5G時代背景下的印刷智能包裝傳感器及印刷智能化發(fā)展

馬夢迪 孫銳 孫加振

商品流通與應用的需求日益增強促進了包裝技術(shù)不斷進行發(fā)展變革。傳統(tǒng)的包裝主要是起防護、隔離、定量、裝飾和說明的作用。隨著科技技術(shù)的進步和人們需求的不斷增長，人們對包裝的要求也越來越高，因此人們在包裝中融入了很多智能化的成分，以滿足日益復雜的流通環(huán)境和人們不斷增加的需求，使包裝擁有了傳統(tǒng)包裝所不具備的智能成分，也就是新發(fā)展起來的智能包裝。當今5G時代背景下，智能包裝不僅具備傳統(tǒng)包裝的保護產(chǎn)品、促進銷售、方便運輸?shù)裙δ?，還包含大量的產(chǎn)品信息，它依靠內(nèi)部的傳感器件和條碼，將標記和監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)合起來，用以檢測產(chǎn)品當前的狀態(tài)，如溫度、濕度、菌落等。利用印刷電子技術(shù)制備微型傳感器應用于產(chǎn)品包裝可以實現(xiàn)包裝信息化及可視化。同時，隨著5G技術(shù)的日趨成熟及印刷業(yè)智能化轉(zhuǎn)型速度的加快，印刷與5G技術(shù)的融合也指日可待。5G技術(shù)將促進印刷業(yè)的創(chuàng)新應用及當前印刷業(yè)的智能化轉(zhuǎn)型，為包裝印刷產(chǎn)品的應用帶來新的影響。本文討論了5G信息化的時代大背景下印刷在智能包裝傳感器制造及智能化方面的發(fā)展。

印刷智能包裝傳感器

智能傳感器是具有信息處理功能的傳感器。智能傳感器帶有微處理機，具有采集、處理、交換信息的能力，是傳感器集成化與微處理機相結(jié)合的產(chǎn)物。與一般傳感器相比，智能傳感器具有以下3個優(yōu)點：通過軟件技術(shù)可實現(xiàn)高精度的信息采集，而且成本低;具有一定的編程自動化能力;功能多樣化。利用印刷電子技術(shù)將傳統(tǒng)印刷技術(shù)和電子技術(shù)相結(jié)合，把傳統(tǒng)印刷工藝應用于制造先進功能電子器件和高性能產(chǎn)品。利用特定的功能性材料、助劑等配置成液態(tài)墨水，進一步改善承印物表面的印刷適性，從而可以實現(xiàn)智能傳感器的印刷制造。

5G技術(shù)可以將包裝信息的采集和跟蹤提升到新的水平。傳統(tǒng)意義上的包裝，是為了在流通過程中保護產(chǎn)品、方便貯運、促進銷售，按一定技術(shù)方法而采用的容器、材料及輔助物等的總體名稱。包裝制造廠商通過在包裝上安裝5G傳感器，產(chǎn)品制造商和消費者就可獲得更加豐富的包裝信息，例如位置、溫度、濕度、重力等有關(guān)產(chǎn)品狀態(tài)的實時反饋。故宮推出的一款故宮月餅禮盒包裝，就是以該方向為目標的一個嘗試，其包裝盒上附有二維碼和認證碼，掃描完成后輸入驗證碼，手機上就會呈現(xiàn)一個完整的關(guān)于中秋祝賀的視頻，包含了商品的制作、來源以及一些典故等。隨著人機界面交互應用的需求，智能包裝傳感器的發(fā)展將會提供越來越直接的信息及能量交互。印刷可人機交互的智能包裝傳感器會有利促進5G技術(shù)在智能包裝領(lǐng)域的融合發(fā)展。在不久的將來，或許越來越多的商品將會取消紙質(zhì)說明書，而通過外包裝上的5G技術(shù)和AR技術(shù)向客戶顯示產(chǎn)品信息。

5G技術(shù)對印刷智能化的影響

5G是第五代移動通信網(wǎng)絡(luò)的簡稱，其峰值理論傳輸速度可達每秒數(shù)十GB，比4G網(wǎng)絡(luò)的傳輸速度快數(shù)百倍。這也意味著，在5G技術(shù)的帶動下，數(shù)據(jù)生成的數(shù)量、交互的時效性、實時數(shù)據(jù)處理速率都將以倍數(shù)增長。西安理工大學副教授劉琳琳認為，3G、4G技術(shù)解決了人與智能終端的交互問題，而5G技術(shù)將解決機器與機器之間的交互問題，這也是印刷業(yè)實現(xiàn)智能化的基礎(chǔ)條件。5G的到來，將給傳統(tǒng)的印刷技術(shù)賦予新的定義。5G之下，印刷業(yè)在生產(chǎn)、維護等方面將出現(xiàn)一大批革命性的應用場景。

1.5G新技術(shù)在印刷行業(yè)衍生更豐富的應用

5G技術(shù)帶來了互聯(lián)網(wǎng)的革命，在傳輸速度實現(xiàn)質(zhì)的飛躍，設(shè)備傳輸命令以及自動識別系統(tǒng)圖像采集數(shù)據(jù)分析能力不斷加強，硬件環(huán)境及硬件技術(shù)已經(jīng)能滿足智能化信息化發(fā)展的大環(huán)境下，5G技術(shù)或?qū)⑼苿游锫?lián)網(wǎng)應用的落地，帶動通信、電子元器件、芯片、電子標簽、終端應用等全產(chǎn)業(yè)鏈的升級。與此同時，作為連接人、機器和設(shè)備的物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵支撐技術(shù)，亦應受到印刷包裝企業(yè)的高度關(guān)注。

當前，許多印刷企業(yè)已建設(shè)了WiFi工廠，一定程度上解決了車間數(shù)據(jù)采集和人機交互的問題。劉琳琳認為，當前WiFi工廠解決的仍是人機交互層面的數(shù)字化應用場景，如ERP、人工數(shù)據(jù)錄入等規(guī)模較小的數(shù)據(jù)量，這與5G有較大差距。北京印刷學院機電工程學院院長齊元勝認為，隨著5G技術(shù)的成熟運用，目前基于WiFi的工廠互聯(lián)會被舍棄，基于數(shù)字化技術(shù)的智能工廠管理將得到實現(xiàn)。

可見，無論是WiFi技術(shù)抑或是5G技術(shù)，其根本都是解決通訊的問題，但5G技術(shù)是使更大規(guī)模的數(shù)據(jù)采集和處理得以實現(xiàn)。而以大數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的印刷生產(chǎn)中，其衍生的實際應用將更為豐富。

數(shù)字化技術(shù)、控制技術(shù)、移動互聯(lián)、人工智能都是逐步通過一些更可靠和更合理的方法讓印刷由繁入簡。5G技術(shù)將從根本上解決和突破現(xiàn)在印刷的實時性問題，特別是高保真數(shù)字復現(xiàn)場景下的印刷場景細節(jié)再現(xiàn)和展示，真正有效地將印刷線性作業(yè)流程轉(zhuǎn)變?yōu)橥膱A作業(yè)流程，不僅實現(xiàn)從內(nèi)容編創(chuàng)、設(shè)計、印制到用戶應用體驗的整合，而且在同一個平臺上實現(xiàn)協(xié)同作業(yè)與評測，對印刷產(chǎn)生深刻影響。

2.5G新技術(shù)應用推動印刷行業(yè)發(fā)展

齊元勝認為，5G網(wǎng)絡(luò)具有超大帶寬數(shù)據(jù)傳輸、海量連接和超低時延遠程控制能力特點，結(jié)合大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能等技術(shù)，必將對未來經(jīng)濟社會發(fā)展起到巨大推動作用?！霸谀承┓矫?，5G技術(shù)帶來的將是革命性的變革，如對目前企業(yè)管理運營的3G、4G網(wǎng)絡(luò)軟硬件環(huán)境的提升?！?/p>

傳統(tǒng)的印刷包裝企業(yè)向印刷數(shù)字化、電子化以及3D打印等功能印刷領(lǐng)域轉(zhuǎn)型，不失為一種新的可能?，F(xiàn)時已有傳統(tǒng)印刷包裝企業(yè)涉足RFID電子標簽、柔性顯示器、LED天線、3D打印等功能印刷領(lǐng)域的成功案例。而新一代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將促使傳統(tǒng)印刷包裝企業(yè)進一步擁抱互聯(lián)網(wǎng)，向數(shù)字印刷領(lǐng)域邁進。新型的印刷包裝企業(yè)可以更多地嘗試采用O2O模式，在垂直領(lǐng)域搭建線上電商平臺，線下布局數(shù)字印刷門店和服務(wù)點，以互聯(lián)網(wǎng)平臺中心管理線上、線下的入口流量，并與企業(yè)ERP系統(tǒng)完成無縫對接，通過線上、線下相結(jié)合的方式給用戶帶來不一樣的數(shù)字印刷設(shè)計服務(wù)體驗。

隨著智能手機的普及，手機的性能已然越來越強大。而5G技術(shù)的應用，會更多地響應消費者的需求，使印刷品類不斷增加，服務(wù)能力越來越強?？梢哉f，優(yōu)質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)，便捷的服務(wù)，高品質(zhì)、高速度的數(shù)字印刷設(shè)備，將會走向各個服務(wù)半徑，而便捷的物流會快速地將成品送到每一位顧客手中?；蛟S，印刷業(yè)將因為5G網(wǎng)絡(luò)的普及而達到后用新高點。

5G時代印刷智能化的機遇與挑戰(zhàn)

數(shù)據(jù)的采集、傳遞、控制、管理和應用決定了印刷企業(yè)在實際生產(chǎn)中的實時性、協(xié)同性以及可視化等場景的具體應用，即從數(shù)據(jù)到應用，通訊是基礎(chǔ)。5G作為通訊技術(shù)的一種，可幫助企業(yè)解決設(shè)備之間的高頻次、大數(shù)據(jù)級別的通訊問題。

武漢大學印刷與包裝系教授萬曉霞認為，作為新一代移動通信技術(shù)，5G技術(shù)的迅猛發(fā)展正好切合了印刷包裝這類傳統(tǒng)制造企業(yè)的智能制造轉(zhuǎn)型對無線網(wǎng)絡(luò)的應用需求，5G技術(shù)定義的三大場景不但覆蓋了高帶寬、低延時等傳統(tǒng)應用場景，還能滿足工業(yè)環(huán)境下的設(shè)備互聯(lián)和遠程交互應用需求，這種廣域網(wǎng)全覆蓋的特點為大中型包裝印刷企業(yè)構(gòu)建統(tǒng)一的無線網(wǎng)絡(luò)提供了可能。

但是，當前印刷業(yè)對5G技術(shù)的布局應用還略顯滯后，需要印企、設(shè)備制造商、教育研究機構(gòu)等協(xié)同布局、積極創(chuàng)新，在軟硬件各方面發(fā)力，從而為行業(yè)帶來商業(yè)機會。

作者單位：齊魯工業(yè)大學（山東省科學院）輕工科學與工程學院、山東省高等學校綠色印刷包裝材料與技術(shù)重點實驗室（齊魯工業(yè)大學）、數(shù)字打印先進材料協(xié)同創(chuàng)新中心（濟南市）

責任編輯：薛金萍