應用層級分析法之產品生態效益評估：以CRT 及LCD 為例

行政院國家科學委員會專題研究計畫 成果報告

應用層級分析法之產品生態效益評估:以 CRT 及 LCD 為例

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華

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國 92 年 8 月 6 日

應用層級分析法之產品生態效益評估：以 CRT 及 LCD 為例 計畫編號：NSC 91－2416－H－006－007 施勵行 成功大學 資源工程系 摘要 生態效益常用來評估永續產品，其中使用階層分析法（AHP）來評估各種產 品功能及環境負荷。在此以CRT及LCD顯示器這兩種視覺設備為例加以說明。產 品的功能包括解析度、可視角度、訊號反應時間和產品尺寸，而環境負荷包括資 源耗損、溫室氣體排放、酸雨排放及有害廢棄物之產生。此種評估方式可用以權 衡產品功能與產品永續性之間的關係，且可以用來評估新設計或新製程。 關鍵字：階層分析法，CRT，生態效益，LCD，產品評估 一、緒論及研究目的 生態效益的概念已廣泛地成為永續產品或製程的一個指標。許多企業將生態效益指 標用於內部評價和環境報告[1]。多數企業以生態效益來評估整體的工作，其中有些公司 是用生態效益來評估產品。例如SONY、Volvo、Philips和DOW[2]等。評估的結果用於 公共關係的活動，或是公司內部的R＆D決策。 生態效益指標的分子常以產品的"價值"表示之，通常即製造商眼中的產品銷售價格 來表示。少有文獻採用產品功能作為生態效益評估的分子，不使用產品功能的原因之一 是因為產品銷售價格是一個很容易接受的"價值"描述方式，亦即消費者由產品所帶給他 的"幸福"多寡來決定所願意付出的價格。另一個原因是產品功能的評估實際上是一種多 屬性評估問題，不容易提供和允許主觀評估。目前，文獻中含有一些簡單地使用階層分 析法（AHP ）來評估產品設計的例子[3-6]。因此研究中採用AHP來評估產品的各種功 能，從而產生產品生態效益的準則。另一方面，藉由生命週期盤查分析的資料，同時利 用AHP評估環境負荷，文獻[7-9]即採用AHP計算環境負荷總值。這份研究同時建議使用 AHP，讓其在永續產品評估中構築生態效益指標之架構。 二、產品生態效益評估

Keffer and Shimp[1]的報告中介紹如何將產品功能像銷售價格一樣地加進生態效益 的分子。像 Dow、Novo、Nordisk、Philips、Volvo 和 SONY 公司[2]將生態效益真實地 用於他們的產品估。其中如 SONY 所使用的指標稱為"資源生產力"，可以評估各種電池 產品之銷售 (價格) 和產品壽命，合併來表示企業對人類社會的貢獻。

研究中建議使用產品功能以取代產品銷售作為分子。欲總結多樣功能成為一些數 值，其基本上是個多屬性判斷問題。研究中使用 AHP 來解決多屬性問題。AHP 的本質

或關係人要求得到相對的比較問題以得到決策人的主觀價值，即準則權重。 寄送相對比較問卷給產品專家和相關人員之前，需要先有產品功能評估的階層。因 為產品功能會根據各商業產品而不同，在此選擇視覺設備來說明。另一方面，環境負荷 包括許多種類，將各類型環境負荷之生命週期盤查分析資料收集成為屬性值，且基於相 對的比較結果來獲得每種環境負荷之權重。 圖一顯示使用電腦做生態效益指標之規劃以評估永續產品。在過程中，消費者就像 環境專家一樣，邀請消費者做相對比較問卷以決定準則的權重。 三、 視覺設備之產品功能評估 在此以視覺設備如 CRT(陰極射線管顯示器)和 LCD(薄膜電晶體液晶顯示器)作為說 明。產品功能包括基本的、操作性和進皆需求三個種類。它們含有七個潛在準則，包括 垂直頻率、解析度、亮度、視控調整、可視角度、訊號反應時間、外觀尺寸、耗電量及 產品壽命。 屬性值是採用自產品用戶手冊或由製造商發表的產品說明書中得到。表一顯示在 1998 年製造之 CRT 和 LCD 顯示器的 9 個屬性值。以前會因為相對比較問卷而使得到的 權重被誇大，因此屬性值需要正常化。因此將每一個功能項可能的最佳和最壞值以最大 限度值和最小限度值來使屬性正常化。 表一 功能屬性值 功能屬性 單位 CRT LCD 垂直頻率 Hz 77 86 解析度 pixel 1280× 1024 1024×768 亮度 cd/m2 500 200 視控調整 t Yes/no yes yes

可視角度 度 180 160 訊號反應時間 ms 0 20 外觀尺寸 inch 73.65 27.07 耗電量 W 113 40 產品壽命 year 6.5 6.5 圖二顯示 AHP 所概括之監視器功能評估，其中介紹各準則之權重，因而決定了 LCD 顯示器的最後得分。此權重透過收集且核對 112 位應答者的相對比較問卷而得到，應答 者包括 92 位一般消費者和 20 位工程師。 四、 視覺設備之環境衝擊評估 環境負荷包含了三個種類之衝擊，包括資源耗損、生態環境和人體健康等三方面之 衝擊。其中包含不可更新資源消耗、能源耗用、固體廢棄物、溫室效應氣體、水污染、

輻射和有害廢棄物等潛在準則。 環境負荷資料是收集自產品各個階段，其中像是原料採取、製造、使用、廢棄物處 理及回收利用階段。這些資料即為生命週期盤查分析資料。研究中將生命週期盤查分析 資料使用在美國環境保護局對電腦監視器的報告書[10]。這些資料是透過相關企業，其 中包含美國以外的一些製造商之完整調查報告所收集。以 Socolof 報告[10]中的不同情況 為基礎，提出四種類型的環境負荷。包括有： Ⅰ、基準線（BL）：基於大多數製造商在CRT和LCD的監視器平均資料。 Ⅱ、產品壽命（ML）修正：基於製品的壽命，包括因為回收再利用和再次製造延伸出 的壽命。 Ⅲ、玻璃製程能源投入修正：將能源效率最差的玻璃製造商資料排除。 Ⅳ、LCD 能源模組修正：在基準線的案例中除去了 LCD 能源消耗的一些離群值。在這 個方案下，這些離群值可進一步地回到計算結果中。 表二即為上述之情境，說明 CRT 和 LCD 之生命週期盤查分析資料。使用這情境的 最大限度和最小限度值，讓環境負荷正常化。在圖三方面顯示環境負荷評估的 AHP 摘 要，圖中呈現這些準則的權重。 表二 環境盤查分析資料 不可更 新資源 能源耗 用 固體廢 棄物 水中懸 浮物 溫室效 應 輻射 有害廢 棄物 CRT 基線值 0.185 0.250 0.180 0.273 0.072 0.258 0.232 CRT 產品壽命修正 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 CRT 玻璃製程能源投入修正 0.000 0.013 0.111 0.000 0.000 0.191 0.207 LCD 基線值 0.055 0.011 0.003 0.013 0.029 0.000 0.000 LCD 產品壽命修正 0.161 0.049 0.199 0.013 0.272 0.006 0.000 LCD 玻璃製程能源投入修正 0.049 0.000 0.000 0.003 0.027 0.000 0.000 LCD 能源模組修正 0.073 0.035 0.781 0.013 0.040 0.000 0.000 表三說明產品功能和環境負荷的得分，也介紹不同情境之生態效益指標。在一般地 情況下，LCD 顯示器在生態效益的量度上勝過 CRT 顯示器。例如，LCD 顯示器生態效 益基線值之量度值是 CRT 顯示器生態效益基線值的 11.7 倍。這些新產品是更具永續性 且更接近情境四的理想。根據這結果，CRT 顯示器唯有在其能源效率有重要改進時，才 能夠和 LCD 產品競爭。 表三 生態效益之計算結果 CRT/LCD 功能評估 環境負荷評 估 產品生態效 益 CRTⅠ 基線值 0.627 0.197 3.182

CRTⅢ 玻璃製程能源投 入修正 0.089 7.043 LCDⅠ 基線值 0.015 37.173 LCDⅡ 產品壽命修正 0.095 5.869 LCDⅢ 玻璃製程能源投 入修正 0.011 50.691 LCDⅣ 能源模組修正 0.558 0.056 9.957 若將多屬性的功能評估放入生態效益架構中，將會有以下幾項優點。首先，在生態 效益評估中所獲得的產品功能階層架構可能有利於綠色設計。產品設計者在新產品的功 能和其所造成之環境負荷間作取捨時，必須能夠有定量之量度。其次，產品功能權重的 測定能夠涉及這些製造商員工以外的消費者。換句話說，綠色產品的評價可能包含消費 者的意見，以其作為永續能力指標來看待，如此將更接近使用這生態效益評估的原始目 標。第三，此評估程序甚至可以類似於環保標章的通用評估程序，並且在整合性產品政 策（IPP）的制訂上扮演重要角色。 五、結論 能夠藉由這個建議的方法來決定什麼程度的"永續"產品可以在不失去其原有功能評 價下生產。不同於使用銷售價格作為分子，在此藉由產品在社會上的生態效益指標，用 產品功能表示其所帶來的"價值"。在這裡用 AHP 來解決對於產品功能和環境的衝擊的 多屬性評估。消費者可以像工程師一樣涉及產品功能的評估，在此以 CRT 和 LCD 顯示 器為例加以說明。AHP 的計算使用了 EPA 報告的生命週期盤查分析資料以及產品手冊 的產品功能。生態效益指標表現出永續產品的相關內容，也能夠將結果中的 AHP 架構 和準則權重用於新產品的設計和發展。 參考文獻

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產品生態效益 功能評估架構 各項功能權重 各項環境負荷權重 環境負荷評估架構 原料 採取 階段 製造 階段 使用 階段 廢棄或 回收階段 產品功能綜合評估 產品造成之環境負荷綜合評估 產 品 生 態 效 益 專家參與建構AHP架構 Web-AHP，容許遠端即時 填答問卷 產品相對應之各項資料， 進行AHP綜合計算評分 分析不同類型產品以 進行生態效益比較

＝

產品功能評估 操作性 （0.2954） 可視角度 （0.2883） 進階功能 （0.3117） 基本功能 （0.3929） 耗電量 （0.2818） 外觀尺寸 （0.2458） 垂直頻率 （0.3504） 解析度 （0.4087） 亮度 （0.2409） 視控調整 （0.2657） 訊號反應時間 （0.4460） 產品壽命 （0.4724） 圖二 AHP 產生的功能評估 產品環境負荷評估 生態環境 （0.4120） 溫室效應 （0.5975） 人體功能 （0.4109） 資源耗損 （0.1771） 輻射 （0.3165） 不可更新資源 （0.4878） 能源耗用 （0.2532） 固體廢棄物 （0.2590） 水中懸浮物 （0.4025） 有害廢棄物 （0.6835） 圖三 AHP 產生的環境衝擊評估