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現代科技在冷鏈物流產業上的應用
發佈時間 2014-07-11 14:37:44 
現代科技在冷鏈物流產業上的應用
工業技術研究院 服務系統科技中心  郭儒家、陳慧娟、洪碧涓
     
        所謂的冷鏈物流(Cold Chain Logistics)主要是因應在儲運流程上對環境溫度有特殊要求的商品,除了製造過程外,由卸裝、包裝、保管一直到配送等物流作業環節亦不可缺少溫度控制,才能維持商品的品質。基本上,冷鏈產業包含的貨物不僅僅係農產品、生鮮食品、加工食品而已,諸如醫藥物流、生技產業等均屬冷鏈產業的範疇,本文將以最為大眾孰悉的低溫食品為說明主軸。
       
        隨著消費習慣改變、資訊化及全球化趨勢、商品生命週期縮短、行銷通路扁平化等環境趨勢,商品的流通已成為現今企業的經營重點。而台灣社會結構快速變遷,消費者逐漸由大量消費轉變為「少量、多樣」的消費型態,生產者也從大量生產轉變為分眾化生產方式,如此產銷模式的變化須搭配更有效率的產品供需協調機制。其中,因國人的生活步調越趨忙碌,而逐漸受到大眾青睞的低溫食品除了須面對上述的產銷挑戰,加上台灣氣候濕熱,極容易造成食品腐敗。為了使食物保持最適當的溫度與品質,從低溫食品的製造、儲存、出場後的運送、販賣到消費者手中的每一環節,冷凍、冷藏與保鮮設備成為保持食品新鮮及品質的必要投資。
       
        低溫品的種類繁多,所需控管的溫度環境亦有差別。大致上,若以保存溫度差別可細分為常溫、鮮食、冷藏、冰溫、冷凍、超低溫,或又可粗分為冷藏食品(含冰溫食品)與冷凍食品(含冰品、超低溫食品)兩種。現今民眾生活水準提升,健康意識抬頭,低溫食品佔國內食品消費比重愈趨提高,也因此促進了國內冷鏈物流的快速發展。

一、台灣冷鏈物流發展概況

        由於低溫食品須保存於穩定且特定的低溫下,因此得全程施以冷鏈控管來確保品質。以國內的低溫食品通路結構圖來看,供應端的部分除了國內製造商之外,進口的低溫食品亦是主要來源之一。國內大多數製造商本身備有冷凍庫做為貨品調節之用,也有一部份委託低溫物流中心或運輸業者協助物流的配送與操作,進口商則租用冷凍倉儲或直接委託低溫物流業者提供倉儲、揀貨、配送等服務。零售端則以現代零售通路的超級市場、便利商店、量販店等為主要銷售管道。

資料來源:工研院經資中心IT IS計畫
圖 1. 我國低溫食品通路結構
 
        台灣在70年代蔬果多以於常溫車車廂內配置棉被或聚乙烯來進行低溫品配送,到了80年代才使用少量的壓縮機溫控車,直至90年代才開始使用冷凍(冷藏)車,實現全程冷鏈控制。由於台灣在交通尖峰時段,汽車經常發生怠速運轉的情況,造成冷凍車引擎無法有效發揮運轉效率而降低了冷凍能力。加上商店密度高,相互間配送距離過短,在完成一個配送點的服務後,冷凍車廂內部所增加的熱負荷還未及冷卻移去,就已經抵達另一配送點。此一狀況使得車內低溫食品的溫度於-20℃至10℃間大幅變動,不僅讓食品無法在所需的適當低溫下保持理想品質,同時也造成引擎與壓縮機的負載變化過大,降低其使用壽命及增加能源的浪費。

        我國低溫食品之冷鏈使用率已達80~90%的全球水平,每年市場規模約新台幣2,800億,全國計有十餘座第三方低溫物流中心,創造每年超過新台幣500億的冷鏈物流商機。反觀中國大陸,雖為世界食品生產大國,其食品冷鏈使用率卻僅10%(每年商品因失溫而損失之金額高達新台幣5,000億元),且斷鏈狀況頻繁。隨著大陸人民消費力的提升,勢必將衍生更多食品安全問題,然而目前在冷鏈物流上的整體解決方案仍付之闕如,但這也凸顯了中國大陸冷鏈市場的潛在商機。以2009年大陸冷鏈服務產值約新台幣490億來推估,如果50%低溫食品採用冷鏈服務(比照東歐水準),預估2020年產值可達2.2兆元,並帶動設備業2,000億元以上商機。

二、台灣冷鏈物流設備暨技術發展概況

        低溫食品之物流服務因需配備溫度控制裝置,因此一輛21 噸的冷凍/冷藏車售價,約莫是同噸數常溫車的1.6倍左右;而低溫倉庫的建造成本更高,動輒達數千萬甚或億元以上。因此為了滿足少量多樣、新鮮、高頻且及時的需求,快速將低溫商品配送到消費者手中,各種新型節能低溫物流技術應運而生。

        下圖為在冷鏈物流不同階段中之相關軟硬體技術綜整,包含蓄冷保溫模組、多溫層蓄冷片、溫度監視器、RFID技術、資通訊管理系統等。目前台灣在這些相關技術上的專利數已達150項,其中,工業技術研究院更居大陸冷鏈相關專利領導地位。以下即針對工業技術研究院在過去幾年間,針對冷鏈物流所提出的相關技術進行大略介紹。
圖 2. 不同流程相關冷鏈技術概況

Ÿ●蓄冷片:蓄冷片是全溫層運送系統中的重要關鍵核心,藉由充填在蓄冷片中之不同蓄冷介質來維持不同低溫的環境。   蓄冷介質是儲存冷能的物質,主要利用相變化進行冷能的儲存與釋放。蓄冷片透過製冷設備進行「儲冷」,再搭配低   溫物流箱,即可成為一個不須插電的小型冷凍庫。物流業者可以用一般常溫貨車來運送低溫商品,不需再購買昂貴的   冷凍車,有效達到節能、降低成本的目的。工業技術研究院多年來即開發出從-2℃到-25℃等不同蓄冷能力的蓄冷片,   更可客製化出不同的尺寸,以搭配不同的應用情境。
圖3. 工研院開發之蓄冷片外型

Ÿ●蓄冷保溫箱:蓄冷保溫箱的主要功用為減少外界熱量侵入,並提供適當容積來收納產品與蓄冷片,以維持箱內產品     所需的溫度。對於應用於全溫層保鮮運輸系統的蓄冷保溫箱而言,最主要的熱獲得是來自於車體內與外界溫度差異所   產生的熱傳導之熱量。因此蓄冷保溫箱須具備優異的保溫性能,一來減少所需的蓄冷片數量,二來則延長各溫層產品   維持於最適溫度的時間。利用蓄冷保溫箱,搭配不同溫度的蓄冷片,多溫層貨車可以滿足顧客各種不同溫層的服務需   求。工業技術研究院於2012年提出一款利用PE與PU發泡等材質所製成的60L蓄冷保溫箱,其具有ㄧ體式蓄冷片置放     槽,在外界溫度25℃, 內部溫度-18℃下, 箱內溫度可維持超過12小時。


圖4. 工研院開發之蓄冷保溫箱
Ÿ
●RFID溫度感測裝置:為了達到全程控管,低溫食品在運輸過程中的溫度監控與即時回報亦是冷鏈物流中極為重要的   議題。隨著融合蓄冷箱內置溫感電子標籤之身份、溫度、時間及車輛GIS、GPS空間等時空資訊,將可就溫度異常提   供即時警訊與強制回收作業建議。為了達到此一目標,工業技術研究院已提出將sensor (置於蓄冷箱內)與wireless       transceiver (置於蓄冷箱外)模組獨立,以sensor結合RFID tag,再透過近場感應進行傳輸。
圖5. 工研院開發之嵌入式RFID溫度感測器

●Ÿ低溫物流雲端管理平台:此一平台主要是提供給國內在地製造的加工/生鮮/農產食品之生產商、製造商、倉儲業、     物流業、承攬報關業,及終端用戶(通路、貿易商、客戶)等使用,規劃以使用者付費的模式,提供使用者依權限進行     商品資訊、供需、報關、標準、法規、效期/運輸演算法等之查詢、增修刪除、分析等功能,有效降低業者系統導入與   建置成本。
 
        整合上述相關科技技術,可提供一次到位的全溫層保鮮配送服務Total Solution,提供低溫食品供銷鏈上不同角色之全程溯源保鮮、創新物流服務與品質安全控管,滿足不同商品多溫共配之多元物流需求,發揮物流服務的極致效能。
 
圖6. 全溫層保鮮配送服務Total Solution

三、結論

        我國低溫食品產業經過20多年的發展與整合,相關冷鏈物流業者多已具備優良技術及經營管理能力。現今兩岸在經濟、技術上互動頻繁,若能以台灣的軟實力結合大陸的資源與市場,將可創造更多國際發展的機會與影響力。藉由國內業者掌握兩岸合作的機會,以大陸低溫物流市場為目標,發揮台灣競爭優勢,一方面可以增加就業與商機,一方面亦可作為未來建立大型國際服務公司的契機,催生國內高科技系統整合與服務業者,創造資通訊、監控、感測元件、晶片等產業藍海商機。


參考文獻
1.    郭儒家&鐘震麒,蓄冷式低溫宅配系統,中華水電冷凍空調月刊,95年4月,P.1~10。
2.    工業技術研究院,物流節能減碳模式研究-宅配物流節能減碳建議方案,98年。
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