『您的瀏覽器不支援JavaScript功能,若網頁功能無法正常使用時,請開啟瀏覽器JavaScript狀態』

跳到主要內容區塊

工業技術研究院

:::

工業技術與資訊月刊

出版日期:

正方形 Icon 創新之鑰Innovation

RFID新應用 從搖籃到墳墓 全程追蹤產品碳足跡

文/謝淑汝

產品碳足跡觀念在全球逐漸流行,隨著氣候異常造成的災害不斷發生,世界各國無在分析產品碳足跡上著力,並引導廠商生產低碳產品。

產品碳足跡,顧名思義,即為產品從原物料、製造、配送、消費者使用及廢棄等階段,各個生命週期階段的生產活動中,所排放的溫室氣體,透過合理的分配及計算後,進而得出該產品的碳排放數據。企業及產業溫室氣體的排放,一般僅指製造部分相關的排放,但碳足跡排放尚須包含產品原物料的開採與製造、產品本身的製造與組裝,一直到產品使用時的排放、產品廢棄或回收時所產生的排放量,意即整個產品的生命週期。例如消費者買一包洋芋片,從栽種馬鈴薯(35.2g)開始,到工廠製成洋芋片(24g),再經過包裝(12g)、配送(7.2g),一直到吃完後包裝袋的回收處理(1.6g),總共產生80g的溫室氣體排放量。

產品碳足跡的計算,最大的挑戰在於,產品生命週期中的碳排放量會不斷改變,即使是同一個產品,但在不同的銷售點、不同供應鏈中所造成的碳足跡總量,是會隨著時間推移而有所不同。目前解決的方法,是透過已經使用了多年,應用領域愈來愈多的RFID。

RFID應用架構

RFID應用於產品碳足跡管理,藉由EPCglobal(標準推廣單位)網路架構的相關元件,將使具備EPC號碼的物品,皆可經由EPCIS(電子產品編碼資訊服務,Electronic Product Code Information Services)中資訊單獨被計算,進而推論商品碳足跡在不同階段的量化資料,便可了解產品在生命週期中哪個階段的「碳密集度」最高,以分析評估改善的機會在哪裡,以及哪裡的節約最合乎成本效益。

碳足跡計算以往是以估算同產品有相同值,這是屬於靜態的碳排放紀錄,但產品生命週期中的碳排放量一直不停的改變,每個產品製造、配送、使用過程所耗碳量有極大差異,而RFID應用於碳足跡監控與運算中,可在每個生產與配送點記錄產生之碳量,不同以往採用Bar code方式,RFID動態資料記錄的特點,可做精確的碳足跡追蹤。

產品碳足跡依產品生命週期約可分為四大階段,分別是生產、配送、使用與回收,以往碳排放量的計算是以整廠耗能去除以商品生產量,但這樣的運算方式僅止於商品的生產、配送與回收作運算,最重要的消費者使用(53%)期間卻完全無法掌握,而RFID與Sensor Tag的嵌入將有機會改善這項困難點,碳量感應sensor可在消費者使用過程中擷取電量換算碳耗量,即可繼續累積排碳量。

任何消費性電子產品內部都有PCB(印刷電路板),工研院辨識中心已研發出泛用型微帶天線,可嵌入PCB中,結合現有家電PCB中SMT製程,PCB製造廠商不需改變製程,即可將RFID晶片嵌入PCB中,因此每一片PCB都將擁有獨一無二的EPC識別碼,組裝於家電產品內,經由RFID讀取器將產品資訊寫入RFID晶片中,並於系統中記錄產品製程履歷資訊,包括碳資訊等。

這種技術有多項優點,遠勝過體積大且容量固定的傳統條碼。RFID晶片體積小,特別適合面積日漸縮減的電路板,並同時包含可程式記憶體,以便電路板製造商在整個生產作業過程中,即時追蹤組件和成品。之後只要有裝設RFID讀取器設備,甚至不需拆除外包裝與拆解產品,即可讀取家電的產品碼,便可查詢商品履歷追跡,包含所含物質及成分與碳量等相關綠色資訊,對家電本身的後續履歷追蹤、碳足跡管理、流通管理、產品回收、產品維護等,都將發揮關鍵效果。

動態計算精確追蹤

產品製造過程的碳量監控與運算如圖三所示,製造商先行建立產品碳足跡參數知識庫,設計碳足跡擷取時點與方式,針對各階段活動擷取碳量影響因子,估算溫室氣體碳足跡排放參數。生產過程中藉由智慧電錶自動擷取各站製程之用電量、作業時間,並利用碳足跡參數運算法自動計算每一項產品零件及生產過程中的碳排放量,並將之記錄至PCB嵌入的RFID Tag與後端EPCIS中,在生產階段的碳足跡即可被完整記錄,同時經由EPCglobal網路架構整合供應鏈上下游資訊,即可動態計算產品碳足跡並協同降低碳排放量。

辨識中心以RFID嵌入PCB為產品加值,先前已有成果展現。2009年和東元合作利用RFID嵌入PCB智慧標籤,來降低產線出錯機率,同時也便於通路上架作業;今年則整合RFID晶片和溫度感測器,並做成料袋,方便融入既有製程,以降低生產成本,又能提高使用者滿意度,由於還需同步經過標檢局的驗證,要在市面上買到這類產品,還需再等半年左右。而除了東元之外,辨識中心也與新普、大同等業者洽談相關合作事宜。

比起一般使用者無法看到、碰到的家電自動斷電系統,利用感應標籤晶片感應溫度,使用者可隨時監看家電用品溫度資訊,一旦發現家電溫度異常升高,即可馬上關閉電源,有效預防家電過熱或甚至爆炸情形,維修人員亦可從歷史溫度記錄判斷家電異常情形,再做出適當處置。

這個技術的新進程,即是與PCB板連結,偵測電流量及用電量等參數與環保履歷,進一步發展出碳足跡揭露技術,不但讓家電買的安心、用的安心,並落實節能減碳愛地球、低碳生活做環保。

EPCglobal標準主要目的,是藉由RFID技術追蹤及追溯商品,利用現有網際網路架構,在全球建立起一個龐大的物品資訊交換網路,並且使所有參與流通的物品都具有唯一的EPC,藉由EPCglobal網路架構的相關元件,將使具備EPC號碼的物品,在網路上準確的定位與追蹤。在產品碳足跡應用中,企業可由EPCIS提供的商品於供應鏈資訊,如商品的物流過程事件與事件時間(Event Time),可以推論碳足跡在不同物流單元的量化資料,做為碳排放計算依據,如此每批貨物的碳足跡,皆可經由EPCIS中資訊單獨被計算,協助企業量化及比較每一產品在供應鏈中的碳足跡,提供企業進行產品減碳之參考。

整合供應鏈落實環保

歐盟未來將對未獲碳足跡認證之產品課徵「碳關稅」,以避免歐盟會員國的企業,因採取較為嚴格的環保規範,而遭受不公平的競爭。碳稅的機制可能為商品的出口帶來某種程度的障礙,例如在進口國當地,可以商品製造過程中排放過多的碳,而做為抵制進口的依據,因此以出口為導向的國家(例如台灣),必須對碳稅機制要有未雨綢繆的準備。

全球最大零售商Wal-Mart也要求在五年內十萬家供應商,全都要完成碳足跡驗證機制,其他大型電子用品專賣店如美國Best Buy、加拿大Future Shop等考慮跟進,將影響包括台灣產業在內的生產供應鏈,倘若台灣企業不努力思考節能減碳方案,很可能在未來無法進入歐美的大型通路,喪失獲利機會。

RFID嵌入PCB技術有別於其他RFID之履歷應用,後者因為採用RFID Inlay貼附方式,不但標籤成本高且增加人工成本,造成導入困難。而藉由RFID與Sensor Tag嵌入PCB的技術,以及RFID可動態紀錄資料的特點,在各階段動態計算與記錄產品碳足跡,透過EPCglobal網路架構的串連,整合供應鏈中上下游供應商、製造商以及通路商,達到揭露產品生命週期之碳足跡數據,不僅可精確地追蹤碳足跡,也可使供應鏈各階段成員了解溫室氣體的影響程度,有助於發現節能減碳工作的缺口,以便儘速改善,未來亦可為碳交易和利害關係人需求做好準備。



[{"text":"企業網","weight":13.0},{"text":"材化所","weight":11.5},{"text":"機械所","weight":10.0},{"text":"綠能所","weight":9.4},{"text":"生醫所","weight":8.0},{"text":"半導體","weight":6.2},{"text":"南分院","weight":5.0},{"text":"太陽能","weight":5.0},{"text":"課程","weight":5.0},{"text":"遠紅外線","weight":5.0},{"text":"雷射","weight":4.0},{"text":"LED","weight":4.0},{"text":"LED可見光","weight":3.0},{"text":"5G","weight":3.0},{"text":"工研人","weight":3.0},{"text":"電光所","weight":3.0},{"text":"綠能與環境研究所","weight":3.0},{"text":"機械","weight":3.0},{"text":"資通所","weight":2.0},{"text":"面板","weight":2.0},{"text":"文字轉語音","weight":2.0},{"text":"實習","weight":2.0},{"text":"無人機","weight":2.0},{"text":"生醫","weight":2.0},{"text":"3D","weight":2.0},{"text":"v2x","weight":2.0},{"text":"員工","weight":2.0},{"text":"地圖","weight":2.0},{"text":"太陽光電","weight":2.0},{"text":"材料與化工研究所","weight":1.0}]