基于“工業(yè)4.0”視閾下的智能產(chǎn)品包裝發(fā)展趨勢研究

戴丹

(廣東文藝職業(yè)學(xué)院，廣東 廣州 511400）

在我國建設(shè)與發(fā)展的過程中，包裝產(chǎn)業(yè)已形成穩(wěn)定的規(guī)模與完善的體系，但當(dāng)前還存在著諸多問題，如包裝制造過程的智能化水平較低。在“工業(yè)4.0”的背景下，包裝產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向?yàn)橹悄苤圃?，因此包裝產(chǎn)業(yè)要在先進(jìn)生產(chǎn)方式的引導(dǎo)下，將傳統(tǒng)共產(chǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)橹悄?，?shí)現(xiàn)包裝產(chǎn)業(yè)的長遠(yuǎn)發(fā)展。

1 “工業(yè)4.0”背景下智能產(chǎn)品包裝發(fā)展現(xiàn)狀

“工業(yè)4.0”是由德國在2013年提出的概念，其含義主要是指開啟以“生產(chǎn)制造智能化”為代表的第四次工業(yè)革命，在大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行變革，充分融合信息化與自動化，在虛擬的信息網(wǎng)絡(luò)世界中融合實(shí)體系統(tǒng)，使工程朝著智能化的方向發(fā)展[1]。自“工業(yè)4.0”概念提出后引起了制造業(yè)的廣泛關(guān)注，其目標(biāo)實(shí)踐傳統(tǒng)的工業(yè)生產(chǎn)工作進(jìn)行轉(zhuǎn)型，轉(zhuǎn)變?yōu)橹悄芄こ?。Smiithers Pira指出未來五年包裝行業(yè)實(shí)現(xiàn)工業(yè)4.0技術(shù)可行性，強(qiáng)調(diào)包裝行業(yè)要發(fā)生重要的技術(shù)變革，將技術(shù)變革貫穿于生產(chǎn)和包裝過程中的全過程，促進(jìn)產(chǎn)品包裝的智能化發(fā)展。

2 基于“工業(yè)4.0”與“中國制造2025”背景下智能產(chǎn)品包裝的轉(zhuǎn)型創(chuàng)新

在“工業(yè)4.0”與“中國制造2025”被提出后，制造業(yè)的思想、模式、創(chuàng)新模式都發(fā)生了巨大的轉(zhuǎn)變。在思想改變方面，包裝企業(yè)強(qiáng)調(diào)要對客戶進(jìn)行精準(zhǔn)定位，明確要為客戶提供怎樣的服務(wù)，爭取為客戶創(chuàng)造更大的價(jià)值，加強(qiáng)對員工信息化思維的培養(yǎng)，重點(diǎn)關(guān)注大數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)型產(chǎn)品與裝備，具備創(chuàng)新思維，實(shí)現(xiàn)企業(yè)的信息化與科技化發(fā)展。在制造業(yè)模式改變方面，傳統(tǒng)智能制造業(yè)的核心發(fā)展目標(biāo)為通過對制造過程的適應(yīng)、測量、診斷、學(xué)習(xí)等過程，實(shí)現(xiàn)柔性化與無人化的制造業(yè)，通過啟發(fā)式算法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等計(jì)算機(jī)智能技術(shù)對人類的智能活動進(jìn)行模擬，再通過分析、判斷，最終進(jìn)行決策，主要對制造環(huán)境中，人的部分腦力勞動進(jìn)行取代，當(dāng)前智能制造業(yè)模式的發(fā)展是在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)等技術(shù)的推動下實(shí)現(xiàn)的[2]。在創(chuàng)新模式改變方面，“工業(yè)4.0”與“中國制造2025”不等同于智能制造，智能制造只限制于生產(chǎn)運(yùn)營過程，但“工業(yè)4.0”與“中國制造2025”是站在戰(zhàn)略創(chuàng)新的角度上，也就是構(gòu)建顧客對工廠的模式，實(shí)現(xiàn)管理與需求的一體化管理。包裝企業(yè)能夠通過資源計(jì)劃改變自身的創(chuàng)新模式，資源計(jì)劃也是對制造行業(yè)物質(zhì)、資金、信息資源實(shí)現(xiàn)一體化管理的信息管理系統(tǒng)，能夠全面結(jié)合企業(yè)的人力、物力與財(cái)力，對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢與匯總，實(shí)現(xiàn)企業(yè)資源的動態(tài)協(xié)調(diào)。

3 智能產(chǎn)品包裝發(fā)展現(xiàn)狀

智能產(chǎn)品包裝主要是對產(chǎn)品保有基礎(chǔ)包裝功能，對產(chǎn)品所處環(huán)境的相關(guān)信息進(jìn)行感知、監(jiān)控與記錄，將其傳遞給使用者，實(shí)現(xiàn)使用者與信息的交互。我國智能產(chǎn)品包裝正朝著自動化與智能化的方向發(fā)展，但由于我國對智能制造領(lǐng)域的了解較少，缺乏行業(yè)整合能力、專業(yè)技術(shù)團(tuán)隊(duì)與整體服務(wù)能力，導(dǎo)致智能產(chǎn)品的包裝設(shè)備智能化程度較低，導(dǎo)致包裝效率較低，成本較高[3]。智能包裝在發(fā)展的過程中種類逐漸豐富，智能包裝技術(shù)涉及到保險(xiǎn)、安全溯源、二維碼與射頻防偽識別技術(shù)等，基于“工業(yè)4.0”的背景下，為了實(shí)現(xiàn)智能產(chǎn)品包裝的長遠(yuǎn)發(fā)展，在包裝企業(yè)中還需要積極利用自動化生產(chǎn)方式，再加上智能技術(shù)，形成智能制造體系，提升對生產(chǎn)過程的可控能力[4]。

4 基于“工業(yè)4.0”視閾下的智能產(chǎn)品包裝市場挑戰(zhàn)

4.1 工人與機(jī)器人合作

“工業(yè)4.0”在被提出前，傳統(tǒng)的智能產(chǎn)品包裝主要是依靠工業(yè)機(jī)器人在特定環(huán)境中完成規(guī)定工作，將機(jī)器人與人類的工作空間分開，雖然在一定程度上避免人類受到傷害，但卻缺乏合作意識，因此在技術(shù)發(fā)展的過程中，最終形成智能機(jī)器人，由智能機(jī)器人對傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行取代[5]。智能機(jī)器人能夠?qū)θ祟惖南敕ㄅc行為等進(jìn)行思考和識別，在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)與人類的合作，通過二者的協(xié)作加強(qiáng)人機(jī)交互力度，通過人機(jī)協(xié)作發(fā)揮機(jī)器人與人類的優(yōu)勢，提升生產(chǎn)質(zhì)量與效率。另外語音助手正在不斷普及的過程中，語音助手此類新型機(jī)器人能夠?qū)θ祟惖恼Z言進(jìn)行處理，對語言進(jìn)行進(jìn)一步分析，在理解后能夠與人類進(jìn)行交流，便于人們能夠?qū)蠖藬?shù)據(jù)信息進(jìn)行快速查詢與提取。

4.2 自主機(jī)器人

傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人在工作的過程中屬于非自主性，主要是在編程人員控制的背景下，對事先規(guī)劃好的任務(wù)進(jìn)行自動執(zhí)行，在機(jī)器學(xué)習(xí)算法發(fā)展的背景下，傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人的工作狀態(tài)有所轉(zhuǎn)變。機(jī)器自主學(xué)習(xí)算法的內(nèi)涵是機(jī)器在充分掌握數(shù)據(jù)后，能夠利用人工智能技術(shù)主動學(xué)習(xí)，不受在編程人員指定動作的限制，機(jī)器人在自主學(xué)習(xí)的狀態(tài)下能夠?qū)ξ粗h(huán)境下的未知問題進(jìn)行迅速反應(yīng)與處理，根據(jù)實(shí)際情況隨時(shí)調(diào)整參數(shù)，在大量樣本數(shù)據(jù)的支撐下，機(jī)器人的運(yùn)行效果更加穩(wěn)定[6]。在包裝企業(yè)中，在生產(chǎn)過程中通過傳感器的應(yīng)用，將生產(chǎn)數(shù)據(jù)與技術(shù)相結(jié)合，為機(jī)器人的自主學(xué)習(xí)提供數(shù)據(jù)支撐，有利于提升機(jī)器人產(chǎn)品生產(chǎn)的質(zhì)量與效率，提升生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本。當(dāng)前的機(jī)器人系統(tǒng)能夠?qū)?fù)雜的現(xiàn)場狀況快速適應(yīng)，并對現(xiàn)場情況進(jìn)行自動監(jiān)測，聯(lián)網(wǎng)后機(jī)器人能夠動態(tài)適應(yīng)工作。目前各領(lǐng)域都加大開發(fā)機(jī)器自主學(xué)習(xí)系統(tǒng)的力度，以提升行業(yè)的自動化水平。

4.3 包裝機(jī)器語言

若機(jī)器之間缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)化接口，將難以實(shí)現(xiàn)“工業(yè)4.0”，當(dāng)前包裝企業(yè)所使用的包裝機(jī)械語言與其他行業(yè)相比較為領(lǐng)先。2008年首次提出了包裝機(jī)械語言的應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)包裝設(shè)備之間的連接與通用，為機(jī)器的設(shè)計(jì)提供標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)前，機(jī)器人制造商都是按照包裝機(jī)械語言來設(shè)計(jì)機(jī)器人，預(yù)計(jì)到2023年，包裝機(jī)械語言會成為全球性的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

4.4 勞動力變化

在智能工廠不斷提升自身自動化程度的影響下，將會對人員需求產(chǎn)生一定的影響，在需求降低后，對技術(shù)、軟件等方面的人員需求不斷提高。當(dāng)企業(yè)引入機(jī)器人后，將其用于生產(chǎn)線中，將會對企業(yè)選址等方面產(chǎn)生影響，傳統(tǒng)包裝廠由于搬遷的成本較高，大多會選擇將廠房搬至與客戶更近的地方，在客戶表明需求后企業(yè)能夠及時(shí)做出響應(yīng)與處理，有利于節(jié)省更多的時(shí)間與物流成本。在此形勢下，大部分包裝工作都朝著發(fā)達(dá)國家搬遷，并利用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)集中式管理，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確性與一致性較強(qiáng)的包裝生產(chǎn)[7]。

4.5 增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)安全

越來越多的工廠廣泛應(yīng)用智能化設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)，在2010年已經(jīng)檢測出世界上第一個(gè)針對工業(yè)控制系統(tǒng)攻擊的破壞性病毒，也就是Stuxnet病毒，在廣泛應(yīng)用的背景下，包裝制造業(yè)在網(wǎng)絡(luò)中很有可能會受到網(wǎng)絡(luò)攻擊等不安全的隱患。特定黑客在進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)、改變程序配置較容易，因此相關(guān)企業(yè)必須要采取有效的網(wǎng)絡(luò)安全解決方案，通過監(jiān)控軟件的安裝，對關(guān)鍵設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)保護(hù)[8]。

5 基于“工業(yè)4.0”視閾下的智能產(chǎn)品包裝發(fā)展趨勢

5.1 智能工廠

智能工廠主要是通過信息技術(shù)與自動化技術(shù)、人工智能技術(shù)(artificial intelligence, AI)相融合，打造智能的生產(chǎn)工作，使機(jī)器與產(chǎn)品的智能性更強(qiáng)，結(jié)合大數(shù)據(jù)技術(shù)，促進(jìn)智能產(chǎn)品包裝的生產(chǎn)、設(shè)計(jì)和銷售。智能工廠的智能化生產(chǎn)更具有柔性化與個(gè)性化，有利于促進(jìn)包裝工廠的大規(guī)模生產(chǎn)轉(zhuǎn)型，滿足市場的生產(chǎn)需求。智能工廠主要依靠信息通信技術(shù)與信息物理系統(tǒng)將人機(jī)對話轉(zhuǎn)化為機(jī)機(jī)之間的智能對話，加強(qiáng)工廠與支付、物流與產(chǎn)品開發(fā)平臺的密切聯(lián)系，形成智能化制造體系，通過平臺對產(chǎn)品生產(chǎn)的指令進(jìn)行接收，再根據(jù)產(chǎn)品制作的需求形成數(shù)字化信息表示，對其中的信息和生產(chǎn)流程進(jìn)行解讀，找到車間與工位，對設(shè)備和工序進(jìn)行智能化安排。在建設(shè)智能工廠的同時(shí)要配備相應(yīng)的智能化、網(wǎng)絡(luò)化設(shè)備，還包括智能終端等，保證生產(chǎn)的準(zhǔn)確性，提高工作效率[9]。

5.2 云工廠

在深入自動化與信息化融合的過程，云工廠這種新的商業(yè)模式因此而產(chǎn)生，云工廠設(shè)備已基本實(shí)現(xiàn)智能化，在數(shù)據(jù)采集后將數(shù)據(jù)進(jìn)行上傳，通過對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中數(shù)據(jù)的分析，掌握工廠生產(chǎn)線的實(shí)際狀況，是處于滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)還是空閑狀態(tài)，空閑工廠可通過向投標(biāo)者競標(biāo)的方式，表達(dá)自身的優(yōu)點(diǎn)，積極獲取相應(yīng)的訂單，當(dāng)出現(xiàn)云工廠后，工業(yè)領(lǐng)域上將出現(xiàn)創(chuàng)新與創(chuàng)業(yè)浪潮。云工廠在深度融合自動化與信息化的基礎(chǔ)上，通過創(chuàng)新連接實(shí)體工業(yè)與大數(shù)據(jù)，建立標(biāo)準(zhǔn)化的體系與流程，為客戶提供在線的業(yè)務(wù)板塊，并根據(jù)實(shí)際發(fā)展情況不斷優(yōu)化技術(shù)、流程、軟件等。

5.3 智能生產(chǎn)

智能生產(chǎn)主要是指在包裝生產(chǎn)設(shè)備數(shù)據(jù)交互的過程中，使有機(jī)體的智能化程度更高，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化與分布式的生產(chǎn)設(shè)施結(jié)構(gòu)。智能生產(chǎn)的側(cè)重點(diǎn)具體表現(xiàn)在應(yīng)用人機(jī)互動、智能化物流管理等先進(jìn)技術(shù)的過程，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)下單，對客戶的需求進(jìn)行集中，避免多次修改，對交貨期進(jìn)行預(yù)測，預(yù)測過程中要充分考慮物料換型的前提準(zhǔn)備，滿足專業(yè)的網(wǎng)絡(luò)化生產(chǎn)設(shè)備、無紙化生產(chǎn)文檔、可視化生產(chǎn)數(shù)據(jù)、無人化生產(chǎn)現(xiàn)場、透明化生產(chǎn)過程，積極應(yīng)用先進(jìn)技術(shù)，使企業(yè)的產(chǎn)品生產(chǎn)數(shù)據(jù)分析朝著智能化的方向發(fā)展。在智能產(chǎn)品包裝過程中，需要經(jīng)過多樣性裝置的加工，在智能生產(chǎn)的過程中，決定其順利進(jìn)行的重要因素為智能物流，智能物流中包含智能運(yùn)輸、包裝、配送等，主要依托電子識別技術(shù)識別物流車輛，依托射頻識別技術(shù)識別貨物，依托GPS技術(shù)定位物流車輛，向控制中心發(fā)送車輛信息，實(shí)現(xiàn)自動化的貨物運(yùn)輸，使包裝企業(yè)的物流服務(wù)水平有所提升[10]。另外，智能生產(chǎn)的有效性，就必須要依靠大數(shù)據(jù)與工業(yè)軟件的支撐，通過建立智能生產(chǎn)模塊來實(shí)現(xiàn)目標(biāo)，利用計(jì)算能力、信息分析能力等實(shí)現(xiàn)智能制造，促進(jìn)智能產(chǎn)品包裝的可持續(xù)發(fā)展。

5.4 智能服務(wù)

在“中國制造2025”被提出后，“互聯(lián)網(wǎng)+”作為其重要支撐，要廣泛應(yīng)用于包裝產(chǎn)業(yè)中，實(shí)現(xiàn)“互聯(lián)網(wǎng)+包裝”新型模式，發(fā)揮優(yōu)化和集成作用，將互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新模式與包裝企業(yè)的各環(huán)節(jié)深入融合，促進(jìn)包裝產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新力和生產(chǎn)力的提升。包裝企業(yè)通過實(shí)現(xiàn)智能化的產(chǎn)品生產(chǎn)與包裝能夠?qū)τ脩舻臄?shù)據(jù)和狀態(tài)進(jìn)行采集，再上傳給廠商后很有可能形成新型的商業(yè)模式，通過分析數(shù)據(jù)、了解運(yùn)行狀態(tài)，使包裝產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)廠商朝著服務(wù)商的方向轉(zhuǎn)型。智能產(chǎn)品的包裝服務(wù)的功能較豐富，具體表現(xiàn)為以下幾方面：第一，智能包裝服務(wù)能夠根據(jù)客戶需求制定針對性的制造方案，從選擇、設(shè)計(jì)包裝材料到儲存、銷售等，顧客能夠?qū)Πb上的二維碼進(jìn)行掃描，使顧客能夠觀看導(dǎo)向管的制作與運(yùn)輸信息。第二，在產(chǎn)品運(yùn)行時(shí)，其中形成的數(shù)據(jù)能夠隨時(shí)向廠商傳遞，使廠商能夠明確產(chǎn)品的運(yùn)行狀態(tài)[11]。第三，智能包裝服務(wù)平臺能夠在企業(yè)需求的基礎(chǔ)上，制定與企業(yè)發(fā)展相符合的訂單與流程管理服務(wù)，在產(chǎn)品加工時(shí)能夠收集服務(wù)平臺數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對訂單的統(tǒng)一加工，再進(jìn)行分類放置，提升智能產(chǎn)品包裝效率。

6 結(jié)語

綜上所述，基于“工業(yè)4.0”視閾下，縱觀當(dāng)前制造業(yè)的發(fā)展趨勢，在智能產(chǎn)品包裝方面迎來智能化發(fā)展，在此基礎(chǔ)上必須要轉(zhuǎn)變包裝產(chǎn)業(yè)的思維模式，通過建立智能包裝工廠，通過實(shí)現(xiàn)智能包裝生產(chǎn)、智能包裝運(yùn)輸與智能服務(wù)等，積極面對“工業(yè)4.0”帶來的挑戰(zhàn)，使智能產(chǎn)業(yè)朝著智能化、自動化、信息化的方向發(fā)展，實(shí)現(xiàn)智能產(chǎn)品包裝的可持續(xù)發(fā)展。