印刷企業的智能化改造

周建榮徐迪煒李 杰

（1.云南嶺東印刷包裝有限公司，云南 楚雄 675000；2.華中科技大學，湖北 武漢 430000）

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印刷企業的智能化改造

周建榮1徐迪煒2李 杰1

（1.云南嶺東印刷包裝有限公司，云南 楚雄 675000；2.華中科技大學，湖北 武漢 430000）

摘 要：隨著世界的發展，人們需要的產品越來越難以用純手工的方式完成，再加上純手工存在著效率低、不安全等缺點，智能化車間這一名詞漸漸走進人們的視野，而這一方面的改造也悄然進行。在中國，2015年3月5日李克強總理也在兩會上首次提出“中國制造2025”這一計劃，它與智能化車間改造這一理念密不可分。對于印刷產業，智能化改造可以帶來新的改變，獲得意想不到的效果，本文著重從輸入、印刷過程、輸出等方面入手，論述了如何在保護環境的同時實現印刷企業智能化。

關鍵詞：印刷；智能化；環境

我們處在信息化的時代，而這個時代生產方式的改革，是智能化改革，智能化是指由現代通信與信息技術、計算機網絡技術、行業技術、智能控制技術匯集而成的針對某一方面的應用。現在，個性化高品質印刷需求強勁，更短的印刷周期、更精準的套印、以及受勞動力成本上升、節能環保法律法規日益嚴格等因素的影響，自動化智能化的印刷機械才能有效滿足以上要求。世界上，德國率先提出了“工業4.0”這個概念，利用物聯信息系統將生產中的供應、制造、銷售信息數據化、智慧化，最后達到快速、有效、個人化的產品供應。而在國家政策上，“中國制造2025”也支持智能化改造，在這種情況下，印刷企業應緊跟時代潮流，實現跨越式發展。

一、改造的核心——智能化機器

（一）原料輸入設備

印刷產品最后是應發給客戶的，而客戶的需求在印刷之前就是已知的。可在原料輸入設備上下功夫，直接將客戶需求的產品數量確定，之后可只考慮印刷、打包、送貨，這樣大大地提高了效率。

原料送達印刷企業時應是打包好的各類紙張，可經過一條較長的傳送帶，傳送過程中由機械手破包裝，再由輸入機械手將原料搬運到智能化“數紙機”的輸入傳輸帶上，通過需求在數紙機輸出端即可得到不同數量的打印紙張。

這種智能化“數紙機”的組成可分為輸入傳送帶、光電式“數紙機”（改）、電腦主機以及輸出傳送帶。原理是將各類原料分批從輸入傳送帶傳入，當其達到光電式“數紙機”時利用一個斜坡結構由改造過的光電式“數紙機”卡住，改造后的光電式“數紙機”設計成一個類似于正六棱柱（根據需要設定棱邊數）的形式，每個側面安裝一個普通光電式“數紙機”，當卡住原料時開始數紙并旋轉，當下一個側面達到輸入傳送帶時通過電腦的計算，正好讓下一份原料卡在光電式“數紙機”上，以此類推，當最后一個面達到輸入傳送帶的時候，前幾個面的數紙工作已經完成，由輸出傳送帶傳送給智能化印刷機，由“主腦”算出時間差，再將數據傳輸給“數紙機”的電腦，根據時間差可設定多條傳送帶。

在數紙機中有多的紙張可傳送至“六棱柱數紙機”中心，再經由升降臺送至傳送帶，傳送帶可將其反饋至輸入機械手，再經由輸入機械手進行下一波的輸入。

（二）智能化印刷機

1. sis感應進紙系統

這種智能化的進紙系統有效率高、套準快而且節省時間的特點，其工作原理包括：紙張邊緣探測傳感器、擺動式進擊機構、單一旋轉的卷紙滾筒、壓印滾筒、叼紙牙橫排向對正階段、紙張邊緣精確對正階段。擁有該智能化系統，效率大約是傳統的兩倍，且可獲得質量更好的產品。

2. 數字化印刷機

與傳統應刷機相比，數字化印刷機不僅具有更智能的印刷模式，還有更完善的傳感器，通過對印刷環境的感應，對干燥系統、循環系統、油墨系統進行反饋調節。當然，在最基本的地方，數字化印刷與傳統印刷之間就具有很大的區別，傳統印刷工藝流程為電子頁面版面設計、輸出膠片、彩色打樣、拼版、制版、印刷、印后加工；數字化印刷工藝流程為電子頁面設計、印刷、印后加工。噴墨數字印刷在數字印刷中又占有非常重要的地位，它對印刷紙張的幅寬要求不高，有極快的印刷速度，除了單色外還可以打印三原色。當反饋控制系統與數字化噴墨印刷結合在一起的時候，印刷機的智能化水平應該已經非常高了，但是如果需要達到更高的智能化，還應具備印刷品質量控制系統。基于畫面的印刷品質量檢測系統，通過掃描、拍照的方式用數字圖像處理方法進行比較，找出兩者之間的差異并分析原因，而后根據分析結果自動調整印刷機的參數，以提高印刷產品的質量。

3. 整理輸出器

通過離心作用機將產品疊放整齊，并傳送至產品輸出端，以便下一步打包及裝訂。

（三）產品輸出設備

產品輸出設備的作用主要是將產品進行打包，還有書本的裝訂。當產品印刷好，由整理輸出器直接傳送到打包設備中，打包設備由一條傳送帶與懸掛在傳送帶上方的機械手組成，隨著傳送帶的流水線傳輸，經過幾個機械手的打包，傳送帶輸出端得到的即為打包好的成品。成品被傳送帶運輸到倉庫，最后由機械手裝車。同理，書本的裝訂也是類似的流程，在傳輸的過程中將每一本書分別裝訂，再根據訂單分類打包，裝車。

二、改造的“主腦”——智能化控制系統

智能化控制系統的功能主要的功能是讓整個印刷企業具有真正的“智能”，它由傳感器、執行器、信號采集執行層、控制層和人機對話層組成，通過智能化控制系統，可以編程應對問題，可以輕松檢測出誤差進而反饋調整，還可以大大提高效率，只需少量的工作人員活動在人機對話層即可。

（一）傳感器和執行器

傳感器可以說是智能化控制系統的“眼睛”，它可以獲得印刷系統各部分的運行數據，而且可以對環境進行檢測，將這些結果傳到控制器，控制器便可分析數據并作出相應的應對措施，工作者也可以通過人機對話層對信息進行判斷。執行器主要是接收來自控制層信息，同時通過外在的設備（如機械手、干燥器、傳送帶等等）執行信息。

（二）信號采集執行層

該層由具有相對獨立功能的分布式專用控制器組成。一方面，該層可以收集傳感器采集的信號，通過控制總線將信號傳給控制器，后者將對其進行分析；另一方面，該層通過控制總線從控制器中接受對執行器的指令信號，再將之交由執行器執行。該層其實就是起一個中間傳遞的作用，可以提高傳輸效率，也可以有效區分傳感信號以及指令信號。

（三）控制層

控制層集監、診、控為一體，要接收來自傳感器的信號，對其進行分析、診斷，并得到反饋調控的信號，通過信號采集執行層發送給執行器。同時，還與人機對話層相連，收到來自人機對話層的命令，通過智能化分析生成指令信號，再通過信號采集執行層傳給執行器執行。要完成這些功能，控制器必須要針對印刷企業編相應的程序或者做控制系統，已獲得最優的效率和最好的產品。

（四）人機對話層

通過通用監視器建立人與機的橋梁，這個層主要具有兩個作用。1.當客戶下單時，在確定之后可通過人機對話層將信息傳給控制層，再由控制層設計印刷方案，進而印刷產品；2.工作人員可以通過人機對話層實時監測印刷狀況，在發生狀況時及時作出反應。這里的人機對話層與傳統意義上的人機對話層已經有了很大的區別，人不一定是工作人員，也可以是客戶，對控制層的監測也可以換成電腦，這樣不僅可以節省勞動力資源，還可以提高效率。

三、環境問題及廢料處理

社會大眾對食品安全、環境污染的關注為綠色環保的印刷技術應用提供了更廣闊的空間。印刷企業必定會產生環境污染，以及廢料。這方面問題的解決顯得尤為重要，一個智能化系統應該是環境友好型和可持續發展的，產生的工業廢水經過過濾可用于排水系統，部分廢水可以重新利用，在滿足印刷質量要求的情況下節約資源。工業廢料可投入紙張制造廠重新生產為紙張，再重新投入印刷。

但是這些都是相對容易解決的問題，更難解決且危害最大的問題應該是氣體污染。油墨和染料中含有大量有害的有機揮發氣體，排放到大氣中也會給自然環境造成很難解決的污染；清洗機械所用的汽油揮發后的氣體容易引起爆炸，有巨大的安全隱患。所以必須減少有害氣體的揮發，解決方案可以從“源頭”和“盡頭”兩方面著手。“源頭”上可通過改變印刷的石墨及染料，盡量使用污染小的；“盡頭”上則可以通過化學物質的吸收，甚至可以投入化工廠重利用。對企業應設計智能化的排氣系統，通過檢測與反饋，設計最優的凈化與排氣方案，達到少污染甚至不污染環境的目的。

結語

印刷企業的智能化是時代不可逆轉的趨勢，先見者明，先行者立，只有跟上時代的潮流才可以獲得持續的發展。創新則是跟上潮流最重要的措施，中國現在在創新這一塊與國外頂尖企業仍有巨大的差距，這也是中國是印刷大國卻不是印刷強國的原因。因此，印刷產業應積極響應“中國制造2025”這一口號，把中國制造改為中國創造，造出自己的高新智能化產品。

參考文獻

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中圖分類號：TP27

文獻標識碼：A