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注：原作者是Dr. Bahar Aliakbarian 密歇根州立大學(xué)包裝學(xué)院副教授，翻譯為高珉。

編者按：

新的包裝技術(shù)能夠幫助企業(yè)監(jiān)控產(chǎn)品及其周圍的環(huán)境，同時對兩者的變化采取相應(yīng)的措施。這些創(chuàng)新可以幫助企業(yè)大大改善供應(yīng)鏈運營中的問題，但是前提是企業(yè)必須要克服一些挑戰(zhàn)。

提高產(chǎn)品的可溯性是指在供應(yīng)鏈的任何節(jié)點上都可以確定產(chǎn)品信息和位置的程度，這是企業(yè)能夠做出關(guān)鍵的供應(yīng)鏈改進(jìn)之一。引用1可跟蹤性能夠確保供應(yīng)鏈中的每個節(jié)點都可以對產(chǎn)品的位置進(jìn)行確認(rèn)。它幫助供應(yīng)鏈的成員檢測產(chǎn)品是否來自制造商，是否再運輸過程中被轉(zhuǎn)移，是否在不合適的時間或地點被引入或重新引入，或者是否在確定產(chǎn)品已經(jīng)被管理之后重新進(jìn)入供應(yīng)鏈。簡單來說，通過提高可溯性，企業(yè)可以更好地了解產(chǎn)品是否再運輸或儲存過程中被轉(zhuǎn)移、偽造或以其他方式篡改。

企業(yè)提高產(chǎn)品可溯性的其中一種方法就是使用或創(chuàng)造新的包裝技術(shù)，可以稱之為智能包裝。智能包裝的解決方案可以大大提高供應(yīng)鏈的有效性和效率，特別是在食品和飲料、制藥和醫(yī)療保健等行業(yè)。然而，目前主要的挑戰(zhàn)仍然是如何全面采用這些新技術(shù)的方式。在應(yīng)用之前，企業(yè)應(yīng)該充分了解智能包裝的優(yōu)勢和挑戰(zhàn)。

1、什么是智能包裝？

智能包裝是指除了產(chǎn)品之外，還提供“額外附加”的任何組件。這些組件可以是任何事物或者技術(shù)，從延長保質(zhì)期到溫度、PH值、濕度和新鮮度的顯示器和指示器，再到跟蹤設(shè)備。從這個意義上說，智能包裝與創(chuàng)新包裝產(chǎn)品的其他術(shù)語密切相關(guān)。如有源包裝和智能包裝。

1.主動包裝（Active packaging）

主動包裝技術(shù)的主要目的是保持產(chǎn)品的質(zhì)量和延長保質(zhì)期。主要動過從包裝產(chǎn)品或其周圍環(huán)境中釋放或吸收物質(zhì)來影響應(yīng)觸發(fā)事件（如暴露于紫外線或壓力下降等）。通常，這包括不同的成分，如水分或氣體清除劑或抗菌薄膜等。引用2、3主動包裝的一個很好的例子是氧消除技術(shù)，它被用于包裝對氧敏感的產(chǎn)品，如藥品、化妝品、食品和添加劑。除氧劑去除或降低包裝內(nèi)的氧氣含量，有助于維護(hù)產(chǎn)品的安全，延長保質(zhì)期。

2.感知包裝（Intelligent Packaging）(狹義的智能包裝)

大多數(shù)專家將其解釋為，感知包裝主要用于“檢測包裝產(chǎn)品的狀態(tài)”以及“捕獲并提供有關(guān)包裝產(chǎn)品在運輸或儲存過程中質(zhì)量的信息”。引用4智能包裝的一個簡單定義是“感知和通知的包裝”。因此，感知包裝系統(tǒng)包括硬件組建，例如時間-溫度指示器（TTI）、氣體檢測器、新鮮和/或催熟指示器，以及射頻識別（RFID）系統(tǒng)。

3.智能包裝（Smart packaging）

我們理解的智能包裝應(yīng)該是上述的感知包裝（Intelligent Packaging）與主動包裝（Active packaging）的結(jié)合。這種類型的高級包裝系統(tǒng)可以監(jiān)控產(chǎn)品或其環(huán)境的變化（智能的），并根據(jù)這些變化進(jìn)行操作（主動的）。引用5它可以主動監(jiān)測和控制封裝內(nèi)的環(huán)境，并與外部接口（電氣或光學(xué)）通信。

智能包裝（Smart packaging）通常使用傳感器或智能標(biāo)簽來監(jiān)控產(chǎn)品質(zhì)量、儲存條件或外部環(huán)境。引用6例如，使用TTIS的智能包裝可以記錄時間和溫度，并提供產(chǎn)品的部分或全部溫度歷史。引用7另外一個例子是基于RFID的包裝。基于傳感器的EFID技術(shù)可以集成到產(chǎn)品的包裝中，跟蹤和追蹤產(chǎn)品的來源以及供應(yīng)鏈中的任何污染源或篡改源。

這三種包裝的最終目標(biāo)包括延長保質(zhì)期、新鮮度監(jiān)控、與消費者交流質(zhì)量信息、安全改進(jìn)、提高便利性、增強(qiáng)可溯性以及有效的改善目標(biāo)召回等。據(jù)2018年市場研究未來報告顯示，全球智能包裝市場約為467.4億美元，引用8預(yù)計2017年到2023年將以5.16%的復(fù)合年增長率（CAGR）進(jìn)行增長。智能包裝的預(yù)期增長表明，企業(yè)需要持續(xù)了解和學(xué)習(xí)這些包裝技術(shù)的創(chuàng)新才能跟上市場變化的步伐。

2、在供應(yīng)鏈中的應(yīng)用

智能包裝有許多潛在的應(yīng)用領(lǐng)域，傳統(tǒng)包裝已不能充分滿足客戶期望和產(chǎn)品不斷增長的復(fù)雜性。消費者正在尋找具有性價比高、易于運輸、美觀的包裝。不僅可以保證產(chǎn)品的新鮮度和完整性，同時還能隨時了解產(chǎn)品的歷史或狀況。同時智能包裝還可以通過消費者的手機(jī)或其他設(shè)備進(jìn)行信息交互、傳遞。

特別是在可溯性要求比較高的行業(yè)細(xì)分市場中，智能包裝技術(shù)具有巨大的發(fā)展?jié)摿?，例如食品、飲料、醫(yī)藥和衛(wèi)生保健等方面。

1.食品供應(yīng)鏈

包裝已成為食品供應(yīng)鏈中必不可少的一項技術(shù)，用來確保安全，避免不良反應(yīng)、滿足消費者的期望同時延長產(chǎn)品的保質(zhì)期。引用9因此，食品和飲料行業(yè)是目前最大的智能包裝市場也就不足為奇了。2015年，食品和飲料行業(yè)占全球銷售額的45%（108億美元）以上。引用10事實上，大多數(shù)智能包裝解決方案都是針對視頻供應(yīng)鏈開發(fā)的，旨在減少食品的損失和浪費。

據(jù)聯(lián)合國糧食及農(nóng)業(yè)組織（FAO）的數(shù)據(jù)顯示，全球每年會約有三分之一（13億噸）的糧食存在丟失和浪費的情況，造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失和資源浪費。引用11僅在美國，2017年就浪費了1.26億噸的糧食，其中5700萬噸糧食在食品供應(yīng)鏈的消費者階段產(chǎn)生。引用12雖然食物鏈中的所有參與者都可以在預(yù)防和減少食品浪費方面發(fā)揮作用，但是家庭垃圾的普遍存在表明，智能包裝在解決減少腐敗和延長保質(zhì)期的能力上發(fā)揮重要的作用。

目前有很多技術(shù)可以跟蹤或測試（但通常不會并存）農(nóng)產(chǎn)品在供應(yīng)鏈中的浪費情況。然而這些技術(shù)成本高昂，而且由于隨機(jī)樣本的鑒定和定量測試通常是通過外部技術(shù)和認(rèn)證實驗室進(jìn)行。此外，由于數(shù)據(jù)流中的間隙或中斷或無法與使用者共享信息，目前很難將預(yù)測和跟蹤數(shù)據(jù)提供給最終用戶。因此，仍然需要在整個供應(yīng)鏈中進(jìn)行無縫跟蹤、預(yù)測和共享有關(guān)農(nóng)業(yè)食品的數(shù)據(jù)技術(shù)的不斷更新。例如，業(yè)界對建立一個有效的檢測和檢測系統(tǒng)非常感興趣，該系統(tǒng)可以提供關(guān)于指定目標(biāo)任何情況的數(shù)據(jù)，例如有機(jī)和無機(jī)揮發(fā)性化合物和病原體的化學(xué)、物理或生物指標(biāo)。這些數(shù)據(jù)可以用在數(shù)學(xué)模型中，生成關(guān)于產(chǎn)品質(zhì)量和保質(zhì)期的預(yù)測。

以商品包裝或容器上的跟蹤和傳感的標(biāo)簽技術(shù)為例，標(biāo)簽上的數(shù)據(jù)將被上傳到互聯(lián)網(wǎng)上，無需人工干預(yù)，進(jìn)行信息共享和分析，例如，智能RFID標(biāo)簽可以與傳感元件集成，例如化學(xué)反應(yīng)涂層、石蕊試紙或?qū)щ婞c擊，可以檢測食物中的任何腐敗變化。然后智能RFID標(biāo)簽閱讀器可以將這些信息讀取，使企業(yè)不僅可以跟蹤產(chǎn)品的位置，還可以跟蹤其質(zhì)量。雖然RFID基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展良好，并且在過去的十年中獲得了顯著的發(fā)展成績，但目前只有少數(shù)商用智能包裝系統(tǒng)使用RFID標(biāo)簽跟蹤和記錄食品質(zhì)量。

2.醫(yī)藥保健供應(yīng)鏈

醫(yī)藥保健行業(yè)也是智能包裝的巨大潛在市場。引用13據(jù)2018年市場研究未來報告顯示，2015年全球智能包裝市場中，醫(yī)療保健約占15%，預(yù)計2016年至2024年的復(fù)合年增長率將超過20%。

醫(yī)療保健和醫(yī)藥細(xì)分市場被視為智能包裝的主要增長市場，因為這些領(lǐng)域需要提高供應(yīng)鏈的可視性。智能包裝解決方案（例如支持RFID的包裝、支持WIFI設(shè)備和智能自動分配器）可以幫助企業(yè)更好地檢測潛在的盜竊、偽造和藥物污染。為了確?；颊吣軌颢@得真實、高質(zhì)量的藥物治療，企業(yè)必須能夠追蹤單個產(chǎn)品的生產(chǎn)廠家，并在產(chǎn)品離開和到達(dá)整個供應(yīng)鏈的各個節(jié)點時跟蹤和監(jiān)控產(chǎn)品。他們還希望看到產(chǎn)品轉(zhuǎn)移時的實施狀態(tài)，從而有機(jī)會監(jiān)控和操作，彌補(bǔ)因盜竊或丟失而造成的收入損失風(fēng)險，以及利用該產(chǎn)品制造假冒產(chǎn)品的可能性。通過提供這種可見性和可追溯性，智能包裝還可以幫助企業(yè)遵守法律法規(guī)以及醫(yī)療改革。

智能包裝還可以向消費者傳遞信息，幫助他們更好地了解產(chǎn)品以及如何安全地與產(chǎn)品進(jìn)行交互。它可以幫助病人堅持他們的處方藥物治療方案。例如，智能藥瓶、智能瓶蓋、智能自動配藥器和智能藥柜可以與消費者的智能手機(jī)、平板電腦或其他支持WIFI的通信設(shè)備，提醒他們服藥。這些智能包裝解決方案可以為消費者提供一個劑量計劃，已達(dá)到最佳效果。一些商業(yè)上可用的產(chǎn)品包括（但不限于）Pilleve，TAD，PillDrill，Baswen，Inpower，MedMinder和AdhereTech。

智能包裝的應(yīng)用不局限于食品和藥品行業(yè)。其他行業(yè)，如個人護(hù)理、汽車和物流業(yè)可能采用智能包裝，用來改善產(chǎn)品保護(hù)和實時跟蹤，并防止盜竊、轉(zhuǎn)移、有組織犯罪和假冒偽劣事件的發(fā)生。

3、未來的挑戰(zhàn)

盡管智能包裝的前景一片光明，但是在廣泛的應(yīng)用和推廣道路還很漫長。以下是企業(yè)需要注意的幾個主要問題：

1.額外成本

智能包裝解決方案并不便宜，特別是與傳統(tǒng)的包裝解決方案相比，例如瓦楞紙箱、彈性包裝和托盤。造成這一額外成本的一個主要原因是，智能包裝還沒有進(jìn)入大規(guī)模的生產(chǎn)階段。

2.缺乏可靠的商業(yè)案例

此外，由于大多數(shù)智能包裝產(chǎn)品仍處于開發(fā)的早期階段，因為沒有長期可靠的成功案例。由于缺乏數(shù)據(jù)，因此很難為該產(chǎn)品建立一個可靠的商業(yè)業(yè)務(wù)模型。此外，目前還不清楚智能包裝的總擁有成本，也沒有任何相關(guān)這項技術(shù)可以從供應(yīng)鏈中獲得成本或者它所能提供價值的全名評估。行業(yè)需要全面的端到端價值鏈的研究，其中包括包裝解決方案的最終成本，這些解決方案可以在哪里部署，關(guān)鍵客戶最愿意采用新的包裝解決方案，以及該技術(shù)在哪里具有最大的潛力，能夠產(chǎn)生多大的影響，

對制造技術(shù)的全新要求：在將智能包裝應(yīng)用于各種產(chǎn)品之前，制造商需要開發(fā)與當(dāng)前包裝標(biāo)準(zhǔn)兼容的傳感器和指示器制造技術(shù)。印刷技術(shù)作為一種重要的制造技術(shù)，受到了研究和制造界的廣泛關(guān)注。引用14、15、16、17研究人員發(fā)現(xiàn)，打印方式是制造智能包裝的革命性方法，因為他們能夠以高效、可伸縮和低成本的方式將電子產(chǎn)品（如傳感器、電池、RFID標(biāo)簽和顯示器）直接沉積在柔性基板上。

3.可持續(xù)性

智能包裝的許多組建都不是完全可持續(xù)的，有些甚至不符合客戶所期望的環(huán)保、綠色標(biāo)準(zhǔn)。在某些情況下，其中一些組件（如電池、傳感器、顯示器和電路）很難回收。如果沒有一定程度的可持續(xù)性，智能包裝在這個“可持續(xù)發(fā)展的世界”中實現(xiàn)其應(yīng)有的作用是不可能的。了解和衡量智能包裝組件及其長期對環(huán)境的影響是至關(guān)重要的。解決辦法可能包括使用將太陽能等自然能源轉(zhuǎn)化為電能的電子產(chǎn)品，或應(yīng)用安裝在紙張等可生物降解材料上的“綠色”柔性電子設(shè)備。

4.立法

智能包裝的復(fù)雜性也構(gòu)成了相關(guān)法律的復(fù)雜性。由于智能包裝是由許多不同的組件組成，它比傳統(tǒng)包裝受到更多的法規(guī)和法律的約束。跟蹤和遵守這些規(guī)定將需要來自制造商機(jī)器客戶的大量時間和資源。此外，由于創(chuàng)新解決方案發(fā)展迅速，制造商和客戶希望將這些新技術(shù)納入他們的包裝，立法框架需要靈活和易于更新，以支持和跟上這個高度創(chuàng)新和快速發(fā)展的行業(yè)。

5.隱私問題

對于具有實時監(jiān)控和跟蹤功能的智能包裝系統(tǒng)，安全和數(shù)據(jù)隱私問題也是最受關(guān)注的問題。智能包裝可以搜集關(guān)于客戶的敏感非公開信息（例如身份、行為、位置以及偏好）。這些資料必須加以保護(hù)，以仿被盜。密碼學(xué)系統(tǒng)和區(qū)塊鏈?zhǔn)墙鉀Q這些問題的主要途徑之一。密碼學(xué)將幫助智能包裝儲存信息，這樣除了預(yù)期的接收者之外，任何人都無法讀取信息。區(qū)塊鏈?zhǔn)且粋€包含交易記錄的數(shù)字“塊鏈，在該技術(shù)下篡改單個記錄基本是不可能的。

4、下一步

智能包裝在提高供應(yīng)鏈有效性和效率方面具有巨大的潛力。有許多應(yīng)用程序可以提高客戶滿意度；增加可見性；提高供電的安全性和可靠性；防止產(chǎn)品轉(zhuǎn)移、假冒、盜竊；減少產(chǎn)品浪費。將智能包裝解決方案集成到現(xiàn)有的端到端供應(yīng)鏈中，可以通過改善關(guān)鍵流程，減少盜竊和管理浪費來提高客戶滿意度和忠誠度并降低成本，從而幫助公司提高銷售額。

然而，業(yè)界必須客戶實施智能包裝的一些重大障礙，例如大規(guī)模生產(chǎn)成本高、將智能設(shè)備集成到當(dāng)前包裝生產(chǎn)線的復(fù)雜性，以及對安全性、數(shù)據(jù)隱私和可持續(xù)性的問題。

在某些情況下，先進(jìn)的制造技術(shù)，如卷對卷印刷，以及物聯(lián)網(wǎng)和區(qū)塊鏈的應(yīng)用，也可以解決這些問題。但是，為了解決與實現(xiàn)智能包裝相關(guān)的所有基本問題，需要在工業(yè)供應(yīng)鏈的每個節(jié)點之間進(jìn)行跨協(xié)作。需要制造業(yè)、分析科學(xué)、預(yù)測模型、數(shù)據(jù)分析、犯罪學(xué)和商業(yè)領(lǐng)域的專家來定義一種系統(tǒng)的方法，將智能包裝解決方案集成到供應(yīng)鏈當(dāng)中。此外，學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界需要共同努力，以了解供應(yīng)鏈的所有戰(zhàn)術(shù)和操作，從長遠(yuǎn)來看，將受到這項新技術(shù)的影響。組織和研究機(jī)構(gòu)可以縮小學(xué)術(shù)界和行業(yè)之間的差距。最后，企業(yè)需要一個集成的系統(tǒng)方法，幫助他們了解包裝趨勢，調(diào)整他們的包裝和供應(yīng)鏈，以滿足不斷變化的需求。