【智慧製造】下一個千億藍海市場，智慧包裝產業發展回顧及應用展望

隨著《中國製造2025》規劃路線的出臺，製造業改革之船已經起航了，其主攻方向是智慧製造，智慧包裝迎來發展的春天。我國包裝工業總產值已達1.9萬億元，位居世界第二，而智慧包裝將成為下一個風口!智慧包裝的發展離不開多領域技術的協同發展，特別是印刷電子技術的發展。可以預見的是，隨著物聯網時代的到來以及社會消費升級，部分領域從傳統包裝升級成智慧包裝是必然的。不論是物聯網智慧包裝還是功能性智慧包裝其都存在巨大的想象空間以及廣大的潛在市場。

1.智慧包裝的定義

智慧包裝，指通過創新思維，在包裝中加入了更多機械、電氣、電子和化學效能的等新技術，使其既具有通用的包裝功能，又具有一些特殊的效能，以滿足商品的特殊要求和特殊的環境條件。

圖1 智慧包裝的定義

智慧包裝分為功能性材料智慧包裝、結構性智慧包裝、資訊型智慧包裝，其中又涉及到保鮮技術、水溶膜包裝技術、二維碼技術、包裝性與結構創新技術、便攜包裝技術、紋理防偽技術、磁共振射頻防偽識別技術、食品安全溯源方案技術等。

圖2 智慧包裝涉及的技術領域

而近些年來逐漸備受矚目的印刷電子技術，更是將傳統的印刷工藝應用於製造電子元器件和產品,其最大特點是它們不依賴於基底材料的導體或半導體性質，可以以薄膜形態沉積到任何材料上。在絕大多數的智慧包裝應用中，都可以通過整合印刷電子技術，實現更多“智慧”屬性，例如在倉儲、運輸、銷售過程中的質量資訊記錄與表現等，並具備柔性、環保、低成本等優勢。

智慧包裝按照其功能材料及功能，大致可以分為：功能型智慧包裝、結構型智慧包裝、資訊型智慧包裝和其他型別智慧包裝。

圖3 智慧包裝的分類

功能材料型智慧包裝是指通過應用新型智慧包裝材料，改善和增加包裝的功能，以達到和完成特定包裝的目的。結構型智慧包裝是指通過增加或改進部分包裝結構，而使包裝具有某些特殊功能和智慧型特點。資訊型智慧包裝技術主要是指以反映包裝內容物及其內在品質和運輸、銷售過程資訊為主的新型技術。資訊型智慧包裝技術是最有發展活力和前景的包裝技術之一。

圖4 智慧包裝的應用領域

智慧包裝技術是集合了多元知識基礎的新興技術分支。創造性設計和人本位思想則是“智慧化包裝”技術的精髓。包裝智慧化技術的出現使商品及其包裝對於人類更具有親和力，使商務資訊的人機互動式溝通更為簡捷。智慧型包裝在保護消費者權益與人身安全、保護市場正常秩序、方便商務電子化、開發新穎的產品消費形式方面將起到其重要的作用，具有極廣闊的發展前景。

2.智慧包裝發展趨勢

近年來，隨著材料科學、現代控制技術、計算機技術與人工智慧等相關技術的進步，帶動了智慧包裝的飛速的發展。第一代智慧包裝技術基於光學/視覺識別，側重於通過光學特性解決防偽、追蹤、防盜等問題，其特點是隻利用一種技術;有別於第一代智慧包裝技術，第二代智慧包裝技術將融合印刷電子、RFID、柔性顯示等新型技術，使商品及其包裝對於人類更具有親和力，使人機互動式溝通更為便捷，使得“智慧”包裝更加主動地呈現出物聯網特性。

智慧包裝應用在幾乎所有的產品應用領域，包括電子產品、食品、飲料、醫藥、生活用品等。智慧包裝正日益成為產品功能的延伸，併成為整合各種創新技術手段的載體，高新技術的浪潮將包裝推向了更高的發展境界，智慧包裝即將成為物聯網產業下一個風口!

圖5 智慧包裝典型應用

據IDTechEx預測，10年內電子智慧包裝裝置的全球需求額將迅速增長至14.5億美元。根據Technavio最新的報告，分析師預計全球智慧包裝市場將以近8%的複合年增長率增長，到2019年超過310億美元。電子包裝(e-packaging)市場的主要服務物件仍將以擁有電子功能的包裝消費品(CPG)為主，其10年內的總產品數量將增至145億件。

當前國外已有相當數量的成熟應用案例，併成立了相應的行業組織指導產業的發展，而國內目前智慧包裝產業尚處於起步階段，然後對於使用者需求和應用環境絲毫不亞於國外，在未來的2-3年，智慧包裝市場必將成為物聯網產業新的藍海。

圖6 智慧包裝典型應用方向

雖然智慧包裝技術在世界各國的應用還剛剛開始，有些技術還處於實驗和研究階段。可以說，這項技術同時處於起步階段。如何抓住這個機遇，發展我國的包裝事業，提升我國包裝的技術含量，以適應新形式下國際經濟形式的要求，是每一個包裝人士所面臨的問題。隨著時代的變遷，商品種類更加繁多複雜，包裝所肩負的功能也越來越多。高新技術的浪潮將包裝推向了更高的發展境界，發展智慧化包裝是歷史必然。

圖7 智慧包裝典型應用方向

3.業界成熟應用案例

智慧包裝在保護、服務、資訊等方面的強大功能，使其在藥品、食品、日用化學品、物流等領域運用越來越廣泛。除了延長食品、飲料、藥品和其他產品的保質期以外，這些智慧包裝還承擔著提高產品可追溯性的重擔。

1)食品智慧包裝：指示食品是否變質(TTI技術)，延長保鮮期;

2)藥物智慧包裝：保證藥物質量，提高服藥的準確性和方便性;

3)日化用品智慧包裝：化妝品;

4)其它智慧包裝應用：包括庫存管理、購物導向和互動(產品深度介紹)、防偽及品牌保護、質量和安全、防止產品換包，以及附加新型的功能等。

4. 國內包裝印刷產業對智慧包裝的佈局

智慧包裝技術的出現，使商品及其包裝對於人類更具有親和力，使人機互動式溝通更為簡捷。隨著智慧包裝技術的發展，包裝正日益成為產品功能的延伸，成為整合各種創新技術手段的載體。高新技術的浪潮將包裝推向了更高的發展境界，發展智慧化包裝是必然趨勢。大力投入智慧包裝開發戒成立智慧包裝事業叢集已成為業內趨勢!

圖8 智慧包裝市場需求分析

縱觀智慧包裝產業發展趨勢，無論從終端中戶需求還是產業端需求，都對智慧包裝提出了巨大的產品需求和市場預期，“智慧包裝” 將成為印刷包裝行業發展和產業升級的核心動力，也是各個領先印刷包裝企業所必爭的技術制高點!

圖9 國內從事智慧包裝的主要企業

5.總結

中國步入“十三五”階段，此階段也是中國製造業走向由大變強的重要關口,資訊科技、生物技術、新材料技術等交叉融合，正在引發新一輪科技革命和產業變革。隨著《中國製造2025》規劃路線的出臺，製造業改革之船已經起航了，其主攻方向是智慧製造，智慧包裝迎來發展的春天。我國包裝工業總產值已達1.9萬億元，位居世界第二，而智慧包裝將成為下一個風口!

圖10 智慧包裝示意

智慧包裝技術的出現，使商品及其包裝對於人類更具有親和力，使人機互動式溝通更為簡捷。隨著智慧包裝技術的發展，包裝正日益成為產品功能的延伸，成併為整合各種創新技術手段的載體。智慧包裝技術是集合了多元知識基礎的新興技術分支，高新技術的浪潮將包裝推向了更高的發展境界，發展智慧化包裝是必然趨勢。

綜上，智慧包裝的發展離不開多領域技術的協同發展，特別是印刷電子技術的發展。可以預見的是，隨著物聯網時代的到來以及社會消費升級，部分領域從傳統包裝升級成智慧包裝是必然的，不論是物聯網智慧包裝還是功能性智慧包裝其都存在巨大的想象空間以及廣大的潛在市場。

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一文讀懂自動化立體倉庫

自動化立體倉庫，是物流倉儲中出現的新概念。利用立體倉庫裝置可實現倉庫高層合理化，存取自動化，操作簡便化；自動化立體倉庫，是當前技術水平較高的形式。

自動化立體倉庫的主體由貨架，巷道式堆垛起重機、入（出）庫工作臺和自動運進（出）及操作控制系統組成。貨架是鋼結構或鋼筋混凝土結構的建築物或結構體，貨架內是標準尺寸的貨位空間，巷道堆垛起重機穿行於貨架之間的巷道中，完成存、取貨的工作；管理上採用WCS系統進行控制。

一、自動化立體倉庫組成部分

1.貨架:用於儲存貨物的鋼結構。主要有焊接式貨架和組合式貨架兩種基本形式。

2.托盤（貨箱）：用於承載貨物的器具，亦稱工位器具。

3.巷道堆垛機:用於自動存取貨物的裝置。按結構形式分為單立柱和雙立柱兩種基本形式；按服務方式分為直道、彎道和轉移車三種基本形式。

4.輸送機系統:立體庫的主要外圍裝置，負責將貨物運送到堆垛機或從堆垛機將貨物移走。輸送機種類非常多，常見的有輥道輸送機，鏈條輸送機，升降臺，分配車，提升機，皮帶機等。

5.AGV系統:即自動導向小車。根據其導向方式分為感應式導向小車和鐳射導向小車。

6.WCS自動控制系統:驅動自動化立體庫系統各裝置的自動控制系統。以採用現場匯流排方式為控制模式為主。

7.WMS資訊管理系統:是全自動化立體庫系統的核心，可以與其他系統（如ERP系統等）聯網或整合。

二、自動化立體倉庫設計

立體倉庫設計步驟，一般分為以下幾步。

一）收集、研究使用者的原始資料，明確使用者所要達到的目標，這些原始資料包括：

1.明確自動化立體倉庫與上游、下游銜接的工藝過程；

2.物流要求：上游進入倉庫的最大入庫員、向下遊轉運的最大出庫量以及所要求的庫容量；

3.物料的規格引數：物料的品種數、物料包裝形式、外包裝尺寸、重量、儲存方式及其它物料的其它特性；

4.立體倉庫的現場條件及環境要求；

5.使用者對倉庫管理系統的功能要求；

6.其它相關的資料及特殊要求。

二）確定自動化立體倉庫的主要形式及相關引數

所有原始資料收集完畢後，可根據這些第一手資料計算出設計時所需的相關引數，包括：

①對整個庫區的出入庫總量要求，亦即倉庫的流量要求；

②貨物單元的外形尺寸及其重量；

③倉庫儲存區（貨架區）的倉位數量；

④結合上述三點確定儲存區（貨架廠）貨架的排數、列數及巷道數目其它相關技術引數。

三）合理佈置自動化立體倉庫的總體佈局及物流圖

一般來說，自動化立體倉庫包括：入庫暫存區、檢驗區、碼垛區、儲存區、出庫暫存區、托盤暫存區、不合格品暫存區及雜物區等。規劃時，立體倉庫內不一定要把上述的每一個區都規劃進去，可根據使用者的工藝特點及要求來合理劃分各區域和增減區域。同時，還要合理考慮物料的流程，使物料的流動暢通無阻，這將直接影響到自動化立體倉庫的能力和效率。

四）選擇機械裝置型別及相關引數

貨架：

貨架的設計是立體倉庫設計的一項重要內容，它直接影響到立體倉庫面積和空間的利用率。

①貨架形式：貨架的形式有很多，而用在自動化立體倉庫的貨架一般有：橫樑式貨架、牛腿式貨架、流動式貨架等。設計時，可根據貨物單元的外形尺寸、重量及其它相關因素來合理選取。

②貨格的尺寸：貨格的尺寸取決於貨物單元與貨架立柱、橫樑（牛腿）之間的間隙大小，同對，在一定程度上也受到貨架結構型式及其它因素的影響。

堆垛機：

堆垛機是整個自動化立體倉庫的核心裝置，通過手動操作、半自動操作或全自動操作實現把貨物從一處搬運到另一處。它由機架（上橫樑、下橫樑、立柱）、水平行走機構、提升機構、載貨臺、貨叉及電氣控制系統構成。

①堆垛機形式的確定：堆垛機形式多種多樣，包括單軌巷道式堆垛機、雙軌巷道式堆垛機、轉巷道式堆株機、單立柱堆垛機、雙立柱堆垛機等等。

②堆垛機速度的確定：根據倉庫的流量要求，計算出堆垛機的水平速度、提升速度及貨叉速度。

③其它引數及配置：據倉庫現場情況及使用者的要求選定堆垛機的定位方式、通訊方式等。堆垛機的配置可高可低，視具體情況而定。

輸送系統：

根據物流圖，合理選擇輸送機的型別，包括：輥道輸送機、鏈條輸送機、皮帶輸送機、升降移載機、提升機等。同時，還要根據倉庫的瞬時流量合理確定輸送系統的速度。

其它裝置：

根據倉庫的工藝流程及使用者的一些特殊要求，可適當增加一些輔助裝置，包括：手持終端、叉車、平衡吊等。

五）設計WCS控制系統及WMS倉庫管理系統的各功能模組

根據倉庫的工藝流程及使用者的要求，合理設計控制系統及倉庫管理系統。控制系統及倉庫管理系統一般採用模組化設計，便於升級和維護。

六）模擬模擬整套系統

在有條件的情況下，對整套系統進行模擬模擬，可以對立體倉庫的貯運工作進行較為直觀的描述，發現其中的一些問題和不足，並作出相應的更正，以優化整個AS/RS系統。

七）進行裝置及控制管理系統的詳細設計

以上所述為自動化立體倉庫設計的一般過程，在具體設計中，可結合具體情況靈活運用。

三、自動化立體倉庫投資收益

自動化立體倉庫其優越性是多方面的，對於企業來說,可從以下幾個方面得到體現：

1 .提高空間利用率

早期立體倉庫的構想，其基本出發點就是提高空間利用率，充分節約有限且寶貴的土地。在西方有些已開發國家，提高空間利用率的觀點已有更廣泛深刻的含義，節約土地，已與節約能源、環境保護等更多的方面聯絡起來。有些甚至把空間的利用率作為系統合理性和先進性考核的重要指標來對待。

立體庫的空間利用率與其規劃緊密相連。一般來說，自動化高架倉庫其空間利用率為普通平庫的2-5倍，這是相當可觀的。

2. 便於形成先進的物流系統，提高企業生產管理水平

傳統倉庫只是貨物儲存的場所，儲存貨物是其唯一的功能，是一種“靜態儲存”。自動化立體倉庫採用先進的自動化物料搬運裝置，不僅能使貨物在倉庫內按需要自動存取，而且可以與倉庫以外的生產環節進行有機的連線，並通過計算機管理系統和自動化物料搬運裝置使倉庫成為企業生產物流中的一個重要環節。企業外購件和自制生產件進入自動化倉庫儲存是整個生產的一個環節，短時儲存是為了在指定的時間自動輸出到下一道工序進行生產，從而形成一個自動化的物流系統，這是一種“動態儲存”，也是當今自動化倉庫發展的一個明顯的技術趨勢。

總結：

自動化是倉儲管理髮展的必然趨勢，自動化立體倉庫的作業效率及自動化的技術水平可以使得企業物流效率大幅提升，立體庫的基本技術也日益成熟，目前越來越多的企業開始採用自動化立體倉庫。企業可以根據實際情況建設中大型的立體庫，也根據需要建設中小型自動化立體庫。

文章來源：高工機器人

人工智慧賽博物理作業系統

AI-CPS OS

“人工智慧賽博物理作業系統”（新一代技術+商業作業系統“AI-CPS OS”：雲端計算+大資料+物聯網+區塊鏈+人工智慧）分支用來的今天，企業領導者必須瞭解如何將“技術”全面滲入整個公司、產品等“商業”場景中，利用AI-CPS OS形成數字化+智慧化力量，實現行業的重新佈局、企業的重新構建和自我的煥然新生。

AI-CPS OS的真正價值並不來自構成技術或功能，而是要以一種傳遞獨特競爭優勢的方式將自動化+資訊化、智造+產品+服務和資料+分析一體化，這種整合方式能夠釋放新的業務和運營模式。如果不能實現跨功能的更大規模融合，沒有顛覆現狀的意願，這些將不可能實現。

領導者無法依靠某種單一戰略方法來應對多維度的數字化變革。面對新一代技術+商業作業系統AI-CPS OS顛覆性的數字化+智慧化力量，領導者必須在行業、企業與個人這三個層面都保持領先地位：

1. 重新行業佈局：你的世界觀要怎樣改變才算足夠？你必須對行業典範進行怎樣的反思？

2. 重新構建企業：你的企業需要做出什麼樣的變化？你準備如何重新定義你的公司？

3. 重新打造自己：你需要成為怎樣的人？要重塑自己並在數字化+智慧化時代保有領先地位，你必須如何去做？

AI-CPS OS是數字化智慧化創新平臺，設計思路是將大資料、物聯網、區塊鏈和人工智慧等無縫整合在雲端，可以幫助企業將創新成果融入自身業務體系，實現各個前沿技術在雲端的優勢協同。AI-CPS OS形成的數字化+智慧化力量與行業、企業及個人三個層面的交叉，形成了領導力模式，使數字化融入到領導者所在企業與領導方式的核心位置：

1. 精細：這種力量能夠使人在更加真實、細緻的層面觀察與感知現實世界和數字化世界正在發生的一切，進而理解和更加精細地進行產品個性化控制、微觀業務場景事件和結果控制。

2. 智慧：模型隨著時間（資料）的變化而變化，整個系統就具備了智慧（自學習）的能力。

3. 高效：企業需要建立實時或者準實時的資料採集傳輸、模型預測和響應決策能力，這樣智慧就從批量性、階段性的行為變成一個可以實時觸達的行為。

4. 不確定性：數字化變更顛覆和改變了領導者曾經仰仗的思維方式、結構和實踐經驗，其結果就是形成了複合不確定性這種顛覆性力量。主要的不確定性蘊含於三個領域：技術、文化、制度。

5. 邊界模糊：數字世界與現實世界的不斷融合成CPS不僅讓人們所知行業的核心產品、經濟學定理和可能性都產生了變化，還模糊了不同行業間的界限。這種效應正在向生態系統、企業、客戶、產品快速蔓延。

AI-CPS OS形成的數字化+智慧化力量通過三個方式激發經濟增長：

1. 創造虛擬勞動力，承擔需要適應性和敏捷性的複雜任務，即“智慧自動化”，以區別於傳統的自動化解決方案；

2. 對現有勞動力和實物資產進行有利的補充和提升，提高資本效率；

3. 人工智慧的普及，將推動多行業的相關創新，開闢嶄新的經濟增長空間。

給決策制定者和商業領袖的建議：

1. 超越自動化，開啟新創新模式：利用具有自主學習和自我控制能力的動態機器智慧，為企業創造新商機；

2. 迎接新一代資訊科技，迎接人工智慧：無縫整合人類智慧與機器智慧，重新

   評估未來的知識和技能型別；

3. 制定道德規範：切實為人工智慧生態系統制定道德準則，並在智慧機器的開

   發過程中確定更加明晰的標準和最佳實踐；

4. 重視再分配效應：對人工智慧可能帶來的衝擊做好準備，制定戰略幫助面臨

   較高失業風險的人群；

5. 開發數字化+智慧化企業所需新能力：員工團隊需要積極掌握判斷、溝通及想象力和創造力等人類所特有的重要能力。對於中國企業來說，創造兼具包容性和多樣性的文化也非常重要。

子曰：“君子和而不同，小人同而不和。”  《論語·子路》雲端計算、大資料、物聯網、區塊鏈和 人工智慧，像君子一般融合，一起體現科技就是生產力。

如果說上一次哥倫布地理大發現，擴充的是人類的物理空間。那麼這一次地理大發現，擴充的就是人們的數字空間。在數學空間，建立新的商業文明，從而發現新的創富模式，為人類社會帶來新的財富空間。雲端計算，大資料、物聯網和區塊鏈，是進入這個數字空間的船，而人工智慧就是那船上的帆，哥倫布之帆！

新一代技術+商業的人工智慧賽博物理作業系統AI-CPS OS作為新一輪產業變革的核心驅動力，將進一步釋放歷次科技革命和產業變革積蓄的巨大能量，並創造新的強大引擎。重構生產、分配、交換、消費等經濟活動各環節，形成從巨集觀到微觀各領域的智慧化新需求，催生新技術、新產品、新產業、新業態、新模式。引發經濟結構重大變革，深刻改變人類生產生活方式和思維模式，實現社會生產力的整體躍升。

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產業智慧官  AI-CPS

用“人工智慧賽博物理作業系統”（新一代技術+商業作業系統“AI-CPS OS”：雲端計算+大資料+物聯網+區塊鏈+人工智慧），在場景中構建狀態感知-實時分析-自主決策-精準執行-學習提升的認知計算和機器智慧；實現產業轉型升級、DT驅動業務、價值創新創造的產業互聯生態鏈。

長按上方二維碼關注微信公眾號： AI-CPS，更多資訊回覆：

新技術：“雲端計算”、“大資料”、“物聯網”、“區塊鏈”、“人工智慧”；新產業：“智慧製造”、“智慧金融”、“智慧零售”、“智慧駕駛”、“智慧城市”；新模式：“財富空間”、“工業網際網路”、“資料科學家”、“賽博物理系統CPS”、“供應鏈金融”。

官方網站：AI-CPS.NET

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