理工学院 麻省理工 ， 2008）。碳排放量仅仅是一个例子，我们目前的轨迹是不可持续的，这将对后代人满足其需求的能力产生负面影响。 然而，可持续发展的理念不仅影响着未来的一代，许多现在还活着的人都无法满足自己的需要。四分之三的人居住在发展中国家农村地区的生活费不足一美元一天，通常都患有营养不良的症状。 2005 年，有三分之 一的城市居民（约 1 亿人）生活在贫民窟（联合国， 2007）。基于现有的招生数据，超越贫困教育的社会基础是一个挑战，约 72000000 的
3、小学适龄儿童在发展中国家不在学校 2005。在这 7200 万个孩子，其中 75%是女孩（联合国， 2007）。 应对这些挑战，需要我们去思考如何改变并设计我们的世界。我们必须考虑到系统的相互联系。然而我们面临的问题是交织在一起的，有效的设计解决方案将不得不考虑这一现实。例如，来想一下一个工程师对缓解城市道路拥堵问题怎么解决？在传统的设计理论的指导下，他们会考虑增加更多的旅游专线，或建立 一个新的街道通过现有的社区。然而，这种简单化的方法可能无效甚至有其原来的意图相反的效果。添加一个新的交通或建设新的道路可以让出行更方便，可增加汽车交通，但是的交通条件会进一步恶化。汽车建造新的街道可以影响附近
4、的连通性和当地企业，并导致更多的空气污染和水污染。这个问题的一个更全面的可考虑到的办法是减少道路上私人汽车数量的、减少车道宽度和增加住宿的行人、实现自行车和大众运输。这些措2 施已被证明是减少或处理当前的交通模式的有效方式，同时提高了安全性、通过性和社区的经济活力（国家完整街道联盟， 2011）。当然，这可能 不是所有情况的解决方案，但这样的例子表明这种解决方案是可行的。我们将不得不打破分割跨学科的工作和改变我们的观点。 整个系统的设计是可持续设计巨大的潜力的方法之一，但过程、原则和方法所指导的整个系统没有明确的定义，或执业设计师或设计教育 (Charnley, Lemon, NSB, 200
5、7). 落基山研究所（ RMI）讨论了整个系统设计如下： “全系统设计优化性能的车辆、建筑物、机器和合作，整个过程是不同的团队了解部件一起工作的一个系统，然后将这些链接到的协同效应。将一体化设计优化 的整个系统作为一个整体，而不是孤立的部分。这一次可以解决很多问题，从单一的支出创造多重效益，并产生更多的多样性和分布广泛的效果，有助于吸引更广泛的支持，实施”。（洛文斯等基地， 2010， p. 7）。 在这项研究中， RMI 的讨论已经适应于整个系统的设计，广泛适用于整个设计学科的定义： “全系统设计考虑到整个系统作为一个整体，从多角度了解其部分可以一起工作并作为一个系统来产生协同效应，同时解决
6、多个设计问题。这是一个跨学科的、合作的和迭代的过程。” 整个系统设计领域还很不够成熟，和它周围的文学范围的融合仍然是有限 的（ 2009）。也将导致实现整个系统的设计过程非常困难（查恩利等， 2010 基地）。诚然、概念、原理以及设计本身的过程是繁琐的。不过，突出的共性和考虑可持续设计理论可以多角度帮助建立起共识。设计理论的存在众多差异，对周边进行观察还可以帮助填补丢失的碎片，建立一个更全面的设计理念。本研究的目的是建立一个更完整的整体系统设计的定义，其指导原则、过程是通过系统的测量范围广泛的应用于可持续设计中。整个系统的设计并不能保证可持续的设计成果。然而，它可能比设计师更容易解决我们的最紧
7、迫的问题、可持续的解决方案、 传统的设计方法，提供更多的机会。查恩利等 铝（ 2010 年）。总结从多个案例分析研究，试图实现整个系统的设计： “整个系统设计的原则是经常会被误解的，因此不能认为所有的人都能在一个完整的系统解决方案的过程中获得共同的理解。” 事实上，成功与否的关键因素在于研究了项目团队的关键点：“理解的3 目的和过程。”尽管需要相应的利益，可持续的整个系统所设计的一个共同认识是不存在的。然而作者对与绿色工程原理理解为： “设计架构在无论是构建化学物质、产品架构打造汽车或城市建筑建设城市相同的绿色工程原则必须适用，有效而适宜的所需 的分子结构也必须适用（阿纳斯塔斯及处理齐默尔曼，
8、 2003 年）。 “然而这些绿色工程的原理是通过化学工程师开始，似乎强调或有利于分子尺度。落基山研究所开发的因素十工程（ 10xe）原则，体现了整体系统思维和综合设计。这种方法适用范围更广的跨尺度比绿色工程的原则，但主要集中在能源，这只是其中的许多可持续发展问题。 整个文献讨论了整个系统的设计需要更好的定义并发展这种设计模式。本次研究不是任何一套现有的原则的直接反应，而是系统将他们合并并找到共同点，综合设计学科之间的特点发展成更加完整和适用的框架设计。本次研究集锦 了凝聚共识、简明了差异、填补了空白并建立一个框架，可以帮助设计人员完成可持续设计的挑战。 具体而言，本研究旨在回答以下问题： （
9、 1）什么是引导过程、原则和方法，可持续设计是否是不同的设计学科合成的（例如，工程，建筑，规划）？ （ 2）如何处理这些个人原则和方法并集成到一个全面的框架中，使整个系统的设计适用于所有学科的可持续设计？ 回答这些问题的研究将从过程、原理中确定，并从多个设计学科的角度对整个系统的设计方法做出解析。更好地了解整个系统的设计，在互联世界我们所面临的挑战中提出更多的可持续设计解决方案。 方法 ： 回答我们的第一个研究问题要进行了系统的文献进行回顾。对系统的文献进行评论：总结现有文献主要围绕一个主题，找出目前研究的空白并提供了一个框架或背景来进行未来的研究。对于这种系统的文献回顾的应用，将展示设计学科
10、和位置对整个系统设计未来的效果，提供了一个框架之间的重叠。为适应建立的审查方法，文献综述包括三个阶段：（ 1）规划的审查（ 2）进行审查（ 3）审查报告（ Kitchenham， 2004）。 在规划阶段的审查的开发概述为：该检讨的理论基础、研究问、，搜索策略、选择的标准和程序、质量评估程序、数据抽取策略、数据 合成方法和4 项目时间表。这些要素的审查协议中有更详细的描述在下面的章节。 资源从数据库（如谷歌学者和科学数据库）和随访的相关文章列表、参考书、和报告中被提取出来。结合综合性搜索，使用 1987 的时间框架通过2011 的检测。 1987 年度，布伦特兰报告发出了长期的可持续发展作为本
11、研究得到更广泛使用的定义（布伦特兰， 1987）。在文献回顾源下跌五类：可持续发展；建筑、规划、城市设计；工程；环境管理和业务；与系统思考。 搜索策略涉及 13 个最常见的问题和广泛的搜索词生成的工程、建筑、规划学科与可持续设计。狭窄的可持续设计 和领域不包括在搜索策略来保持在最相关的资源集中。例如“完整的街道是不包括在线搜索，因为这将需要研究人员包括来自其他设计学科如“精益生产”的机械工程设计的狭隘。然而搜索条件，应用于多个设计领域或被使用如“系统设计”或“绿色设计”的搜索条件：整个系统思考原则；整个系统的方法；可持续发展的设计原则；绿色设计原则；生态设计（生态设计）原则；整体设计的原则；从摇篮到摇篮的设计原则；可持续发展可持续发展原则；工程原理；绿色工程原理；对环境的设计原理和仿生学原理。
