可持续视域下的模块化运动鞋品设计

余森林 叶林栋

摘要：解决现有运动鞋品的回收困难、环境污染、资源消耗等可持续问题，文章通过分类整理现有可持续与模块化鞋品，总结并归纳运动鞋可持续性的优点与局限，并在此基础上提出可持续视域下的模块化运动鞋品设计策略。首先基于系统-功能-结构分层模型分析运动鞋结构与功能，为模块划分提供依据并与用户需求构建联系。采用桌面调研、问卷、访谈等收集用户需求并总结，为模块划分和后续设计提供依据。其次以生命周期设计与再循环设计为原则进行材料选择，从产品服务系统设计的角度，构建从购买到回收置换的系统流程。最后从四方面设计要素进行具体设计实践验证，将所提设计策略应用于具体运动鞋设计中，改进方案在可持续方面有较好提升，为运动鞋的可持续设计提供可借鉴的参考。

关键词：模块化设计；可持续设计；运动鞋设计；设计策略；系统设计；绿色材料

中图分类号：TS943.74

文献标志码：A

文章编号：10017003（2024）02003113

DOI：10.3969/j.issn.1001-7003.2024.02.004

收稿日期：20230803;

修回日期：20231213

基金项目：湖北省教育厅人文社会科学青年项目（16Q109）

作者简介：余森林（1980），男，副教授，博士，主要从事可持续设计和智能家居设计。

随着科技的进步与发展，运动鞋技术也突飞猛进，但自现代运动鞋产生至今，大量运动鞋的生产和废弃已对环境造成了不小的污染。运动鞋在生产阶段，产生污染物，消耗大量能源，造成资源的浪费，使用大量不可持续材料。在废弃阶段，因使用胶水黏合与不可回收材料导致鞋子难以分解回收，大多被丢弃处理，造成资源浪费与环境污染。而在穿着过程中，因运动鞋一般使用胶水黏合，难以拆解更换，增加修补难度，修补性价比低。个别部件破损可能会使整双鞋无法穿着，只能丢弃处理。随环保理念的深入人心，鞋品也进入了可持续发展阶段，但目前针对运动鞋的可持续设计研究较少，还未有较好解决方案。模块化设计方法是一种绿色设计方法，在满足人们个性化需求的同时，提升产品模块的重复利用率，减少资源消耗。吴佳乐等对产品设计中出现的众多资源浪费和环境污染，提出可以从整合化设计、简化设计、模块化设计、通用化设计、合法化设计五种设计方法具体落实可持续理念。程贤福等对国内外绿色模块化设计进行系统的综述，并分别以绿色产品生命周期的各阶段特性为主题，从产品生命周期、绿色设计、环境意识、再制造、可拆卸、维修、回收、重用等方面进行了分析论述。这些模块化主题并非独立，有相同的考虑因素，但侧重点不同。本文研究侧重于从绿色设计、可拆卸、维修、回收四类综合进行模块化设计，尝试在可持续视域下运用模块化设计解决当下运动鞋品的可持续问题，提出了一种可持续视域下的模块化运动鞋设计策略，来提高运动鞋的使用效率和生命周期，减轻运动鞋在全生命周期对环境的污染，减少不可再生资源的使用，更新传统运动鞋的服务模式，为消费者提供新的消费体验。

1 可持续视域下的鞋品设计分析

1.1 可持续鞋品设计现状

面对鞋品在生命周期中对环境的负担，鞋品设计也在实验各种可持续创新方案，以减轻鞋品对环境的影响。目前已有众多品牌和企业在探索鞋品的可持续设计，给出了各自的减轻鞋品环境影响的解决方案，本文对市面上已有的以可持续为目标的鞋子进行整理与归纳，分析其在可持续性的优缺点，如表1所示。基于表1案例可知，当下的可持续鞋品设计，在设计方法上有较好参考价值：变废为宝，利用回收废弃物；全生命周期内尽最大可能减少环境负担；完善相关服务，在生命周期内，尽可能提高鞋子可持续性；增加鞋子适应性，关注社会公平。虽然可一定程度解决鞋品的材料浪费、资源消耗、环境污染、回收利用等问题，但仍存在一些局限与不足，最突出的是因使用胶水将多种材料的多个部件黏合而导致分解回收异常困难，即便是材料本身是可回收，最终因回收成本高、分解难度高而废弃处理。基于此，本文将尝试运用模块化设计方法来解决运动鞋品在生命周期中的可持续问题。

1.2 基于模块化设计方法的鞋品设计

模块化是将事物定位成一个系统，研究事物的构成形式，用分解和组合的方式将它们应用并组合成产品的全部过程。模块化设计在满足多样化需求和集成产品功能的基础上，对产品进行细分并建立出若干个功能模块，再通过筛选与组装子模块建立不同的产品功能系统。模块化设计能够以更少的成本产生更多的收益，适应不同消费者的多样化、个性化需求，以最简单的方法增加产品的功能。在鞋子设计中可以实现多模块的更换，实现不同的功能或是替换受损模块，也可以只改变造型，实现产品的多样化，一定程度提高鞋品可持续性。

模块化设计在鞋子设计中已有应用，目前市面上已有一些产品，不少设计师也在设计平台网站发布了自己的模块化鞋子的概念设计方案。徐晓斌将目前市面上出現的模块化设计鞋进行归纳总结，分为更换型和组装型两大类，从用途上给出了两个类型各自的优势，认为模块化是未来鞋子的发展趋势之一，模块化设计是解决鞋产品生产中的定制化与批量化这对矛盾的方法之一，但并未对可持续问题做相应探究。吴洁等将目前的模块化鞋靴产品从结构形式上分为模块化拆装结构和模块化功能结构，运用模块化对鞋品进行创新设计，为鞋靴产品的多样性、功能性、可持续性设计提供可行性，但未对两种结构形式在可持续设计方面的特点进行说明。基于此，本文尝试提出模块化的可持续解决方案，并用设计案例进行有效验证。

本文将按照设计目的不同，将现有的模块化鞋品设计分为两类：1）功能拓展型模块化鞋品设计。此类模块化鞋品设计，目的是通过更换或添加模块以实现鞋品功能的拓展，而对鞋产品本体是否为模块化的可拆卸结构并非重点。2）结构可拆卸型模块化鞋品设计。此类模块化鞋品设计，主要目的是将鞋子本体划分为不同模块，将模块组合才能形成可穿着的鞋子。模块化的鞋品，能够一定程度上提高鞋品的可持续性，但还未有针对可持续问题的较为成熟的解决方案。故本文将当下的模块化鞋品设计在可持续视域下进行对比分析，如表2所示。

由表2模块化鞋子的特点可知，模块化的可拆卸结构有利于提高生产效率，减少胶水的使用，降低生产成本，相较于传统使用胶水黏合的运动鞋有环保上的优势，但还不能解决鞋品的可持续性问题，如鞋子在生命周期末期的处理回收问题和大量使用非环保及不可再生材料问题。这些模块化鞋子的设计，并非以解决可持续性问题为主：以拓展功能为目的的鞋子，主要是为了提高用户体验；以可拆卸结构为目的的鞋子，又未能完善其循环回收服务。本文以解决可持续问题为目标，应在全生命周期可持续的前提下，以可持续设计原则为指导进行模块化设计，并完善其回收与循环处理，从系统设计的角度来处理。将模块化设计方法来进行鞋品可持续设计，可同时满足绿色材料与减量化、可拆卸结构与循环再生、定制与回收的可持续要点。在运动鞋设计方面，模块化的结构也带来更多的可能性；在鞋品开发方面，可依据标准化的模块对

产品线进行矩阵式扩充，减少开发成本；在生产流程方面，可減少大量工序，提高生产效率；在选鞋购买方面，为用户提供更多个性化选择；在回收方面，可拆卸的结构可有效提高回收效率并降低回收难度。

1.3 模块化鞋品可持续设计策略

鞋品的可持续设计问题是具有复杂性的系统问题，目前尚无成熟解决方案。Peter Bonk针对鞋子可持续问题，结合模块化设计，提出了可用于解决鞋类可持续问题的设计原则，但主要是在设计生产阶段和包装运输阶段，还未对鞋子在用户使用阶段到废弃回收阶段做详细的探讨。本文尝试从模块化方面来优化鞋品可持续设计，从系统设计层面入手，目标是实现商业价值、用户需求、环境效益的兼得共赢，不仅是设计有吸引力的、环保的、满足市场需求的鞋品，而是要创造更具可持续性的服务、经济与生产体系，以及更有教育意义的体

验。本文的设计实践将从三方面构建可持续视域下的模块化运动鞋系统：1）构建基于用户需求和可持续的可拆卸结构模块化系统。任何模块均不使用胶水，做到每个模块都可单独拆卸，有利于各模块的生产与回收，提高生产效率，降低回收难度。2）优选低环境影响的天然材料与可回收材料。3）完善全流程服务系统设计与商业链条，提升全过程、多环节的用户体验。

2 可持续视域下的模块化运动鞋品设计要素分析

2.1 运动鞋结构分析与模块划分

运动鞋至今已有很多改进和创新，目前运动鞋的基本结构还未有太大变化，大多数产品还是传统结构，大致分为鞋面、鞋垫、中底、大底。基本结构如图1所示，可概括为传统结构和现代结构两大类。当下较为常见的结构是抗扭片类，在中底部分加入抗扭片，可以增强运动鞋的抗扭转性能和稳定性，降低足踝扭伤风险。气垫类和双层中底类的运动鞋，可以提供不同性能的缓震与回弹，部分鞋款会用整个气垫取代中底。双层中底设计的运动鞋，通过调整上下层材料的种类和软硬度，来获取更好的稳定性与缓震性能。硬度高的部分形变量小，可以增强稳定性能，维持足弓处和落地使的稳定性，硬度较软的部分形变量较大，提供缓和缓震的脚感。板材类的运动鞋，在上层中底和下层中底之间加入板材，增强中底的刚性，提高稳定性能；同时可提供一定的推进感或滚动感，在马拉松跑鞋中较为突出，能够提升跑步经济性，部分板材类的运动鞋也会使用上下层中底不同材料的设计。抗扭片和板材等为了提高鞋子稳定性的部件可归纳为稳定部件。

现代运动鞋就是基于以上结构，将各部件通过胶水粘合，构成一双完整的运动鞋。各个部件具有明显的功能，鞋面负责包裹和透气、中底负责提供缓震脚感，大底负责提供抓地和耐磨。若要进行模块化设计，则首先需要划分模块。传统的模块化设计，在原产品基础上，依据设计人员的经验来确定，易受到个人能力、经验、喜好的影响，具有一定的主观性与局限性。姜芊芊针对复杂产品的模块化划分问题，建立了基于系统-功能-结构的复杂系统分层模型，从用户需求、供应商需求、和技术需求等方面考虑，为模块划分提供了理论依据。运动鞋是具有一定复杂性的系统特点，各部件紧密组合，以实现运动中的功能需求。基于系统功能结构的系统分层模型对运动鞋进行分层，如图2所示，在该系统分层模型下，运动鞋可以看作是一个由能够实现不同功能的各个结构所组成的系统。运动鞋为系统层，系统由功能聚合而成，可将运动鞋五类主要功能：锁定包裹、缓震回弹、抓地耐磨、透气和稳定支撑，划分为功能层。功能由其对应的结构实现，则可将对应部件：鞋面、鞋垫、中底、外底、稳定部件，划分到结构层，形成运动鞋系统-功能-结构分层模型。最终再结合模块划分原则进行模块划分。目前模块划分原则分为两方面：功能结构和生命周期。基于功能结构的划分原则，由用户需求转化而来，反映了模块划分的基本需求，本文的研究目是使用模块化以解决鞋品可持续问题，所以应将功能结构和生命周期因素综合考量，以更准确客观地来划分模块。

2.2 运动鞋用户需求分析

通过问卷法、访谈法、桌面调研的形式，对运动鞋进行用户需求调研，从以下人群进行了调研：青年学生、有运动习惯的上班族、sneakers（球鞋爱好者）三类人群。本文的问卷调查主要从四个方面展开，包括个人运动鞋基本状况、选购运动鞋的影响因素、运动鞋的个性化、运动鞋的废旧处理。问卷调查的对象为青年学生和有运动习惯的上班族，使用“问卷星”通过网络平台发放问卷205份，有效问卷203份，有效率99.02%。其中青年学生147人、有运动习惯上班族56人，如图3所示。个人运动鞋基本情况中，拥有3双以上运动鞋的人占69.95%，其中占比最高的持有3～5双运动鞋的人，占比39.41%，持有5双以上的占30.54%。在

选购运动的考虑因素方面，有64.03%的人考虑基本功能需求，34.03%的人会考虑日常穿搭和通勤，环保属性也是一部分人的考虑因素（占33.00%），对于外观的时尚属性仅有5.42%。对于运动鞋的个性化方面，80.30%的人有运动鞋的个性化需求，并且对自己定制运动鞋有较大的兴趣和意向。在运动鞋的废弃处理方面，44.83%的人有过1～3双破损运动鞋、33.99%的人有过4～6双破损运动鞋、7双以上的占14.78%。修补过鞋子的人占73.40%，在运动鞋破损后，有73.89%的人更乐于购买新鞋，81.77%的人对处理破损废弃运动鞋有过困惑。75.86%的人存在心理折旧情况，即使运动鞋完好也不再继续穿著，对于这些运动鞋的处理有74.38%的人感到困惑。

在校园环境中集中对20位青年学生进行访谈调研，主要针对影响修补运动鞋的因素和对破损部件及时换新的看法进行调研。经结果整理显示，影响修补运动鞋的主要因素有修复性价比低、修补效果不好、修补不方便、找不到合适修补的地方。在对破损部件的及时换新上，基本上呈乐意的态度。使用桌面调研法，在“B站”的sneaker类平台和博主的运动鞋视频的弹幕和评论区，以及sneaker类微信公众号的评论区收集相关需求信息。通过整理归纳可以看出，球鞋爱好者除了对运动鞋基本功能属性需求，对运动鞋潮流属性和穿搭效果有较强的需求，选择运动鞋时也会考虑个性化属性，并且球鞋爱好者更能带动个性化潮流进而影响青年学生的运动鞋购买选择。

基于以上调研结果显示，当下人们对运动鞋的需求主要有以下三方面：1）基本功能需求。满足对运动的功能性能，如缓震性能、保护性能、穿着舒适性、透气性等。2）外观造型与个性化需求。在追求时尚和个性化的当下，对鞋子的个性化也有需求，更乐于彰显自己的个性化选择，不少人也希望鞋子的造型能够适合日常穿搭和通勤。3）鞋子磨损时的废弃和修复更换需求。运动鞋在使用中，经过磨损，会出现鞋面破损、鞋底磨损、中底衰减等问题，面临着不得不进入到生命周期末期的废弃阶段，单个部件出现的磨损可能会导致整双鞋的废弃，修补鞋子的性价比较低，效果也并不好，要再花不少钱购买整双新鞋。部分鞋子也会因心理因素折旧废弃，如不再喜欢或有了新一代产品。大多数人对于这些废旧鞋子的处理感到困惑，大量因使用了多数不可回收材料并由胶水黏合的运动鞋废弃时，将会增加对环境的负担。

2.3 模块化运动鞋材料选择

目前，运动鞋材料选择多样。鞋面一般使用织物、皮革（天然皮革或人造皮革）、聚氨酯（TPU、PVC等）材料制成。织物类的材料可以给鞋面带来良好的透气性能，皮革类的材料和聚氨酯类的材料可以增强鞋面的强度与稳定性^］。中底材料，现在主要使用EVA、TPU、TPEE、PEBA、PU材料，通过不同的发泡工艺制作成中底，有良好的穿着脚感，为运动提供缓震与回弹性能。大底材料常使用人工合成橡胶、PU等材料，来获得耐磨性和抓地性更好的外底。鞋垫上使用EVA、ETPU、PU、软木、人工合成泡棉等具有良好缓震回弹性能的材料，以获得穿着脚感舒适的鞋垫。稳定部件常使用TPU等塑料材质和碳纤维材质，TPU等塑料材质具有良好的耐磨性能和强度，常用于大多数运动鞋，碳纤维材质则具有高轻度高且重量轻的特点常用于旗舰级运动鞋。

基于可持续理念与模块化思路，提出材料选择建议。鞋面、鞋带的材料可100%使用纤维素纤维，使用全纤维素纤维的鞋面，在废弃后不会增加环境负担还可用于堆肥。鞋带常作为鞋面的一部分，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，废弃后可自然降解或回收再利用。鞋垫可采用具有柔软和良好缓震性能的软木或抗菌透气的纤维素纤维制成，同样可直接丢弃自然降解。中底采用可回收再利用材料，在模块化可拆卸的基础上，易拆解易回收。稳定部件仍可使用TPU或碳纤维，作为单独的部件方便回收处理；或使用生物降解塑料，如PLA等具有良好的热塑性、热稳定性和强度，废弃回收后用于可堆肥。

2.4 模块化运动鞋组件定制与组件置换回收再利用

完善服务流程，从定制购买到废弃回收，引导消费者消费与返还废弃部件，最大限度减少鞋子在生命周期中的环境影响。模块化运动鞋设计，可以满足用户的个性化定制需求，灵活搭配、易于组装、便于替换，可实现一定程度的功能组合与定制服务。定制产品的组件，可以按照分布式生产的方式，在距消费者最近的生产中心制作，完成后发往制定线下店铺或制定地址。在线下商店，消费者可选择自己喜欢的颜色进行搭配，挑选部件亲自进行组装，现场试穿能体会到组装的乐趣，提高了用户的参与度还能降低鞋子的成本、返利消费者。在组件置换与回收再利用方面，鞋子的某些部件磨损后，只需单独再购买部件替换即可，而不需要再购买整鞋，磨损的部件也可以直接回收。引导消费者进行回收，消费者可将磨损的部件送至回收门店，门店可以给予消费者一定的折扣或积分，

用于购买部件的优惠，或者提供一些小礼品，如鞋带或袜子等，以提高消费者返还积极性。

3 可持续视域下的模块化运动鞋品设计实践

在当下的运动鞋中，穿着率较高、销售量较高是休闲慢跑鞋。休闲慢跑鞋具有慢跑鞋舒适的脚感和时尚的外观，常被人们用来日常穿搭和休闲运动，本文设计方案将以人们日常生活中最常穿着的休闲慢跑鞋来做实践验证。

3.1 模块化休闲慢跑鞋用户需求分析

不同定位的運动鞋，具体用户需求不同，在前文提出的三方面需求基础上，再采用桌面调研法，从“淘宝、京东、B站”等网络平台收集收集休闲慢跑鞋用户意见，准确提取休闲慢跑鞋用户需求，进行针对性设计。将获取用户的需求与痛点，转化为用户的原始需求，因运动鞋具有一定的系统性特点，所以将按照运动鞋的各部件来对应划分原始需求，有利于后续对各部件进行针对性的设计。最终经整理与筛选，将用户原始需求借助可供性来分析归类，确定需求指标进而得出设计要素，为后续设计提供理论依据，如图4所示。功能可供性是指产品通过其属性、结构、特征来表达明确的产品功能，具有明确的功能指示性。如“可拆卸鞋面”设计要素，可拆卸的鞋面能够单独洗涤，能够更好更便捷地清洗鞋面，也可以通过更换不同鞋面实现不同穿搭；认知可供性是产品的属性特征，通过用户的经验传达给使用者。如“天然材料”设计要素，天然植物材料具有亲肤环保的特点，能给消费者以舒适透气亲肤的印象；行为可供性是指通过产品的操作方式以引导用户的使用。如“弯折引导”设计要素，在跑动过程中以引导用户脚掌的运动模式，提高运动流畅度；感官可供性是指用户感知到的产品外观特征。如“简约鞋面”设计要素，简约的鞋面设计更适合用户多种穿搭。

基于Kano模型，对设计要素进行筛选与归类，以明确设计重点，对重要设计要素与需求特点编制Kano问卷进行用户调研，样本为18～26岁的在校大学生，电子问卷发放120份，有效问卷105份。经过Kano模型分析，休闲慢跑鞋的设计要素结果如表3所示。设计要素的属性分类：期望型需求（O），如一体编织鞋面、袜套式鞋面、足弓支撑、软硬适中、弯折引导；必备型需求（M），如透气耐磨面料、耐用耐磨材料、防散开鞋带、耐磨外底；魅力型需求（A），如可拆卸鞋面、亲肤面料、动态飞线、天然材料、中底侧墙、碎钉化纹理；无异型需求（I），如简约鞋面、适当厚度、独立鞋垫、TPU发泡中底、前掌弯折点。无异型需求不会影响到用户的满意度，所以可做适当取舍；从统计可以看出，未有能明显体现用户不满的需求，因此没有逆向型需求。因此，采用必备型、期望型和魅力型的要素进行有针对性的设计，首要满足必备需求，其次满足期望需求，以满足用户基本需求、解决用户痛点，最后再进一步在魅力型需求上提升用户体验，为设计提供依据。

3.2 模块化休闲慢跑鞋结构分析与模块划分

首先基于用户需求的必备型、期望型和魅力型的设计要素制作休闲慢跑鞋分层模型，去除材料选取方面的要素后进行分层，如图5所示。根据基于用户需求得出的设计要素进行模块划分再结合材料要素，进行头脑风暴结构草图绘制，同时兼顾生命周期要素，经筛选得到最终可拆卸模块化结构设计方案，如图6所示。此设计方案共分为四个独立模块，其中框架式外底可以兼顾耐磨、稳定、锁定的功能；内嵌式中底可减少中底暴露，延长中底的使用寿命。将中底和外底独立设置可在外底磨损时及时更换，而不用更换中底。可使用3D打印来进行制造，能够有效减少模具数量，增加个性化定制的可能；鞋面与鞋垫独立设置，使用天然材料制作，废弃后可直接丢弃。最终设计方案按照此模块划分方案进行设计完善。

3.3 模块化休闲慢跑鞋方案展示

最终方案效果如图7所示。整体造型风格流畅简洁，适合日常穿着搭配，符合当下运动鞋的审美趋势。

整鞋共分为鞋面、鞋带、鞋垫、中底、外底五个部件，如图8所示。消费者可自行组装穿着，增加了在穿着体验过程中的乐趣，从而提高用户参与度、增强用户黏性。外底采用封闭框架式设计，能够减少灰尘、小石子等颗粒物进入鞋仓内保护内靴和中底，也能够起到较好的防水效果，在雨天也有较好的穿着体验。在稳定性方面，框架式外底以可起到侧墙的作用，提供一定的稳定效果；中底与外底采用耐磨属性的生物基材料进行3D打印，减少了传统运动鞋生产所需模具，更适用于定制化，满足耐磨外底的需求。中底可根据个人脚型特征定制中底参数，如针对足弓高低与足内翻与足外翻的支撑矫正，对足底平均圧力较高区域进行局部网格的加密，改善人在穿着时的足部力学特征，能够更好地适应更多人穿着，满足软硬适中的需求，如图9所示。中底在结构方面采用极小曲面类型的螺旋二十四面体的结构，可在形变时为鞋子提供良好的缓震性能，提供舒适脚感；鞋垫采用软木制成，附加足弓支撑设计，软木鞋垫具有经穿着后可更贴合足部的特点，能更匹配用户的足底，达到越穿越合脚的体验效果，并且天然软木材料又有吸汗透气，亲肤抗菌的特点，能够减少鞋内异味的产生，满足了足弓支撑、天然材料的需求；鞋面与鞋带采用竹纤维和菠萝纤维制成，具有亲肤舒适、耐磨透气的特点，可单独拆卸，洗涤更方便，满足可拆卸、亲肤面料、天然材料、耐用耐磨材料的需求。增加鞋带表面粗糙度可满足防散开鞋带的需求。鞋面设置两组动态飞线，配合鞋带进行调节，可拓宽包裹调整范围，满足动态飞线的需求。在穿着上，用户可购买不同色彩的部件实现不同的搭配。当模块废弃时，鞋垫、鞋面、鞋带可直接丢弃，不会对环境有任何污染。中底与外底可以返还回收，或是堆肥处理。

鞋子组装步骤如图10所示，先将鞋垫和中底分别置入内靴和外底，再将内靴组件置入鞋底组件，最后通过鞋带穿过框架式外底的鞋带孔和鞋面绑带孔，来使其紧固在一起，在穿着时达到与传统运动鞋相同的效果。

设计细节如图11所示。1）鞋面采用袜套式领口设计，能够增加穿着舒适性，提供良好的包裹感，满足了一体式袜套鞋面的需求。附加领口提环，增加穿脱便捷性。2）前掌两侧外底弯折点开槽设计，设置开槽点，用开槽结构引导外底框架在行走和跑动时的形变位置，释放应力，引导步态自然弯折，提高在行走或跑动时的弯折流畅度，满足了弯折引导需求。3）后跟装饰纹理，采用grasshopper进行参数化设计，丰富外观细节。4）外底纹理采用grasshopper进行参数化碎钉纹理设计，Y型齿钉能够在多方向提供良好的抓地力，满足了碎钉化纹理需求。

在售卖方式上，不再以整鞋售卖，而是按照部件进行售卖，让消费者亲自参与到自己鞋子的生产组装，提高参与度的同时，可以增加用户黏性。消费者按需购买部件，选择各部件的颜色与样式，将其组装起来，就可变成一双个性定制运动鞋。同时搭配线上APP服务，可在移动端进行定制与购买，提供实时预览和AR试穿服务，消费者可及时预览自己的鞋子并预览上脚效果。用户可在APP上自行选择各部件的色彩和尺码，搭配自己的个性化鞋子，如图12所示。若有穿搭需求或更换模块需求，用户单独购买另外模块即可实现多色搭配穿着及磨损部件的替换。回收上，在线下门店设立回收点，回收废弃的中底与外底，给返还的消费者一定的返利，如积分和礼品。完整服务流程如图13所示。

4 设计评价

为表现本文设计方案的可持续优势，将设计方案与传统运动鞋从能源消耗、生产效率、环境影响、生命周期、回收处理五个方面进行对比，如表4所示。结果显示，本文方案具有较好的可持续性优势。

为完成用户需求与可持续性的综合评价，本文对设计方案进行满意度评测，也为后续方案优化提供参考。模块化休闲慢跑鞋，除了需要满足用户的运动性能需求、适合更多人穿着的基本要求之外，还要在可持续要素上有要求，如环保、耐用、易于更换修复等要素。邀请10位可持续设计研究人员，针对本设计方案综合评述，筛选出五个指标用于进行综

合评价，并根据本设计方案的重点进行指标重要度排序。最终设定五项评价指标W：W代表可修复性，是否易于更换和修补；W代表环保性；W代表耐用性；W代表运动性能；W代表包容性，是否适用于更多人群。邀請40名可持续设计研究人员组成评审小组，按照非常满意、满意、一般、不满意、很不满意进行打分评价。1～2分表示很不满意、9～10分表示非常满意。最终取每一项的平均数作为满意度评价结果，如表5所示。结果显示，设计方案整体评价较好，能够在达到可持续的基础上，较好地满足了用户需求。考虑到有较好的可修复性，在耐用性上相对较弱，后续方案可继续在耐用性上做优化改良。

5 结 语

模块化设计方法为运动鞋的可持续设计提供了新的发展思路与创新挑战，可将运动鞋的可持续设计落到实处。在材料方面，减少不可再生资源的消耗，使用天然材料和可生物降解材料，有效减轻对环境的负担。结构上的模块化设计，有利于组装更换和拆解回收，提高生产效率，可实现用户的个性定制并延伸出相关的个性定制服务设计。相比于传统运动鞋，可持续模块化运动鞋可满足用户的个性化需求，突出了环保属性与循环利用，也保留了运动鞋的性能，能为运动鞋品的可持续设计提供一定的参考与借鉴。

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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