低碳產品設計

從事多年的消費性電子產品的研發設計工作，歸納出好的產品設計需要滿足產品的設計規格(包含工業設計，產品尺寸、重量、功能性)、成本以及量產期程，此外還需要考慮其他要素，羅列如下：

為製造設計 (DFM, Design for Manufacture)

為品質設計 (DFQ, Design for Quality)

為維修設計 (DFR, Design for Repair)

為使用者設計(DFU, Design for User)

因應近年永續/ESG的潮流以及需求，產品的設計需要考量另一個要素："為低碳設計" (DFLC, Design for Low-Carbon)。低碳的設計需要考慮產品的全生命週期 (LCA) 碳排放量的最小化。全生命週期包含了原料的使用、生產製造、配送產品、產品使用以及產品的回收/處理。為滿足低碳的要求與需求，產品的研發與設計增加一定的複雜度與困難度。實現低碳設計對於材料選擇、供應鏈選擇、製造方式、產品規格/可靠度、維修方式、成本都會產生影響，因此需要在產品規劃及開發初期的流程中加入低碳設計的要求並評估其產生的衝擊、影響以及提出對應方案。因應現今的趨勢與需求，產品設計除了需要考量原本的因素還要再加上"為低碳設計"才可以得到最完整的最佳化產品設計 DFX (Design for Execellent)，圖示所有的要素如下：

低碳產品設計的因子

碳排放的計算需要涵蓋LCA過程中的每一個製程或價值鏈的活動所產生的碳排放，而碳排放值的高低與活動數據及碳排放係數成正比。因此要進行低碳設計，就需要在設計時讓活動數據以及排放係數降低以達到低碳設計的目標。說明低碳產品設計的因子如下：

• CMF (顏色/材料/外觀處理) 的設計及選擇：
• • 選用可回收材料
  • 選用低碳的配色
  • 選擇低碳的外觀處理方式
• 結構設計
• • 結構設計需要考慮易拆解及回收
  • 製程可優化並能實現低碳/節能
• 供應商選擇 
• • 選擇使用較低排放系數的原材料/零組件/組裝的供應商
• 生產製程
• • 產品組裝、生產的良率高，容易反工，減少材料的耗損。
  • 優化製造排程，提升生產效率以達到低碳及節能。
• 包裝設計
• • 選擇可回收材料
  • 簡潔/輕量化
  • 材積/ 體積的最佳化
• 產品配銷
• • 選擇低碳排的交通運輸工具
• 消費者使用
• • 使用時的節能省電
  • 充電有效率
• 產品回收及處理
• • 規劃產品回收處理的機制及流程
  • 回收拆解的自動化設計以及設備的規劃與採購

圖示低碳設計的因子如下：

推動"低碳設計產品"的開發流程

• 產品規劃 (Product Planning)
• • 評估產品對於品牌形象的影響力
  • 與企業的永續策略/ESG願景的關聯性與落實
  • 產品定位及競爭力的評估
  • 營利及成本分析 (產品成本/碳足跡)
• 產品設計 (Product Design)
• • 產品LCA碳排放的評估、設計及計算
  • • 依據零件表 (BOM)、製程、製造的良率，消費者產品使用，以及產品回收，初步估算碳足跡，並回饋數據到產品規劃階段，作為規劃或策略調整的依據。待產品正式進入設計階段，展開LCA每一個階段並進行碳足跡最小化設計，再依據更新的設計及資訊重新計算。
  • 成本及價值分析
  • • 成本：包含減碳設計及製造的成本以及與生產產品所產生的碳排放有關的成本 (如：碳稅，碳費，碳關稅)。價值：提高競爭力得到更多訂單，低碳產品的行銷策略，銷售量及品牌形象的提升，企業ESG的執行以及價值的提升。
• 供應鏈的管理與選擇 (Supply Chain selection / management)
• • 依據產品設計的需求及目標去選擇適當的供應鏈，以提供低碳的原料及零組件。
• 產品製造
• • 依據產品設計，規劃及優化生產製程，讓製程碳排最低以及能源使用最有效率。
• 產品配送
• • 依據銷售訂單規劃最佳化的配送方式以降低碳排放。
• 產品的回收
• • 依據銷售市場規劃回收計畫，包含依據產品設計去準備回收時所需要的工具、設備、站點以及人力。
  • 前期需要與設計研發及製造人員溝通產品的設計以利後續回收工作的進行以及效率的提升。
• 數據收集
• • 消費者的體驗 (User experience)
  • • 收集消費者對於產品回收機制流程與體驗的回饋。收集消費者對產品的實際使用數據 (如：用電區域、用電量、使用時間以及使用壽命)。統計產品回收數量、區域以及比率。
  • 實際生產製造的碳排係數、活動數據的收集。
  • 實際供應商的原材料或零組件碳排係數、活動數據的收集
  • 依據實際收集的數據去重新計算碳足跡並與設計階段的評估數據作比對及檢討。
• 檢討與改善 (Postmortem & Lesson Learnt)
• • 產品的規劃與策略是否達到預期目標。
  • 產品碳足跡的計算的準確性，可透過實際收集的數據加以修正、調整，以利提升未來評估及計算數據的準確度。
  • 依據專案執行的過程中所發現的問題，進行檢討並將改善方案導入流程中，讓下一個低碳設計產品的專案更能順利推動。

圖示"低碳設計產品"的開發流程如下：

低碳產品設計，強調產品的低碳化，主要針對產品對於環境 (E) 的衝擊所因應的設計。企業要實現永續/ESG的目標，除了環境的衝擊，還需要考慮到社會面 (S) 的影響，如產品的開發、使用、製造過程中所有參與的研發設計、製造、供應鏈的工程師、勞工的人權，企業應遵循RBA的倡議。而公司治理(G) 的部分，需評估因為導入低碳產品設計而產生衝擊，如產品成本增加是否影響獲利；公司流程及供應鏈的改變，對於組織及個人的影響。因此在導入前，需要與所有的利害關係人做議合，透過有效的溝通，才得以順利的推動及執行以達到預期的成效。導入低碳的設計以及推動永續/ESG需要在原本的公司流程中調整或增加項目，如設計審核 (Design review)、製造審核 (DFM)；供應鏈的每季檢討(QBR ) 以及審核 (Audit )，則需要在原本的檢核表或是評分表增加與永續、ESG、低碳有關的項目。此外，關於節能、減碳或是負碳技術也會衍生企業的商機、專利。在產品開發過程中，相關從業人員進行腦力激盪、創新、展現績效的機會。因此，透過詳盡的規劃、有效的溝通、確實的執行力，經過專案執行經驗的累積以及修正，可以做好低碳/永續的設計並完成產品的最佳化設計(DFX)，為企業的ESG願景及價值產生卓越的貢獻及效益。雖然本文的產品是以消費性電子為例，但對於不同類型的產品可以套用同樣的框架，並針對其產品特性進行調整。此外，一個低碳的產品設計的首要之務便是能在初期做產品排碳量的評估與計算，若一開始的設計或是選擇的材料排碳量太高，應該修改設計或是更換材料，待確認低碳設計已經是最佳化後才著手後續的細部設計以及生產製造。要做好低碳永續的產品設計需要長時間的累積，跨部門的通力合作與共識，更重要的是來自高階主管的授權與決心。

名詞解釋：

DFM= Design for Manufacture

DFQ= Design for Quality

DFR= Design for Repair

DFU= Design for User

DFLC= Design for Low-Carbon

LCA= Life cycle assessment  (Link)

DFX= Design for Excellent

活動數據(參考綠色貿易資訊網)

碳排放係數 (參考碳查永續管理學院)

價值鏈

CMF= Color, Material, and Finish

BOM= Bill of Materials 

RBA=Resoponsible Business Alliance (Link)

QBR= Quarterly Business Review (Link)