可持續視域下的模塊化運動鞋品設計

余森林 葉林棟

摘要：解決現有運動鞋品的回收困難、環境污染、資源消耗等可持續問題，文章通過分類整理現有可持續與模塊化鞋品，總結并歸納運動鞋可持續性的優點與局限，并在此基礎上提出可持續視域下的模塊化運動鞋品設計策略。首先基于系統-功能-結構分層模型分析運動鞋結構與功能，為模塊劃分提供依據并與用戶需求構建聯系。采用桌面調研、問卷、訪談等收集用戶需求并總結，為模塊劃分和后續設計提供依據。其次以生命周期設計與再循環設計為原則進行材料選擇，從產品服務系統設計的角度，構建從購買到回收置換的系統流程。最后從四方面設計要素進行具體設計實踐驗證，將所提設計策略應用于具體運動鞋設計中，改進方案在可持續方面有較好提升，為運動鞋的可持續設計提供可借鑒的參考。

關鍵詞：模塊化設計；可持續設計；運動鞋設計；設計策略；系統設計；綠色材料

中圖分類號：TS943.74

文獻標志碼：A

文章編號：10017003（2024）02003113

DOI：10.3969/j.issn.1001-7003.2024.02.004

收稿日期：20230803;

修回日期：20231213

基金項目：湖北省教育廳人文社會科學青年項目（16Q109）

作者簡介：余森林（1980），男，副教授，博士，主要從事可持續設計和智能家居設計。

隨著科技的進步與發展，運動鞋技術也突飛猛進，但自現代運動鞋產生至今，大量運動鞋的生產和廢棄已對環境造成了不小的污染。運動鞋在生產階段，產生污染物，消耗大量能源，造成資源的浪費，使用大量不可持續材料。在廢棄階段，因使用膠水黏合與不可回收材料導致鞋子難以分解回收，大多被丟棄處理，造成資源浪費與環境污染。而在穿著過程中，因運動鞋一般使用膠水黏合，難以拆解更換，增加修補難度，修補性價比低。個別部件破損可能會使整雙鞋無法穿著，只能丟棄處理。隨環保理念的深入人心，鞋品也進入了可持續發展階段，但目前針對運動鞋的可持續設計研究較少，還未有較好解決方案。模塊化設計方法是一種綠色設計方法，在滿足人們個性化需求的同時，提升產品模塊的重復利用率，減少資源消耗。吳佳樂等對產品設計中出現的眾多資源浪費和環境污染，提出可以從整合化設計、簡化設計、模塊化設計、通用化設計、合法化設計五種設計方法具體落實可持續理念。程賢福等對國內外綠色模塊化設計進行系統的綜述，并分別以綠色產品生命周期的各階段特性為主題，從產品生命周期、綠色設計、環境意識、再制造、可拆卸、維修、回收、重用等方面進行了分析論述。這些模塊化主題并非獨立，有相同的考慮因素，但側重點不同。本文研究側重于從綠色設計、可拆卸、維修、回收四類綜合進行模塊化設計，嘗試在可持續視域下運用模塊化設計解決當下運動鞋品的可持續問題，提出了一種可持續視域下的模塊化運動鞋設計策略，來提高運動鞋的使用效率和生命周期，減輕運動鞋在全生命周期對環境的污染，減少不可再生資源的使用，更新傳統運動鞋的服務模式，為消費者提供新的消費體驗。

1 可持續視域下的鞋品設計分析

1.1 可持續鞋品設計現狀

面對鞋品在生命周期中對環境的負擔，鞋品設計也在實驗各種可持續創新方案，以減輕鞋品對環境的影響。目前已有眾多品牌和企業在探索鞋品的可持續設計，給出了各自的減輕鞋品環境影響的解決方案，本文對市面上已有的以可持續為目標的鞋子進行整理與歸納，分析其在可持續性的優缺點，如表1所示?；诒?案例可知，當下的可持續鞋品設計，在設計方法上有較好參考價值：變廢為寶，利用回收廢棄物；全生命周期內盡最大可能減少環境負擔；完善相關服務，在生命周期內，盡可能提高鞋子可持續性；增加鞋子適應性，關注社會公平。雖然可一定程度解決鞋品的材料浪費、資源消耗、環境污染、回收利用等問題，但仍存在一些局限與不足，最突出的是因使用膠水將多種材料的多個部件黏合而導致分解回收異常困難，即便是材料本身是可回收，最終因回收成本高、分解難度高而廢棄處理。基于此，本文將嘗試運用模塊化設計方法來解決運動鞋品在生命周期中的可持續問題。

1.2 基于模塊化設計方法的鞋品設計

模塊化是將事物定位成一個系統，研究事物的構成形式，用分解和組合的方式將它們應用并組合成產品的全部過程。模塊化設計在滿足多樣化需求和集成產品功能的基礎上，對產品進行細分并建立出若干個功能模塊，再通過篩選與組裝子模塊建立不同的產品功能系統。模塊化設計能夠以更少的成本產生更多的收益，適應不同消費者的多樣化、個性化需求，以最簡單的方法增加產品的功能。在鞋子設計中可以實現多模塊的更換，實現不同的功能或是替換受損模塊，也可以只改變造型，實現產品的多樣化，一定程度提高鞋品可持續性。

模塊化設計在鞋子設計中已有應用，目前市面上已有一些產品，不少設計師也在設計平臺網站發布了自己的模塊化鞋子的概念設計方案。徐曉斌將目前市面上出現的模塊化設計鞋進行歸納總結，分為更換型和組裝型兩大類，從用途上給出了兩個類型各自的優勢，認為模塊化是未來鞋子的發展趨勢之一，模塊化設計是解決鞋產品生產中的定制化與批量化這對矛盾的方法之一，但并未對可持續問題做相應探究。吳潔等將目前的模塊化鞋靴產品從結構形式上分為模塊化拆裝結構和模塊化功能結構，運用模塊化對鞋品進行創新設計，為鞋靴產品的多樣性、功能性、可持續性設計提供可行性，但未對兩種結構形式在可持續設計方面的特點進行說明?；诖?，本文嘗試提出模塊化的可持續解決方案，并用設計案例進行有效驗證。

本文將按照設計目的不同，將現有的模塊化鞋品設計分為兩類：1）功能拓展型模塊化鞋品設計。此類模塊化鞋品設計，目的是通過更換或添加模塊以實現鞋品功能的拓展，而對鞋產品本體是否為模塊化的可拆卸結構并非重點。2）結構可拆卸型模塊化鞋品設計。此類模塊化鞋品設計，主要目的是將鞋子本體劃分為不同模塊，將模塊組合才能形成可穿著的鞋子。模塊化的鞋品，能夠一定程度上提高鞋品的可持續性，但還未有針對可持續問題的較為成熟的解決方案。故本文將當下的模塊化鞋品設計在可持續視域下進行對比分析，如表2所示。

由表2模塊化鞋子的特點可知，模塊化的可拆卸結構有利于提高生產效率，減少膠水的使用，降低生產成本，相較于傳統使用膠水黏合的運動鞋有環保上的優勢，但還不能解決鞋品的可持續性問題，如鞋子在生命周期末期的處理回收問題和大量使用非環保及不可再生材料問題。這些模塊化鞋子的設計，并非以解決可持續性問題為主：以拓展功能為目的的鞋子，主要是為了提高用戶體驗；以可拆卸結構為目的的鞋子，又未能完善其循環回收服務。本文以解決可持續問題為目標，應在全生命周期可持續的前提下，以可持續設計原則為指導進行模塊化設計，并完善其回收與循環處理，從系統設計的角度來處理。將模塊化設計方法來進行鞋品可持續設計，可同時滿足綠色材料與減量化、可拆卸結構與循環再生、定制與回收的可持續要點。在運動鞋設計方面，模塊化的結構也帶來更多的可能性；在鞋品開發方面，可依據標準化的模塊對

產品線進行矩陣式擴充，減少開發成本；在生產流程方面，可減少大量工序，提高生產效率；在選鞋購買方面，為用戶提供更多個性化選擇；在回收方面，可拆卸的結構可有效提高回收效率并降低回收難度。

1.3 模塊化鞋品可持續設計策略

鞋品的可持續設計問題是具有復雜性的系統問題，目前尚無成熟解決方案。Peter Bonk針對鞋子可持續問題，結合模塊化設計，提出了可用于解決鞋類可持續問題的設計原則，但主要是在設計生產階段和包裝運輸階段，還未對鞋子在用戶使用階段到廢棄回收階段做詳細的探討。本文嘗試從模塊化方面來優化鞋品可持續設計，從系統設計層面入手，目標是實現商業價值、用戶需求、環境效益的兼得共贏，不僅是設計有吸引力的、環保的、滿足市場需求的鞋品，而是要創造更具可持續性的服務、經濟與生產體系，以及更有教育意義的體

驗。本文的設計實踐將從三方面構建可持續視域下的模塊化運動鞋系統：1）構建基于用戶需求和可持續的可拆卸結構模塊化系統。任何模塊均不使用膠水，做到每個模塊都可單獨拆卸，有利于各模塊的生產與回收，提高生產效率，降低回收難度。2）優選低環境影響的天然材料與可回收材料。3）完善全流程服務系統設計與商業鏈條，提升全過程、多環節的用戶體驗。

2 可持續視域下的模塊化運動鞋品設計要素分析

2.1 運動鞋結構分析與模塊劃分

運動鞋至今已有很多改進和創新，目前運動鞋的基本結構還未有太大變化，大多數產品還是傳統結構，大致分為鞋面、鞋墊、中底、大底?；窘Y構如圖1所示，可概括為傳統結構和現代結構兩大類。當下較為常見的結構是抗扭片類，在中底部分加入抗扭片，可以增強運動鞋的抗扭轉性能和穩定性，降低足踝扭傷風險。氣墊類和雙層中底類的運動鞋，可以提供不同性能的緩震與回彈，部分鞋款會用整個氣墊取代中底。雙層中底設計的運動鞋，通過調整上下層材料的種類和軟硬度，來獲取更好的穩定性與緩震性能。硬度高的部分形變量小，可以增強穩定性能，維持足弓處和落地使的穩定性，硬度較軟的部分形變量較大，提供緩和緩震的腳感。板材類的運動鞋，在上層中底和下層中底之間加入板材，增強中底的剛性，提高穩定性能；同時可提供一定的推進感或滾動感，在馬拉松跑鞋中較為突出，能夠提升跑步經濟性，部分板材類的運動鞋也會使用上下層中底不同材料的設計?？古て桶宀牡葹榱颂岣咝臃€定性的部件可歸納為穩定部件。

現代運動鞋就是基于以上結構，將各部件通過膠水粘合，構成一雙完整的運動鞋。各個部件具有明顯的功能，鞋面負責包裹和透氣、中底負責提供緩震腳感，大底負責提供抓地和耐磨。若要進行模塊化設計，則首先需要劃分模塊。傳統的模塊化設計，在原產品基礎上，依據設計人員的經驗來確定，易受到個人能力、經驗、喜好的影響，具有一定的主觀性與局限性。姜芊芊針對復雜產品的模塊化劃分問題，建立了基于系統-功能-結構的復雜系統分層模型，從用戶需求、供應商需求、和技術需求等方面考慮，為模塊劃分提供了理論依據。運動鞋是具有一定復雜性的系統特點，各部件緊密組合，以實現運動中的功能需求。基于系統功能結構的系統分層模型對運動鞋進行分層，如圖2所示，在該系統分層模型下，運動鞋可以看作是一個由能夠實現不同功能的各個結構所組成的系統。運動鞋為系統層，系統由功能聚合而成，可將運動鞋五類主要功能：鎖定包裹、緩震回彈、抓地耐磨、透氣和穩定支撐，劃分為功能層。功能由其對應的結構實現，則可將對應部件：鞋面、鞋墊、中底、外底、穩定部件，劃分到結構層，形成運動鞋系統-功能-結構分層模型。最終再結合模塊劃分原則進行模塊劃分。目前模塊劃分原則分為兩方面：功能結構和生命周期?；诠δ芙Y構的劃分原則，由用戶需求轉化而來，反映了模塊劃分的基本需求，本文的研究目是使用模塊化以解決鞋品可持續問題，所以應將功能結構和生命周期因素綜合考量，以更準確客觀地來劃分模塊。

2.2 運動鞋用戶需求分析

通過問卷法、訪談法、桌面調研的形式，對運動鞋進行用戶需求調研，從以下人群進行了調研：青年學生、有運動習慣的上班族、sneakers（球鞋愛好者）三類人群。本文的問卷調查主要從四個方面展開，包括個人運動鞋基本狀況、選購運動鞋的影響因素、運動鞋的個性化、運動鞋的廢舊處理。問卷調查的對象為青年學生和有運動習慣的上班族，使用“問卷星”通過網絡平臺發放問卷205份，有效問卷203份，有效率99.02%。其中青年學生147人、有運動習慣上班族56人，如圖3所示。個人運動鞋基本情況中，擁有3雙以上運動鞋的人占69.95%，其中占比最高的持有3～5雙運動鞋的人，占比39.41%，持有5雙以上的占30.54%。在

選購運動的考慮因素方面，有64.03%的人考慮基本功能需求，34.03%的人會考慮日常穿搭和通勤，環保屬性也是一部分人的考慮因素（占33.00%），對于外觀的時尚屬性僅有5.42%。對于運動鞋的個性化方面，80.30%的人有運動鞋的個性化需求，并且對自己定制運動鞋有較大的興趣和意向。在運動鞋的廢棄處理方面，44.83%的人有過1～3雙破損運動鞋、33.99%的人有過4～6雙破損運動鞋、7雙以上的占14.78%。修補過鞋子的人占73.40%，在運動鞋破損后，有73.89%的人更樂于購買新鞋，81.77%的人對處理破損廢棄運動鞋有過困惑。75.86%的人存在心理折舊情況，即使運動鞋完好也不再繼續穿著，對于這些運動鞋的處理有74.38%的人感到困惑。

在校園環境中集中對20位青年學生進行訪談調研，主要針對影響修補運動鞋的因素和對破損部件及時換新的看法進行調研。經結果整理顯示，影響修補運動鞋的主要因素有修復性價比低、修補效果不好、修補不方便、找不到合適修補的地方。在對破損部件的及時換新上，基本上呈樂意的態度。使用桌面調研法，在“B站”的sneaker類平臺和博主的運動鞋視頻的彈幕和評論區，以及sneaker類微信公眾號的評論區收集相關需求信息。通過整理歸納可以看出，球鞋愛好者除了對運動鞋基本功能屬性需求，對運動鞋潮流屬性和穿搭效果有較強的需求，選擇運動鞋時也會考慮個性化屬性，并且球鞋愛好者更能帶動個性化潮流進而影響青年學生的運動鞋購買選擇。

基于以上調研結果顯示，當下人們對運動鞋的需求主要有以下三方面：1）基本功能需求。滿足對運動的功能性能，如緩震性能、保護性能、穿著舒適性、透氣性等。2）外觀造型與個性化需求。在追求時尚和個性化的當下，對鞋子的個性化也有需求，更樂于彰顯自己的個性化選擇，不少人也希望鞋子的造型能夠適合日常穿搭和通勤。3）鞋子磨損時的廢棄和修復更換需求。運動鞋在使用中，經過磨損，會出現鞋面破損、鞋底磨損、中底衰減等問題，面臨著不得不進入到生命周期末期的廢棄階段，單個部件出現的磨損可能會導致整雙鞋的廢棄，修補鞋子的性價比較低，效果也并不好，要再花不少錢購買整雙新鞋。部分鞋子也會因心理因素折舊廢棄，如不再喜歡或有了新一代產品。大多數人對于這些廢舊鞋子的處理感到困惑，大量因使用了多數不可回收材料并由膠水黏合的運動鞋廢棄時，將會增加對環境的負擔。

2.3 模塊化運動鞋材料選擇

目前，運動鞋材料選擇多樣。鞋面一般使用織物、皮革（天然皮革或人造皮革）、聚氨酯（TPU、PVC等）材料制成?？椢镱惖牟牧峡梢越o鞋面帶來良好的透氣性能，皮革類的材料和聚氨酯類的材料可以增強鞋面的強度與穩定性^］。中底材料，現在主要使用EVA、TPU、TPEE、PEBA、PU材料，通過不同的發泡工藝制作成中底，有良好的穿著腳感，為運動提供緩震與回彈性能。大底材料常使用人工合成橡膠、PU等材料，來獲得耐磨性和抓地性更好的外底。鞋墊上使用EVA、ETPU、PU、軟木、人工合成泡棉等具有良好緩震回彈性能的材料，以獲得穿著腳感舒適的鞋墊。穩定部件常使用TPU等塑料材質和碳纖維材質，TPU等塑料材質具有良好的耐磨性能和強度，常用于大多數運動鞋，碳纖維材質則具有高輕度高且重量輕的特點常用于旗艦級運動鞋。

基于可持續理念與模塊化思路，提出材料選擇建議。鞋面、鞋帶的材料可100%使用纖維素纖維，使用全纖維素纖維的鞋面，在廢棄后不會增加環境負擔還可用于堆肥。鞋帶常作為鞋面的一部分，可使用相同材料制作。外底可使用可降解、可回收再利用材料，廢棄后可自然降解或回收再利用。鞋墊可采用具有柔軟和良好緩震性能的軟木或抗菌透氣的纖維素纖維制成，同樣可直接丟棄自然降解。中底采用可回收再利用材料，在模塊化可拆卸的基礎上，易拆解易回收。穩定部件仍可使用TPU或碳纖維，作為單獨的部件方便回收處理；或使用生物降解塑料，如PLA等具有良好的熱塑性、熱穩定性和強度，廢棄回收后用于可堆肥。

2.4 模塊化運動鞋組件定制與組件置換回收再利用

完善服務流程，從定制購買到廢棄回收，引導消費者消費與返還廢棄部件，最大限度減少鞋子在生命周期中的環境影響。模塊化運動鞋設計，可以滿足用戶的個性化定制需求，靈活搭配、易于組裝、便于替換，可實現一定程度的功能組合與定制服務。定制產品的組件，可以按照分布式生產的方式，在距消費者最近的生產中心制作，完成后發往制定線下店鋪或制定地址。在線下商店，消費者可選擇自己喜歡的顏色進行搭配，挑選部件親自進行組裝，現場試穿能體會到組裝的樂趣，提高了用戶的參與度還能降低鞋子的成本、返利消費者。在組件置換與回收再利用方面，鞋子的某些部件磨損后，只需單獨再購買部件替換即可，而不需要再購買整鞋，磨損的部件也可以直接回收。引導消費者進行回收，消費者可將磨損的部件送至回收門店，門店可以給予消費者一定的折扣或積分，

用于購買部件的優惠，或者提供一些小禮品，如鞋帶或襪子等，以提高消費者返還積極性。

3 可持續視域下的模塊化運動鞋品設計實踐

在當下的運動鞋中，穿著率較高、銷售量較高是休閑慢跑鞋。休閑慢跑鞋具有慢跑鞋舒適的腳感和時尚的外觀，常被人們用來日常穿搭和休閑運動，本文設計方案將以人們日常生活中最常穿著的休閑慢跑鞋來做實踐驗證。

3.1 模塊化休閑慢跑鞋用戶需求分析

不同定位的運動鞋，具體用戶需求不同，在前文提出的三方面需求基礎上，再采用桌面調研法，從“淘寶、京東、B站”等網絡平臺收集收集休閑慢跑鞋用戶意見，準確提取休閑慢跑鞋用戶需求，進行針對性設計。將獲取用戶的需求與痛點，轉化為用戶的原始需求，因運動鞋具有一定的系統性特點，所以將按照運動鞋的各部件來對應劃分原始需求，有利于后續對各部件進行針對性的設計。最終經整理與篩選，將用戶原始需求借助可供性來分析歸類，確定需求指標進而得出設計要素，為后續設計提供理論依據，如圖4所示。功能可供性是指產品通過其屬性、結構、特征來表達明確的產品功能，具有明確的功能指示性。如“可拆卸鞋面”設計要素，可拆卸的鞋面能夠單獨洗滌，能夠更好更便捷地清洗鞋面，也可以通過更換不同鞋面實現不同穿搭；認知可供性是產品的屬性特征，通過用戶的經驗傳達給使用者。如“天然材料”設計要素，天然植物材料具有親膚環保的特點，能給消費者以舒適透氣親膚的印象；行為可供性是指通過產品的操作方式以引導用戶的使用。如“彎折引導”設計要素，在跑動過程中以引導用戶腳掌的運動模式，提高運動流暢度；感官可供性是指用戶感知到的產品外觀特征。如“簡約鞋面”設計要素，簡約的鞋面設計更適合用戶多種穿搭。

基于Kano模型，對設計要素進行篩選與歸類，以明確設計重點，對重要設計要素與需求特點編制Kano問卷進行用戶調研，樣本為18～26歲的在校大學生，電子問卷發放120份，有效問卷105份。經過Kano模型分析，休閑慢跑鞋的設計要素結果如表3所示。設計要素的屬性分類：期望型需求（O），如一體編織鞋面、襪套式鞋面、足弓支撐、軟硬適中、彎折引導；必備型需求（M），如透氣耐磨面料、耐用耐磨材料、防散開鞋帶、耐磨外底；魅力型需求（A），如可拆卸鞋面、親膚面料、動態飛線、天然材料、中底側墻、碎釘化紋理；無異型需求（I），如簡約鞋面、適當厚度、獨立鞋墊、TPU發泡中底、前掌彎折點。無異型需求不會影響到用戶的滿意度，所以可做適當取舍；從統計可以看出，未有能明顯體現用戶不滿的需求，因此沒有逆向型需求。因此，采用必備型、期望型和魅力型的要素進行有針對性的設計，首要滿足必備需求，其次滿足期望需求，以滿足用戶基本需求、解決用戶痛點，最后再進一步在魅力型需求上提升用戶體驗，為設計提供依據。

3.2 模塊化休閑慢跑鞋結構分析與模塊劃分

首先基于用戶需求的必備型、期望型和魅力型的設計要素制作休閑慢跑鞋分層模型，去除材料選取方面的要素后進行分層，如圖5所示。根據基于用戶需求得出的設計要素進行模塊劃分再結合材料要素，進行頭腦風暴結構草圖繪制，同時兼顧生命周期要素，經篩選得到最終可拆卸模塊化結構設計方案，如圖6所示。此設計方案共分為四個獨立模塊，其中框架式外底可以兼顧耐磨、穩定、鎖定的功能；內嵌式中底可減少中底暴露，延長中底的使用壽命。將中底和外底獨立設置可在外底磨損時及時更換，而不用更換中底。可使用3D打印來進行制造，能夠有效減少模具數量，增加個性化定制的可能；鞋面與鞋墊獨立設置，使用天然材料制作，廢棄后可直接丟棄。最終設計方案按照此模塊劃分方案進行設計完善。

3.3 模塊化休閑慢跑鞋方案展示

最終方案效果如圖7所示。整體造型風格流暢簡潔，適合日常穿著搭配，符合當下運動鞋的審美趨勢。

整鞋共分為鞋面、鞋帶、鞋墊、中底、外底五個部件，如圖8所示。消費者可自行組裝穿著，增加了在穿著體驗過程中的樂趣，從而提高用戶參與度、增強用戶黏性。外底采用封閉框架式設計，能夠減少灰塵、小石子等顆粒物進入鞋倉內保護內靴和中底，也能夠起到較好的防水效果，在雨天也有較好的穿著體驗。在穩定性方面，框架式外底以可起到側墻的作用，提供一定的穩定效果；中底與外底采用耐磨屬性的生物基材料進行3D打印，減少了傳統運動鞋生產所需模具，更適用于定制化，滿足耐磨外底的需求。中底可根據個人腳型特征定制中底參數，如針對足弓高低與足內翻與足外翻的支撐矯正，對足底平均圧力較高區域進行局部網格的加密，改善人在穿著時的足部力學特征，能夠更好地適應更多人穿著，滿足軟硬適中的需求，如圖9所示。中底在結構方面采用極小曲面類型的螺旋二十四面體的結構，可在形變時為鞋子提供良好的緩震性能，提供舒適腳感；鞋墊采用軟木制成，附加足弓支撐設計，軟木鞋墊具有經穿著后可更貼合足部的特點，能更匹配用戶的足底，達到越穿越合腳的體驗效果，并且天然軟木材料又有吸汗透氣，親膚抗菌的特點，能夠減少鞋內異味的產生，滿足了足弓支撐、天然材料的需求；鞋面與鞋帶采用竹纖維和菠蘿纖維制成，具有親膚舒適、耐磨透氣的特點，可單獨拆卸，洗滌更方便，滿足可拆卸、親膚面料、天然材料、耐用耐磨材料的需求。增加鞋帶表面粗糙度可滿足防散開鞋帶的需求。鞋面設置兩組動態飛線，配合鞋帶進行調節，可拓寬包裹調整范圍，滿足動態飛線的需求。在穿著上，用戶可購買不同色彩的部件實現不同的搭配。當模塊廢棄時，鞋墊、鞋面、鞋帶可直接丟棄，不會對環境有任何污染。中底與外底可以返還回收，或是堆肥處理。

鞋子組裝步驟如圖10所示，先將鞋墊和中底分別置入內靴和外底，再將內靴組件置入鞋底組件，最后通過鞋帶穿過框架式外底的鞋帶孔和鞋面綁帶孔，來使其緊固在一起，在穿著時達到與傳統運動鞋相同的效果。

設計細節如圖11所示。1）鞋面采用襪套式領口設計，能夠增加穿著舒適性，提供良好的包裹感，滿足了一體式襪套鞋面的需求。附加領口提環，增加穿脫便捷性。2）前掌兩側外底彎折點開槽設計，設置開槽點，用開槽結構引導外底框架在行走和跑動時的形變位置，釋放應力，引導步態自然彎折，提高在行走或跑動時的彎折流暢度，滿足了彎折引導需求。3）后跟裝飾紋理，采用grasshopper進行參數化設計，豐富外觀細節。4）外底紋理采用grasshopper進行參數化碎釘紋理設計，Y型齒釘能夠在多方向提供良好的抓地力，滿足了碎釘化紋理需求。

在售賣方式上，不再以整鞋售賣，而是按照部件進行售賣，讓消費者親自參與到自己鞋子的生產組裝，提高參與度的同時，可以增加用戶黏性。消費者按需購買部件，選擇各部件的顏色與樣式，將其組裝起來，就可變成一雙個性定制運動鞋。同時搭配線上APP服務，可在移動端進行定制與購買，提供實時預覽和AR試穿服務，消費者可及時預覽自己的鞋子并預覽上腳效果。用戶可在APP上自行選擇各部件的色彩和尺碼，搭配自己的個性化鞋子，如圖12所示。若有穿搭需求或更換模塊需求，用戶單獨購買另外模塊即可實現多色搭配穿著及磨損部件的替換。回收上，在線下門店設立回收點，回收廢棄的中底與外底，給返還的消費者一定的返利，如積分和禮品。完整服務流程如圖13所示。

4 設計評價

為表現本文設計方案的可持續優勢，將設計方案與傳統運動鞋從能源消耗、生產效率、環境影響、生命周期、回收處理五個方面進行對比，如表4所示。結果顯示，本文方案具有較好的可持續性優勢。

為完成用戶需求與可持續性的綜合評價，本文對設計方案進行滿意度評測，也為后續方案優化提供參考。模塊化休閑慢跑鞋，除了需要滿足用戶的運動性能需求、適合更多人穿著的基本要求之外，還要在可持續要素上有要求，如環保、耐用、易于更換修復等要素。邀請10位可持續設計研究人員，針對本設計方案綜合評述，篩選出五個指標用于進行綜

合評價，并根據本設計方案的重點進行指標重要度排序。最終設定五項評價指標W：W代表可修復性，是否易于更換和修補；W代表環保性；W代表耐用性；W代表運動性能；W代表包容性，是否適用于更多人群。邀請40名可持續設計研究人員組成評審小組，按照非常滿意、滿意、一般、不滿意、很不滿意進行打分評價。1～2分表示很不滿意、9～10分表示非常滿意。最終取每一項的平均數作為滿意度評價結果，如表5所示。結果顯示，設計方案整體評價較好，能夠在達到可持續的基礎上，較好地滿足了用戶需求?？紤]到有較好的可修復性，在耐用性上相對較弱，后續方案可繼續在耐用性上做優化改良。

5 結 語

模塊化設計方法為運動鞋的可持續設計提供了新的發展思路與創新挑戰，可將運動鞋的可持續設計落到實處。在材料方面，減少不可再生資源的消耗，使用天然材料和可生物降解材料，有效減輕對環境的負擔。結構上的模塊化設計，有利于組裝更換和拆解回收，提高生產效率，可實現用戶的個性定制并延伸出相關的個性定制服務設計。相比于傳統運動鞋，可持續模塊化運動鞋可滿足用戶的個性化需求，突出了環保屬性與循環利用，也保留了運動鞋的性能，能為運動鞋品的可持續設計提供一定的參考與借鑒。

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Modular sports footwear design from a sustainable perspective

YU Senlin， YE Lindong

（School of Industrial Design， Hubei University of Technology， Wuhan 430068， China）

Abstract：With society’s progression， the rapid advancements in science and technology， and the continual economic growth， a heightened emphasis on health and sports is observed. Sports footwear plays an indispensable role in various sporting activities， and， with the progress in science and technology， these products are continually evolving to cater to diverse requirements. Nevertheless， this evolution has led to the manufacturing and disposal of substantial quantities of sports footwear， thereby adversely impacting the environment. Our Common Future advocates for sustainable development that fulfills the present generation’s needs without jeopardizing those of the future generations. In the contemporary context， global concerns regarding sustainability have made it imperative to tackle the environmental pollution stemming from sports footwear across its life cycle. The research focuses on sports footwear and employs a modular design approach to investigate sustainable solutions for sports shoes from a sustainability perspective.

In this examination of existing sustainable and modular shoes， the article aimed to elucidate their strengths and limitations concerning sustainability. Sustainable footwear of the present excels in various aspects， including the utilization of recycled materials， reduction of environmental impact， increased adaptability， and the consideration of social equity concerns. Nevertheless， the use of adhesives in assembly processes impedes recycling efforts and inflates disposal costs. In the meanwhile， modular sports footwear often lacks sustainability considerations. To address these sustainability challenges， the study embraced a comprehensive approach that places significant emphasis on full life-cycle sustainability， modular design， and the enhancement of recovery and recycling processes. The article approached the formulation of a sustainable design strategy for modular footwear from a systematic perspective. It outlined a threefold approach to constructing a sustainable modular sports footwear system. Firstly， it is necessary to create a modular system with detachable structures， tailored to user needs and sustainability. Employing the system-function-structure layering model， the article analyzed the structure and function of sports shoes to provide the foundation for module segmentation， and establish a connection with user needs. The article gathered user needs through desktop research， questionnaires， and interviews， providing the basis for module segmentation and subsequent design. In terms of structure， each module was designed without the use of adhesive， facilitating individual disassembly， thereby enhancing production efficiency and recycling ease. Secondly， material selection guided shall be by life cycle and recycling design principles， and it is necessary to prioritize natural materials with minimal environmental impact and recyclable materials. Thirdly， it is necessary to enhance the end-to-end service system design and business chain to improve the user experience throughout the entire process. From a product and service system design perspective， the article created a systematic process that spans from purchase to recycling and replacement. Finally， from the four design elements of structural division， user demand， material selection and system service， the specific design practice was verified. It is found that by applying the proposed design strategy to the specific sports footwear design， the improved solution exhibits enhanced sustainability， with an improved overall evaluation of the design’s ability to better meet user needs while striving for sustainability. Considering that it offers improved repairability but relatively weak durability， subsequent solutions can focus on further optimizing and strengthening the durability to meet evolving user demands.

The modular design approach offers a novel avenue for sustainable footwear design， addressing key innovation challenges in the field. It effectively reduces the consumption of non-renewable resources， and mitigates environmental pollution by employing natural and biodegradable materials. The modular structure facilitates easy assembly and recycling， enhances production efficiency， and allows for personalized customization. Compared to traditional sports shoes， sustainable modular sports footwear caters to individual preferences while emphasizing environmental friendliness and recyclability. It preserves the performance characteristics of sports footwear and provides valuable insights for the sustainable design of sports shoes.

Key words：modular design; sustainable design; sports footwear design; design strategy; system design; green material