學術活動

一、前言：

日前日本受到強烈地震的侵襲，隨即引發一連串海嘯、火災、以及核電廠事故多重危機的挑戰，不但造成嚴重的傷亡，也導致難以估計的經濟損失與社會衝擊。然無可諱言的，此次悲劇性災難，確實讓各國政府與救難機構有借鏡之處。在哀悼災難的同時，更應積極思考台灣處理此種複合型災害之計畫與能力。基此，舉辦「災難應變與反思論壇」，透過衝擊評估與災難模擬技術，分析金山地區面臨複合性災難時，可能的衝擊範圍與因應之避難規劃；並據此討論災難來臨時，法鼓山救災體系可能運作模式與因應方案。

二、成立金山計畫之必要性

1. 立足新北市金山地區，法鼓山體系自應格外關懷所謂的「在地環境」。
2. 法鼓人文社會學院籌備處擬藉金山計畫，為地方建構長期服務之專業隊伍
3. 日本震災事故前，本專業隊伍已籌畫為金山地區之背景自然與人文環境，逐步建立資料庫。
4. 震災事故後，金山計畫由於位處核能密集地區(核一、二及未來核四)，尤應對所謂複合式災難之可能風險，思考並籌謀因應之道。
5. 基本而言，金山計畫平時可供為籌備處諸學院間之學術整合性平台，萬一不幸臨難，則應可藉以為防災與避險之準備。

三、執行內容說明：

(一)金山地區/法鼓山園區遭受複合性災害之衝擊評估 (商能洲)

1. 以已建置完成的北海岸/金山地區地理資訊系統(GIS)，模擬海嘯的受災情況，觀察淹沒區域、海拔地形高度、受災人口分布等的各項綜合關係。
2. 利用各種GIS圖層的分析，包括金山區域等高線地形圖，實際衛星圖(GOOGLE)、都市計畫圖等各項圖層資料，套疊分析受災區域、村落、道路、主要公共設施等關係評估。
3. 提供各項地理資訊之基礎資料，以供逃生路線、可能的避難空間等推估分析使用。
4. 提供金山地區/法鼓山園區，後續各項緊急防災方案擬定之各項基礎資料。

(二) 金山地區遭遇海嘯災害之區域逃生路線與避難利用之社區公共空間探討(邱明民)

1. 金山社區之公共空間評估：依據新北市社會局99年度調查資料，以及與區公所最新公佈資料的比較。
2. 金山地區公共空間及海拔高度分析：結合虛擬海嘯造成可能威脅之視點。
3. 金山地區人口分布分析：除了行政區域劃分之人口分佈以外，釐清實際社區活動圖與居住況態分析。
4. 金山地區大方向逃生路線推估：依據地形海拔高度及人口實際分佈，進行社區生活習慣分析。
5. 都市計畫及土地利用現況：從都市計畫公、私有土地之配置，看防災公園設置的可能性及機會。
6. 以金山高中為例：分析學生在校逃生路線，並提出可能發生的課題。

以下我們將以鋼鐵業之鐵物質流分析案例，按照物質流分析模式之原則步驟，說明各階段執行後的產出範例：

(1).目標及範疇界定：建立整廠盤查邊界之製程流程圖/地圖：

經由相關文獻回顧及與相關人員討論之過程，挑選可能含鐵物質與其流佈。建立從實際整廠各製程單元清單到建立整廠盤查邊界之製程流程圖/地圖。依資料取得難易與實際部門/製程特性考量，進行流程整併，用以確認物質流分析架構。

(2). 盤查清單的建立：製程投入產出圖/表的標準化作業：

投入產出圖/表之項目需對應一致，經由文獻回顧與廠方提供之相關資料，篩選相關含鐵物質。目前依投入物質來源將其區分為自產、外購與廢棄物再利用三項。於產出端方面依產出物質留為自用、外售、廠內可再利用與無法再利用等加以區分。

(3).物質流資料庫模式化之建立：採用STAN物質流分析軟體：

STAN物質流分析軟體是由Vienna University of Technology所開發出用來提供Substance Flow Analysis (SFA)的專業軟體，輸入盤查物質的物量與欲分析物質的含量(濃度)，即可平衡計算出分析物質之各流向的流量。物質流分析的產出呈現，可有『圖型化』、『資料庫』、『多階層分析』等的功能展示與可應用的方向。『多階層分析』的功能，將視企業的製程特性，可有彈性的作法。第一階層的整廠範疇，主要為得到整廠的資源利用率與總廢棄/副產品等的佔有比例；而第二階層的製程範疇，則可區分各製程的物質流佈狀況，以清楚物質關鍵流動的製程為何；而清楚關鍵流動的製程之後，可利用第三階層進行局部關鍵製程的管理，若有需要更細部分析的第四、五階層等，是可以依此原則建立。以鋼鐵業的鐵物質流圖形化資料庫為例的說明，可以了解其物質流『圖型化』、『資料庫』、『多階層分析』等的功能展示，以及分析結果可應用的方向。

(4). 結果產出與詮釋：

整體物質流架構與欲分析之元素的資料庫建立後，方可計算各製程中的輸入與輸出/排放與消耗，透過程製間之互動，即可描繪出鋼鐵業鐵與碳素流佈圖，並可利用其所呈現的各項數據，提出資源利用現況與未來提高資源利用率的精確節點之相關執行策略。以下為以鋼鐵業之鐵物質流為例，說明經過『多階層分析』後，可能的結果產出與詮釋範例。

第一層：整廠視野。

• >主要產品與其他副產品產出鐵的比例(鐵原物料之利用率計算)。
• >廢棄總鐵產出的比例。
• >顯示各項目副產品產出鐵的比例，可擬定降低副產品產出鐵比例的優先改善方案

第二層：製程視野。

• >主要製程系統主產品鐵流動與其他鐵流動的各種比例，任何非主產品鐵的流動，都是增加成本的來源。
• >鑑別屬於廠內鐵循環再利用的各流向/流量，提出降低比例方案。
• >廢棄鐵的流向與流量確認，提出廠內循環再利用的改善方案。

第三層：單元視野。

• >以接近實際管理部門的方式，來呈現各子製程系統鐵流動情況，使現場人員清楚現況與擬訂改善策略。
• >提供各部門訂定各項資源利用之評估指標，來落實降低副產品與廢棄鐵的比例，以及廢棄鐵重新循環至場內的方案。
• 同一製程的各廠運作之鐵利用率比較。例如4座高爐、4座燒結廠、2座轉爐等。

按照物質流分析模式之原則步驟，第一階段的相關數據蒐集完後，會繪製出的物質流製程地圖。就含磷氣體的流佈而言，主要是追蹤磷化氫氣體，磷化氫自儲槽進入薄膜製程後，磷元素不會被產品帶走，而是持續以氣態方式被抽氣系統經CVD管道抽走，而後進入空氣處理設備的磷，會被洗滌水洗出而進入廢水處理系統，部分改以其他氣態化合物的型式從煙道口排放至環境中。

而含磷的液體主要為用在蝕刻液中的磷酸，磷酸自儲槽進入濕蝕刻製程(WTO)後以三種型式流佈：(一)空氣中的含磷液滴被抽氣系統經酸氣管道抽走，而後進入空氣處理設備的磷，部分被洗滌水洗出進入廢水處理系統，部分以氣態磷酸的型式從煙道口排放至環境中。(二)製程機台於清洗過程中，會排放出含磷廢水，該含磷廢水經收集管路進入廠內的廢水處理系統，最後以放流水與含磷污泥的型態離開。(三)高濃度的廢鋁蝕刻液，則是經過成分監測後，再以添加各單酸(H₃PO₄/H₂NO₃/CH₃COOH)的方式，重複進入濕蝕刻製程中，在濕蝕刻製程中，磷並不會被消耗，所以最後的高濃度含磷酸廢液，將是以委外處理的方式，排放至廠外。

整體物質流架構與欲分析之元素的資料庫建立後，方可計算各製程中的輸入與輸出/排放與消耗，透過程製間之互動，即可描繪出面板業之『磷』元素流佈圖。以下為說明經過『多階層分析』面板業之『磷』後，可能的結果產出與詮釋範例。

第一層：整廠視野。

1. 投入總P物質與主產品含P/可回收P的比例。
2. 投入總P物質與不可回收P的比例。
3. 不可回收P中各系項型態的比例，可供優先擬定策略的參考。
4. P-MFA可依需求，提供各種統計的趨勢分析；例如：歷年比較、月比較、總量、單位投片之P-MFA等。

第二層：製程視野。

1. WTO製程部門為主要P流動區域。
2. Al-Etch回收的程序，決定廢棄磷酸的量(副產品)與進入水體的P之總量。
3. 要求各WTO製程機台回收Al-Etch量，則有針對WTO製程第三階P-MFA的必要
4. 若污水/廢棄物處理部門需要進一步的管理含P污泥與放流水，則有針對汙水處理廠第三階P-MFA的必要。

一、研究背景

建立以物質流動為基礎的資源管理系統，對於企業體不只能探討各種原物料物質在製程系統的流動現象，以及分析評估其環境影響的潛在問題，更是未來能夠進階到資源成本的分析與關鍵原物料掌握的必要手段。緣此，將以國內企業之關鍵資源物質利用為例，來介紹以物質流分析為基礎的企業資源管理系統之架構方法，是如何應用於企業內部的管理建議。

研究團隊目前已以研究鋼鐵業的『鐵』，以及面板業的『磷』為資源管理系統的範例，來介紹其分析方法的建置過程，其物質流分析的系統架構，以及應用面向的討論。鋼鐵業的『鐵』使用，以及面板業的『磷』(營養鹽)，是處於資源必須有效利用，廢棄物必須資源化，以及汙染必須減量的產業資源。因此，被選為此資源管理系統的應用研究對象。以物質流指標於企業層級的應用相當廣泛，常用的資源利用率、能源效率、能源生產力、單位產量之汙染強度等皆屬之，在企業間應用物質流指標可具有的內部與外部效益如下所示：

  內部效益

• 支持企業符合當地法規標準。
• 提供製程改變、原物料篩選與採購的評估方法。
• 偵測可能的環境問題與風險。
• 強化資源效率，節省企業成本，增加資源成本估算的精確性與可信度。
• 直接減少廢棄物質的環境排放，增加各項資源的回收率。使企業可達成永續發展的目標。

  外部效益

• 改善與大眾或相關主管機關的溝通。
• 藉由考量關鍵資源利用面向與環境衝擊面向，可而取得競爭優勢。
• 對於工業生態領域的創新做出具體的貢獻案例。

二、企業資源管理系統使用之規劃方法

2.1 物質流分析(Material Flow Analysis, MFA)

鋼鐵業的『鐵』以及面板業的『磷』，基本上屬於元素流分析(substance flow analysis, SFA)，是用於分析特定時間空間之目標系統內單一化學元素或分子之流向及流量，包括元素的來源(source)、流動途徑(pathway)、中間媒介(intermediate)以及最終沉沒(final sink)。元素流分析可用於量化企業製程之化學元素流動平衡，元素可以不同型態與不同氧化態存在，而元素在一選定系統中之輸入(input)、輸出(output)與累積(accumulation)必須符合質量守恆原則(principle of mass balance)。以下為進行企業物質流分析的一般步驟原則：

1. 問題、系統及工作方案確認：評估系統建立、建立製程流程圖、物質輸送路徑確認。

2. 現場盤查、數據資料收集：盤查表單建立、標準化製程投入產出表、資料加總/匯整檢核等。

3. 模式化分析：質量平衡確認、圖型工具與原始資料同步連結、物質流系統圖建立。

4. 結果產出與詮釋：模式化分析計算、建立物質流之系統動態方程式、製程情境模擬、參與循環型產業之決策提供建議。

2.2 物質流成本分析(Material Flow Cost Accounting, MFCA)

一個源於德國IMU，並在日本獲得實踐和發展的物質流成本分析(MFCA)，預計以ISO14051的ISO制度編號，於未來公開成為ISO14000制度的一項物質流管理標準化系統，由於目前制定的進度是處於”committee draft stage”的階段。根據日本經濟產業省從2001年的企業案例實踐與理論研究，已有超過100家的企業執行過MFCA，並且於2007年由日本產業技術環境局、環境政策課和環境協調產業推進室共同發佈了全球第一份物質流成本分析指南。該指南為各國發展循環經濟與低碳經濟提供了非常重要的資源管理/環境管理的工具技術。因此，此文將以目前在日本企業正在推行的MFCA制度，作為執行的標準化準則。而由於物質流成本分析(MFCA)所盤查的資料對象，除了物質的項目與數量外，還需要運作成本的揭露，這牽涉到公司的營業與技術機密，因此，此工具的應用必須與合作企業有密切的配合方可有結果的詮釋。

MFCA利用物質流分析方法來詳細計算企業各製程的物質成本，透過每一程序物質質量與成本的計算讓物質的隱藏成本「可視化」，其模式計算的各種成本項目包括：Material Cost (MC) : 製品的直接材料、間接材料、加工附屬材料等；System Cost (SC) : 人工成本、設備償還費、間接人工成本等；Energy Cost (EC) : 電力費、燃料費；Waste Treatment Cost (WTC) : 廢棄物處理費、委外處理費、再利用加工費等。