印刷設備信息化及智能工廠關鍵技術

顧桓

作為典型的重設備制造業和復雜流程生產行業的印刷包裝裝備制造和設備使用行業，都將面臨新一輪的基于設備物聯網的產業和效率模式的競爭。這種競爭的核心是基于整個生產流程上的信息化和智能化的作用，在這個體系下，設備和生產流程的使用者將具有輕松獲得所需的一切信息來優化企業生產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率的解決方案。

面對這種行業發展的需求和技術進步的必然，西安理工大學印包與數媒學院和包裝印刷裝備制造的龍頭企業陜西北人，在包裝印刷核心裝備信息化和智能化的實現途徑和技術探索方面進行了長期的合作，印包學院充分發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學科上的理論積累和技術探索上的優勢，而陜西北人則是從產業引領、服務需求、工程裝備、管控協同和資金保障等方面發揮決定性作用。

經過多年的研究和探索，雙方進行了包括印刷機生產管理系統、印刷機智能數據系統、智能工廠系統、北人云服務等多個裝備信息和智能化模塊的研究和開發，形成了針對包裝印刷裝備智能信息化服務需求的基礎性技術和應用系統，為實現陜西北人從裝備制造型向服務型的總體戰略轉型提供了技術支撐。

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用，目前，北人裝備智能化服務的技術體系包括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，其服務對象是陜西北人的各類凹印、柔印、復合和涂布設備的先進機型。方案的核心是設備內置的機載智能數據系統。功能包括數據采集、存儲與處理；生產現場網絡和云服務網絡接口；嵌入式設備生產現場管理（包括工單、配方、機臺、數據統計等）功能和工位視頻等。能夠方便地形成生產現場網絡下的完善的單機管理和信息服務功能，同時實現了基于App的外網環境下的遠程管理及監控功能。

2.智能工廠方案

智能工廠的組成和框架如圖2所示，系統以車間工業以太網為骨架，形成以MES、WMS為核心的智能工廠平臺，實現了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）的整個生產流程上的自動控制。提供了生產流程的透明和遠程監控，實現了基于工單和物料單驅動下的流程控制算法。

3.設備云服務方案

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

總之，作為陜西北人的信息化服務轉型和實現工業4.0產業模式的探索，取得了關鍵的技術進步，為進一步地深入應用和技術開發搭建了堅實的平臺。同時，項目的順利進行和成果，體現了企業的制造和服務優勢與學校的知識和研究的潛力相結合，能夠將各自的優勢形成合力，取長補短，取得很好的效果，也是實現新技術進步的有效模式和高校提高自身科研和人才培養水平的有效途徑。