基于“工业4.0”视阈下的智能产品包装发展趋势研究

戴丹

(广东文艺职业学院，广东 广州 511400）

在我国建设与发展的过程中，包装产业已形成稳定的规模与完善的体系，但当前还存在着诸多问题，如包装制造过程的智能化水平较低。在“工业4.0”的背景下，包装产业的发展方向为智能制造，因此包装产业要在先进生产方式的引导下，将传统共产转变为智能，实现包装产业的长远发展。

1 “工业4.0”背景下智能产品包装发展现状

“工业4.0”是由德国在2013年提出的概念，其含义主要是指开启以“生产制造智能化”为代表的第四次工业革命，在大数据、云计算等技术的基础上进行变革，充分融合信息化与自动化，在虚拟的信息网络世界中融合实体系统，使工程朝着智能化的方向发展[1]。自“工业4.0”概念提出后引起了制造业的广泛关注，其目标实践传统的工业生产工作进行转型，转变为智能工程。Smiithers Pira指出未来五年包装行业实现工业4.0技术可行性，强调包装行业要发生重要的技术变革，将技术变革贯穿于生产和包装过程中的全过程，促进产品包装的智能化发展。

2 基于“工业4.0”与“中国制造2025”背景下智能产品包装的转型创新

在“工业4.0”与“中国制造2025”被提出后，制造业的思想、模式、创新模式都发生了巨大的转变。在思想改变方面，包装企业强调要对客户进行精准定位，明确要为客户提供怎样的服务，争取为客户创造更大的价值，加强对员工信息化思维的培养，重点关注大数据转型产品与装备，具备创新思维，实现企业的信息化与科技化发展。在制造业模式改变方面，传统智能制造业的核心发展目标为通过对制造过程的适应、测量、诊断、学习等过程，实现柔性化与无人化的制造业，通过启发式算法、人工神经网络等计算机智能技术对人类的智能活动进行模拟，再通过分析、判断，最终进行决策，主要对制造环境中，人的部分脑力劳动进行取代，当前智能制造业模式的发展是在物联网技术、大数据技术等技术的推动下实现的[2]。在创新模式改变方面，“工业4.0”与“中国制造2025”不等同于智能制造，智能制造只限制于生产运营过程，但“工业4.0”与“中国制造2025”是站在战略创新的角度上，也就是构建顾客对工厂的模式，实现管理与需求的一体化管理。包装企业能够通过资源计划改变自身的创新模式，资源计划也是对制造行业物质、资金、信息资源实现一体化管理的信息管理系统，能够全面结合企业的人力、物力与财力，对原始数据进行查询与汇总，实现企业资源的动态协调。

3 智能产品包装发展现状

智能产品包装主要是对产品保有基础包装功能，对产品所处环境的相关信息进行感知、监控与记录，将其传递给使用者，实现使用者与信息的交互。我国智能产品包装正朝着自动化与智能化的方向发展，但由于我国对智能制造领域的了解较少，缺乏行业整合能力、专业技术团队与整体服务能力，导致智能产品的包装设备智能化程度较低，导致包装效率较低，成本较高[3]。智能包装在发展的过程中种类逐渐丰富，智能包装技术涉及到保险、安全溯源、二维码与射频防伪识别技术等，基于“工业4.0”的背景下，为了实现智能产品包装的长远发展，在包装企业中还需要积极利用自动化生产方式，再加上智能技术，形成智能制造体系，提升对生产过程的可控能力[4]。

4 基于“工业4.0”视阈下的智能产品包装市场挑战

4.1 工人与机器人合作

“工业4.0”在被提出前，传统的智能产品包装主要是依靠工业机器人在特定环境中完成规定工作，将机器人与人类的工作空间分开，虽然在一定程度上避免人类受到伤害，但却缺乏合作意识，因此在技术发展的过程中，最终形成智能机器人，由智能机器人对传统工业机器人进行取代[5]。智能机器人能够对人类的想法与行为等进行思考和识别，在此基础上实现与人类的合作，通过二者的协作加强人机交互力度，通过人机协作发挥机器人与人类的优势，提升生产质量与效率。另外语音助手正在不断普及的过程中，语音助手此类新型机器人能够对人类的语言进行处理，对语言进行进一步分析，在理解后能够与人类进行交流，便于人们能够对后端数据信息进行快速查询与提取。

4.2 自主机器人

传统工业机器人在工作的过程中属于非自主性，主要是在编程人员控制的背景下，对事先规划好的任务进行自动执行，在机器学习算法发展的背景下，传统工业机器人的工作状态有所转变。机器自主学习算法的内涵是机器在充分掌握数据后，能够利用人工智能技术主动学习，不受在编程人员指定动作的限制，机器人在自主学习的状态下能够对未知环境下的未知问题进行迅速反应与处理，根据实际情况随时调整参数，在大量样本数据的支撑下，机器人的运行效果更加稳定[6]。在包装企业中，在生产过程中通过传感器的应用，将生产数据与技术相结合，为机器人的自主学习提供数据支撑，有利于提升机器人产品生产的质量与效率，提升生产率，降低生产成本。当前的机器人系统能够对复杂的现场状况快速适应，并对现场情况进行自动监测，联网后机器人能够动态适应工作。目前各领域都加大开发机器自主学习系统的力度，以提升行业的自动化水平。

4.3 包装机器语言

若机器之间缺乏统一的标准化接口，将难以实现“工业4.0”，当前包装企业所使用的包装机械语言与其他行业相比较为领先。2008年首次提出了包装机械语言的应用能够实现包装设备之间的连接与通用，为机器的设计提供标准。当前，机器人制造商都是按照包装机械语言来设计机器人，预计到2023年，包装机械语言会成为全球性的行业标准。

4.4 劳动力变化

在智能工厂不断提升自身自动化程度的影响下，将会对人员需求产生一定的影响，在需求降低后，对技术、软件等方面的人员需求不断提高。当企业引入机器人后，将其用于生产线中，将会对企业选址等方面产生影响，传统包装厂由于搬迁的成本较高，大多会选择将厂房搬至与客户更近的地方，在客户表明需求后企业能够及时做出响应与处理，有利于节省更多的时间与物流成本。在此形势下，大部分包装工作都朝着发达国家搬迁，并利用工业互联网技术实现集中式管理，实现准确性与一致性较强的包装生产[7]。

4.5 增强网络安全

越来越多的工厂广泛应用智能化设备与互联网，在2010年已经检测出世界上第一个针对工业控制系统攻击的破坏性病毒，也就是Stuxnet病毒，在广泛应用的背景下，包装制造业在网络中很有可能会受到网络攻击等不安全的隐患。特定黑客在进入网络、改变程序配置较容易，因此相关企业必须要采取有效的网络安全解决方案，通过监控软件的安装，对关键设备进行实时保护[8]。

5 基于“工业4.0”视阈下的智能产品包装发展趋势

5.1 智能工厂

智能工厂主要是通过信息技术与自动化技术、人工智能技术(artificial intelligence, AI)相融合，打造智能的生产工作，使机器与产品的智能性更强，结合大数据技术，促进智能产品包装的生产、设计和销售。智能工厂的智能化生产更具有柔性化与个性化，有利于促进包装工厂的大规模生产转型，满足市场的生产需求。智能工厂主要依靠信息通信技术与信息物理系统将人机对话转化为机机之间的智能对话，加强工厂与支付、物流与产品开发平台的密切联系，形成智能化制造体系，通过平台对产品生产的指令进行接收，再根据产品制作的需求形成数字化信息表示，对其中的信息和生产流程进行解读，找到车间与工位，对设备和工序进行智能化安排。在建设智能工厂的同时要配备相应的智能化、网络化设备，还包括智能终端等，保证生产的准确性，提高工作效率[9]。

5.2 云工厂

在深入自动化与信息化融合的过程，云工厂这种新的商业模式因此而产生，云工厂设备已基本实现智能化，在数据采集后将数据进行上传，通过对工业互联网中数据的分析，掌握工厂生产线的实际状况，是处于满负荷运转状态还是空闲状态，空闲工厂可通过向投标者竞标的方式，表达自身的优点，积极获取相应的订单，当出现云工厂后，工业领域上将出现创新与创业浪潮。云工厂在深度融合自动化与信息化的基础上，通过创新连接实体工业与大数据，建立标准化的体系与流程，为客户提供在线的业务板块，并根据实际发展情况不断优化技术、流程、软件等。

5.3 智能生产

智能生产主要是指在包装生产设备数据交互的过程中，使有机体的智能化程度更高，进而实现网络化与分布式的生产设施结构。智能生产的侧重点具体表现在应用人机互动、智能化物流管理等先进技术的过程，实现精准下单，对客户的需求进行集中，避免多次修改，对交货期进行预测，预测过程中要充分考虑物料换型的前提准备，满足专业的网络化生产设备、无纸化生产文档、可视化生产数据、无人化生产现场、透明化生产过程，积极应用先进技术，使企业的产品生产数据分析朝着智能化的方向发展。在智能产品包装过程中，需要经过多样性装置的加工，在智能生产的过程中，决定其顺利进行的重要因素为智能物流，智能物流中包含智能运输、包装、配送等，主要依托电子识别技术识别物流车辆，依托射频识别技术识别货物，依托GPS技术定位物流车辆，向控制中心发送车辆信息，实现自动化的货物运输，使包装企业的物流服务水平有所提升[10]。另外，智能生产的有效性，就必须要依靠大数据与工业软件的支撑，通过建立智能生产模块来实现目标，利用计算能力、信息分析能力等实现智能制造，促进智能产品包装的可持续发展。

5.4 智能服务

在“中国制造2025”被提出后，“互联网+”作为其重要支撑，要广泛应用于包装产业中，实现“互联网+包装”新型模式，发挥优化和集成作用，将互联网创新模式与包装企业的各环节深入融合，促进包装产业的创新力和生产力的提升。包装企业通过实现智能化的产品生产与包装能够对用户的数据和状态进行采集，再上传给厂商后很有可能形成新型的商业模式，通过分析数据、了解运行状态，使包装产业生产厂商朝着服务商的方向转型。智能产品的包装服务的功能较丰富，具体表现为以下几方面：第一，智能包装服务能够根据客户需求制定针对性的制造方案，从选择、设计包装材料到储存、销售等，顾客能够对包装上的二维码进行扫描，使顾客能够观看导向管的制作与运输信息。第二，在产品运行时，其中形成的数据能够随时向厂商传递，使厂商能够明确产品的运行状态[11]。第三，智能包装服务平台能够在企业需求的基础上，制定与企业发展相符合的订单与流程管理服务，在产品加工时能够收集服务平台数据，实现对订单的统一加工，再进行分类放置，提升智能产品包装效率。

6 结语

综上所述，基于“工业4.0”视阈下，纵观当前制造业的发展趋势，在智能产品包装方面迎来智能化发展，在此基础上必须要转变包装产业的思维模式，通过建立智能包装工厂，通过实现智能包装生产、智能包装运输与智能服务等，积极面对“工业4.0”带来的挑战，使智能产业朝着智能化、自动化、信息化的方向发展，实现智能产品包装的可持续发展。