智能包装设计中WSR系统要素的内涵

程坤杨 陈烈胜

关键词：智能包装 WSR系统方法论 发展趋势 范式转变 智慧化 价值创新

引言

随着万物互联、共享经济概念的提出与应用的普及，包装设计的内涵和外延都发生了重大的变化，产品包装不再局限于保护和装饰的普遍性要求，而是逐渐转向智能化与多样化等特殊性需求。

针对智能包装，国内外诸多学者对其进行了研究。国外学者Alam Arif U等人[1]讨论了智能包装在水果包装领域的应用现状及的前景挑战。Alizadeh Sani Mahmood等人[2]认为智能食品包装应更多地加入消费者要素，以对智能包装进行多功能表现。Park Sunho等人[3]通过总结纳米级制造系统融入食品工业的最新信息，提供了智能包装材料研究的新视角。国内学者黎映川等人[4]通过对前沿热点进行可视化分析，探索智能包装的演进路径，思考包装设计的创新因素，为拓展包装功能提供理论依据。张丁伟等人[5]试图找寻智能交互技术与果蔬包装的关系，将其分为直接式、过程式、以及后续衍生式三种体验模式，并提出优化用户体验，注重消费者的多重需求的建议。赵冬菁等人[6]利用案例分析法对现有智能包装进行分类，从结构型、信息型及功能材料型三个维度进行阐述，并对智能包装的发展现状及未来应用前景进行展望。事实上，“包装+智能”并非是盲目的，它是以用户需求为靶向的自然衍生结果。智能包装作为一种媒介，协调用户（人）与产品（物）的关系（事），使之处于动态平衡的状态，这也是对各要素进行系统梳理的复杂过程，而WSR系统方法论的要点与内核正是研究复杂系统的要素关系。WSR系统方法论是一种以物为基础，以人为中心，以事为评估标准的系统设计方法。WSR系统方法论的应用涉及到方方面面，就智能包装设计来说，从设计概念的提出，到目标的形成，再到决策的管理与践行，以及设计的优化与改进，每一阶段都涉及到诸多要素，因此更加需要WSR系统方法论进行整体约束与把控。在产品设计领域，梁健冲[7]将WSR系统方法论运用到灯具设计研究中，从物理、事理、人理三个角度切入，搭建灯具设计理论三维模型，以此开发创新性居家情感化陶瓷灯具。方方[8]运用WSR系统方法论研究眼镜设计的过程，以新的视角进行产品设计创造。史耀军等人[9]运用WSR系统方法论分析视障儿童早期教育辅助用具的特征和设计流程，并展开系统分析，提出一种新型视障儿童早教辅助用具的设计思路。

中国包装工业“十三五”发展规划（2016-2020）提到，包装现有的发展问题主要集中在提高自主创新能力、完善协调发展机制以及提升产业信息化水平三方面。其中，工业化与信息化的深度融合是顺应共享经济和万物互联的关键，万物互联的中心是用户群，互联效果的评判主体也是用户。因此，面对智能包装迅速发展的态势，应运用系统的设计方法论，综合考虑物理、事理与人理三方面要素及要素的内涵与关系，以实现持续性的、良性的设计产出，进而推动产业升级与设计创新。

一、智能包装中的W-S-R要素的内涵

WSR三要素源自WSR系统方法论，该理论由我国科学家顾基发教授和朱志昌教授于1994年提出，全称是“物理-事理-人理系统方法论（Wuli-Shili-Renli System Approach）”，是结合中国传统的哲学思辨思维对系统复杂性再思考的结果，[10]该方法论的核心为“懂物理、明事理、通人理”。其中，W是基础，R是目标，S是维系W与R良性关系的道理。设计的核心是以人为本，对“人理”要素的考量应贯穿设计始终，“事理”要素是对产品（W）、关系系统（S）、用户体验（R）的“修正”或“革命”，以达到创新的目的，真正地为人所用，达到人与物的协衡统一。

（一）物理——“物”的本质

物理，即物质运作的机理，通过阐述产品的功能语意，对产品进行设计分析。智能包装的设计活动受到内、外因素的影响，内部因素主要包括功能、材料、肌理、工艺，外部因素则有技术、环境、策略，内、外部因素相互影响，对设计起着引领、限制和约束的作用。[11]与传统包装不同，智能包装研究的不只是“智能+包装”本身，更重要的是包装所处的空间关系场域，即包装-用户-环境的关系。

就包装行业而言，智能包装技术初现于上世纪末，自2010年IBM正式提出“智慧城市”的愿景，智能设备开始在各个领域展露头角，并逐渐形成设计风潮，智能包装便是此环境下的产物。商业、技术的迅速迭代更新，极大地刺激了人们的需求，智能包装逐渐倾向于安全性、时效性、准确性以及多样性，以带来更好的用户体验。但设计不能只是服务于技术和商业的工具，它还应具备其独特的价值。智能包装只是技术载体，设计“物”的本质，仍是指向“用户群体”。因此，与智能包装息息相关的技术、材料固然重要，但也可以从感官、体验等角度切入，研究智能包装-用户所处的关系场，从本质出发，最终回到本质。[12]

（二）事理——“物”与“事”的关系

事理，即做事的道理，指通过分析组织系统和设计本质，找到痛点问题，通过协调产品与社会环境和自然环境的关系，限制设计决策，最终得出设计的最优解，使之符合时代发展的客观规律。简言之，设计活动可理解为以下7步：理解意图、制定目标、调查分析、构建策略、选择方案、协调关系、实现构想，[13]其中，协调关系贯穿整个设计过程，在每一步实践过程中，都应主动协调投入-产出-成效以及物-事-人的关系。

當下，物联网、大数据、5G技术作为社会发展的大背景，为智能包装提供了技术支撑，从二维到三维、从视知觉到五感沉浸式体验，人们的生活品质和节奏迅速提升，包装领域与移动设备的融合，也迎来了全新的市场和发展大机遇。随着产品版本不断地迭代更新，智能化的包装形式与操作手法趋于纷繁杂乱，在一定程度上，反倒影响了用户的使用和信息的读取。恰当的包装技术运用不仅能够提升产品的科技含量，带来更好的视觉效果，还能辅助用户了解产品，加深对产品的理解。反之，冗余的技术和数据则会平添用户的困惑与不解，对用户体验和互联网环境的维护产生负面影响。技术是提升产品品质的媒介，而不是炫技的载体。合理地运用技术，强调“物”与“人”的“事”，不仅关乎成本造价，也与产品价值的输出息息相关。

（三）人理——“人”的核心位置

人理，即为人处事的道理，指在设计决策阶段，深入研究用户-产品-环境的关系，增加产品在人的行为、道德、审美、认知等方面的约束，使其适应人们的生活习惯和文化审美品味，[14]以达到人-物-环境保持和谐共处状态的终极目标。“人理”是WSR系统方法论最核心，也是最重要的要素，柳冠中[15]曾提到，商业、技术与设计都植根于人类社会的土壤中，都要从使用者的需求中汲取设计思路，这也是在强调用户为本的设计准则。

包装设计从传统转向智能，表象上看是技术发展的结果，实质上是用户需求所趋。智能包装功能的设定应是用户需求的自然生长，好的设计让人感受不到设计感，好的技术应用让人意识不到技术的存在，却带来了更好的用户体验。如美国Envision公司推出的ScriptTalk技术，主要用于帮助视障人士获取药品处方信息。该技术融于智能标签，这款标签的系统包括会说话的条形码扫描器、盲文和大字体打印。通过读取RFID标签识别药物种类，为患者读出数据信息，以语音交流的方式很好地解决了视障人士在用药和取药的困难（如图1、2）。而普通人使用这种包装产品也是适合的，在语音提示的场景中，方便亦有趣，这便是用户需求自然生长的设计产出。

二、WSR视域下智能包装的特征

近年来，智能包装迅速发展，这不仅是顺应时代发展的必然结果，也是用户群体的需求选择。在这个过程中，只有平衡好物理-事理-人理三个因素的关系，在处理“事”和“物”的利益观和价值观时，充分考虑“人”的价值，才能实现更大范围地普及和应用。目前，智能包装主要呈现出以下特征：

（一）W——感知入口多样化

包装作为用户了解产品的媒介，智能包装被赋予多种感知入口，如NFC、RFID、二维码、TTI等技术，提供产品的追踪溯源、质量检测等信息，在此基础上进行信息传递和数据收集，通过数据整理定位用户需求，优化体验设计，从而进一步促进感知入口的多样化。

如挪威和美国推出的Open Sense NFC智能标签可以通过NFC智能手机连接云端，获取品牌故事、产品细节视频等内容，SpeedTap和标签以互动的方式提供给用户更多体验。IMPINJ 和CheckPoint基于Impinj的Monza R6-P RAIN RFID芯片，研发的Wind Light标签可以应用在服装、电子、化妆品、药品和珠宝等领域的产品防伪和过程追溯。再如法国的CLOE葡萄酒安全瓶盖外部嵌有QR码，用户可以扫描QR码了解有关产品的演示视频、酒庄历史以及品尝建议等信息，并对该酒的来源进行追踪。美国DIGIMARC公司将几乎看不见的数字水印集成到包装上，辅助产品的采购、库存管理以及终端使用。用户扫描产品后，可以获取市场营销、产品定价、产品属性以及优惠券发放等信息，同时此类数据信息会被零售商获取，作为产品优化的资源。感知入口是用户与智能包装交流互动的方式，也是产品形式与功能的价值外化，感知入口的多样化是技术发展的成果展示，也是更多更好用户体验的窗口。

（二）S——功能应用智能化

智能包装的种类丰富繁杂，其应用领域涉及到医药品、生活用品以及食品等，按应用场景，主要有食品、零售、物流、医药等领域;按应用技术，则包括机械、电子、电气和化学等性能。在多场景应用中，产品包装都发挥着其智能特质。

如在食品领域，由联合利华和novalia研发的超薄触摸传感器，与采用印刷导电油墨的微控制器相连，当用户触摸显示屏时，外包装会通过微扬声器播放食品的相关信息，帮助消费者了解更多产品信息。在供应链监测领域，波兰研发的NFC温度监控物流箱配有“Bulldogs ”NFC数据记录器，可以记录包装产品在运输中的温度变化和位置信息。为保证药品的安全性，美国eAgile公司推出eSealApp，该软件可以跟踪药品的整个供应链，当药品的封口塞被打开，瓶盖中的RFID芯片会自动失效，可以防止被放入假药。通过融入高新技术，以互动等方式让产品包装与虚拟信息叠加展示，以可视化的方式增强用户体验，推动智能包装产业链的发展。新技术作为包装产品的外化，其存在意义不是偏执于“技术化”的高科技彰显，而在于做“事”和解决问题，从而带来更好的用户体验。

（三）R——数据抓取精准化

大数据时代背景下，用户与平台的关系较以往更加紧密，通过各类感知入口，用户反馈的数据与供应商信息频繁交流，用户也间接加入到产品设计中来。这将有助于分析用户画像，挖掘产品的需求定位，辅助产品的精准维护与管理，奠定了产品的迭代与优化的基础。

如我国推出的茅台醇物联网感知包装，支持防伪追溯的基础上，还有传送区块链数据的功能。茅台醇从生产到流通再到消费，每一环节的数据都被酒厂所记录，通过获取真实的用户市场资讯，辅助酒厂的经营管理。再如德国拜耳公司开发的CapSeal App可以读取公司产品瓶盖上的二维码，验证产品的真伪，同时，用户可以使用CapSeal App与拜耳公司的销售代表直接联系。英国Zappar作为AR应用程序的开发者，在SIG康美旗下产品嵌入“Zap-code”，此代碼可以使用Zappar App扫描，显示与消费者互动的内容，此外，代码还具有可扩展性和灵活性，可以让品牌定制适合自己目标受众的AR包装。智能包装通过各种数据投放与技术应用，让用户从被动获取信息转向主动体验交互行为，用户与产品的关系从静态单向转向动态双向，甚至动态多向，从而形成了精准化的智慧物联大数据平台。

三、智能包装的发展趋势

物联网、大数据、区块链等作为高新科技向各行各业深度扩张的发展背景与技术支撑，自然也是智能包装迭代升级的中坚力量，它们将引领着包装产业的未来发展方向。为迎合时代发展，智能包装呈现出范式转变、跨界融合与价值创新三个发展趋势。

（一）范式转变：信息网络化

随着新一轮科技革命和产业变革的深入发展，包装产业受到数字化与智能化的重大沖击，其呈现形式和发展范式正处于快速的转型期。

在科技驱动的新时代背景下，传统的包装形式逐渐向丰富包装内容、精简产品形式、无纸化包装以及包装减量化等趋势发展，以契合数字化产业和可持续发展的战略理念。目前，社会发展呈现出数据驱动的新型经济形态，产品信息以视触觉等多种形式展示，并融合AR技术，赋予静态产品以动态生命力。传统的产品说明等内容现在多以数字化形式呈现，并辅以互动体验。智能包装的范式转变迎合了用户的喜好，增强用户参与性的同时，很好地贯彻了循环发展理念。智能包装依托于大数据，并结合人机与人网，将所传达的资讯交汇形成信息网格，并辐射其他领域，进而联动创新。

（二）跨界融合：多领域联动

有别于传统包装的是，智能包装不单单是对加工、装饰与运输等要素的考量，还是材料、技术、数据、品牌等多领域的跨界融合。

智能包装产业颠覆了现有很多产业的形态、分工和组织方式，其不仅专注于包装行业的发展，还要联合工业设计、信息设计、生物科学、服务创新等领域，以打破独行业的研发壁垒。各领域的交叉点往往是产业新的生长点，最有可能产生设计联动与设计创新，从而推动产业的创新与发展，以应对数据驱动时代的新挑战。智能包装作为智能时代的一个产业分支，通过与多领域的跨界融合与领域联动，设计创新的网络体系将会更加地系统和完善，以适应新时代产业的发展需要，这也符合我国哲学观念所推崇的“多元一体”和谐论。

（三）价值创新：系统智慧化

智能包装的发展根本以及核心动力是价值创新，即实现更为广泛的互联互通和更深入的智能智慧。实际上，包装系统的智慧化也是价值塑造的过程，它指向了设计的价值创新。

包装的智能化只是包装产品的基础表征，系统的智慧化才是其真正的目的。在新时代的智慧管理系统中，整个体系以用户为中心、需求为导向、技术为手段，来实现供应链的协同化与智慧化，这也是设计价值体系创新的一个显著特征。在经济转型的时代背景下，智能包装通过与多领域技术、跨专业知识的渗透与融合，共同作用，形成了相生共长、协调发展的复合型创新体系，以推动智能产业的创新发展。

结语

作为“中国制造2025”的重要发展领域之一，包装产业的智能化升级和智慧化发展是必然的。包装产业从传统包装形式逐渐转型为数字化、智能化、智慧化，这不单是技术水平的反映，也是不断协调设计中人-事-物关系的结果。这种创造性的转化，可以实现最大化的设计价值输出，从而为我国的产业转型和设计创新注入新动力。