基于三大特征的智能印刷工廠建設(shè)

游伴奏

一直以來，自動化在某種程度上始終是工廠的一部分，甚至高水平的自動化也非新生事物。然而，“自動化”一詞通常表示單一且獨立的任務(wù)或流程的執(zhí)行。過去，機器自行“決策”的情況往往是以自動化為基礎(chǔ)的線性行為，如基于一套預(yù)定的規(guī)則完成燙金版的合壓與離壓。隨著人工智能的引入，以及成熟度不斷深化的信息物理系統(tǒng)將實體機器與業(yè)務(wù)流程相結(jié)合，自動化日益覆蓋了通常由人類進行的復(fù)雜優(yōu)化決策。由此，“智能工廠”逐漸進入工業(yè)化視野。智能工廠是通過互聯(lián)互通的信息技術(shù)/運營技術(shù)格局，實現(xiàn)工廠車間決策及洞察與供應(yīng)鏈以及整個企業(yè)其他部分的融合。這將從根本上改變生產(chǎn)流程，大大增強與供應(yīng)商和客戶之間的聯(lián)系。

通過以上描述，我們可清楚地了解智能工廠并不僅僅是簡單的自動化。智能工廠代表了從傳統(tǒng)自動化向完全互聯(lián)和柔性系統(tǒng)的飛躍，是現(xiàn)代工廠信息化發(fā)展的新階段，是在數(shù)字化工廠的基礎(chǔ)上，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、設(shè)備監(jiān)控技術(shù)加強信息管理和服務(wù)，清楚地掌握產(chǎn)銷流程，提高生產(chǎn)過程的可控性，減少生產(chǎn)線上的人工干預(yù)，即時準確地采集生產(chǎn)線數(shù)據(jù)，以合理編排生產(chǎn)計劃與生產(chǎn)進度，并通過綠色智能手段和智能系統(tǒng)等新興技術(shù)的運用，構(gòu)建一個高效節(jié)能、綠色環(huán)保、環(huán)境舒適的人性化工廠。其表現(xiàn)為三大特征：①包括生產(chǎn)設(shè)備、機器人、操作人員、物料和成品等信息基礎(chǔ)設(shè)施的高度互聯(lián);②系統(tǒng)之間可以及時進行信息傳輸和對接;③從柔性化、敏捷化、智能化到信息化。

隨著工業(yè)4.0時代的到來，以及在《印刷業(yè)“十三五”時期發(fā)展規(guī)劃》和《中國制造2025》等相關(guān)政策的指引下，印刷工廠都希望能夠整合全系統(tǒng)內(nèi)的物理資產(chǎn)、運營資產(chǎn)和人力資本，對環(huán)境的調(diào)整能力能夠?qū)崿F(xiàn)不同產(chǎn)品需要，實現(xiàn)多品種、小批量生產(chǎn)，同時能控制這種個性化生產(chǎn)所帶來的成本飆升問題，推動制造、維護、庫存跟蹤、通過數(shù)字孿生實現(xiàn)運營數(shù)字化以及整個制造網(wǎng)絡(luò)中其他類型的活動，逐步建設(shè)完成具備三大特征的智能印刷工廠。

人、機、物等信息基礎(chǔ)設(shè)施的高度互聯(lián)

智能制造的核心在于數(shù)據(jù)，智能工廠的核心在于連接，如果生產(chǎn)環(huán)節(jié)的生產(chǎn)設(shè)備、機器人、操作人員、物料和成品等元素之間沒有實現(xiàn)互相連接，則發(fā)揮不了智能工廠的作用。受傳統(tǒng)印刷市場萎縮和生產(chǎn)成本增長等眾多因素影響，印刷行業(yè)加速洗牌。知識經(jīng)濟、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和信息化對傳統(tǒng)的管理觀念和模式形成了極大沖擊和挑戰(zhàn)。印刷企業(yè)要在這樣的態(tài)勢中繼續(xù)生存下去并保持持續(xù)增長和發(fā)展，就必須轉(zhuǎn)型升級，走創(chuàng)新管理之路：通過建立一套科學(xué)的印刷企業(yè)信息管理系統(tǒng)，將企業(yè)包括人力、資金、信息、物料、設(shè)備、技術(shù)等方面資源，經(jīng)過數(shù)據(jù)的采集、匯總、分析，作用于企業(yè)管理和決策，提高生產(chǎn)效率和管理效率，降低生產(chǎn)成本和管理成本，以此讓企業(yè)在當(dāng)前激烈的競爭中立于不敗之地，并實現(xiàn)印刷企業(yè)可持續(xù)、高效率、綠色的發(fā)展。

例如，九星印刷以往的信息采集是手工或者通過版本較低的ERP系統(tǒng)完成，現(xiàn)如今該方面有較大升級，包括傳感器、具有深度分析能力的OA或ERP系統(tǒng)建設(shè)，將整個工廠的運作分為“信息流”和“物品流”兩條線。突出的一點便是物料信息流處方化。隨著定制化、個性化需求日益增多，每個工廠的物料庫存便會上漲。品種越來越多，需求量越來越少，這一方面會影響整個生產(chǎn)內(nèi)部運作，同時也會沉淀部分資金。所以，通過升級改造，訂單就像醫(yī)院的處方一樣，這個產(chǎn)品做出去要發(fā)什么、大概的成本在哪兒，一目了然。

在包裝產(chǎn)品個性化、高端化需求的推動下，上海艾錄對生產(chǎn)流水線系統(tǒng)進行全面升級改造，所有的關(guān)鍵設(shè)備都從德國W&H進口，積極倡導(dǎo)生產(chǎn)過程信息化、集約化管控，全力推進工廠物聯(lián)網(wǎng);通過云平臺，對原料進行管理;通過交互式下單與智能制造管理，對訂單與生產(chǎn)進行管理;通過智能倉儲與智慧物流配送服務(wù)，對車輛運輸進行管理，提高包裝效率，幾百人可以完成幾千人的產(chǎn)品。

談到“上下互通、整體互聯(lián)”這一目標，龍利得股份的生產(chǎn)副總徐強說，他們把ERP系統(tǒng)與生產(chǎn)設(shè)備上的生產(chǎn)管理系統(tǒng)、PLC（可編程邏輯控制器）系統(tǒng)連接在一起，使企業(yè)的管理信息能第一時間傳輸?shù)矫颗_機器的芯片系統(tǒng)，控制生產(chǎn)環(huán)節(jié);機器的芯片系統(tǒng)也能將生產(chǎn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)狡髽I(yè)管理系統(tǒng)，讓企業(yè)優(yōu)化管理。隨著生產(chǎn)管理系統(tǒng)和PLC積累的數(shù)據(jù)越來越多，生產(chǎn)設(shè)備會越來越聰明，自行按照一套標準生產(chǎn)某種類型的產(chǎn)品。

互聯(lián)或許是智能工廠最重要的特征，同時也是其最大的價值所在。智能工廠須確?；玖鞒膛c物料的互聯(lián)互通，以生成實時決策所需的各項數(shù)據(jù)。在真正意義的印刷智能工廠中，傳感器遍布各項資產(chǎn)印刷工廠中，賦予生產(chǎn)設(shè)備、機器人、操作人員、物料和成品等信息基礎(chǔ)設(shè)施唯一的ID，實現(xiàn)各類元素的高度互聯(lián)，是信息化的唯一方式，也是智能化的必備基礎(chǔ)。

系統(tǒng)間實時信息傳輸與對接

實時信息傳輸與對接以人、物、機器與系統(tǒng)為基本要素，以物聯(lián)網(wǎng)作為基礎(chǔ)，通過傳感器、RFID、二維碼和無線局域網(wǎng)等實現(xiàn)信息的實時采集，通過PLC和本地及遠程服務(wù)器實現(xiàn)人機界面的交互，在本地服務(wù)器和云存儲服務(wù)器實現(xiàn)數(shù)據(jù)讀寫，在ERP、PLM、MES和SCADA等平臺實現(xiàn)無縫對接，從而達到信息的實時傳輸，實現(xiàn)人機的實時性協(xié)作運轉(zhuǎn)。

實現(xiàn)智能印刷工廠各個生產(chǎn)單元、各個車間的實時信息通訊，一方面可以通過這些技術(shù)實現(xiàn)智能工廠內(nèi)部從訂單、采購、生產(chǎn)與設(shè)計等的信息實時處理與通暢;另一方面相關(guān)設(shè)計供應(yīng)商、采購供應(yīng)商、服務(wù)商和客戶等與智能工廠實現(xiàn)互聯(lián)互通，確保生產(chǎn)信息、服務(wù)信息等的同步，采購供應(yīng)商隨時可以提取生產(chǎn)訂單信息，客戶隨時可以提交自己的個性化訂單且可以查詢自己訂單的生產(chǎn)進展，服務(wù)商隨時保持與客戶等的溝通與相關(guān)事物 ? ?處理。

例如，盛通股份通過信息化將原來的粗放管理變精細化，實現(xiàn)商流、物流、資金流同步發(fā)展以及生產(chǎn)、供應(yīng)鏈、財務(wù)數(shù)據(jù)共享與實時監(jiān)控，從而更加精準地對生產(chǎn)流程進行管控。2016年，深圳冠為在一期項目中初步搭建了WiFi智能工廠體系，實現(xiàn)產(chǎn)品研發(fā)、多產(chǎn)品管理、供應(yīng)鏈管理、質(zhì)量管理、生產(chǎn)協(xié)同、財務(wù)管理、產(chǎn)品追溯、成本分析和報表管理的數(shù)據(jù)化，將可實現(xiàn)生產(chǎn)指令實時接收、實時調(diào)度、進度實時反饋、效率分析和經(jīng)營分析等，真正實現(xiàn)精益生產(chǎn)和精益流程。裕同科技也利用ERP（SAP）、MES、WMS等系統(tǒng)集成，有效對物料、訂單、人員、倉儲等控制管理，實現(xiàn)整個企業(yè)的訂單、人員、倉儲和成本等的實時綜合規(guī)劃與管理。通過實時數(shù)據(jù)可視化，將從流程與成品或半成品獲取的數(shù)據(jù)進行處理，并轉(zhuǎn)變?yōu)榍袑嵖尚械亩匆?，從而協(xié)助人工以及自動化決策流程。

隨著數(shù)字化的發(fā)展，制造工業(yè)在工廠里安裝了大量的組件和設(shè)備，對工廠系統(tǒng)的全面了解、實時追蹤變得越來越重要。印刷企業(yè)如何組織和管理生產(chǎn)以適應(yīng)客戶個性化需求快捷生產(chǎn)的同時還能提高工作效率，如何在復(fù)雜的工業(yè)環(huán)境中提供更好的現(xiàn)場服務(wù)，是當(dāng)前印刷業(yè)也是制造業(yè)面臨的共同挑戰(zhàn)。而5G的快速發(fā)展，將以高數(shù)據(jù)傳輸速率、高帶寬、超短延遲的特點實現(xiàn)海量數(shù)據(jù)的傳輸與對接，為智能工廠的精準數(shù)據(jù)采集、參數(shù)傳輸?shù)忍峁┍Ｕ稀?/p>

從柔性化、敏捷化、智能化到信息化

從柔性化、敏捷化、智能化到信息化，這是印刷智能工廠的發(fā)展趨勢。每個階段，柔性化對環(huán)境的調(diào)整能力能夠?qū)崿F(xiàn)不同產(chǎn)品需要，實現(xiàn)多品種、小批量生產(chǎn)，同時能控制這種個性化生產(chǎn)所帶來的成本飆升問題。當(dāng)前印刷業(yè)的轉(zhuǎn)型可以看作是自動化升級和信息技術(shù)的融合提升，這不僅僅是自動化和機器換人，而且工廠能實現(xiàn)自主化決策，靈活生產(chǎn)出多樣化的印刷產(chǎn)品，并能快速應(yīng)對更多的市場變化。

為了滿足全球各地不同市場對印刷產(chǎn)品的多樣化、個性化需求，印刷企業(yè)內(nèi)部需要更新現(xiàn)有的生產(chǎn)模式，基于柔性技術(shù)的生產(chǎn)模式成為趨勢。即在最少人的干預(yù)下，能夠生產(chǎn)任何范圍的產(chǎn)品族，系統(tǒng)的柔性通常受到系統(tǒng)設(shè)計時所考慮的產(chǎn)品族的限制。柔性生產(chǎn)的到來，催生了對新技術(shù)的需求。

所以，人工智能和制造系統(tǒng)的結(jié)合是必然的，利用機器學(xué)習(xí)、模式識別、認知分析等算法模型，以提升工廠控制管理系統(tǒng)的能力，實現(xiàn)所謂的智能制造，才能使企業(yè)在今天競爭激烈的環(huán)境獲得更好的優(yōu)勢。榮彩科技致力于打造集自動化、信息化、智能化于一體的物聯(lián)網(wǎng)與智慧工廠整體解決方案，通過建立生產(chǎn)控制中心，以三維虛擬化方式實時監(jiān)控現(xiàn)場生產(chǎn)運作情況，實現(xiàn)對人員、設(shè)備和物料等制造資源的監(jiān)控與調(diào)度，形成基于車間現(xiàn)場實時狀態(tài)信息和可視化監(jiān)控、智能化協(xié)同交互決策的新型業(yè)務(wù)管理模式。賢俊龍針對個性化市場的柔性化生產(chǎn)需求，大力發(fā)展“可變印刷，按需印刷”的服務(wù)模式，積極布局設(shè)備柔性化、智能化建設(shè)，一張即印，即刻印取。對于產(chǎn)品印刷缺陷能夠?qū)崿F(xiàn)在線檢測并自動剔除，還可實現(xiàn)設(shè)備的遠程維護與故障診斷。

陜西北人智能印刷工廠包含了企業(yè)資源計劃ERP、生產(chǎn)制造執(zhí)行MES、智能倉儲WMS、智能物流AGVS、數(shù)據(jù)采集、智能生產(chǎn)設(shè)備及配套裝置、智能包裝產(chǎn)線、生產(chǎn)中央控制等系統(tǒng)。通過對各系統(tǒng)間無縫連接、互相聯(lián)通，以信息流驅(qū)動物流，實現(xiàn)整個生產(chǎn)的信息流與物流的高度統(tǒng)一，讓生產(chǎn)人員只專注于產(chǎn)品本身，而不必考慮其他因素。透明化的網(wǎng)絡(luò)進一步擴大對印刷設(shè)備運行情況的認識，并通過基于角色的觀點、實時警告與通知以及實時追蹤與監(jiān)控等手段，確保企業(yè)決策更加精準。

智能印刷工廠應(yīng)具備敏捷的靈活性，可快速適應(yīng)生產(chǎn)進度以及產(chǎn)品變更，并將其影響降至最低。先進的智能工廠還可根據(jù)正在生產(chǎn)的產(chǎn)品以及進度變更，自動配置印刷設(shè)備與物料流程，進而實時掌控這些變更所造成的影響。此外，靈活性還促使智能工廠在進度與產(chǎn)品發(fā)生變更時，最大程度上降低調(diào)整幅度，從而提高運行時間與產(chǎn)量并確保靈活的訂單進度安排。

智能印刷工廠以數(shù)字化智能制造為核心，以互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)為兩翼。在生產(chǎn)過程中，人只是生產(chǎn)指令的組織者和計劃變更的協(xié)調(diào)者，由智能軟件系統(tǒng)和自動化的裝置來執(zhí)行生產(chǎn)任務(wù)，從而將印前、印刷和印后整個生產(chǎn)流程整合為一體，各工藝環(huán)節(jié)柔性化配合，通過真實的數(shù)據(jù)分析與總結(jié)，以敏捷化決策實現(xiàn)工廠的信息化運營。

結(jié)語

當(dāng)前，印刷企業(yè)面臨著巨大的轉(zhuǎn)型壓力。勞動力成本迅速攀升、產(chǎn)能過剩、競爭激烈、客戶個性化需求日益增長等因素，迫使制造企業(yè)從低成本競爭策略轉(zhuǎn)向建立差異化競爭優(yōu)勢。而物聯(lián)網(wǎng)、協(xié)作機器人、增材制造、預(yù)測性維護、機器視覺等新興技術(shù)迅速興起，為制造企業(yè)推進智能工廠建設(shè)提供了良好的技術(shù)支撐。再加上國家和地方政府的大力扶持，使行業(yè)越來越多的大中型企業(yè)開啟了智能工廠建設(shè)的征程。

智能印刷工廠是一個柔性系統(tǒng)，能夠自行優(yōu)化整個網(wǎng)絡(luò)的表現(xiàn)，自行適應(yīng)并實時或近實時學(xué)習(xí)新的環(huán)境條件，并自動運行整個印刷生產(chǎn)流程。能夠在工廠車間內(nèi)自動運作，同時與具有類似生產(chǎn)系統(tǒng)的全球網(wǎng)絡(luò)甚至整個數(shù)字化供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)。其真正強大之處在于其根據(jù)企業(yè)不斷變化的需要發(fā)展和成長的能力，無論這些需要是客戶需求的轉(zhuǎn)變、進入新市場的擴張、新產(chǎn)品或服務(wù)的開發(fā)，還是預(yù)測性更強、響應(yīng)度更高的運行和維護方法、新流程或技術(shù)的引入，或是生產(chǎn)流程的準實時變化。由于具備更為強大的計算和分析能力，并擁有更為廣泛的智能互聯(lián)資產(chǎn)生態(tài)系統(tǒng)，智能工廠能使印刷企業(yè)以過去相對困難甚至不可能的方式適應(yīng)變化。

未來，建設(shè)智能印刷工廠無疑是印刷企業(yè)轉(zhuǎn)型升級的重要方式，這也是當(dāng)代印刷行業(yè)發(fā)展的大勢所趨?；诳蛻魝€性化需求及激烈競爭的市場環(huán)境下，傳統(tǒng)印刷企業(yè)轉(zhuǎn)型升級，都將向柔性化、敏捷化、智能化、信息化方向發(fā)展。但是，智能工廠的建設(shè)應(yīng)圍繞企業(yè)的中長期發(fā)展戰(zhàn)略，根據(jù)自身印刷產(chǎn)品、工藝、設(shè)備和訂單的特點，合理規(guī)劃智能工廠的建設(shè)藍圖。在推進規(guī)范化、標準化的基礎(chǔ)上，從最緊迫需要解決的問題入手，由點及面，逐步布局，務(wù)實推進智能工廠的 ?建設(shè)。

責(zé)任編輯：薛金萍 xjp@cprint.cn