成功大學環境工程學系 陳必晟副教授
一、Sankey圖的來源
Sankey圖的名稱來自十九世紀末的愛爾蘭工程師 Matthew Henry Phineas Riall Sankey。他在1898年首次將這種圖形應用於蒸汽機能量效率的分析，透過粗細不一的箭頭來表示能量流動的大小，讓人一眼就能看出能量在系統中如何分配與損耗。這種直觀的表達方式迅速受到工程師與科學家的重視，並逐漸擴展到能源、物料、財務、甚至資訊流的分析。Sankey圖的核心精神在於「流量數據的視覺化」，它不僅是一種圖示，更是一種思考方式的任現：將複雜的系統轉化為清晰的流動路徑，讓研究者能夠洞察能資源效率提升的程序、瓶頸與潛在改善空間。
二、Sankey圖的架構
Sankey圖的基本架構由幾個核心元素組成：
- Nodes（節點）：代表來源或目標，例如能源來源、物料進出、或財務科目的分類。
- Flows 或 Links（流或連結）：以箭頭或帶狀線表示，粗細對應流量大小，方向顯示流動路徑。
- Stocks（存量）：有些應用會在節點中加入存量的概念，顯示系統中暫時累積的資源數量。
- System Boundary（系統邊界）：界定分析範圍，避免圖表過度複雜，並凸顯研究者欲探討的核心問題。
這些元素共同構成一個能夠直觀呈現「數量」與「方向」的圖示。Sankey圖與傳統流程圖不同，因它運用的特色在於「流量的比例」，因此它特別適合用來呈現能源消耗、物料循環或碳排放的分布。
三、循環與Sankey圖
Sankey圖不僅能呈現能源或物料的流向，更能成為探索循環創新機會的工具。透過清晰的流量比例與系統邊界設定，研究者能快速辨識資源在不同環節的去向，並找出浪費或低效利用的部分。例如，國際知名智庫 Ellen MacArthur Foundation 在其《Towards the Circular Economy》系列報告中指出，若能以視覺化方式，呈現產品生命週期中的物料流動，企業便能更容易發現「高價值再利用」的切入點，如延長產品壽命、提升回收品質或促進再製造。Sankey圖在這裡扮演了「循環地圖」的角色，幫助決策者看見其中主要的線性物質流和斷點，然後思考如何將其轉化為封閉式的循環。舉例來說，某些產業在原料投入與廢棄物排出的比例上，荷蘭的Circle Economy智庫在其不同國家區域的Circularity Gap Report， 運用Sankey圖，直觀地顯示出回收再利用的潛力區塊，進而催生新的商業模式。這種圖形化分析不僅提升了透明度，也有助於循環創新從抽象理念，轉化為具體行動方案，成為企業與政策制定者推動永續轉型的重要系統化量化依據。以下介紹不同類別的Sankey圖繪製方式及應用軟體。
四、免費自己畫軟體
隨著數位工具的普及，研究人員與學生可以利用多種免費軟體來繪製Sankey圖：
- STAN：由奧地利維也納科技大學TU Wien開發，專注於物質流分析（Material Flow Analysis, MFA）。它提供嚴謹的數據輸入介面，並能自動生成符合國際標準的Sankey圖，特別適合環境工程與資源管理領域。
- SankeyMATIC：一個線上的工具，使用者只需輸入結構化的項目文字以及流量資料，即可快速生成Sankey圖。它的優點是操作直覺、免安裝，適合教學或快速展示。缺點是功能相對簡單，難以處理大型數據。
- Sankey Flow Show：提供更豐富的互動功能，支援拖曳節點、調整流量比例，並能匯出高解析度圖片。它的介面友善，適合初學者與需要美觀展示的場合。但要在一個帳號繪製更多張圖時，就要支付費用。
上面這些免費工具降低了學習門檻，讓更多人能在研究或報告中使用Sankey圖，提升資訊的視覺化效果。
五、商業軟體 e!Sankey 的特色
在商業領域，專業的繪圖需求往往更高。e!Sankey 是由德國公司 ifu Hamburg 所開發的商業軟體，也是筆者最喜歡的Sankey繪圖軟體，它有下面幾個特色：
- 專業化介面：提供多種樣式與顏色選擇，能精確控制箭頭粗細與節點位置。
- 資料整合：支援Excel資料同步，對習慣用Excel整理大量資料，並且會有不同情境調的專案很方便。
- IPoint整合：軟體後來被IPoint軟體公司收購，現在容易與環境管理平台IPoint結合，能直接用於企業或智庫的碳足跡與資源管理報告。
- 出版品質：生成的圖表可以輸出高解析度的圖檔，適合直接用於期刊、報告或商業簡報，兼具美觀與專業。
e!Sankey經過15天試用期後，雖需付費，但對於需要長期進行能源管理、物質流分析或永續報告的企業與研究機構而言，它提供了好用且高品質的解決方案。
六、數據產生圖的方式
除了手動繪製，現代研究更常透過程式與數據平台，自動繪製互動性的Sankey圖，下面介紹幾個由資料生圖的方式：
- d3.js：這一個強大的JavaScript資料視覺化函式庫，能在網頁上動態生成Sankey圖。研究者可透過程式碼控制節點、流量與互動效果，適合需要高度客製化的專案。
- Plotly：已有Python與R程式語言的套件，可快速依所提供的資料(包含來源程序source、目的程序target以及數量value)，自動產生Sankey圖，圖中的程序節點都可以移動。生成的圖亦可呈現循環方向路徑，回流到上游的生產活動。
- Power BI：微軟的資料視覺化平台，提供Sankey圖的外掛視覺化模組。使用者只需將資料表匯入，和挑選流線起點終點的欄位，Power BI即可快速生成互動式Sankey圖，並與其他報表或圖文整合。這對物質循環分析的研究人員很方便，因為能即時探索不同產業活動或加工與處理程序的資源流向與損失。
上述這些工具讓Sankey圖不僅是靜態圖片，更能成為互動式分析平台，支援決策與研究。
七、AI能生成Sankey圖嗎？
近年來，人工智慧的進展也讓Sankey圖的生成更為便利。舉例來說，研究者是否能將能源消耗的原始數據輸入AI模型，AI便能自動辨識來源與去向，並生成對應的Sankey圖? 筆者使用ChatGPT 5.2以及Gemini 3。目前還無法下提示詞，就產生精確的圖，但AI可以幫忙生成測試用的資料表，並且產生Python程式碼，在執行後產出Sankey圖，範例如下：
整體來所AI生成Sankey圖的優勢在於：
- 自動化：減少人工輸入與繪製的時間。
- 智慧化：能結合模式辨識，找出異常或瓶頸。
- 可擴充性：適合處理大數據，並能即時更新。
我相信在不久的未來，AI與Sankey圖的結合將可能成為循環經濟、碳管理與智慧城市研究的重要工具。
結語
Sankey圖從十九世紀的蒸汽機分析，到今日的能源、物料、財務與碳排放研究，已成為跨領域的資料視覺化利器。無論是免費工具、商業軟體，或是結合程式與仍在提升的AI的自動化生成，Sankey圖都展現了強大的視覺表達力。對研究者與學生而言，掌握這項工具不僅能提升報告的說服力，更能在永續與循環經濟的議題中，提供清晰而有力的分析。
精選圖片來源：https://www.tno.nl/