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印刷电子下智能包装市场探析

2021-09-23 09:48 来源:电讯技术论文 人参与在线咨询

【摘要】通过分析国外咨询公司的报告和国内市场情况,探究包装印刷企业未切入印刷电子领域市场的原因;研究国外样本企业基于印刷电子的智能包装产品应用情况,明确印刷电子在包装印刷领域产品化发展的方向,为国内包装印刷企业多元化发展提供参考意见。分析结果得出:高成本、低利润是国内大型包装印刷企业未切入印刷电子领域的主要原因;延展“印刷”内在逻辑、服务平台化和模块化、应用新技术打造特色产品才能使国内包装印刷企业尽快将印刷电子技术融入产品。

【关键词】包装印刷;印刷电子;智能包装

2007年国内首篇涉及印刷电子文章[1]发表和昆山海斯电子有限公司的成立,标志着我国印刷电子技术开始起步。随后,国内学者开始从事印刷电子技术[2]的研究,到2010年,印刷电子开始迅速发展并初步形成了产业体系。此后,国内学者始关注印刷电子技术在智能包装中的应用[3,4],主要聚焦印刷电池、传感器、RFID在智能包装上应用的可能性。文献[5]和[6]分别阐述了印刷柔性应变传感器和印刷电子技术在智能包装上的应用。2017年,印刷电子与智能包装产业联合体(PEIPC)在常州印刷电子研究院的牵头下成立,首届联合体中参与的大型包装印刷企业有裕同、劲嘉、贵联、界龙、中荣、雅图仕等,标志着国内包装印刷企业界和印刷电子解决方案提供商开始探索印刷电子技术在包装印刷领域产业化的可能性。在万物互联和消费升级的时代背景下,嵌入RFID/NFC、传感器等功能器件的包装或标签市场十分广阔。然而时隔四年,鲜见上述包装印刷企业切入印刷电子领域。本文从国外咨询公司的报告和国内市场情况入手,探究包装印刷企业未切入印刷电子领域的市场原因;在分析国外代表性样本企业的基础上,明确了印刷电子在包装印刷相关领域产品化发展的方向,为国内包装印刷企业多元化发展提供参考。

1印刷电子和智能包装市场分析

1.1印刷电子的市场分析

IDTechEx预测印刷、柔性和有机电子总市场将从2020年的412亿美元增长到2030年的740亿美元[7]。其中主要市场是显示领域(但目前主要不是通过印刷的方式实现),其次是印刷和柔性传感器,再次是导电油墨(包括模内电子领域)和逻辑内存、电池、电子织物,最后是OLED发光市场(面向一些定制市场)大约2500万美元左右,如图1所示.

1.2基于印刷电子的智能包装的市场分析

1.2.1智能包装的分类。目前,智能包装的定义及其涵盖范围说法不一,因此智能包装市场规模大小[8-10]的界定没有统一的标准,统计口径不同。本文结合德勤咨询公司2018年智能包装研究报告和IDTechEx2020年智能包装的市场预测进行分析[11,12]。德勤将智能包装分为三类:设计驱动型包装、活性包装和连接型包装。设计驱动型包装是指在包装上嵌入一些特殊功能,以解决产品在生命周期过程中存在的问题并侧重于用户使用过程的体验,如智能医药包装[13,14]。活性包装主要用于食品包装,在包装袋内加入各种气体吸收剂和释放剂,以除去过多的CO2、乙烯及水气,及时补充O2,使包装袋内维持适合食品贮藏保鲜的气体环境。活性包装和智能包装在目前学术界由于行业研究方向的差异,被认为是两种不同的包装形式,但是也有部分学者认为两者内核相似,所以将活性包装划分到智能包装的范畴[15]。连接型包装在国内又称物联网包装,从功能上分为商品库存和生命周期管理、产品完整性、用户体验三个类别。连接型包装有九种应用场景,通过入口+云平台,使得商品互联化、在线化,为业务数据化、服务在线化奠定基础,如表1所示。1.2.2与印刷电子相关的智能包装。在三种智能包装中,设计驱动型包装和部分连接型包装均与印刷电子技术相关。设计驱动型在电子功能实现方面,可通过传统电子或印刷电子两种方式,嵌入声光电、显示以及一些传感等功能,图2所示即嵌入电子功能的纸包装。连接型包装主要借助包装上的可感知入口,实现商品可连接、与消费者互动等功能,具体原理[16]见图3。图中的RFID/NFC、传感器等感知入口都与印刷电子技术相关。1.2.3基于印刷电子的智能包装市场现状。(1)RFID市场分析连接型智能包装与印刷电子技术相关的最大市场是RFID市场。自上世纪90年代RFID技术及产品进入商业应用阶段,至今已有30年的历史[17],但包装印刷企业依然较少切入RFID市场。IDTechExResearch对RFID市场进行了20多年的跟踪研究,它预计2022年全球RFID市场规模将达到130亿美元[18],涵盖标签、读写设备以及软件和服务。目前国内企业在RFID电子标签产业链封装、测试和系统集成环节具有较强的竞争优势,但在芯片设计封装、软件中间件则主要由国外厂商掌控[19]。从表2中可以看出,各RFID企业盈利水平不稳定,整体市场有所增长,但整体利润没有增加,总体投资回报率一般。国内RFID行业已进入成熟发展阶段,市场对标签的需求数量稳定持续上升,但是市场本身利润较薄、投入较大,并且天线的制作还是以传统蚀刻工艺为主,因此对于包装印刷企业来说在没有技术优势的情况下进入一个成熟市场动力不足。(2)设计驱动型智能包装市场分析目前,集成了部分电子功能的设计驱动型智能包装主要以嵌入传统电子技术为主。该产品面向定制化和高端化需求,因其高成本很难大批量在常规包装上应用,导致市场规模小,因此不做目标市场分析。

2基于印刷电子智能包装的产品应用分析

通过国外代表性样本企业产品应用分析,探讨印刷电子在包装印刷相关领域产品化扩展的可能性。

2.1德国Inuru公司

德国初创企业Inuru[20]在2018、2019年给可口可乐的两款瓶身标签嵌入基于印刷OLED的发光标签,标签的厚度约为0.5mm。该公司的目标是在有互动需求的标签、包装、高端出版物、邀请函、贺卡等载体上嵌入印刷OLED,为产品提供差异化体验,其结构如图4所示。虽然该公司声称随着量产技术的优化,有望将标签成本降到几美分,但2018年笔者邮件给Inuru,报价是人民币10元左右,对应的数量级为5000个。与大多数技术一样,随着技术的发展,成本会降低。但目前,OLED发光技术的成本还没有低到任何应用场景都可以接受的地步。因此,IDTechEx预估的市场规模是2500万美元,虽然市场规模较小,但由于入局者少,随着技术的迭代以及成本的降低,依然被风投公司看好。发光包装和印刷品是一个定制化的市场,产品的主要目的是提升用户体验。可交互包装/印刷品的创意一旦被使用过,营销效果将大打折扣,因此难以形成持续稳定的业务。但是如果能将印刷OLED的成本持续降低并借助场景化设计,至少能将因成本过高丢掉的市场捡回来,具备一定的发展空间。

2.2英国剑桥Novalia公司

Novalia[21]公司通过印刷导电油墨技术、电子技术,以纸为主要介质,以音乐为主要内容,让参与者通过触摸将现实世界与虚拟世界联系在一起,增强使用体验,见图5。主要产品和服务有四个方面:(1)面向终端消费者的预制控件以及终端使用产品;(2)为品牌提供互动包装或印刷品;(3)为品牌现场活动或社会活动提供互动现场布景,包括海报、货架、墙纸等;(4)提供与手机互联的互动包装或产品,并收集数据,如通过触摸包装图文播放不同的视频或通过触摸客户服务评分挂图搜集服务评价。目前,该公司已将服务平台化、模块化,大幅度降低了开发成本,提升了反应速度,有效避免每个项目都定制化。

2.3英国BareConductive公司

BareConductive[22]生产一套印刷电子产品,使个人和公司能够将电子产品直接集成到环境中,见图6。他们的导电油漆和易于使用的开发套件可让任何人对未来的电子图景进行原型设计。该公司生产碳系导电墨水,主要产品有三个方面:(1)导电笔和导电浆;(2)导电笔+纸艺术品+电子套件;(3)功能性PCB板。

2.4加拿大JonesPackaging和德国KarlKnauer

JonesPackaging[23]聚焦于医药包装市场,2016年成功在高速折叠纸盒糊盒生产线上集成和验证用于纸盒的双感应薄膜NFCOpenSense™标签,并获得了客户的认可,为其拓展潜在新客户奠定了基础。KarlKnauer[24]十多年来一直致力于开发发光的包装、促销产品和POS材料,并为多家全球知名品牌提供声光电互动包装。虽然,NFC标签或电子类包装并未不是这两家企业的主营业务,但它提升了企业的品牌价值和形象,并且为开发潜在业务提供了条件。

3基于印刷电子智能包装的市场展望

除了市场方面的原因,国内学者认为“传统电子行业使用印刷技术相比传统印刷行业掌握电子技术要更容易”[25],侧面反衬了企业的基因决定论。大型包装印刷企业如何成功进军印刷电子领域成为摆在印刷业的难题,而日本印刷巨头DNP发展历程为我们提供了参考。DNP1951年推出“大印刷”战略,同年公司首次在乙烯材料等非纸材料上开展印刷。经过60余年的发展,DNP的电子市场份额逐年提高。2016年销售额达到128.8亿美元,其中信息交流、生活品与工业品、电子分别占据公司销售额的56.2%,26.2%,13.6%。信息交流部门以传统印刷为主,生活品与工业品部门以商品包装、生活品(墙纸、地板纸等)和工业品(光伏组件、锂电池表皮)的生产为主,电子部门以生产显示器组件(触摸屏电子薄膜等)和电子元件(相机组件、光学薄膜等)为主。新兴行业依托的技术是由公司传统的印刷技术直接或间接相关发展而来。图7展示了DNP电子类业务部分产品,从左到右再到下依次为:液晶显示器用彩色滤光片、大尺寸光掩模、触摸屏传感器、大型曲面OLED显示驱动的数字标牌、半导体光掩模、纳米压印模板。包装印刷的工艺流程为数字图文处理、印前分色制版、印刷和印后加工。DNP的多元化战略是基于对四个流程节点涉及的技术进行升华。首先,DNP将数字图文处理扩展为各种类型的重要信息处理和分析以及安全技术,从而涉足了字体技术、图像处理和识别(比如AR)、多媒体转换技术、信息安全、数据分析等领域;其次,将印前分色制版理解为细小网点从图文到印版的转移加工,根据这个逻辑将业务扩展到了微纳加工领域(包括激光镭射加工、蚀刻、光刻等);再次,将印刷理解为精密涂布,进而扩展到了功能性印刷领域,比如真空沉积;最后,对印后加工进行价值链延伸,拓展到为客户提供整套包装解决方案服务(比如无菌灌装)。由此可见,日本龙头印刷企业的转型既是顺应市场发展也是“印刷”内在逻辑的延展。国内学者认为:印刷几乎在所有行业领域都表现出了“泛在性”[26],印刷专业和产业界人士应当不断开拓印刷新的应用领域和新的应用场景。

4结语

通过分析印刷电子技术在国内智能包装的应用,发现成本高、利润薄是国内包装印刷企业迟迟未切入印刷电子领域的主要原因。为了推动包装印刷企业尽快将印刷电子技术融入产品,可以从以下几个方面入手:(1)延展“印刷”内在逻辑——基于“印刷”的内在逻辑,针对每一个细节,融入印刷电子技术,拓展企业市场。(2)服务平台化、模块化——运用印刷电子技术,将产品和服务的高端定制平台化、规模化,降低产品的成本,吸引更多的客户。(3)打造特色产品——保持技术敏感,充分利用印刷电子技术,持续研究和开发新产品,开发面向终端市场的特色文创、教育等产品。以上研究可为包装印刷企业向印刷电子领域发展提供参考,为包装印刷企业的可持续发展和高质量发展提供建议。

作者:官燕燕 叶义成 亓辉 陈海生 单位:中山火炬职业技术学院 中荣印刷集团股份有限公司 河北交通职业技术学院

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