循環經濟：企業永續發展的第二成長曲線
2024-07-17
YUN JEN
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在全球面臨資源短缺和環境污染等嚴重問題的今天，循環經濟的經濟發展模式越來越受到重視。
目錄：
循環經濟緣起
循環經濟的核心思想
如何有效實施循環經濟？
要推行循環經濟，從兩大方面著手
打造可被複製的綠色產品DNA
自從18世紀工業革命開始，「線性經濟」一直主導著全球經濟發展。這種「開採－生產－使用－丟棄」的線性經濟雖然帶來了經濟快速成長，但也造成了資源浪費和環境污染等問題。為了解決/延緩這些問題，「循環經濟」的概念應運而生。
循環經濟可追溯到1970年代後期。形成循環經濟理論基礎包括永續發展、綠色經濟、工業生態學、績效經濟、搖籃到搖籃設計、延長生產者責任、生態設計等。在學者和企業的推動下，概念逐漸在現代經濟系統和工業生產中逐步實踐。
循環經濟的核心思想
循環經濟其中一個核心思想是「搖籃到搖籃設計」全循環概念，將所有材料皆視為「養分」出發，企業或製造商應從產品設計階段，即思考消費後的結果，確保產品在使用後或報廢時能夠不斷地被重複利用。
而艾倫麥克阿瑟基金 EMF 所提出的循環經濟蝴蝶圖延續「搖籃到搖籃設計」將經濟活動所需資源納入二循環：「生物循環系統」與「工業循環系統」，循環的過程不僅對人類健康和環境安全有好處，還能安全地進入生物或工業循環系統，實現零廢棄物。
圖源：艾倫麥克阿瑟基金（Ellen MacArthur Foundation，EMF）官網
1. 生物循環：以自然分解的材料製成，最後回到自然中，成為養分。
2. 工業循環：回收材料透過提升品質或降級使用，再製成新產品。
循環經濟蝴蝶圖三大原則
1. 保持材料價值：在生產和最後處理的過程中，材料應該保持最大的再利用價值。
2. 最佳化自然資源使用：有效且節省地使用能源和資源，例如：使用再生能源。
3. 提高系統有效性：減少生產和消費過程中各個環節造成的資源浪費和額外成本。
循環經濟如何有效實施？
循環經濟最常見的3R原則，台灣努力20年才從建置系統到普及教育，變成大家耳熟能詳的環保行為準則。
3R 環保原則
1. 減量 REDUCE：用最少的原料和能源完成生產和消費目標。例如，讓產品變小、變輕，簡化包裝，減少廢棄物排放。
2. 重用 REUSE：設計和生產可以重複使用的產品和包裝。這要求生產者不要只考慮一次性使用，而是要讓產品能夠耐用和多次使用。
3. 回收 RECYCLE：確保產品在使用完後能重新變成可利用的資源。同時，生產過程中的邊角料、中間物料等也應該回到生產過程或另作他用。
然而3R只能處理線性經濟的治標問題。以回收為例，「外食紙盒的塑膠淋膜」與「熱感應紙」，因為都因使用了複合材質而無法被回收，或回收後反而增加不必要的汙染，這問題本質來自於環保考量未被納入初期設計規劃中，3R變成只能適配部分的回收產品，而無法套用全部的產品項目。
ReSOLVE框架
為了更好地實踐循環經濟理念，麥肯錫（McKinsey）和艾倫麥克阿瑟基金（Ellen MacArthur Foundation，EMF）在 Towards the Circular Economy: Economic and business rationale for an accelerated transition 提出 ReSOLVE 框架，提供了政府與企業一套具體的行動指南：
1. 再生：轉向可再生能源和材料，以及保護和恢復生態系統。
2. 共享：透過共享，提高產品使用效率。「二手」與「維修」也被歸類其中一種，因為降低了經濟產品的回收循環速度，只有在比要與需要的情況下，才回收與加工。
3. 優化：提高產品性能，減少浪費，利用新技術提升效率。
4. 循環：讓材料可以被回收，建立材料循環，提高零件和原材料重新利用率。
5. 虛擬化：以虛擬方式提供實用工具和服務，例如：手機上的應用軟體。
6. 替換：採用新型、高效、容易循環的材料和技術。
圖源：艾倫麥克阿瑟基金（Ellen MacArthur Foundation，EMF）官網
“每一項 ReSOLVE 行動都代表著一個重要的迴圈商業機會”。麥肯錫說
這些行動以不同的方式提高了實際產品的利用率，延長了產品及物料的壽命，並將資源利用從有限資源，轉向可再利用資源。每個 ReSOLVE 提供的行動指南都有著強強關聯，從而加強複合效應。
推行循環經濟，從兩大方面著手
從技術層面，重新定義資源利用
資源的高效利用是循環經濟的起點，從設計階段開始就考慮如何最大化資源利用。例如，在產品設計時採用模組化設計，使產品更易於維修和升級，延長使用壽命。
在生產過程中，企業可以採用先進的製造技術和數位管理系統，做到精實生產，以減少原材料消耗和能源浪費。
資源的循環利用則是開發新的回收技術，使更多類型的材料可以被有效回收。塑料回收就是一個很好的例子，現在已經有技術可以將不同類型的塑料分離並再生，生產出高品質的再生塑料。另一個例子是透過翻新和升級，讓舊的電子產品重新進入市場。
廢棄物的無害化處理是確保環境安全的最後一道防線。儘管我們努力提高資源利用效率和循環利用率，仍然會有一些廢棄物無法再利用。
對於有毒有害廢棄物，需要特殊的化學處理或高溫焚燒，期望作為替代，有些國家正在研發將無法回收的塑料轉化為燃料。
此外，採用生物降解技術處理有機廢棄物，不僅可以減少溫室氣體排放，還能生產出有價值的堆肥。
- 資源的高效利用：提高資源使用效率，減少浪費。
- 資源的循環利用：透過技術創新，實現資源的多次利用。
- 廢棄物的無害化處理：確保不能再利用的廢棄物得到安全處置。
從組織層面，控制資源流向
而循環經濟是需要整個社會推展，才有辦法運作的複雜系統，但不可能一蹴而就，那該怎麼做呢？
其實只要先企業的小循環做起，就可以打好整個循環經濟系統的基礎。企業通過採用低碳生產技術、優化生產流程、實施廢棄物管理等方式，最大化內部資源利用效率。
例如，一家製造企業可能會重新設計產品，使其更容易回收和再利用，或者將生產過程中的副產品轉化為其他產品的原料。這不僅能降低企業的原材料成本，還能減少廢棄物排放，提高企業的環境績效。
區域中循環則是將企業小循環的理念擴展到更大範圍。不同企業之間形成資源互補關係，一家企業的廢棄物可能成為另一家企業的原料。這種產業共生模式能夠大大提高區域資源利用效率。例如，在一個生態工業園區中，發電廠的餘熱可能被園區或附近的製造企業用作生產能源，而這些製造企業的部分廢棄物又可能被其他企業用作原料。
社會大循環是最宏觀的層面，需要政府、企業和消費者共同參與。需要建立完善的回收系統、再製造產業，以及推動綠色消費等。例如，通過建立完善的廢舊電子產品回收體系，可以將這些產品中的稀有金屬等有價值的資源重新投入使用，減少對原生資源的開採。
這三個循環相互關聯、相互促進的。企業小循環為區域中循環提供了基礎，區域中循環又為企業創造了更多資源循環的機會。而社會大循環則為前兩者提供了更廣闊的平台和更有力的政策支持。同時，社會大循環的實現也依賴於企業和區域層面循環的成功，三者環環相扣，缺一不可。
雖然建構社會循環會面臨技術障礙、經濟可行性、政策支持等障礙，但隨著環境壓力的增加和資源稀缺性的加劇，建立社會大循環經濟體系將變得越來越重要。
- 企業小循環：在企業內部實現資源的高效利用和循環使用。
- 區域中循環：在特定區域內建立產業共生系統，實現企業間的資源互補。
- 社會大循環：在整個社會範圍內建立完整的資源循環體系。
打造可被複製的綠色產品DNA
綠色研發產品專案包含哪些階段？如何落實「搖籃到搖籃設計」，讓綠色研發產品的專案進行得更順利？
設計階段可以透過不同規劃做到低碳和優化，像是模組化、輕量化、可回收等設計手法；採購階段採用碳排係數和能耗效率低，且符合環保法規的材料；試產階段持續監控碳足跡，進行驗證測試；生產階段持續優化低碳製程，減少碳排放；最後考慮產品回收和再利用，建立有效且符合各國政府的回收規範及機制。
綠色研發產品專案流程時間長，每個階段要考慮的項目多元，需各部門各職能的人員配合，要如何才能讓整個專案高效又符合法規且不會出錯？
這勢必需要數位PLM專案管理工具從中協助控管才有機會，讓我們來看看怎麼做到吧？
1. 綠色產品設計前，需求規劃與預算編列
- 先利用市場調查結果情景模擬，釐清客戶對於產品的需求、目標市場的法規要求和銷售國家的消費者期望等。這樣有利於研發溝通階段，定義出符合市場需求的產品。
- 根據PLM專案管理工具提供的結果分析，訂定產品的減碳目標及能效要求，以及回收執行KPI。
- 另外企業可參考內部碳定價機制，編列專案預算，利於管理者後續掌握減碳措施的成本收益。
2－1. 綠色設計規範制定
建立新技術研發規範，需要先從需求結果定義測試規範與步驟。
以歐盟為例，因為歐盟一直都是環保的先行者，早在近年ESG趨勢前就已經有各階段的基本產品規範，要求製造商符合的法規。除此之外，若有出口至他國，也要將其綠色規範納入綠色研發中。
要落實每階段符合法規範其實並非易事，像是歐盟對於產品生命週期每階段都有不同的規範，所以研發人員可以透過數位工具進行管理追蹤、與多人協作，來確保產品設計，和每次的設計變更，都可以符合法規要求。
列舉歐盟相關規範：
- 原料階段：REACH法規的SVHC（Substance of Very High Concern）、RoHS法規
- 製造階段：歐盟REACH法規的SVHC、歐盟1275/2008/EC（待/關機模式耗要求）、國際標準－ISO11469（塑膠件標示）標準
- 配送銷售階段：歐盟278/2009/EC（外部電源供應器能效要求）、歐盟包裝材指令
- 使用階段：歐盟1275/2008/EC（特/關機模式耗要求）、歐盟278/2009/EC（外部電源供應器能效要求）
- 回收階段：歐盟WEEE（廢棄電子電機設備）指令、歐盟電池指令、歐盟包裝材指令
像是出口歐盟，只要一環節沒有符合地方法規要求，則無法出口至該地區。所以研發設計一項產品，常常需要冗長的時間反覆驗證。
在客戶各種Spec（specification）要求、既有出口國的規範，與綠色標準的多重要求下，綠色研發的挑戰比過去一般產品研發更加艱鉅，這時就需要協同設計的系統管理才有辦法完成，且數位工具能讓各部門更即時簡便地協作溝通，直到製作出符合各方規定的產品。
定案後，也能找出優秀綠色產品的低碳DNA，透過PLM專案管理工具將其定義為綠色產品模板，有利於複製並應用至其他產品中，提升整體產品研發的效率與合規性。
2－2. 低碳設計與優化
研發人員透過PLM專案管理工具導出該綠色設計產品的設計規範，開始進行研發設計。
- 綠色設計模組化複製：當新需求展開時，可以透過PLM專案管理系統匯出過往優良的綠色設計模板，讓研發人員可以複製優秀綠色產品的低碳DNA，避免誤用EOL（End－of－life）物料，資料也可以批次維護至ERP，無痛接軌ERP。降低系列產品重複驗證，縮短DVT（Design Verification Test 設計驗證）開發週期。
- 綠色設計實踐：數位化的系統管理後，優秀產品的研發規格（低碳DNA）可以轉化為具體設計準則，如功能規格、測試條件與合格標準等。讓研發人員透過複用過以往PLM專案管理系統紀錄的綠色設計模板，讓其他商品設計能更容易實現「輕量化」、「模組化」等環保設計理念的產品。
- 輕量化設計：減少產品的重量與體積，降低運輸、物流成本和能源消耗。
- 可持續材料：使用可再生或可降解材料，降低碳排與對有限資源的依賴。
- 簡化設計：簡化不必要的裝飾與標籤。
3. 綠色採購&物料優選
- 綠色設計BOM表：過去實施材料與零組件的篩選條件，都是以Q品質、C價格、D交期為主，現在為了實行綠色設計，納入C碳排係數及E能耗效率等條件選用，才能真正實踐綠色供應鏈的採購。
- C碳排係數：未來因應綠色供應鏈，產品生命週期每一階段都會有碳排相應的限制要求。如何有效掌握每項物料的碳排，勢必成為研發設計衡量指標之一。
- E能耗效率：以製造業來說，能源消耗的碳排佔總體生產近7成，所以降低能耗就能大幅降低碳排。所以採購時需考量「製造期間的能耗」與「產品運作期間的能耗」。
- 像是台積電要求700 多家的供應商於 2025 年通過「能源管理系統 ISO 50001 認證」，並達到「溫室氣體削減率 85%」，否則將可能失去台積電訂單。
- 物料優選：除了避免有害物料被選用之外，一般物料選用不會只採用一間供應商，會選擇至少2－3間，以免最優選供應商臨時出現變故，無法出貨。
這時就需要將供應商資訊能夠即時批次替代，並將最新資訊維護並同步ERP，降低誤選不對的物料或供應商。
- 無紙化採購：確定綠色設計模板的設計圖後，可以直接同步資料到ERP、供應商平台、MES等數位系統，讓內部的研發設計與外部供應商收到的圖檔模板一致。
4. 綠色製造與驗證測試
在試產及生產的過程中，透過將製程結構化，串聯生產與數位碳管理工具中的碳足跡數據。PLM專案管理能協助研發設計人員評估輕量化、節能減碳設計方案的低碳潛力。
在製造環節，從數位碳管理工具匯入的產品碳足跡資料與PLM專案管理系統整合後，研發人員可以追蹤各種加工製程的能源消耗和碳排放情況，為低碳製造流程提供研發優化方向的建議。
- 結構化製程定義，引入新材料並優化模具成型參數，持續減少製造環節的碳排放。
- 同步蒐集生產數據，監控碳足跡並啟動持續減排活動。
- 進行產品驗證測試，確認設計成果達到客戶、各國政府的綠色規範或標準的要求。
5. 量產與持續優化
量產階段，利用PLM專案管理系統持續監控製造相關數據
- 研發人員可以依據此碳排放數據優化製程減少碳排放量，透過改良或換新設備最為直接解決辦法。
- 規劃產品回收與再利用方案，減少廢棄階段的環境影響。
6. 資源回收與下市
除了設計和製造，綠色研發也需要考慮產品的運輸、使用和回收階段。
數位產品碳足跡工具能追蹤不同包裝、運輸方式的碳足跡；在產品使用階段，可根據產品能耗特性，分析客戶使用場景，找出最耗能的環節並針對優化，協助分析客戶使用模式；最後在報廢階段，還可評估回收再利用的潛力和價值。相關數據將匯入PLM專案管理系統整併後，提供給研發人員設計參考使用：
- 建立有效的回收渠道和機制，最大化資源再利用
- 對回收物料進行分類與無害化處理，避免二次污染
- 持續收集並分析產品下市數據，為新一代產品提供設計參考
循環經濟作為這世代主流的經濟發展模式，為解決當前資源和環境問題提供了全新視角。透過重新設計生產系統，優化資源利用，把廢棄物變成資源，循環經濟有望帶領人類社會走向更加永續的未來！