印刷設(shè)備信息化及智能工廠關(guān)鍵技術(shù)

顧桓

作為典型的重設(shè)備制造業(yè)和復(fù)雜流程生產(chǎn)行業(yè)的印刷包裝裝備制造和設(shè)備使用行業(yè)，都將面臨新一輪的基于設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)業(yè)和效率模式的競爭。這種競爭的核心是基于整個生產(chǎn)流程上的信息化和智能化的作用，在這個體系下，設(shè)備和生產(chǎn)流程的使用者將具有輕松獲得所需的一切信息來優(yōu)化企業(yè)生產(chǎn)流程和公司運營的能力，形成全局化、透明化的最大限度地提高印刷機可用性和總體生產(chǎn)率的解決方案。

面對這種行業(yè)發(fā)展的需求和技術(shù)進步的必然，西安理工大學印包與數(shù)媒學院和包裝印刷裝備制造的龍頭企業(yè)陜西北人，在包裝印刷核心裝備信息化和智能化的實現(xiàn)途徑和技術(shù)探索方面進行了長期的合作，印包學院充分發(fā)揮了其所屬的陜西省印刷包裝重點實驗室在信號與信息學科和輕工技術(shù)學科上的理論積累和技術(shù)探索上的優(yōu)勢，而陜西北人則是從產(chǎn)業(yè)引領(lǐng)、服務(wù)需求、工程裝備、管控協(xié)同和資金保障等方面發(fā)揮決定性作用。

經(jīng)過多年的研究和探索，雙方進行了包括印刷機生產(chǎn)管理系統(tǒng)、印刷機智能數(shù)據(jù)系統(tǒng)、智能工廠系統(tǒng)、北人云服務(wù)等多個裝備信息和智能化模塊的研究和開發(fā)，形成了針對包裝印刷裝備智能信息化服務(wù)需求的基礎(chǔ)性技術(shù)和應(yīng)用系統(tǒng)，為實現(xiàn)陜西北人從裝備制造型向服務(wù)型的總體戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型提供了技術(shù)支撐。

作為包裝印刷重大裝備的信息化和智能化的重要探索和應(yīng)用，目前，北人裝備智能化服務(wù)的技術(shù)體系包括3個層面的解決方案。

1.機器智能化方案

本方案如圖1所示，其服務(wù)對象是陜西北人的各類凹印、柔印、復(fù)合和涂布設(shè)備的先進機型。方案的核心是設(shè)備內(nèi)置的機載智能數(shù)據(jù)系統(tǒng)。功能包括數(shù)據(jù)采集、存儲與處理；生產(chǎn)現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)和云服務(wù)網(wǎng)絡(luò)接口；嵌入式設(shè)備生產(chǎn)現(xiàn)場管理（包括工單、配方、機臺、數(shù)據(jù)統(tǒng)計等）功能和工位視頻等。能夠方便地形成生產(chǎn)現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)下的完善的單機管理和信息服務(wù)功能，同時實現(xiàn)了基于App的外網(wǎng)環(huán)境下的遠程管理及監(jiān)控功能。

2.智能工廠方案

智能工廠的組成和框架如圖2所示，系統(tǒng)以車間工業(yè)以太網(wǎng)為骨架，形成以MES、WMS為核心的智能工廠平臺，實現(xiàn)了WMS自動倉庫、MES控制中心和機臺終端三位一體下的信息流（包括工單流、配方流、物料流）和物資流（包括叫料、自動運輸、取料、退料）的整個生產(chǎn)流程上的自動控制。提供了生產(chǎn)流程的透明和遠程監(jiān)控，實現(xiàn)了基于工單和物料單驅(qū)動下的流程控制算法。

3.設(shè)備云服務(wù)方案

北人云服務(wù)框架原理如圖3所示，其中企業(yè)生產(chǎn)云提供企業(yè)MES、WMS等軟件的云端化的服務(wù)模式。設(shè)備服務(wù)云是北人所有的，能夠為北人設(shè)備客戶提供一系列確保設(shè)備的可用性、提高設(shè)備的總體生產(chǎn)率和設(shè)備利用率的增值服務(wù)，其中包括基于設(shè)備運行數(shù)據(jù)分析的設(shè)備及其子系統(tǒng)的健康狀態(tài)評價、故障分析和監(jiān)控的系統(tǒng)；還包括基于專業(yè)實驗室的設(shè)備生產(chǎn)配方實驗和配方數(shù)據(jù)庫支持平臺；同時云服務(wù)能夠提供全面的從設(shè)備安裝、操作、維修手冊到故障分析自助信息等信息，并實現(xiàn)設(shè)備端與北人服務(wù)端的遠程交互通道。

總之，作為陜西北人的信息化服務(wù)轉(zhuǎn)型和實現(xiàn)工業(yè)4.0產(chǎn)業(yè)模式的探索，取得了關(guān)鍵的技術(shù)進步，為進一步地深入應(yīng)用和技術(shù)開發(fā)搭建了堅實的平臺。同時，項目的順利進行和成果，體現(xiàn)了企業(yè)的制造和服務(wù)優(yōu)勢與學校的知識和研究的潛力相結(jié)合，能夠?qū)⒏髯缘膬?yōu)勢形成合力，取長補短，取得很好的效果，也是實現(xiàn)新技術(shù)進步的有效模式和高校提高自身科研和人才培養(yǎng)水平的有效途徑。