文/ Graham Packaging公司 Justin Howell，John Hillenbrand

為保證包裝開發(fā)的成功，要求所有的利益相關(guān)者都必須在項(xiàng)目一開始時就聚集在一起，為新瓶設(shè)計設(shè)定目標(biāo)、功能要求和期望的結(jié)果，找出與實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)相關(guān)的限制因素或復(fù)雜性挑戰(zhàn)。

新的發(fā)展如品牌形象、電子商務(wù)、可持續(xù)性和生活方式等，正在影響著瓶子的設(shè)計。消費(fèi)者需求的快速變化、嚴(yán)格的零售和監(jiān)管要求，都在推動著包裝公司突破瓶子極限。雖然不斷發(fā)展的設(shè)計工具賦予了設(shè)計師們更大的創(chuàng)造力，可以通過形狀、壓花和蝕刻來幫助客戶實(shí)現(xiàn)其獨(dú)特的品牌形象，但還不止于此。

當(dāng)一個客戶帶著一個新瓶概念走進(jìn)一家包裝公司時，有多種關(guān)鍵的工程和設(shè)計方法在最終的包裝產(chǎn)品交付給客戶之前很久就已被部署好了（如圖1所示）。設(shè)計和開發(fā)瓶子需要考慮產(chǎn)品的全生命周期，包括它在整個供應(yīng)鏈中的表現(xiàn)。

圖1有多種關(guān)鍵的工程和設(shè)計方法在最終的包裝產(chǎn)品交付給客戶之前很久就已被部署好了，無論是設(shè)計、性能還是工藝，每個瓶子都有其自身一系列的獨(dú)特要求

為確保開發(fā)成功，所有的利益相關(guān)者必須在項(xiàng)目一開始時就聚集在一起，為新瓶設(shè)計設(shè)定目標(biāo)、功能要求和期望的結(jié)果，找出與實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)相關(guān)的限制因素或復(fù)雜性挑戰(zhàn)。這不僅能保證獲得所期望的結(jié)果，還允許包裝公司制定工作計劃，簡化生產(chǎn)流程，并提供更可持續(xù)、更具成本效益的解決方案。為制造更好的瓶子，設(shè)計師和工程師們還必須考慮一些工藝步驟和達(dá)到預(yù)期結(jié)果的共同要素。

制定瓶子設(shè)計藍(lán)圖

設(shè)計一個新瓶，首先要求包括品牌和工程團(tuán)隊(duì)在內(nèi)的所有利益相關(guān)者聚集在一起，舉行一個初始的“發(fā)現(xiàn)會議”，以此來獲取有關(guān)包裝的所有要求（如圖2所示）。這有助于衡量每個利益相關(guān)者對產(chǎn)品的目標(biāo), 確定潛在的挑戰(zhàn)性問題，并決定如何在產(chǎn)品開發(fā)過程中應(yīng)對這些挑戰(zhàn)?！鞍l(fā)現(xiàn)會議”對于確定真正的需求以及其他可能需要但并非必要的特性特別重要，這有助于權(quán)衡優(yōu)先選項(xiàng)，比如希望對側(cè)壁提出更嚴(yán)格的要求，或者希望減輕整個瓶子的質(zhì)量。

圖2 設(shè)計瓶子首先要求所有的利益相關(guān)者聚集在一起，舉行一個“發(fā)現(xiàn)會議”，以了解瓶子的所有要求，包括品牌目標(biāo)和潛在的挑戰(zhàn)等

包裝公司會引導(dǎo)客戶通過瓶子的生命周期來了解瓶子的要求，然后根據(jù)這些要求制定規(guī)范。產(chǎn)品的生命周期涉及灌裝生產(chǎn)線，瓶子的輸送、灌裝和封蓋方式，貼標(biāo)系統(tǒng)以及對最終容器的包裝方式（如箱子或托盤包裝）。此外還要考慮消費(fèi)者體驗(yàn)，比如產(chǎn)品將在哪里出售（便利店、自動售貨機(jī)），或者，瓶子的哪些“觸點(diǎn)”會影響其功能和表現(xiàn)，以確保提供理想的貨架外觀并滿足消費(fèi)者的需求。

產(chǎn)品開發(fā)工程師負(fù)責(zé)設(shè)定開發(fā)規(guī)范并確保其符合客戶要求。開發(fā)規(guī)范包括：對材料和阻隔材料的要求、灌裝工藝類型、包裝性能要求、包裝的尺寸以及如何將產(chǎn)品交付給客戶。

開發(fā)規(guī)范還允許技術(shù)團(tuán)隊(duì)建立已知和未知事項(xiàng)（如在開發(fā)過程中需要學(xué)習(xí)什么），以便研究和改進(jìn)。整個過程還涉及一系列的審核步驟，這使得團(tuán)隊(duì)成員可以展開合作并分享知識，以滿足利益相關(guān)者對最終規(guī)范和產(chǎn)品的要求。

規(guī)范驅(qū)動的瓶子開發(fā)各階段

與客戶一起，建立并審核開發(fā)規(guī)范，這對產(chǎn)品的最終結(jié)果至關(guān)重要。比如，最近研究的一個項(xiàng)目是帶有側(cè)握把手以便于消費(fèi)者拿起和使用的多功能瓶。在討論規(guī)范時，最終提到了如何將瓶子定位在托盤上以交付給客戶，因?yàn)樽尠咽址较蚺c客戶的灌裝和貼標(biāo)設(shè)備保持一致非常重要。

總之，在開發(fā)過程的早期而非在灌裝生產(chǎn)線上的試驗(yàn)過程中就了解到這些需求，能夠節(jié)省生產(chǎn)過程中可能產(chǎn)生的額外時間和人力成本。

另一個實(shí)例是設(shè)計一個熱灌裝包裝。因?yàn)槭菬峁嘌b，所以要考慮設(shè)計元素（真空板）。傳統(tǒng)方法是，只以包裝在熱灌裝后的表現(xiàn)為重點(diǎn)來優(yōu)化真空板的設(shè)計。當(dāng)產(chǎn)品冷卻收縮時，容器中會形成一個真空，導(dǎo)致真空板凸起，這可能造成瓶子在客戶的灌裝生產(chǎn)線上不能得到正確操作。

這種情況下，早期制定的符合客戶要求的規(guī)范，能夠幫助設(shè)計師更好地了解產(chǎn)品全生命周期對包裝和灌裝過程的獨(dú)特性能要求，以優(yōu)化模擬過程和形狀，避免制造商在開發(fā)過程的后期因錯誤和延期而付出昂貴的代價。

瓶子開發(fā)的5個階段

一旦建立起早期的開發(fā)規(guī)范，工程團(tuán)隊(duì)就可以開展各階段的開發(fā)工作，包括形狀開發(fā)、工程設(shè)計、原型、驗(yàn)證和執(zhí)行。

這5個開發(fā)階段會使用眾多的工具和技術(shù)，包括設(shè)定已知和未知以確保對產(chǎn)品/工藝的優(yōu)化，以及將開發(fā)規(guī)范轉(zhuǎn)化為對生產(chǎn)規(guī)范的優(yōu)化。完成后的規(guī)范，就成為整個開發(fā)過程的路線圖。

1. 形狀開發(fā)滿足客戶需求

該路線圖將指導(dǎo)設(shè)計師進(jìn)行形狀開發(fā)，多樣化的客戶要求也將為形狀開發(fā)提供幫助，這些要求可能包括：提升購買時的品牌形象；采用更輕或更小的包裝以提高可持續(xù)性并降低物流成本，同時又不減少灌裝量。通過數(shù)字建模，設(shè)計師們可以根據(jù)開發(fā)規(guī)范中的所有要求，創(chuàng)建產(chǎn)品的虛擬3D模型，以便在不同的條件下進(jìn)行測試（如圖3所示）。該模型還可以揭示為什么一個特定的設(shè)計可能對材料的分布比較敏感。

圖3 通過數(shù)字建模，設(shè)計師們可以根據(jù)開發(fā)規(guī)范中的所有要求，創(chuàng)建產(chǎn)品的虛擬3D模型，以便在不同的條件下進(jìn)行測試

不同的包裝公司可能會采取不同的方法來開發(fā)形狀。實(shí)現(xiàn)最佳設(shè)計的關(guān)鍵在于，要理解設(shè)計如何影響生產(chǎn)過程（什么有用，什么沒用），以及設(shè)計元素如何影響結(jié)構(gòu)性能。要使融入到瓶子中的特定設(shè)計元素是可制造的，設(shè)計師首先必須了解吹塑成型技術(shù)，同時還要確保滿足客戶對美觀的要求。

2. 將數(shù)字建模和模擬用于工程設(shè)計階段

確定包裝形狀后，工程師們開始根據(jù)規(guī)范中設(shè)定的期望值來虛擬測試瓶子的性能，包括設(shè)計、尺寸和功能要求。設(shè)計和模擬工程師需要經(jīng)歷多個迭代設(shè)計循環(huán)，才能優(yōu)化形狀和材料分布，確保獲得期望的性能。

在工程和模擬階段，團(tuán)隊(duì)借助有限元分析來改善形狀和材料分布，并對規(guī)范中的尺寸進(jìn)行限制。吹塑成型技術(shù)的進(jìn)步，賦予了包裝公司更大的自由度來對尺寸進(jìn)行更精確的控制，從而減少包裝的材料用量。建模和模擬完成后，工程師們將開發(fā)用于測試的原型。

3. 開發(fā)原型

開發(fā)原型包括制造原型模具，生產(chǎn)可以通過實(shí)體測試來了解瓶子性能的功能性瓶子樣品。

這些樣品也可以在客戶的灌裝生產(chǎn)線上運(yùn)行，以測試瓶子的性能，或者根據(jù)客戶的生產(chǎn)線需求而進(jìn)行調(diào)整。某些情況下，客戶的生產(chǎn)線是全新的，客戶及其供應(yīng)商則可以借助這些樣品來微調(diào)其設(shè)備。一個實(shí)體樣品還能在商業(yè)化之前向消費(fèi)者展示他們所期待的產(chǎn)品樣子。

開發(fā)原型還可以為模擬過程提供反饋，以改善模擬工具和模擬方法，提高模擬精度, 最終，甚至有可能取消原型開發(fā)步驟而僅依靠模擬過程。

4. 驗(yàn)證并確認(rèn)符合規(guī)格要求的瓶子性能

雖然不同的包裝公司有不同的驗(yàn)證過程，但通常，都需要在實(shí)際生產(chǎn)設(shè)備上運(yùn)行一副鉛模，這可以確保模具工程的正確性，并幫助精細(xì)調(diào)整吹塑成型設(shè)備及生產(chǎn)線。

5. 通過智能工廠提升執(zhí)行力

成功的執(zhí)行需要驗(yàn)證生產(chǎn)線是否完全滿足客戶的要求，運(yùn)行團(tuán)隊(duì)在優(yōu)化了工藝設(shè)置和標(biāo)準(zhǔn)的操作條件后，就可以進(jìn)入正常的生產(chǎn)。

隨著一系列快速發(fā)展的工業(yè)4.0（或物聯(lián)網(wǎng)）技術(shù)及智能工廠的引入，瓶子開發(fā)的最后這一階段會變得更加高效。裝備了物聯(lián)網(wǎng)的智能工廠能夠改善生產(chǎn)性能，為包裝生產(chǎn)帶來額外的效率和可持續(xù)性。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)允許工程師在生產(chǎn)現(xiàn)場監(jiān)控瓶子的生產(chǎn)而不是在生產(chǎn)出瓶子后再對它們進(jìn)行檢測 （此時發(fā)現(xiàn)問題為時已晚）。物聯(lián)網(wǎng)允許檢測某些工藝變量，比如，工程師可以設(shè)定工藝限定條件并監(jiān)測吹塑壓力，知道當(dāng)壓力降到某個點(diǎn)以下時可能會影響材料的分布。生產(chǎn)過程中，如果發(fā)現(xiàn)錯誤還可以實(shí)時調(diào)整，而不是在生產(chǎn)完成后再調(diào)整?？傊@些優(yōu)化有助于提高生產(chǎn)效率以降低運(yùn)營成本。

每個瓶子都會帶來新的機(jī)會

包裝開發(fā)更具挑戰(zhàn)性的一點(diǎn)是，沒有兩個瓶子是一模一樣的。無論是設(shè)計、性能或工藝，每個瓶子都有自己一套獨(dú)特的要求?？v向市場中可能也存在類似的預(yù)期，即客戶會不斷尋求產(chǎn)品的差異化，以期通過包裝帶來賣點(diǎn)，提高銷量。

新的智能技術(shù)還有助于縮短從工程設(shè)計直到執(zhí)行的總體時間，確保更快、更順利地轉(zhuǎn)向生產(chǎn)。由于包裝公司不斷地將更高含量的消費(fèi)后回收料（PCR）融入瓶子生產(chǎn)之中，同時還要滿足性能標(biāo)準(zhǔn)要求，因此，由智能技術(shù)帶來的精確性和可靠性，使得公司能夠在不影響設(shè)計、性能或成本的前提下提供可持續(xù)的解決方案，特別是從玻璃或鋁制包裝轉(zhuǎn)向塑料包裝。

隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，產(chǎn)品開發(fā)工程師們將深入研究開發(fā)流程，了解為特定包裝帶來功能特性的驅(qū)動力是什么。吹塑成型技術(shù)的進(jìn)步，使包裝公司能夠跳出瓶子來思考問題，推出新的設(shè)計，提供更大的貨架吸引力，同時提高可持續(xù)性水平。

總之，想要優(yōu)化其包裝設(shè)計的品牌，在尋找包裝公司時應(yīng)確認(rèn)，該公司是否擁有“將創(chuàng)新設(shè)計推向市場”的經(jīng)驗(yàn)。從概念直到消費(fèi)者，他們應(yīng)該充分了解包裝的全生命周期要求，這樣，才能在提高銷售額的同時降低供應(yīng)鏈成本。