后疫情時代智能包裝發(fā)展的現(xiàn)存問題及對策研究

文/高艷飛，張文波，孫惠芳

（1.中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院；2.中山市中榮印刷集團股份有限公司）

新冠肺炎疫情的大爆發(fā)，給全球的政治、經(jīng)濟、文化、生活等方方面面造成了前所未有的暴擊。經(jīng)歷了“談疫色變”的洗禮后，健康和安全再次成為人們內(nèi)心的迫切需求。作為產(chǎn)品交易中必不可少的重要環(huán)節(jié)，包裝重新引起了人們的高度重視。人們對包裝的需求已經(jīng)從最初的防護產(chǎn)品和促進銷售逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)樾畔⒆粉櫋⒆詣幼R別、抗菌防疫等更高的要求。這些新的需求，正是智能包裝所具備的獨特優(yōu)點。智能包裝技術(shù)，最早源于19世紀80年代的防兒童開啟包裝（Child resistant packaging），通過特定的結(jié)構(gòu)設(shè)計，可以有效防止兒童誤食藥品的風險。關(guān)于智能包裝的定義，直到1992年全球第一次智能包裝學(xué)術(shù)會議才給出較為明確的說法，具體為“利用新材料和新技術(shù)通過一定的結(jié)構(gòu)設(shè)計使包裝具備一系列的智能功能（探測、傳感、識別、記錄、追蹤、交互、反饋等），方便消費者及時準確地掌握產(chǎn)品的相關(guān)信息（生產(chǎn)、儲運、包裝、使用方法、注意事項）的完整包裝系統(tǒng)”。由定義不難看出，智能包裝不同于傳統(tǒng)包裝，它增加了智能功能，使包裝具備了更多和更新的功能，可以最大限度地滿足消費者的需求，成為未來包裝行業(yè)的發(fā)展方向。

《中國包裝工業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2016—2020年）》對智能包裝也提出了新要求，強調(diào)要以智能包裝為兩化深度融合的主攻方向，推進生產(chǎn)過程的智能化水平。為積極響應(yīng)國家政策，結(jié)合當前國際國內(nèi)形勢，從后疫情時代與智能包裝的關(guān)聯(lián)內(nèi)涵出發(fā)，詳細分析了當前智能包裝的現(xiàn)存問題，并提供了相應(yīng)的對策建議，以期為智能包裝的發(fā)展提供一定的理論參考。

一、后疫情時代與智能包裝的關(guān)聯(lián)內(nèi)涵

后疫情時代，是指以疫情被基本控制為起點，社會、政治、經(jīng)濟、文化等各個方面相比疫情爆發(fā)前發(fā)生了深刻變化的歷史發(fā)展時期。這個時代的特征是，疫情并未徹底結(jié)束，人們的防護意識普遍增強，各行各業(yè)重新謀劃各自的發(fā)展方向以適應(yīng)時代的要求。由于后疫情時代少聚集的特點，快遞和外賣行業(yè)出現(xiàn)迅猛發(fā)展勢頭。據(jù)不完全統(tǒng)計，中國外賣市場規(guī)模現(xiàn)已超過6500億元，覆蓋了4.6億消費者，預(yù)計2020年線上餐飲在整個餐飲行業(yè)中的占比將超過20%。同時，2020年1-8月，全國快遞服務(wù)企業(yè)業(yè)務(wù)量累計完成480.5億件，同比增長25.4%；業(yè)務(wù)收入累計完成5274.5億元，同比增長14.1%。快遞和外賣行業(yè)的快速發(fā)展，必然會促進對包裝的大量需求，從而帶動包裝工業(yè)的蓬勃發(fā)展。智能包裝除了反饋常見的產(chǎn)地、商標、保質(zhì)期等信息，還需要能夠記錄其流通途徑，追蹤到所有接觸者，自動識別新鮮度、智能檢測出包裝上的細菌種類及含量等多重功能，使消費者可以清楚地了解產(chǎn)品和包裝的實時動態(tài)，獲得健康安心的服務(wù)體驗。從這一角度來講，后疫情時代為智能包裝的發(fā)展提供了時代背景，智能包裝的發(fā)展為后疫情時代提供了技術(shù)支撐和服務(wù)，是包裝產(chǎn)業(yè)在后疫情時代發(fā)展的必然產(chǎn)物。基于此，后疫情時代與智能包裝的關(guān)聯(lián)內(nèi)涵是前者是后者發(fā)展的加速器，加速了用于智能包裝的新技術(shù)、新材料和新工藝的研發(fā)和設(shè)計，而后者是包裝產(chǎn)業(yè)在應(yīng)對前者的歷史變革中的有效措施，促進了包裝工業(yè)的健康良性發(fā)展。

二、智能包裝的現(xiàn)存問題

（一）生產(chǎn)成本過高

典型的酶促型時間溫度指示劑（TTI）如Vitsab?公司的 CheckPointTM智能標簽，如圖1所示。由于酶對溫度的變化特別敏感，當溫度超過酶反應(yīng)的臨界值，底物就會與酶發(fā)生酶促水解反應(yīng)，致使體系的pH值降低，指示標簽圓形區(qū)域的顏色逐漸從綠色變成紅色。RFID標簽是由RFID天線、溫度傳感器、氣體傳感器、讀取器及服務(wù)器組成的智能標簽，如圖2所示。當RFID標簽被貼在商品外包裝上，用戶或廠商就可以借助智能手機或感應(yīng)設(shè)備對商品的所有信息進行查詢和溯源，實現(xiàn)了信息的全反饋。

圖1 酶促型時間溫度指示劑

圖2 RFID智能標簽

由于需要用到發(fā)光或變色材料、反應(yīng)酶、RFID、NFC、芯片及智能傳感等器材，致使智能包裝的成本一直較高。據(jù)市場調(diào)研結(jié)果顯示，時間溫度指示劑（TTI）的最低售價約為0.5元/個，而RFID標簽的最低成本約為0.2元/個。這相比于普通的薄膜類包裝材料，成本貴了近幾十倍。由于成本的居高不下，給包裝的使用廠商造成了巨大的經(jīng)濟壓力，這也嚴重制約了智能包裝的實際應(yīng)用和推廣。

（二）專業(yè)人才匱乏

智能包裝涉及了計算機、光學(xué)、化學(xué)、電學(xué)、生物、材料、印刷及包裝等多個學(xué)科，是眾多學(xué)科交叉融合的產(chǎn)物。顯然，當前的高校培養(yǎng)模式無法培養(yǎng)出具備這樣能力的人才。另外，由于基礎(chǔ)研究薄弱，當前對于智能包裝的研究技術(shù)僅停留于感知和記錄信息階段，要想智能地去交互和反饋，還需要很多專業(yè)的技術(shù)。而對口的專業(yè)人才特別匱乏，特別是高性能材料和智能芯片開發(fā)領(lǐng)域的人才更是寥寥無幾。

（三）功能與智能獨立

由于包裝種類的多樣性，功能性包裝已經(jīng)發(fā)展的相對成熟，如氣調(diào)包裝、阻隔性包裝、抗菌包裝、自加熱/制冷包裝等，很多都已經(jīng)實現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)，并廣泛應(yīng)用于果蔬、食品和藥品的包裝。但是這些功能性包裝尚不屬于智能包裝范疇，因為缺乏有效的自感知、自識別、自處理等能力。尤其是在后疫情時代，抗菌包裝成為人們青睞的對象，人們迫切希望通過包裝材料的抑菌性能，有效消滅病菌，達到保護健康的目的。但是當前的抗菌包裝無法自動檢測出細菌和病毒的種類及含量，也無法可視化的告訴消費者其具體的細菌含量及指標。同時，市售的自加熱食品包裝，如圖3所示。盡管號稱自加熱，仍然需要使用者將包裝打開，然后按照要求將水分別加入到米飯和加熱包中并加蓋，才能完成食物的烹飪。這些功能包裝與智能包裝完全脫節(jié)，無法發(fā)揮智能包裝的顯著優(yōu)勢。

圖3 市售的自加熱包裝及其內(nèi)包裝物

（四）交互性環(huán)節(jié)薄弱

智能包裝的顯著特點就是可以與人進行交互和反饋，但是目前的技術(shù)主要局限于連接互聯(lián)網(wǎng)，查詢相關(guān)信息，尚無法實現(xiàn)信息的交互和及時反饋。尤其是對于最新的AR、VR及3D打印等新技術(shù)，交互性方面存在內(nèi)容單調(diào)、成本較高、效果不理想等問題，不僅挫傷了包裝使用商的興趣， 也無法給消費者良好的使用體驗。另外，當前的交互體驗大都依賴于智能手機，這對于未使用智能手機的老人或小孩，也無法實現(xiàn)其智能交互的功能。

三、智能包裝的發(fā)展有效對策

（一）“四新”（新材料、新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)、新工藝）降低成本

智能包裝是材料、技術(shù)、結(jié)構(gòu)和工藝集成的產(chǎn)物。當前之所以成本較高，主要原因在于材料的價格較高，如用于TTI的溫控材料和變色染料，用于RFID的導(dǎo)電油墨及用于NFC的微型芯片和傳感器等材料，其自身成本普遍較高。同時，當前用于智能包裝的技術(shù)水平較為低下，基本上只處于初級階段，無法實現(xiàn)包裝的輕量化和簡易化，致使智能包裝用材量較多，成本降低有限。通過結(jié)構(gòu)的智能設(shè)計可以實現(xiàn)包裝的防護安全性。圖4是一款防兒童誤食的藥品智能包裝，藥盒的兩側(cè)有兩個內(nèi)嵌式的按壓按鈕，鎖緊時左右按鈕是按不動的，當解鎖后，需要同時按住左右兩個內(nèi)嵌式按鈕，這樣藥盒的蓋子才會打開，有效地防止了兒童誤食藥品的風險。

另外，由于智能包裝是一種全新的包裝技術(shù)，行業(yè)尚缺乏成熟配套的工藝生產(chǎn)線，無法最大限度地提升生產(chǎn)效率，成本自然也會居高不下。因此，要大力發(fā)展智能包裝，必須要從新材料、新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)和新工藝等方面入手，以性價比更高的新材料為基礎(chǔ)，采用高效簡單的新技術(shù)，設(shè)計出符合智能包裝需求的新結(jié)構(gòu)，并配套適合智能包裝生產(chǎn)的新工藝，必然會從根本上降低成本，贏得廣泛的市場競爭力。

圖4 防兒童誤食的智能藥品包裝

（二）強化專業(yè)人才培養(yǎng)

人才是強業(yè)之本，行業(yè)的發(fā)展離不開優(yōu)秀人才的貢獻。針對智能包裝人才匱乏的現(xiàn)狀，高校應(yīng)該發(fā)揮人才培養(yǎng)主陣地的重要作用。各大開設(shè)包裝專業(yè)的院校應(yīng)該加大合作力度，增設(shè)智能包裝專業(yè)或方向，并組織行業(yè)內(nèi)的專家進行研討，制定智能包裝人才培養(yǎng)方案。以人才培養(yǎng)方案為基礎(chǔ)，大力引進人工智能、光電理化、計算機、生物傳感等領(lǐng)域的高端人才為教師，加強師資隊伍建設(shè)，為培養(yǎng)合格的智能包裝人才打好基礎(chǔ)。同時，部分已經(jīng)開始智能包裝生產(chǎn)的企業(yè)，也應(yīng)該選派優(yōu)秀的員工去高校進修學(xué)習，進一步加強理論與實踐相結(jié)合，促使他們成為既懂理論、又會實踐的專業(yè)技能人才，著重培養(yǎng)為智能包裝領(lǐng)域的“大國工匠”。

（三）功能化+智能化深度融合

智能包裝是為了智能地實現(xiàn)產(chǎn)品的包裝及其附屬功能，其最終目的也是為了更好地服務(wù)產(chǎn)品的功能。因而，智能包裝是功能包裝的衍生和發(fā)展。在功能包裝的基礎(chǔ)上，開發(fā)具有智能效應(yīng)的功能包裝，將具有更加深遠的意義。后疫情時代，人們對抗菌/病毒包裝的需求達到了極點。但是當前的抗菌/病毒包裝僅僅是將抗菌/病毒的元素或填料加入到包裝材料中實現(xiàn)抗菌/病毒作用，無法直觀地告訴消費者該包裝物對細菌/病毒的殺滅情況，也無法實時地檢測細菌/病毒的含量。圖5是一款將智能技術(shù)和抗菌包裝深度融合的包裝設(shè)計，利用智能傳感器可以有效地監(jiān)測包裝物表面的細菌含量，并通過智能顯示屏動態(tài)地展現(xiàn)出來，真正讓消費者買的放心、用的安心。

圖5 可以顯示包裝物細菌含量的智能包裝

（四）信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（互聯(lián)網(wǎng)+，物聯(lián)網(wǎng)，大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能等）增強交互性

智能包裝相對于傳統(tǒng)包裝的顯著附加值就是其具有豐富新穎的交互性。人們只需要通過智能手機掃描二維碼或NFC碼，就可以清楚地掌握商品的各類信息，包括生產(chǎn)日期、流通途徑、保質(zhì)期限、產(chǎn)品品質(zhì)變化等各類信息。尤其是隨著3D打印技術(shù)、VR技術(shù)及AR技術(shù)的運用，智能包裝的交互性體驗上升了一個新的臺階。圖6是華為的力博得智能牙刷的智能包裝，通過智能手機掃描牙刷包裝的二維碼，即可下載智慧生活A(yù)PP，然后就可以清楚地查詢自己的刷牙情況，包括刷牙得分、刷牙模式、刷牙時長、刷牙起始區(qū)、刷牙記錄等，更好地幫助人們養(yǎng)成愛護牙齒的好習慣。

圖6 基于APP的智能牙刷包裝

據(jù)報道，2020年兩會期間，智能包裝就被引入到了專家的飲用礦泉水包裝上，專家只需要掃描二維碼，就能顯示專家的姓名及具體信息，實現(xiàn)了一對一的DIY個性化定制需求。再如，深圳裕同設(shè)計了一款中秋月餅包裝，當親朋好友收到月餅后，使用手機掃描月餅包裝上的二維碼，就可以聽到寄送者的內(nèi)心獨白，感人而富有創(chuàng)意，贏得了廣大消費者的喜愛。但是，總體看來，目前智能包裝在交互性方面還很薄弱，內(nèi)容尚顯單調(diào)，形式也很單一。今后要加大信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，如互聯(lián)網(wǎng)+，物聯(lián)網(wǎng)，大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能等的應(yīng)用，最大限度地增強用戶的體驗舒適感，讓消費者在享受智能包裝便捷的同時，感受不一樣的樂趣。

結(jié)語及展望

縱觀當前國際疫情形勢，國外依舊很嚴峻，國內(nèi)也時有無感染者報道，后疫情時代或?qū)⒊掷m(xù)很長一段時間。作為后疫情時代的典型代表，智能包裝必將迎來全新的發(fā)展機遇期。尤其是能夠智能檢測和顯示細菌/病毒含量的智能抗菌包裝，有望成為智能包裝的攻克難點和熱點。同時，也必須清楚認識到智能包裝的成本高、人才少、智能和功能獨立、交互性效果差等問題依然存在，要努力向低廉化、強人才、深融合、促交互等方向發(fā)展。