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

編者按：

新的包裝技術能夠幫助企業(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的措施。這些創(chuàng)新可以幫助企業(yè)大大改善供應鏈運營中的問題，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)能夠做出關鍵的供應鏈改進之一。引用1可跟蹤性能夠確保供應鏈中的每個節(jié)點都可以對產(chǎn)品的位置進行確認。它幫助供應鏈的成員檢測產(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)被管理之后重新進入供應鏈。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，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的方式。在應用之前，企業(yè)應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，從延長保質期到溫度、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)品的其他術語密切相關。如有源包裝和智能包裝。

1.主動包裝（Active packaging）

主動包裝技術的主要目的是保持產(chǎn)品的質量和延長保質期。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來影響應觸發(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，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的氧氣含量，有助于維護產(chǎn)品的安全，延長保質期。

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“捕獲并提供有關包裝產(chǎn)品在運輸或儲存過程中質量的信息”。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該是上述的感知包裝（Intelligent Packaging）與主動包裝（Active packaging）的結合。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)這些變化進行操作（主動的）。引用5它可以主動監(jiān)測和控制封裝內的環(huán)境，并與外部接口（電氣或光學）通信。

智能包裝（Smart packaging）通常使用傳感器或智能標簽來監(jiān)控產(chǎn)品質量、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)品的來源以及供應鏈中的任何污染源或篡改源。

這三種包裝的最終目標包括延長保質期、新鮮度監(jiān)控、與消費者交流質量信息、安全改進、提高便利性、增強可溯性以及有效的改善目標召回等。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預計2017年到2023年將以5.16%的復合年增長率（CAGR）進行增長。智能包裝的預期增長表明，企業(yè)需要持續(xù)了解和學習這些包裝技術的創(chuàng)新才能跟上市場變化的步伐。

2、在供應鏈中的應用

智能包裝有許多潛在的應用領域，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或其他設備進行信息交互、傳遞。

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

1.食品供應鏈

包裝已成為食品供應鏈中必不可少的一項技術，用來確保安全，避免不良反應、滿足消費者的期望同時延長產(chǎn)品的保質期。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期的能力上發(fā)揮重要的作用。

目前有很多技術可以跟蹤或測試（但通常不會并存）農產(chǎn)品在供應鏈中的浪費情況。然而這些技術成本高昂，而且由于隨機樣本的鑒定和定量測試通常是通過外部技術和認證實驗室進行。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鏈中進行無縫跟蹤、預測和共享有關農業(yè)食品的數(shù)據(jù)技術的不斷更新。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)可以提供關于指定目標任何情況的數(shù)據(jù)，例如有機和無機揮發(fā)性化合物和病原體的化學、物理或生物指標。這些數(shù)據(jù)可以用在數(shù)學模型中，生成關于產(chǎn)品質量和保質期的預測。

以商品包裝或容器上的跟蹤和傳感的標簽技術為例，標簽上的數(shù)據(jù)將被上傳到互聯(lián)網(wǎng)上，無需人工干預，進行信息共享和分析，例如，智能RFID標簽可以與傳感元件集成，例如化學反應涂層、石蕊試紙或導電點擊，可以檢測食物中的任何腐敗變化。然后智能RFID標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，還可以跟蹤其質量。雖然RFID基礎設施發(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標簽跟蹤和記錄食品質量。

2.醫(yī)藥保健供應鏈

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%，預計2016年至2024年的復合年增長率將超過20%。

醫(yī)療保健和醫(yī)藥細分市場被視為智能包裝的主要增長市場，因為這些領域需要提高供應鏈的可視性。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)品離開和到達整個供應鏈的各個節(jié)點時跟蹤和監(jiān)控產(chǎn)品。他們還希望看到產(chǎn)品轉移時的實施狀態(tài)，從而有機會監(jiān)控和操作，彌補因盜竊或丟失而造成的收入損失風險，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、平板電腦或其他支持WIFI的通信設備，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。

智能包裝的應用不局限于食品和藥品行業(yè)。其他行業(yè)，如個人護理、汽車和物流業(yè)可能采用智能包裝，用來改善產(chǎn)品保護和實時跟蹤，并防止盜竊、轉移、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，也沒有任何相關這項技術可以從供應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，關鍵客戶最愿意采用新的包裝解決方案，以及該技術在哪里具有最大的潛力，能夠產(chǎn)生多大的影響，

對制造技術的全新要求：在將智能包裝應用于各種產(chǎn)品之前，制造商需要開發(fā)與當前包裝標準兼容的傳感器和指示器制造技術。印刷技術作為一種重要的制造技術，受到了研究和制造界的廣泛關注。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、綠色標準。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)境的影響是至關重要的。解決辦法可能包括使用將太陽能等自然能源轉化為電能的電子產(chǎn)品，或應用安裝在紙張等可生物降解材料上的“綠色”柔性電子設備。

4.立法

智能包裝的復雜性也構成了相關法律的復雜性。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注的問題。智能包裝可以搜集關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，以仿被盜。密碼學系統(tǒng)和區(qū)塊鏈是解決這些問題的主要途徑之一。密碼學將幫助智能包裝儲存信息，這樣除了預期的接收者之外，任何人都無法讀取信息。區(qū)塊鏈是一個包含交易記錄的數(shù)字“塊鏈，在該技術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鏈有效性和效率方面具有巨大的潛力。有許多應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)有的端到端供應鏈中，可以通過改善關鍵流程，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、將智能設備集成到當前包裝生產(chǎn)線的復雜性，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，先進的制造技術，如卷對卷印刷，以及物聯(lián)網(wǎng)和區(qū)塊鏈的應用，也可以解決這些問題。但是，為了解決與實現(xiàn)智能包裝相關的所有基本問題，需要在工業(yè)供應鏈的每個節(jié)點之間進行跨協(xié)作。需要制造業(yè)、分析科學、預測模型、數(shù)據(jù)分析、犯罪學和商業(yè)領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鏈當中。此外，學術界和產(chǎn)業(yè)界需要共同努力，以了解供應鏈的所有戰(zhàn)術和操作，從長遠來看，將受到這項新技術的影響。組織和研究機構可以縮小學術界和行業(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，調整他們的包裝和供應鏈，以滿足不斷變化的需求。