曹前榮，孫建明，李 昭 CAO Qianrong, SUN Jianming, LI Zhao

（河南科技大學(xué) 藝術(shù)與設(shè)計學(xué)院，河南 洛陽 471000）

1 工業(yè)產(chǎn)品物流包裝現(xiàn)狀分析

1.1 市場分析

隨著互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)的高速發(fā)展，以及品牌商對產(chǎn)品包裝功能多元化的日益重視和追求，傳統(tǒng)的物流包裝模式已日益顯現(xiàn)出短板，成為工業(yè)產(chǎn)品運輸包裝企業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的瓶頸，人們希望在包裝中加入智能技術(shù)，以滿足日益復(fù)雜的流通系統(tǒng)的要求。雖然我國裝備制造企業(yè)引進了大量高智能化的制造加工設(shè)備來提高產(chǎn)品加工質(zhì)量，但與其他工業(yè)化水平較高的國家相比，我國包裝行業(yè)現(xiàn)代工業(yè)化整體水平還不高，自我研發(fā)能力比較弱，物流制造企業(yè)經(jīng)營分散，各自為政，存在許多不足之處。主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

（1） 粗放型設(shè)計。目前我們的工業(yè)包裝設(shè)計能夠執(zhí)行運輸、保管和流通的基本功能，但大多數(shù)企業(yè)仍然處于粗放型發(fā)展的階段，盲目的追求數(shù)量擴張來吸引資本，忽視了對質(zhì)量的把控，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)單一，高附加值產(chǎn)品少；部分企業(yè)在物流管理方面不夠?qū)I(yè)，企業(yè)規(guī)模普遍較?。粎^(qū)域性強，地區(qū)發(fā)展不平衡等，包裝精細(xì)化發(fā)展較為緩慢。

（2） 物流盲態(tài)。國內(nèi)物流業(yè)服務(wù)參差不齊。有些產(chǎn)品流通層次多，流通渠道長，整個產(chǎn)品供應(yīng)鏈環(huán)節(jié)（生產(chǎn)商、分銷商、運輸商、使用對象等） 之間無法建立有效關(guān)聯(lián)，且物流企業(yè)的數(shù)據(jù)大多連續(xù)性不強，導(dǎo)致對數(shù)據(jù)的收集整理難度大。難以實現(xiàn)對整個物流鏈的全方位監(jiān)控和調(diào)整，產(chǎn)品在運輸途中發(fā)生的問題，運輸者往往難以及時發(fā)現(xiàn)具體出現(xiàn)差錯環(huán)節(jié)及原因，人力、物力損失嚴(yán)重。

（3） 信息化建設(shè)落后。在信息化的今天，一個企業(yè)的發(fā)展和壯大離不開信息化建設(shè)的技術(shù)支持。許多企業(yè)信息化建設(shè)還比較滯后，難以滿足客戶個性化的要求，一方面缺乏熟練操作物流設(shè)施的專業(yè)技術(shù)人員，另一方面企業(yè)軟件應(yīng)用及硬件設(shè)施落后，一些裝卸設(shè)備、倉庫設(shè)施嚴(yán)重老化，缺少現(xiàn)代化、規(guī)模化的作業(yè)區(qū)，為企業(yè)現(xiàn)代化信息建設(shè)帶來了阻礙。

1.2 運輸環(huán)境分析

產(chǎn)品一經(jīng)生產(chǎn)出來便要進入流通環(huán)節(jié)，在這個過程中，包裝和產(chǎn)品要經(jīng)受不同因素不同程度的損害，如振動、沖擊、跌落、溫度、濕度、雨雪、太陽輻射、氣壓、霉菌、沙塵、靜壓力、靜電等，其中振動和沖擊是最常見的因素。工業(yè)產(chǎn)品的物流環(huán)境大致分為陸運、水運、空運三種形式，以公路運輸為例，在運輸過程中振動通過車廂底板、包裝箱，然后傳遞到產(chǎn)品結(jié)構(gòu)上，不同的流通環(huán)境所產(chǎn)生的振動幅度不同，對產(chǎn)品造成的損害程度也不相同。物流服務(wù)質(zhì)量是引領(lǐng)企業(yè)競爭優(yōu)勢的核心驅(qū)動因素，企業(yè)間同質(zhì)化競爭激烈，為了保證產(chǎn)品運輸安全，市場上存在許多為了避免在運輸過程中可能出現(xiàn)的損害而選擇過度包裝的現(xiàn)象。在如此錯綜復(fù)雜的市場環(huán)境下，企業(yè)要想可持續(xù)發(fā)展必須依靠商業(yè)模式創(chuàng)新，開展資本技術(shù)化、科學(xué)化運作實現(xiàn)資本運用最優(yōu)化。工業(yè)產(chǎn)品運輸既要避免過度包裝帶來的環(huán)境問題，又要保障產(chǎn)品質(zhì)量安全，這給不少企業(yè)帶來了巨大挑戰(zhàn)。

1.3 儲運現(xiàn)狀分析

隨著現(xiàn)代物流業(yè)和供應(yīng)鏈管理理念的不斷發(fā)展，儲運管理在物流管理中的重要性日益提高，已成為物流管理的核心部分和關(guān)鍵環(huán)節(jié)。目前，我國儲運管理大部分處于人工管理或半自動化管理狀態(tài)，存在產(chǎn)品信息難以實時獲取、儲運管理自動化程度不高、人工依賴性強等諸多問題。以倉儲管理為例，通過大量的人力清點貨物或使用計算機更新信息，不僅處理速度較慢，影響信息更新的及時性，同時信息的精確性不能得到保證，不利于便捷查詢，缺乏信息綜合性。因此，如何使工業(yè)化與信息化深度融合成為了企業(yè)的難題。

2 工業(yè)產(chǎn)品智能物流包裝系統(tǒng)方案

2.1 設(shè)計思路

智能物流集成包裝系統(tǒng)是借助信息網(wǎng)絡(luò)和定位系統(tǒng)構(gòu)筑的一種實現(xiàn)可監(jiān)控運輸?shù)闹悄芑b系統(tǒng)，它是一種有利于自動化管理的運輸包裝技術(shù)形式，使工業(yè)產(chǎn)品在流通路線上被全程跟蹤，方便控制中心對運輸路線與工業(yè)產(chǎn)品的調(diào)整和管理，達(dá)到工業(yè)產(chǎn)品流通運輸?shù)目旖莼?、路徑最?yōu)化和低運輸成本的目的。智能物流集成包裝系統(tǒng)主要包括以下內(nèi)容：（1） 在產(chǎn)品開發(fā)階段提供“可監(jiān)控物流包裝解決方案”；（2） 對包裝樣品進行包裝測試以驗證包裝的可靠性及實用性；（3） 優(yōu)化物流運輸及裝卸程序；（4） 在物流運輸過程中，實時監(jiān)控工業(yè)產(chǎn)品的信息數(shù)據(jù)，并實時傳送至監(jiān)控中心；（5） 分析處理數(shù)據(jù)，出現(xiàn)異常情況時及時報警，并提供相應(yīng)的解決方案。

2.2 設(shè)計流程

以循環(huán)使用的工業(yè)包裝箱為平臺，以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為依托，擬在工業(yè)產(chǎn)品物流運輸過程中實現(xiàn)產(chǎn)品和包裝的可追溯性和實時遠(yuǎn)程監(jiān)控功能，提高包裝效率，節(jié)約運輸成本，研發(fā)設(shè)計環(huán)境友好型的工業(yè)產(chǎn)品智能物流包裝系統(tǒng)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

圖1 工業(yè)產(chǎn)品智能物流包裝系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

3 技術(shù)實施

3.1 物流包裝模塊

工業(yè)產(chǎn)品運輸包裝箱是指工業(yè)產(chǎn)品運輸使用的包裝箱或運輸箱等輔助設(shè)施，主要是指以運輸、儲存、保管、流通為主要目的服務(wù)于批量化、集裝化工業(yè)生產(chǎn)的包裝品，主要流通于生產(chǎn)商、分銷商和零售商之間，如托盤、集裝箱、紙箱、鋼桶等。與商業(yè)產(chǎn)品相比，工業(yè)產(chǎn)品具有批量化使用、單位成本較高、使用壽命長、標(biāo)準(zhǔn)化程度較高等特點，木制包裝箱是目前市場上常用的針對較大較重工業(yè)產(chǎn)品運輸?shù)陌b箱。

物流包裝模塊旨在對工業(yè)產(chǎn)品包裝進行優(yōu)化設(shè)計，使其便于現(xiàn)場拆裝、能夠循環(huán)使用從而提高包裝效率、降低包裝成本，滿足功能性、經(jīng)濟性、綠色化的現(xiàn)代包裝要求。目前市場上流通的包裝箱大多采用箱體側(cè)面與底座連接式設(shè)計，在打開的過程中操作人員需要通過側(cè)面提起的動作才能將包裝箱側(cè)面完全打開進入正常裝貨狀態(tài)，在此過程中箱體會因為人提拉力的不均而導(dǎo)致側(cè)面卡住、存取困難等問題出現(xiàn)，嚴(yán)重影響工作效率和箱體壽命。針對這一現(xiàn)象，物流包裝模塊以可循環(huán)使用工業(yè)包裝箱設(shè)計為主體，從便捷性、模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化三個方面對快裝箱進行優(yōu)化設(shè)計。

3.1.1 便捷性設(shè)計

快裝箱在設(shè)計時采用分離與折疊設(shè)計，具有制造簡略、強度高、環(huán)保選材、承受沖擊和振蕩功能良好等特點，主要功能為裝載貨品、實現(xiàn)貨品安全運輸、操作方便，同時具有折疊功能，可循環(huán)使用；在折疊狀態(tài)和未折疊狀態(tài)均可實現(xiàn)多層碼垛，箱體上下設(shè)計限位標(biāo)志，方便叉車操作過程中準(zhǔn)確碼垛，提升了作業(yè)效率，回收時裝載方便，提高回運裝載量，節(jié)約了物流包裝成本；便于堆積、儲存、搬運，極大地減輕操作人員手動搬運的勞動力，具有很好地實用性。

3.1.2 模塊化設(shè)計

采用模塊化設(shè)計，將產(chǎn)品各部分進行物流包裝評級，針對不同規(guī)格、不同特性工業(yè)產(chǎn)品的內(nèi)包裝結(jié)構(gòu)和外包裝結(jié)構(gòu)進行模塊化設(shè)計，可以充分滿足產(chǎn)品的包裝需求，避免過度包裝，節(jié)約資源，降低成本。內(nèi)包裝模塊化設(shè)計通過利用間隔板或內(nèi)包裝將包裝劃分為不同的區(qū)域模塊，根據(jù)產(chǎn)品具體要求采用不同的包裝技術(shù)完成對每個區(qū)域模塊的包裝設(shè)計；外包裝模塊化設(shè)計適用于兩個主要尺寸基本不變而另一個主要尺寸變化較大的產(chǎn)品，可通過固定其中兩個尺寸改變一個尺寸來實現(xiàn)模塊化設(shè)計，如長寬尺寸基本一定而高度尺寸存在較大變化時，可采用圍板結(jié)構(gòu)進行模塊化設(shè)計。

3.1.3 標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計

標(biāo)準(zhǔn)化是指為了在行業(yè)內(nèi)獲得最佳秩序，應(yīng)對現(xiàn)實和潛在的問題，制定出使包裝實現(xiàn)普遍和重復(fù)使用的規(guī)范。工業(yè)產(chǎn)品智能物流包裝系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化是指對包裝的類型、規(guī)格、制造材料、結(jié)構(gòu)、造型等給予統(tǒng)一規(guī)定的政策和技術(shù)措施。實現(xiàn)包裝標(biāo)準(zhǔn)化，主要實現(xiàn)以下四個方面的統(tǒng)一：（1） 統(tǒng)一包裝材料的試驗方法；（2） 統(tǒng)一包裝規(guī)格；（3） 統(tǒng)一包裝標(biāo)志；（4） 統(tǒng)一保護方法。

3.2 智能物聯(lián)模塊

智能物聯(lián)模塊主要利用物聯(lián)網(wǎng)感知技術(shù)與智能設(shè)備對物理世界進行感知識別，通過網(wǎng)絡(luò)傳輸、互聯(lián)、計算、處理和知識挖掘，實現(xiàn)人與物、物與物信息交互和無縫鏈接，達(dá)到對物理世界實時控制、精確管理和科學(xué)決策的目的。智能物聯(lián)模塊主要由現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集、監(jiān)測中心、無線通信三個部分構(gòu)成，監(jiān)測中心作為整個系統(tǒng)的神經(jīng)中樞，負(fù)責(zé)監(jiān)測整個系統(tǒng)的運行狀態(tài)，完成工業(yè)產(chǎn)品的實時遠(yuǎn)程檢測、保存和查詢。監(jiān)測中心通過無線通信接收由現(xiàn)場采集的數(shù)據(jù)，不僅要對數(shù)據(jù)進行校驗、存儲、加工處理，同時繪制相應(yīng)實時曲線，并根據(jù)設(shè)計的警戒值給出相應(yīng)的聲音、動畫報警。

3.2.1 現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集

根據(jù)工業(yè)產(chǎn)品的種類和性質(zhì)，工業(yè)產(chǎn)品包裝現(xiàn)場信息采集設(shè)備常分為溫度、濕度測量與控制設(shè)備（如通風(fēng)機、去濕機等）、壓力傳感器、角度傳感器、視頻監(jiān)控設(shè)備等。通過在工業(yè)產(chǎn)品包裝設(shè)備上安裝數(shù)據(jù)采集終端，實時連續(xù)監(jiān)測工業(yè)產(chǎn)品信息、包裝信息、廠家信息、運輸工具信息與司機信息，配合RFID 技術(shù)和無線局域網(wǎng)技術(shù)構(gòu)建一個物品倉儲環(huán)境實時監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，實時捕捉倉儲中的溫度、濕度、實時時間、地理坐標(biāo)、沖擊力、傾斜角度等信息并通過無線局域網(wǎng)絡(luò)報告給倉儲的管理系統(tǒng)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2 所示。

圖2 物流實時跟蹤系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖

3.2.2 數(shù)據(jù)傳輸

通過5G 無線通信網(wǎng)絡(luò)將產(chǎn)品流通過程中的物流信息和產(chǎn)品狀態(tài)信息實時發(fā)送給監(jiān)控中心，實現(xiàn)對產(chǎn)品運輸?shù)倪h(yuǎn)程實時監(jiān)控。GPRS 的高速處理數(shù)據(jù)的特點恰好適用于實時性要求高、單個數(shù)據(jù)小，但總量大的工業(yè)產(chǎn)品物流運輸信息的實時傳輸。無線通信通過傳遞RFID 標(biāo)簽和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中相對應(yīng)的編號信息，使得工業(yè)產(chǎn)品的信息與數(shù)據(jù)庫相關(guān)聯(lián)，提高了數(shù)據(jù)信息的傳輸效率，降低了PRID 標(biāo)簽的信息載荷，如圖3 所示。

圖3 智能物流包裝系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

3.2.3 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)經(jīng)5G 網(wǎng)絡(luò)上傳至監(jiān)控中心，由監(jiān)控中心分別對收到的實時溫度、濕度、時間、地理坐標(biāo)、沖擊力和傾斜角度信號分別進行分析處理，繼而形成監(jiān)控數(shù)據(jù)，實現(xiàn)與現(xiàn)場終端設(shè)備的實時通信。

3.2.4 建立數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)通過對數(shù)據(jù)的統(tǒng)一組織和管理，建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)倉庫，可實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的整理，在減輕智能標(biāo)簽信息負(fù)荷的同時可實現(xiàn)對大量分散物流中工業(yè)產(chǎn)品相關(guān)信息的高效存儲查詢。

4 可行性分析

通過實時遠(yuǎn)程監(jiān)控，傳感器能快速捕捉到倉儲環(huán)境中的信息變化，并運用RFID 技術(shù)、定位系統(tǒng)將這些信息通過無線局域網(wǎng)絡(luò)報告給倉儲的管理系統(tǒng)，管理系統(tǒng)立即報警，提醒運輸司機及時對產(chǎn)品做出調(diào)整處理，如圖4 所示。該系統(tǒng)作為一種技術(shù)集成創(chuàng)新，可有效降低成本及開發(fā)風(fēng)險，具有較好的市場可行性。

圖4 物流模數(shù)體系結(jié)構(gòu)圖

5 結(jié) 論

本文針對工業(yè)產(chǎn)品尤其是高端工業(yè)產(chǎn)品在物流過程中由于振動等因素導(dǎo)致產(chǎn)品損壞的實際情況，提出了一種智能物流包裝系統(tǒng)，旨在為工業(yè)產(chǎn)品提供更加安全可靠的物流包裝保護。商品的源頭追溯和供應(yīng)鏈的透明化管理將使得智能物流包裝成為包裝產(chǎn)業(yè)的主流趨勢。智能物流系統(tǒng)在部分包裝上已經(jīng)取得應(yīng)用，但在應(yīng)用技術(shù)還需要不斷完善，可以預(yù)見的是，隨著物聯(lián)網(wǎng)時代的到來，創(chuàng)新性的智能物流包裝方案將層出不窮，帶動整個包裝行業(yè)的信息化和智能化，提高中國物流的整體水平，智能包裝技術(shù)的發(fā)展會成為包裝革新的重要突破口。過硬的質(zhì)量保障和創(chuàng)新型服務(wù)管理是物流企業(yè)發(fā)展的重要途徑，作為新時代的包裝設(shè)計師要及時補充新知識和新技術(shù)，將設(shè)計與技術(shù)相結(jié)合，根據(jù)不同客戶制定不同的服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)，提出新思路與新方法，更好地為人們提供人性化、便捷化包裝服務(wù)。