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智能包裝——發展現狀、關鍵技術及應用前景

作者: 發布時間:2019-06-20 瀏覽次數:111
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智能包裝——發展現狀、關鍵技術及應用前景

陳克復,陳廣學 包裝學報 5月21日

doi:10.3969/j.issn.1674-7100.2019. 01.001

引文格式:陳克復,陳廣學 . 智能包裝:發展現狀、關鍵技術及應用前景[J]. 包裝學報,2019,11(1):1-17.

智能包裝——發展現狀、關鍵技術及應用前景

陳克復,陳廣學

(華南理工大學,制漿造紙工程國家重點實驗室,廣東 廣州 510640)

摘 要:智能包裝已成為我國現代包裝行業新的發展方向。近年來,諸多包裝企業積極布局智能包裝,其不僅加大了研發投入力度,而且在市場應用方面也不斷推出新型智能包裝商品及創新服務模式。從構建智能包裝系統的總體技術方案看,智能包裝的關鍵技術包括智能包裝體系架構、包裝數字化技術、包裝可視化技術及智能包裝云平臺(大數據平臺)四個方面。智能包裝極大地拓展了包裝在產品保護、服務、信息處理等方面的功能,已日益成為產品功能的延伸,成為集成各種創新技術手段的載體,其將在防偽溯源及食品和藥品安全、現代物流及供應鏈創新、“新零售”諸方面發揮重要作用, 市場應用前景極為廣闊。

關鍵詞:智能包裝;物聯網;包裝數字化;包裝可視化;大數據;云平臺

0  引言

包裝工業屬于服務型制造業,與國計民生密切相關,在國民經濟和社會發展中具有重要地位。材料科學、計算機技術、現代控制技術、人工智能等相關技術的進步帶動了智能包裝的飛速發展。德國于 2013 年 4 月推出“工業 4.0”概念,即“生產制造智能化”。2015 年,作為我國未來 10 a 實施制造強國戰略的行動綱領和未來 30 a 實現制造強國夢的奠基性文件《中國制造 2025》頒布,旨在加快制造業與新一代信息技術的深度融合,以實現智能制造和智能管理。文件明確提出:智能制造是新一輪科技***的核心,也是制造業數字化、網絡化、智能化的主攻方向[1-2]。從《中國包裝工業“十三五”發展規劃》《關于加快我國包裝產業轉型發展的指導意見》可知,包裝工業的發展重點是:面向建設包裝強國的戰略任務,堅持自主創新,突破關鍵技術,全面推進綠色包裝、安全包裝、智能包裝一體化發展,有效提升包裝制品、包裝印刷、包裝裝備等關鍵領域的綜合競爭力。為了推動智能包裝的快速發展,《中國包裝工業“十三五”發展規劃》提出:以智能包裝為兩化深度融合的主攻方向, 推進生產過程智能化,著力發展智能包裝商品,大力提升包裝產業信息化水平。因此,智能包裝在我國獲得了快速發展的新契機,被賦予了新的意義和使命, 已成為我國現代包裝行業新的發展方向。

鑒于食品、飲料和藥品等商品關乎日常生活和人類健康,特別是食品安全事件的頻繁出現以及消費者質量安全意識的日益提升,國務院辦公廳于 2015 年發布了《關于加快推進重要商品追溯體系建設的意見》,指出圍繞重要商品如一般食品、食用農商品、藥品、稀土商品等,各地區、各部門應積極推動采用物聯網、云計算等現代信息技術的追溯體系的應用。商務部也組織各行業對電商物流綠色包裝進行標準化、信息化、智能化的市場運用和普及[3]。可見,食品、藥品及電商、物流等行業對智能包裝需求非常強烈, 是智能包裝增長***快的應用市場。此外,以高速寬帶互聯網等為代表的信息技術的快速發展和應用,以及品牌商和消費者對商品包裝功能的日益重視和不斷追求,促使智能包裝在日常消費領域以及電子商品、工業商品等領域都呈現出巨大的應用需求和潛在市場,主要應用于防偽、防竄貨、與消費者之間的互動以及進一步提升品牌影響力等方面 [4-5]。

智能包裝正日益成為商品功能延伸和提升包裝商品附加值的***佳方案。美國知名市場調研機構Freedonia 曾預言,美國的智能包裝市場將不斷擴大, 至 2017 年其增長率將超過美國包裝市場的增長率,且年增長速度維持在 8% 左右,總價值將達到 35 億美元 [6]。未來隨著印刷電子、RFID(radio frequency identi?cation)、柔性顯示、5G 通訊等新技術的發展與深度融合,尤其是電子標簽、二維碼等多種感知技術的快速發展和應用,智能包裝市場必將成為物聯網產業新的藍海 [7],被廣泛應用于所有領域和行業,如食品、飲料、電子商品、醫藥、生活用品等。前瞻產業研究院預測,至 2023 年時,中國智能包裝行業的市場規模可能突破 2000 億元。

智能包裝行業的快速發展及潛在的巨大市場需求,為傳統包裝印刷企業帶來了新的發展機遇。近年來,包括一些大型印刷包裝企業在內的諸多包裝企業都在積極布局智能包裝,其不僅加大了研發投入力度,在市場應用方面也不斷推出新型智能包裝商品和創新服務模式。本文擬對智能包裝的基本概念、發展概況及關鍵技術和應用前景做一些分析探討,以期為智能包裝的研發和應用提供一些參考。


1  智能包裝的概念


有關專家在 1992 年倫敦召開的“智能包裝”會議上,初步提出了智能包裝的定義,即在包裝、商品或商品 - 包裝組合中有一集成化元件或一項固有特性,利用該元件或特性將符合特定要求的職能成分賦予商品包裝的功能中,或體現于商品本身的使用中。換而言之,智能包裝是指通過創新思維,在包裝中加入信息、電子、控制、傳感等新技術,使其具有通用的包裝功能的同時,還具有某些特殊的性能,如能感知、監控、記錄以及調整商品所處環境的狀態, 可將有關信息便捷、高效地傳遞給使用者,且使用者可與之進行信息交流溝通,并易于觸發隱含或預制的功能需求。

由于智能包裝對商品所處的環境具有感知功能, 如識別、判斷和控制商品包裝微空間的濕度、溫度、壓力及密封狀態等參數,因而能在商品質量、安全監控、物流管理等方面發揮有益的作用。智能包裝還能夠滿足商品的其他特殊要求,如防偽識別、追蹤溯源、保鮮功能等,從而大大提升包裝商品的附加值 [8]。

總體來看,智能包裝可分為功能結構型智能包裝、信息型智能包裝、功能材料型智能包裝和其他類型的智能包裝。其中,以計算機和通信技術為核心的信息型智能包裝,賦予了包裝感知和通訊等功能, 可以解決安全性、可靠性及可交互性等諸多市場痛點問題,且可以充分發揮與互聯網、物聯網的連結作用并形成大數據,被認為是未來***有發展活力和前景的智能包裝類型之一 [9-10]。本文主要對信息型智能包裝進行分析研究。


2  智能包裝的興起與發展


包裝技術是隨著商品流通的發展需要而發展起來的。傳統的包裝主要起防護、隔離、裝飾、定量和說明的作用。隨著經濟的發展和科學技術的進步, 人們希望能在包裝中加入智能化技術,使包裝具備的功能更加多元化,以滿足日益復雜的流通系統的要求和用戶對商品功能的需求。在此背景下,智能包裝應運而生。

智能包裝能讓包裝含有大量的商品信息。通過傳感器元件或條碼以及商標信息系統,將標記和監控系統相結合,形成一套擴展跟蹤體系。該體系能檢測商品的狀態,如食品的新鮮程度、藥品是否過期及其真假等。由于智能包裝在保護、服務、信息等方面擁有強大功能,因而其在藥品、食品、日用化學品、物流等領域被廣泛運用 [11]。

可以認為,促進智能包裝產生和發展的關鍵因素和主要推動力,是高速寬帶互聯網等為代表的信息技術的快速發展和應用以及消費者和品牌商對商品包裝功能的日益重視和不斷追求。根據 Technavio 公司的***新報告,全球智能包裝市場將以復合年增長率約為 8% 的速度增長,遠高于普通包裝 4.7% 的復合年增長速度 [12]。近十年來,歐盟國家開展了大量與智能包裝有關的研發項 目。利用 Web of Science 檢索 2008—2017 年以Smart Packaging 和 Intelligent Packaging 為主題的論文發現,以 Smart Packaging 為主題的有 1168 篇,以Intelligent Packaging 為主題的有 715 篇,總被引頻次分別為 7692, 3984 次,篇均被引頻次分別為 5.57 和6.59,發文量和被引頻次均呈上升趨勢。以上數據反映了智能包裝技術研究在國際上的熱度 [13]。

在國外,智能包裝已有很多成熟的應用案例,且相應的行業組織相繼成立,以指導產業發展。盡管國內的智能包裝產業起步較晚,但應用需求非常旺盛, 發展速度也很快。一方面,我國在智能包裝行業所需的技術基礎已形成。我國已取得了大量相關的基礎研究成果,掌握了一直制約我國產業發展的智能制造技術,如感知技術、智能信息處理技術、復雜制造系統技術等;研發了一批長期嚴重依賴國外并影響我國產業安全的核心高端裝備;建設了很多相關的***研發基地;培養了大量從事智能技術研發工作的高技術人才。近年來,我國不斷加大對智能包裝的扶持力度, 行業對智能包裝的發展也越來越重視,相關的研究項目和研究資金也大幅增長,我國已具備發展智能包裝行業的技術基礎 [3]。另一方面,近年來中國智能包裝行業技術創新步伐加快。統計數據顯示,2016 年中國智能包裝行業專利申請數量得到“爆發式”增長, 同比增長了 4.4 倍,達到了 136 件。此后的兩年內,專利申請數量依然保持高位,均在 150 件以上。截至2018 年底,中國有關智能包裝的專利申請數量達到567 件。但總體來看,我國智能包裝行業的技術仍相對分散,市場集中度不高,新晉企業仍有較大的發展機會。

中國智能包裝行業市場前景廣闊,吸引了許多投資者的進入。就傳統包裝印刷企業而言,在 2015 年,受全國包裝印刷行業下游需求的疲弱影響,多數包裝印刷企業產銷量增速明顯放緩,部分企業開始主動選擇向智能包裝領域轉型,并進行技術升級, 其中就包括了美盈森集團股份有限公司(股票代碼002303)、深圳勁嘉集團股份有限公司(股票代碼002191)、深圳市裕同包裝科技股份有限公司(股票代碼 002831)、貴聯控股國際有限公司(股票代碼 01008)等龍頭企業。例如,2015 年底,深圳勁嘉集團股份有限公司在其 5 年(2016—2020 年)發展戰略規劃中指出:公司將大力推進互聯網+、物聯網、無線射頻識別(radio frequency identi?cation, RFID)、大數據等技術在包裝商品領域的深度應用, 力爭至 2020 年,將 RFID 等技術廣泛應用于包裝領域,以促進包裝商品的智能升級 [7]。近年來,深圳市裕同包裝科技股份有限公司在智能包裝方面也加大了研發力度 [14]。2017 年 10 月,裕同科技作為發起單位之一,聯合了 40 余家企業、機構,成立了國際印刷電子與智能包裝產業聯合體,致力于使國際、國內智能包裝產業化發展和應用的落地推進,通過智能包裝產業鏈資源的整合和智能包裝典型應用的協同開發,以助力智能包裝的市場化推動及應用標準發展 [4-5]。2018 年以來,各大公司智能包裝領域的業務布局持續、穩步推進,一些中小型包裝企業也不甘落后、躍躍欲試,一股智能包裝研究與應用的熱潮正在興起。

智能包裝技術快速發展,目前已升級至第二代技術。***代智能包裝技術是基于光學 / 視覺識別, 主要是通過光學特性實現防偽、防盜、追蹤等功能, 其特點是采用的技術單一;第二代智能包裝技術將印刷電子、RFID、柔性顯示等新型技術融合,使商品和包裝更有親和力,使人機交互式溝通更加便捷, 更加突顯了物聯***性 [12]。總之,得益于智能科技不斷發展,包裝不再純粹承擔保護商品的傳統功能, 而是成為了萬物互聯的橋梁 [5],并在有效提升用戶體驗的同時,為商家提升商品品牌影響力。包裝行業在信息時代的功能和價值正在被重新定位 [15]。今后, 隨著印刷電子和 5G 移動通訊技術的發展,作為物聯網入口的智能包裝必將更加迅速發展,同時使物聯網產業向更加廣闊的領域發展 [16-17]。


3  智能包裝的關鍵技術


智能包裝是一個多元學科的交叉應用領域,包括電子與通訊技術、互聯網與物聯網技術、云計算與大數據、圖像識別與媒體技術、智能傳感與控制技術以及印刷電子、包裝和印刷技術等,這些領域的技術進步與發展對智能包裝的開發與應用起到了推動作用。從構建一個信息型智能包裝系統的總體技術方案看, 其關鍵技術可分為 4 個方面:智能包裝體系架構、包裝數字化、包裝可視化及智能包裝云平臺(大數據平臺)[18]。


3.1  智能包裝體系架構


合理的智能包裝體系架構是實現智能包裝信息流通功能的關鍵。一般智能包裝體系包括智能包裝元件、數據層、數據處理和供應鏈通信網絡。實現智能包裝體系的前提是智能包裝元件,其賦予包裝獲取、存儲和傳輸數據的新能力;數據層、數據處理和供應鏈通信網絡一起構成決策支持系統。智能包裝元件和決策支持系統協同工作,監控包裝內外部環境的變化,交流物品狀態信息,及時作出決策或采取合理的處理措施 [13]。K. L. Yam 等 [19] 設計了基于食品供應鏈的智能包裝框架(如圖 1 所示)。裕同科技構建的智能包裝框架體系如圖 2 所示 [20]。

圖 1  基于食品供應鏈的智能包裝體系架構圖

Fig. 1  Information ?ow of intelligent packaging system based on food supply chain cycle


圖2   裕同科技的智能包裝體系架構圖

Fig.2  Information ?ow of intelligent packaging system in Shenzhen YUTOPackaging Technology Co., Ltd.


3.2  包裝數字化技術


數字化是實現信息化和智能化的基礎,有句名言:“凡是能夠數字化的都終將數字化”。印刷包裝也不例。包裝數字化是包裝科技發展的必然要求和趨勢,是提高包裝設計和制造效率、拓展包裝功能、實現包裝智能化的根本途徑。廣義的包裝數字化是指從包裝設計到包裝加工直至包裝儲運和商品流通與使用的整個過程,均采用數字化技術來完成或輔助完成。文獻[21]給出了一個數字化包裝的模型(如圖3所示),是對包裝數字化做了很好詮釋。由圖可知,包裝數字化體系包括包裝設計數字化、數字建模與過程規劃、加工制造及檢驗數字化、管理過程數字化(enterpriseresourcesplanning(ERP)或 materialrequirementplanning(MES))、營銷及供應鏈數字化及商品服務數字化這一商品包裝和流通銷售的整個生命周期。

圖3  廣義的數字化包裝概念模型

Fig.3  Generalized digital packaging concept model

然而,對于本文所講的信息型智能包裝而言,包裝數字化主要指的是在包裝商品上實施的數字化策略,包括在包裝商品外觀上印制信息碼如條形碼、二維碼、點陣碼、圖像特征碼等,或者在包裝中嵌入RFID/NFC電子標簽或其他傳感器,使該包裝商品具備數據采集和信息交互功能[17]。也就是說,包裝數字化是以包裝為載體,利用二維碼、特征圖像、RFID、近場無線通訊(near?eld communication,NFC)、時間-溫度傳感器(time-temperatureindicator,TTI)、智能傳感器等感知元件,對商品的原材料、生產、倉儲、物流、銷售、消費等全生命周期進行數據采集和信息傳遞,給智慧物聯大數據平臺提供數據源,從而使包裝成為實現萬物互聯的入口[22]。

下面介紹幾種常見的包裝數字化感知入***術。


1)圖形碼技術


圖形碼技術是對根據編碼規則得到的一組包含特定信息的圖形標識符進行表達和識別的技術。該技術主要是將商品的選購和使用信息以數字形式貯存于編碼中,使顧客能用手機便捷地獲取商品信息。該技術使消費者實現了方便的采購行為,在商品零售中得到了廣泛應用。目前,主要的圖形碼有一維條形碼和二維圖形碼。一維條形碼是按照一定的編碼規則將不同寬度的線條和空格進行排列;二維圖形碼是按照一定的規律在平面上將特定的幾何圖形生成黑白相間的圖形。相同的是二者都能表達一組信息,不同的是二維圖形碼具有信息量大、編碼密度高、容錯能力強、編碼范圍廣、譯碼可靠性高、成本低等特點[9]。由于二維碼比傳統條形碼能存儲更多信息,也能表示更多的數據類型,因此成為近年來商品包裝和移動設備上非常流行的編碼方式。目前,二維碼是智能包裝上應用***廣泛的數據入口。例如在物流包裝中,通過在每個商品包裝上印制具有***性的二維碼,在裝箱時關聯到箱碼,箱碼再和集中物流的托盤碼關聯,這樣商品出入庫時只需要掃描托盤碼就可以關聯經銷商數據到每一個單獨商品上。對比RFID的應用,二維碼的一個***明顯的優勢就是價格低廉,且消費者已經習慣了二維碼掃描模式。當然二維碼應用于商品的防偽溯源需要每一件商品都經過掃碼采集,所以許多快消品包裝生產線的改造也需要有一定比例的投入成本[23]。然而,由于采用可變數據的數字印刷技術實現了二維碼印制***性(一物一碼),以及只允許一次掃描和認證信息,使得利用該技術可以辨別真偽、商品溯源、防止竄貨以及開展營銷活動獲取客戶資料、進行市場分析等[22]。


2)圖像特征識別技術


在商品包裝外觀上印制特殊處理的圖形圖像,通過掃描或拍照等方式,提取和識別包裝外觀圖像中嵌入的相關信息,也可以實現包裝流通的數字化跟蹤、追溯、防偽、多媒體互動等功能。增強現實技術

(augmentedreality,AR)是利用圖像特征識別進行跟蹤注冊并鏈接到云平臺的典型應用,任何有足夠特征點的物體和圖像都可以通過圖像處理和識別算法建立形成物聯網入口的數據鏈接[24]。

***近,阿里巴巴和京東大力推廣的新零售概念和無人超市的方案中,為了解決快速結算問題,兩家電商使用了計算機圖像自動識別技術。該技術能自動獲取物品信息,并將其傳送給后臺的計算機處理系統以完成后續處理。當然,降低計算機商品識別錯誤的需求,對商品包裝的設計端提出了更高的要求。而為了后期與消費者能繼續產生互動,圖像識別技術和二維碼相結合的整體系統運作在未來的一段時間內肯定會成為快消品包裝發展的主流[23]。


3)RFID、NFC 技術


智能化包裝理念***初的數字化感知入口便是RFID系統。通常RFID系統由 4部分組成,即電子標簽、天線、閱讀器和通訊系統[25]。RFID是一種非接觸式的自動識別技術,利用射頻信號識別商品包裝上的電子標簽以獲得相關數據[26],即利用RFID簽產生特定的工作頻率的特性,將商品信息傳遞給RFID讀寫器,完成信息的錄入和輸出,實現商品信息的統計[27]。因此,只要在商品包裝上植入RFID簽,通過信息感應就能實現數據傳輸,識別過程既不需要人工操作,也不需要可視或掃描特定方向,這可節省大量的人力成本。RFID還有編碼功能,能存儲更多的商品信息,如商品的序列號、規格、生產日期、物流信息等[28]。

RFID是物聯網應用中***為廣泛的感知技術之一,具有讀取距離遠、存儲量大、對環境的光線要求不高等優點,已在智能包裝的開發與應用等領域展示出巨大的市場應用潛力。RFID包裝是在商品和物流單體放置具有獨占性和***性的芯片,以實現商品的生產、倉儲、物流、銷售環節的信息完整錄入,同時構建自動糾錯的智能系統、查詢系統、防偽系統、防竄貨系統和促銷系統。目前,RFID標簽發展迅速,成本不斷降低,其應用領域也在不斷擴大 [29]。

NFC 是當 NFC 感應設備(如手機)彼此靠近時實現數據交換的技術,是由非接觸式 RFID 及互連互通技術相結合演變而來,在單一芯片上集成感應式卡片、感應式讀卡器和點對點通信功能,利用移動終端設備實現移動支付、門禁人臉識別、移動身份識別、電子票務、防偽等應用。NFC 與現有非接觸智能卡技術兼容,已成為越來越多的設備廠商支持的正式標準 [30];目前市場上的大部分手機都支持 NFC,這為NFC 嵌入商品包裝提供了可能。NFC 智能包裝操作簡單,無需打開應用,無需掃描,只需靠近即可使用。


4)其他智能傳感識別技術


根據智能包裝的不同需要,可以選擇使用的智能傳感技術還有很多。例如,有些商品對溫度非常敏感, 因此在物流鏈中必須嚴格控制其環境溫度,這時可選擇使用 TTI。TTI 是一種監測包裝商品溫度變化歷程的有效手段,可以對商品整個貨架期中的一些關鍵參數進行監控和記錄,通過時間溫度積累效應指示冷鏈食品藥品的溫度變化歷程 [9];為了保證重要物資或商品的運輸監控,可在包裝上安裝 GPS/ 北斗衛星定位芯片,利用該技術可記錄商品運輸的移動軌跡,也可實時查到商品所處的地理位置;對濕度有嚴格要求的商品,則可在包裝中加入濕度傳感器,以記錄和監控包裝流通過程中的濕度變化;食品包裝中使用CO2 傳感器可監測內裝食品的新鮮狀態;對承壓和震動敏感的商品,則可在包裝中安裝壓力和震動傳感器, 以記錄商品在包裝流通過程中所受的壓力或震動及跌落的強度和頻次情況,這對于武器彈藥的物流包裝極為有用 [18]。


5)多傳感器集成的組合型感知系統


為了實現全方位多元數據的采集和信息記錄, 可以在一個包裝上集成多種傳感器和信息識別技術[31]。例如,一些嵌入了 RFID 芯片的包裝上通常還會印制二維碼,這樣既可適應 RFID 的非接觸信息識別和數據傳輸場合,也可進行掃碼識別、記錄和互動; 一些包裝上分別采用有條形碼、二維碼及圖像特征碼等多種信息碼,以適應不同的掃碼設備和滿足不同的 AR 掃描識別需求;將 RFID 與 TTI、CO2 傳感器等組合使用,則可同時記錄和傳輸食品的新鮮度、溫度等數據;有專家學者提出在 RFID 防偽系統中加入 GPS 和地理信息系統技術(geographic information system,GIS),以此設計了基于 GPS 定位和 GIS 的信息追溯服務系統,系統的跟蹤、監控和防偽能力得到提高 [32]。


6)印刷電子及印刷傳感器技術


利用具有導電功能的油墨印制電路即為印刷電子技術。它是迅速崛起的新技術,能在柔性包裝材料(薄膜、薄片、紙、復合包裝材料)上印制電子元件(RFID 標簽、傳感器、顯示器、電池等)。以導電材料、智能感知材料等為油墨,以先進的印刷技術為手段,將敏感元件印制于柔性包裝材料上,即為印刷傳感器技術,該技術是制作傳感器的***佳方法 [33]。這類柔性印刷傳感器的制作成本低,且與包裝材料和包裝結構的融合很好,將徹底改變智能包裝的開發和生產 [13]。預計未來在大部分的智能包裝應用中,印刷電子技術的融入將使更多“智能”屬性的實現成為可能,如記錄倉儲、運輸、銷售過程中的質量信息等, 且智能包裝具備柔性、環保、低成本等優勢 [34]。


3.3  包裝可視化技術


包裝可視化是筆者近年來提出的另一個新概念,它是智能包裝的核心技術和核心功能之一 [22]。下面簡單介紹可視化的基本概念、包裝可視化技術和及其作用。可視化是指將不可見的數據、現象轉化為可見的圖形符號,將錯綜復雜、難以理解和關聯的數據建立聯系和關聯,進而發現規律和特征,獲得更有商業價值的洞見。可視化通常是利用合適的圖表清晰而直觀地表達數據,實現數據自我解釋、讓數據說話的目的。此外,也可以借助可視化的圖形、圖像尋找數據規律, 分析推理,預測未來趨勢。由于人類右腦記憶圖像比左腦記憶抽象文字的速度快 100 萬倍,因此,數據可視化能夠加深和強化受眾對于數據的理解和記憶[35]。此外,利用可視化技術可以實時監控業務運行狀況, 使之更加陽光透明,便于及時發現問題并***時間作出應對。總之,數據可視化***終目的是準確而高效、精簡而全面地傳遞信息和知識。可視化要求做到簡單、充實、高效、兼具美感。高效成功的可視化, 可以讓觀察者一眼就能洞察事實并產生新的理解,管理者能夠借助可視化的結果迅速找到和發現決策之道。隨著計算機技術和新媒體技術的發展,可視化的概念已經超越了傳統的符號化視覺變量(文字圖表等)表示法的水平,進入了動態、可交互、時空變換、***的乃至于虛擬現實的條件下,探索信息傳輸的有效方式和提高視覺感受功能的新階段,特別是三維動態圖像和虛擬現實(virtual reaity,VR)/ 增強現實(augmented reality,AR)/ 混合現實(mixed reality,MR)技術正被越來越廣泛地采用 [36]。

在智能包裝領域,包裝可視化是利用數字化技術讓包裝變成自媒體和物聯網載體,并將商品的位置、狀態及原材料、生產、倉儲、物流、銷售等全生命周期的數字化信息,以文字、圖像、圖形、動畫及音視頻等可視化的方式,在包裝盒體、終端設備或后臺屏幕上能實時呈現,以達到實時監控、交互、分析、調整和決策的目的 [22]。可見,可視化有兩層含義, 一是指將智能包裝采集和處理的數字信息以便于使用者(人類)認知的方式展現出來,實現數字信息與用戶及管理者之間的溝通交流;二是指包裝商品的性質、狀態、位置、流通、消費等信息都是實時跟蹤和顯示的,即通過智能包裝使商品的任何狀態都處于透明和可監控之下。因此,包裝可視化的意義在于:①觀察和監控商品在倉儲、流通及銷售過程中的狀態(監控管理功能);②向用戶傳達信息并實現與用戶的互動(自媒體功能);③通過大數據來分析商品的營銷狀況及規律,進而作出相應決策(分析預測及輔助決策功能)。

包裝盒體的外表面是***基本的可視化載體,***初的可視化就是在包裝盒上印刷圖像和文字,以傳遞有關商品的名稱、功能、生產日期等基本信息;而智能包裝的可視化,則是通過一些智能標簽實時顯示包裝體內的溫度、濕度及新鮮度等隨時間變化的情況, 或者通過智能傳感器獲得的數據,在系統平臺的顯示終端上實現商品的倉儲、流通及位置和環境等各類信息的可視化。智能包裝的可視化顯示介質包括智能標簽本身的顏色變化、嵌入在包裝上的電子屏對數據或圖案的顯示、智能包裝信息平臺上的移動終端(手機 /iPad/PDA)或后臺管理終端的顯示設備(計算機屏幕 / 投影屏幕)等。其中,可直接附著于包裝盒體上的柔性顯示屏以及 VR/AR 技術將在未來的智能包裝可視化中發揮重要作用。

下面舉例介紹 3 種包裝可視化技術的應用。

1)TTI 等智能標簽在包裝可視化中的應用。其通過 TTI、密封性指示器、新鮮度指示器等智能標簽, 將環境因素的變化通過可視化的顏色變化或數據呈現在包裝上,使消費者能快速對商品進行選取和判別。

2)RFID 電子標簽在包裝可視化中的應用。以包裝為載體,采用超高頻遠距離感應技術對商品信息進行數據化采集,以完成數據的高效傳輸和交互, 實現出入庫、物流、商品盤點以及食品安全溯源等方面的可視化(如圖 4 所示)。

圖 4  RFID 電子標簽在物流包裝可視化中的應用

Fig. 4  Application of RFID electronic label in visualization of logistics packaging

3)AR 技術在包裝可視化的應用。AR 技術借助計算機圖像處理的可視化技術,在物理世界中添加不存在的數字化信息,使真實的包裝和虛擬的景象實時地疊加在同一個畫面或空間中(如圖 5 所示), 讓人們體驗一個感官豐富的世界,這使商品信息的可視化效果得到大幅提升,讓消費者能更直觀地了解并選擇商品,以此達到創意營銷的目的 [22]。

a)場景 1


b)場景 2

圖 5  AR 技術在智能包裝可視化的應用

Fig. 5  Application of AR technology in visual intelligent packaging

增強現實技術包含了多媒體、三維建模、實時視頻顯示及控制、多傳感器融合、實時跟蹤及注冊、場景融合等新技術與新手段。智能包裝應用增強現實技術,可巧妙利用包裝上印刷的圖像作為 AR 的跟蹤及注冊模版,并將手機等移動終端作為圖像獲取和動態疊加顯示的設備,這使傳統的信息表現形式被徹底改變,使原有包裝的信息承載上限也被打破,實現了真實世界和數字世界的融合,建立了商品***終用戶與商品生產商之間的***互動,可提供多元化的、實時更新的、生動有趣的海量信息,讓消費者從更多的維度了解商品信息,***大限度地展現商品的魅力, 提高消費體驗,升華商品認知,并可實現個性化服務和精準營銷等。未來,AR 化商品將成為用戶與商品信息交換的直接窗口,使智能包裝商品功能和需求得以延伸。因此,AR 技術將成為品牌商通過智能包裝宣傳和提升商品品牌的***佳手段之一 [37]。


3.4  智能包裝云平臺(大數據平臺)


隨著互聯網+ 時代的到來,各個領域都邁入“智能化”時代,互聯網、大數據、人工智能與實體經濟融合不斷深入,“智能”概念已從網絡技術和電子商品中躍出,向著一切工業制品及日常消費品蔓延, 智能包裝就是在這一趨勢下發展起來的。由于智能包裝是互聯網 + 芯片 + 包裝的應用,能夠建立商品全生命周期大數據(見圖 6),包括供應鏈大數據、防偽溯源大數據等 [38]。構建基于互聯網和云計算的智能包裝云平臺,收集、處理和應用大數據,是智能包裝的核心技術與功能之一。

圖6   智能包裝與商品大數據的關系圖

Fig.6  Diagram of intelligent packaging and product big data

智能包裝云平臺的主要包括以下模塊及功能,其體系架構示例如圖7所示。

商品防偽:平臺提供掃碼識別認證功能,通過一物一碼及防偽碼賦予包裝商品的信息***性,讓造假者無從下手,商家及消費者均可查詢了解商品被查次數及時間,幫助消費者辨別真偽。

追蹤溯源:平臺通過一物一碼及防偽碼實現對商品生產、運輸、銷售等全過程追溯追蹤管理,實現來源可查、去向可追、責任可究、風險可控。

渠道管控:平臺通過防偽碼與物流碼的對應關系,讓企業掌握商品的流向,一旦有竄貨發生,系統便可自動報警,增加渠道管控力,使市場價格規范化。

品牌營銷:消費者掃碼查詢真偽后能夠實時獲取話費、紅包、快遞實物等福利,增加用戶對品牌的好感,形成二次傳播效應,提升用戶重購率,從而增加商品銷量;同時,根據抽獎活動開展情況分區分時運營,可實現動態調整活動頁面、分區調控中獎率,分時間段調整獎勵類型,以滿足消費者心理預期。

個性化營銷:一物一碼是數字營銷活動的入口,借助微信紅包、積分、大轉盤、H5小游戲等活動,打通多源數據對接,實現商品個性化及大數據營銷。決策支持:通過掃碼歷史以及各類數字營銷活動的數據,調整商品投放地域及活動類型,實時掌握市場動態,調整企業決策方向。

其他服務:包括商品使用方法介紹、注意事項提醒、咨詢回復及新商品推介等。

圖7   智能包裝云平臺體系架構(示例)

Fig.7  Intelligent packaging cloud platform architecture

有了智能包裝云平臺,生產商基于消費者大數據分析,可以深度挖掘數據價值,洞察市場行情,尋找潛在商業機會,優化庫存及供應鏈管理,實現生產到市場的快速響應,并可輔助商業決策,拓展市場方向,進而增加商品銷售。

云平臺的數據信息為企業提供了營銷決策依據,品牌商可在后臺對市場活動、商品動態、分布狀況、商品使用及意見反饋等行為進行全程監控,便于生產企業及時了解商品的市場狀態,并對應設置市場投放策略。通過數據匯總,也可描述消費者或零售戶屬性,對所在區域、購買偏好、消費結構、購買頻率等行為進行標簽(如圖8所示),便于企業進行商品維護及開展消費者培育工作。

圖8   通過智能包裝大數據為商家提供客戶畫像

Fig.8  User portrait based on intelligent packaging big data

因此,智能包裝云平臺使企業實現了從存儲數據到探索數據的轉變,通過大數據實現防偽溯源、商品追蹤、防竄貨、數字營銷、品牌傳播、新零售、用戶畫像分析等一系列功能,讓商品管理更高效,互動營銷更直接、更有趣。

總之,智能包裝云平臺通過對包裝商品的數據采集、存儲及整合,實現了對包裝商品從源頭到終端每一個環節真實可靠的信息管理,可以為消費者提供智能化的防偽溯源服務,為政府及行業監管機構提供數據平臺支持,為包裝印刷企業提供低成本、高效益的轉型方案,為商品生產企業提供商品營銷大數據分析,為訂單、物流、結算、售后等提供智能化管理服務,這樣就實現了品牌商、用戶、機構和政府等多方信息共享互動[39-40]。可見,大數據條件下的智能包裝正是“工業4.0”發展模式的具體體現,傳統包裝企業有望通過融入大數據、云計算、物聯網技術,實現“互聯網+包裝”的發展模式,快速推進產業轉型升級,搶占未來市場的新高地。大數據條件下的智能包裝大有可為、大有前途,具有巨大的發展空間[41]。


4  智能包裝的應用前景



4.1  行業前景可期


智能包裝日益成為商品功能的延伸,并成為集成各種創新技術手段的載體,其借助高新技術浪潮將包裝推向了更高的發展境界。首先,智能包裝是實現萬物互聯的***佳入口,同時也是物聯網***重要的應用場景。幾乎任何商品都需要包裝,在包裝上植入信息感知入口,便可實現商品與商品、人與商品及平臺與商品的互聯互通,使物聯網的功能得以實現[17]。而物聯網是新一輪經濟和科技發展的戰略制高點之一,物聯網的發展能促進經濟發展和社會進步;其次,智能包裝技術賦予包裝活力、生機、情感與智慧,使包裝成為一個自媒體。例如,顧客購買了一個擁有智能包裝的商品,掃描包裝盒上的二維碼或NFC標簽后編輯祝福語、上傳圖片和視頻,收到禮物的人通過掃碼就能看到贈送人的祝福,智能包裝技術使一個原本普通的盒子變成了“會講故事的包裝”“有情感的包裝”,使品牌的內涵變得豐富有趣,因而在一些節日中商品的銷量能得到顯著提升[14];再次,智能包裝技術能使市場預測更精準、銷售計劃更貼合實際、庫存更少甚至零庫存、商品使用更便捷及售后服務更個性化等,因而商品的價值得到顯著提升。雖然包裝的成本增加,但越來越多的品牌商愿意嘗試使用智能包裝[14]。

從國內外智能包裝發展現狀來看,***初智能包裝主要應用于關注商品品質和信息安全的領域,如食品、化妝品、藥品、煙酒等領域。隨后,由于高新技術的快速發展以及消費需求的不斷升級,特別是近年來“新零售”理念的興起,智能包裝的需求變得尤為明顯和迫切[20]。尤其是隨著物聯網技術、云端存儲、云計算、大數據分析等技術的快速發展,具有物聯網屬性的智能包裝通過對商品全生命周期實時信息采集,增強了包裝在消費者體驗、防偽溯源、信息決策、品牌宣傳、移動營銷等方面的作用,使包裝商品的附加值大幅提升,進而可構建商品的智能化生產、倉儲、物流乃至向消費者提供個性化服務方面的新型產業鏈商業模式[42]。我們相信,智能包裝的應用領域將會進一步擴大,未來將會拓展到幾乎所有的商品應用領域。

“工業4.0”新時代,數字化和智能化正在成為包裝印刷工業發展的新動力。智能包裝存在巨大市場需求及其潛在機遇。我國是制造業大國,每年生產的工業品約占全球總量的30%。2013年我國包裝行業的銷售總額超過萬億元,現今已達到1.7萬億的級別。假如包裝行業大規模地采用智能包裝技術,則智能包裝行業將呈幾何級數增長[3]。

《2018—2023年中國智能包裝行業市場前景及投資機會研究報告》顯示,2017年中國智能包裝行業的市場規模達到了1488億元,同比增長9%。隨著中國市場化進程的加快、國民收入的提高以及全球品牌商品的進入,中國正在形成一個巨大的零售和消費市場,并且其增長快速。市場的快速形成與成長,勢必拉動智能包裝的迅猛發展。


4.2  智能包裝在防偽溯源及

      食藥品安全中的作用


智能包裝極大地拓展了包裝在商品保護、服務、信息處理等方面的功能,使其在食品、藥品、化妝品、物流等領域的運用越來越廣泛。除了可監控商品的質量安全外,智能包裝還具有商品防偽溯源功能。

追溯體系通過商品生產、流通、消費等環節的信息采集,實現來源可查、去向可追、責任可究,這可強化全過程的質量安全管理與風險控制。在全生命周期中,智能包裝能對商品進行全程定位和信息采集,即間接監控了商品全供應鏈中的制造端、物流端及零售端,完整記錄了商品的實際狀態和品質,使商品的防偽、溯源和質量安全管控得以實現。據《經濟參考報》報道,目前我國商務部正會同相關部門加緊推進重要商品追溯立法工作,2019年,我國將全面加速推進重要商品追溯體系的建設,有望年內實現省級重要商品追溯體系管理平臺的全覆蓋。值得注意的是,阿里巴巴集團、蘇寧云商集團股份有限公司、北京超市發連鎖股份有限公司、浪潮集團有限公司等在重要商品追溯體系上正加快探索和布局。比如,盒馬鮮生推出了利用大數據和二維碼追溯技術的“日日鮮”系列,實現了蔬菜、水果、肉類、雞蛋、水商品等商品從采摘、屠宰、包裝、運輸到銷售的動態化信息查詢[43]。

近年來,國內消費者越來越重視食品的安全性,期望利用活性包裝與智能包裝延長食品的貨架期,并提高商品的可追溯性。智能包裝既能對商品的外部環境進行識別、判斷和控制,也能對商品包裝微空間的溫度、濕度、壓力以及密封狀態等參數進行識別、判斷和控制,因而其能在保障食品的安全、提升食品的質量、***大限度地保留食品的營養價值等方面發揮重要作用[7]。食品、飲料和藥品是智能包裝的主要應用領域;據活性與智能包裝工業協會預測,未來,在食品包裝領域,智能包裝袋的用量將占食品包裝袋總量的20%~40%[44]。

智能包裝可實現食品安全管理的兩個目標即食品安全的源頭追溯和食品供應鏈的透明化管理。目前,在國內外利用 RFID/NFC技術實現食品源頭追溯的案例非常多,且涉及的食品種類繁多[20],從百姓日常食用的肉、蛋、奶、蔬菜、水果等生鮮食品,到需品牌保護、防竄貨的食品,如酒、煙等。在食品原產地時,將 RFID/NFC標簽用于商品包裝中,若食品在某一環節出現問題,都可以追溯原產地、生產者、經營者等信息,以保護消費者和生產者的利益、保障食品的使用安全,實現食品的特殊價值,提升商品價值。

此外,隨著人們生活水平的提高,健康意識的不斷增強,以及我國對醫療衛生事業投入的不斷加大,我國醫藥包裝市場正在迅速崛起,其對智能化的包裝要求也越來越高。據統計,2014—2018年,我國醫藥包裝市場的年增長速度約為10.6%,預計今年的市場規模將達近千億元。智能包裝在幫助病人遵守用藥規定、滿足監管要求、增加品牌壽命及吸引力等方面都十分關鍵,且有利于消除假冒藥品的威脅。企業只有通過不斷創新才能為藥企提供更加先進的智能包裝方案[45]。例如,近幾年,山東東阿阿膠保健品有限公司引入了基于RFID的智能包裝技術,實現了從藥品原材料、生產、流通、銷售,到消費者安全使用的全程信息化追溯[46]。


4.3  智能包裝在現代物流及

     供應鏈創新中的作用


任何商品都需要包裝。包裝既是商品生產環節的末端,也是物流過程的開始。包裝貫穿了整個供應鏈的各個環節,可見,沒有現代化包裝就不會有現代化物流[47]。所以,現代化包裝技術成為了現代化物流體系的一部分,物流業正朝著信息化、智能化的方向發展,勢必對包裝智能化提出更高要求。因而,智能包裝技術在現代化物流中發揮著重要作用,其對包裝商品的質量、狀態及對物流信息的收集和反映,很大程度上促進了現代化物流的發展,是實現智能物流的重要支撐。

例如,借助具有跟蹤溯源功能的智能包裝,物流中的運輸容器就能被全方位的跟蹤,控制中心能根據采集的信息對運輸線路、運輸中的商品進行管理,從而使商品流通管理更加方便,有效降低運輸成本[9]。借助RFID標簽采集商品在生產和流通過程中的信息,既能讓生產商和用戶實時掌握商品庫存、流通、貨架期等信息,還能在物流管理中預測顧客購物情況,優化庫存管理,整合資源,形成一個智能化管理體系[31]。在冷凍食品及冷藏藥品的運輸和儲存中,實時監測商品所處環境的變化以保證冷鏈溫度在規定范圍內是一個亟需解決的難題,基于RFID及TTI標簽的智能包裝就能很好地解決上述問題[10]。總之,包裝的智能化會促使物流資源配置管理的科學化,如優化物流路線、改善倉儲堆碼方式、提高倉庫利用率、實現包裝物回收等逆向物流等[48]。

隨著全球化程度的提高,市場范圍不斷擴展,商品供應鏈也隨之擴大。與此同時,消費者對商品品質特別是食品和藥品的安全性提出了更高的要求。由于智能包裝能對商品的流通過程進行全程跟蹤定位,即間接控制了商品供應鏈中的生產商、物流運輸方和零售商,從而確保了商品的品質和運輸效率,提高了商品流通的成效及安全,減少了零售商的退貨和消費者的投訴[49]。因此,智能包裝技術的應用,將促使物流業的信息化和智能化,將構建一個感知、互聯、可視、智能的物流。

2017年國務院辦公廳頒布了《關于積極推進供應鏈創新與應用的指導意見》(以下簡稱《指導意見》),提出要加快供應鏈創新與應用,促進產業組織方式、商業模式和政府治理方式創新,推進供給側結構性改革。這是我國***次從國家層面專門針對供應鏈領域出臺的政策,是供應鏈創新發展上升為國家戰略的標志,同時也給供應鏈相關產業協同發展帶來新機遇[22]。《指導意見》指出:促進制造供應鏈可視化和智能化,提高質量安全追溯能力,建立基于供應鏈的重要商品質量安全追溯體系。包裝作為供應鏈體系的重要組成部分,貫穿于商品生產、物流、倉儲、銷售等整個供應鏈的全過程,在商品的整個生命周期中都扮演著重要角色[50]。要按照《指導意見》完成制造供應鏈的可視化和智能化,構建基于供應鏈的重要商品質量安全追溯體系,智能包裝技術的應用是一條根本途徑。可以認為,智能包裝既是實現關于供應鏈創新《指導意見》的基本保障,同時,《指導意見》的頒布也為智能包裝的市場應用提供了一個廣闊的平臺和難得的機遇[51]。

包裝是供應鏈物流體系中的重要組成部分,也是實現供應鏈物流的關鍵。隨著全球制造業的發展和現代商業競爭的加劇,物流智能化將是現代供應鏈物流的發展趨勢[52]。智能設備能讀取條形碼、RFID標簽、二維碼等傳感介質所攜帶的信息,而這些信息就是供應鏈物流管理所需的主要信息,因此,信息量的大小和傳遞的有效性直接影響物流運營的效率和速度,也就是說,實現供應鏈物流智能化的基礎是包裝智能化[48] 。

基于物聯網的智能包裝被用于物流體系中,除了能實時監測商品外,還能提供商品在供應鏈中的生產供應、運輸環境、倉儲位置、配送過程、店鋪安排、分銷狀況等相關信息,這使商品的安全得到保障,供應鏈體系的工作與管理效率得到提升。因此,智能包裝將大力推動現代物流的智能化與運行高效化,推進供應鏈體系中信息的透明性與敏銳性,保障供應鏈體系中信息的實時反饋,使相關人員能實時了解商品在運輸中的狀況、預計送達時間等信息,促使供應鏈系統控制與管理的信息化與可視化。

近年來,我國外賣行業發展迅速,其對食品的安全要求大幅提高,為此,在冷鏈物流中引入智能化技術。為提升消費者體驗,品牌商讓獲取商品的渠道更多樣,并對海量數據進行挖掘和分析,不斷改善商品設計、營銷模式及優化供應鏈。庫存的優化和供應鏈的透明化也是整個供應鏈體系的共同訴求[53]。智能包裝可采集商品流通各個環節的信息,進而構建智慧物聯大數據平臺,使經過包裝的商品變成商品互聯的載體,增強了包裝在物流跟蹤、信息化管理、防偽溯源、消費者體驗、移動營銷、品牌宣傳、文化傳播等方面的功能和商品的附加值,從而為供應鏈可視化和高效化管理奠定堅實的技術基礎[6]。從技術發展的邏輯上看,以包裝為載體,通過數字化與智能化技術手段,實現包裝的可視化,進而才能實現供應鏈管理的可視化及高效化[22]。


4.4  智能包裝在“新零售”中的重要作用


新零售是指以互聯網為依托,運用數字化、智能化技術,將商品的生產、流通與銷售進行升級改造,進而重塑業態結構與生態圈,是線上服務、線***驗和現代物流深度融合的零售新模式。新零售體現了線上與線下的云端整合,以及終端消費數據對上游生產端形成逆向主導,“零售+科技 +媒體”成為新零售的特征并由此形成新的產業模式[54]。

有學者提出新零售就是“將零售數據化”,新零售的模式是“線上+線下 +物流”,以消費者為中心的會員、支付、庫存、服務等方面數據的全面打通是其核心。也有學者將新零售稱“智慧零售”或“智慧商業”,即將互聯網和物聯網技術結合,分析消費習慣,預測消費趨勢,引導生產制造,為消費者提供多樣化、個性化的商品和服務。他們認為這種創新的商業模式,必將對未來商業格局的演變產生重大而深遠的影響[55]。

新零售的特點可歸納為5個方面:1)線上線下的深度融合;2)全渠道營銷,即為顧客提供***度的集購物、娛樂、社交于一體的數字化營銷服務;3)智能化體驗,包括視覺識別系統、AR和 VR技術的應用等;4)零庫存管理,數字化管理為實現庫存***優化乃至“零庫存”提供精細的決策支持;5)供應鏈管理。新零售的供應鏈、資金鏈和服務鏈三鏈融合,并且催生出與之相應的全新的供應管理模式[55]。

通過對新零售的特點分析,我們可以發現其每一個技術和功能特點的實現,包括線上線下的深度融合

(數據采集是關鍵)、全渠道數字化營銷、智能化體驗、零庫存管理及新型供應鏈管理等,沒有一項可以脫離智能包裝而實現,或者如果離開智能包裝去實現的話將會付出更大的代價。相反,智能包裝技術的發展和應用,可以提供或助力完成新零售的這些大部分功能要素。

新零售的浪潮,給傳統包裝向智能智能轉型升級帶來***的機遇。無論是防偽溯源,還是供應鏈大數據,亦或是人工智能,都將對智能包裝有需求。所以,近年來智能包裝及物聯網技術的應用不斷向零售業及供應鏈領域進行深度集成。可以認為,智能包裝在未來零售產業中的應用將是顛覆性的。它不僅可以參與到互動的營銷場景中,收集行為信息,還可以支撐改造升級傳統供應鏈,參與流通環節,完成信息反饋的階段性過程,實現第三方及多方信息共享[53]。特別是基于RFID電子標簽的智能包裝商品,可以為新零售的大數據采集,以及人工智能的實現提供技術支撐;能夠在整個供應鏈中輕松地實現商品的跟蹤與追溯,確保端到端的完整透明度;經過后端大數據平臺整合,***終還可形成供應鏈大數據及防偽溯源大數據[56]。另外,智能包裝還給包裝供應商賦予了新的重大使命,即為品牌商提供更多的運營支持。盡管通過智能化系統的賦能,傳統的有人零售商

超及便利店也可以被整合進新零售系統中,使其作為線下智能終端的形態之一參與新零售模式的營銷活動,然而,目前***能體現新零售特點的還是無人零售,主要包括自動售貨機和無人商店兩大類產業。其中,無人超市是當下***受熱捧的新零售方式,消費者選好商品后直接拿走,出門前用手機自動結算,這種新穎的消費體驗吸引著大量好奇的顧客。目前無人超市主要有兩種技術路線,一種是通過RFID對商品進行識別,簡化結算環節,技術較為成熟,但成本偏高;另一種是人工智能路線,通過深度學習算法、傳感器融合、卷積神經網絡、生物識別等技術可實現即拿即走,購物體驗較好,但識別精度和防盜安全水平尚需要進一步完善[53]。

無人超市實際上就像一個縮小的“天眼系統”,它集成了計算機視覺、機器學習、物聯網和傳感器等技術,店內遍布的攝像頭和傳感器能夠記錄人和物品的移動。在“取之即走”的***體驗背后,其實是人像識別、商品識別、電子標簽、自助支付、大數據分析、物聯網、區塊鏈等集成系統的支持[57]。從供給端來看,技術創新是新零售業態革新的重要內在推力,RFID、機器視覺與移動支付為無人模式下的購物付款創造可能,而大數據、云計算、物聯網、區塊鏈等技術則為零售的核心運營環節——供應鏈管理提供了更為智能高效的解決方案。實際上,無人便利店的數據采集不僅針對商品銷售,而且結合攝影攝像、生物識別、傳感技術等多樣化的采集端口,可實現對消費者群體與消費行為的直接觀測,實現對消費端數據的深度挖掘,進而向上游生產端提供更精確、價值更高的信息反饋[53]。

很顯然,無人商店為智能包裝的發展提供了絕好的機會,它使智能包裝成為供應鏈上的剛需。智能包裝作為新零售生態格局中的關鍵要素,技術和應用場景正不斷被重構。只有從生產源頭上給商品完成智能化賦能,才能***終帶來無人商店購物閉環的***體驗[58]。例如,目前無人超市中的商品,普遍的做法是將RFID標簽貼在商品的外包裝中進行感應,這是無人商店背后識別商品較為可靠的支撐技術[59]。然而,這種在商品包裝完成之后、商品放置于貨架之前再進行人工貼RFID標簽的做法,在成本和效率方面都不是***合理和***優化的方案。如果在商品出廠前的包裝階段便采用智能包裝技術,直接以印刷或其他自動化的方式在包裝上印制或貼附RFID標簽及信息碼,將大大提高效率并降低成本。因此,支撐起無人超市大規模應用的是智能包裝技術的大爆發[57]。無人商店帶來的沖擊是巨大的,智能包裝技術與無人商店深度融合的趨勢不可阻擋[56]。


5  結語


隨著智能包裝技術的發展,包裝正日益成為商品功能的延伸,并成為集成各種創新技術應用的載體。智能包裝技術是集合了多元知識基礎的新興技術分支,新技術的浪潮將包裝推向了更高的發展境界。隨著《中國制造2025》發展規劃的頒布,各行各業的商品包裝也逐漸走向高端化、智能化;因此,發展智能包裝必然將成為包裝產業的主流趨勢。我們應抓住這一的機遇,大力研發和推廣智能包裝技術,適應未來商品包裝的新形勢,創造智能化、信息化的新包裝,使商品及其包裝對于人類更具有親和力,使人機交互式溝通更為簡捷,通過包裝提升商品的價值,進而推動社會經濟的發展。

可以預見的是,隨著物聯網時代的到來以及社會消費升級,傳統包裝必將升級成智能包裝。智能包裝在新零售、食品安全、防偽溯源、智慧物流、供應鏈創新等方面都將發揮重要作用,其市場應用前景極為廣闊。業界要整合智能包裝產業鏈資源,協同開發智能包裝典型應用;要加強對相關人才的培養,重視技術創新,突破關鍵技術,加快行業標準的制訂,促進智能包裝技術的發展和產業化應用,提高我國商品包裝與供應鏈物流的整體水平,共同挖掘下一個千億智能包裝應用市場。

收稿日期:2019-01-04

作者簡介:陳克復(1942-),男,廣東海豐人,華南理工大學教授,中國工程院院士,主要從事輕工(造紙)技術與工程學科的教學與研究,E-mail:[email protected]

通信作者:陳廣學(1963-),男,河南杞縣人,華南理工大學教授,博士生導師,主要從事3D印刷與顯示,印刷包裝新材料,數字印刷及信息可視化方面的教學與研究,E-mail:[email protected]

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