基于三大特征的智能印刷工廠建設

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或流程的執行。過去，機器自行“決策”的情況往往是以自動化為基礎的線性行為，如基于一套預定的規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將實體機器與業務流程相結合，自動化日益覆蓋了通常由人類進行的復雜優化決策。由此，“智能工廠”逐漸進入工業化視野。智能工廠是通過互聯互通的信息技術/運營技術格局，實現工廠車間決策及洞察與供應鏈以及整個企業其他部分的融合。這將從根本上改變生產流程，大大增強與供應商和客戶之間的聯系。

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自動化向完全互聯和柔性系統的飛躍，是現代工廠信息化發展的新階段，是在數字化工廠的基礎上，利用物聯網技術、設備監控技術加強信息管理和服務，清楚地掌握產銷流程，提高生產過程的可控性，減少生產線上的人工干預，即時準確地采集生產線數據，以合理編排生產計劃與生產進度，并通過綠色智能手段和智能系統等新興技術的運用，構建一個高效節能、綠色環保、環境舒適的人性化工廠。其表現為三大特征：①包括生產設備、機器人、操作人員、物料和成品等信息基礎設施的高度互聯;②系統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4.0時代的到來，以及在《印刷業“十三五”時期發展規劃》和《中國制造2025》等相關政策的指引下，印刷工廠都希望能夠整合全系統內的物理資產、運營資產和人力資本，對環境的調整能力能夠實現不同產品需要，實現多品種、小批量生產，同時能控制這種個性化生產所帶來的成本飆升問題，推動制造、維護、庫存跟蹤、通過數字孿生實現運營數字化以及整個制造網絡中其他類型的活動，逐步建設完成具備三大特征的智能印刷工廠。

人、機、物等信息基礎設施的高度互聯

智能制造的核心在于數據，智能工廠的核心在于連接，如果生產環節的生產設備、機器人、操作人員、物料和成品等元素之間沒有實現互相連接，則發揮不了智能工廠的作用。受傳統印刷市場萎縮和生產成本增長等眾多因素影響，印刷行業加速洗牌。知識經濟、網絡技術和信息化對傳統的管理觀念和模式形成了極大沖擊和挑戰。印刷企業要在這樣的態勢中繼續生存下去并保持持續增長和發展，就必須轉型升級，走創新管理之路：通過建立一套科學的印刷企業信息管理系統，將企業包括人力、資金、信息、物料、設備、技術等方面資源，經過數據的采集、匯總、分析，作用于企業管理和決策，提高生產效率和管理效率，降低生產成本和管理成本，以此讓企業在當前激烈的競爭中立于不敗之地，并實現印刷企業可持續、高效率、綠色的發展。

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系統完成，現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系統建設，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內部運作，同時也會沉淀部分資金。所以，通過升級改造，訂單就像醫院的處方一樣，這個產品做出去要發什么、大概的成本在哪兒，一目了然。

在包裝產品個性化、高端化需求的推動下，上海艾錄對生產流水線系統進行全面升級改造，所有的關鍵設備都從德國W&H進口，積極倡導生產過程信息化、集約化管控，全力推進工廠物聯網;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，對訂單與生產進行管理;通過智能倉儲與智慧物流配送服務，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品。

談到“上下互通、整體互聯”這一目標，龍利得股份的生產副總徐強說，他們把ERP系統與生產設備上的生產管理系統、PLC（可編程邏輯控制器）系統連接在一起，使企業的管理信息能第一時間傳輸到每臺機器的芯片系統，控制生產環節;機器的芯片系統也能將生產數據傳輸到企業管理系統，讓企業優化管理。隨著生產管理系統和PLC積累的數據越來越多，生產設備會越來越聰明，自行按照一套標準生產某種類型的產品。

互聯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。智能工廠須確保基本流程與物料的互聯互通，以生成實時決策所需的各項數據。在真正意義的印刷智能工廠中，傳感器遍布各項資產印刷工廠中，賦予生產設備、機器人、操作人員、物料和成品等信息基礎設施唯一的ID，實現各類元素的高度互聯，是信息化的唯一方式，也是智能化的必備基礎。

系統間實時信息傳輸與對接

實時信息傳輸與對接以人、物、機器與系統為基本要素，以物聯網作為基礎，通過傳感器、RFID、二維碼和無線局域網等實現信息的實時采集，通過PLC和本地及遠程服務器實現人機界面的交互，在本地服務器和云存儲服務器實現數據讀寫，在ERP、PLM、MES和SCADA等平臺實現無縫對接，從而達到信息的實時傳輸，實現人機的實時性協作運轉。

實現智能印刷工廠各個生產單元、各個車間的實時信息通訊，一方面可以通過這些技術實現智能工廠內部從訂單、采購、生產與設計等的信息實時處理與通暢;另一方面相關設計供應商、采購供應商、服務商和客戶等與智能工廠實現互聯互通，確保生產信息、服務信息等的同步，采購供應商隨時可以提取生產訂單信息，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進展，服務商隨時保持與客戶等的溝通與相關事物 ? ?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，實現商流、物流、資金流同步發展以及生產、供應鏈、財務數據共享與實時監控，從而更加精準地對生產流程進行管控。2016年，深圳冠為在一期項目中初步搭建了WiFi智能工廠體系，實現產品研發、多產品管理、供應鏈管理、質量管理、生產協同、財務管理、產品追溯、成本分析和報表管理的數據化，將可實現生產指令實時接收、實時調度、進度實時反饋、效率分析和經營分析等，真正實現精益生產和精益流程。裕同科技也利用ERP（SAP）、MES、WMS等系統集成，有效對物料、訂單、人員、倉儲等控制管理，實現整個企業的訂單、人員、倉儲和成本等的實時綜合規劃與管理。通過實時數據可視化，將從流程與成品或半成品獲取的數據進行處理，并轉變為切實可行的洞見，從而協助人工以及自動化決策流程。

隨著數字化的發展，制造工業在工廠里安裝了大量的組件和設備，對工廠系統的全面了解、實時追蹤變得越來越重要。印刷企業如何組織和管理生產以適應客戶個性化需求快捷生產的同時還能提高工作效率，如何在復雜的工業環境中提供更好的現場服務，是當前印刷業也是制造業面臨的共同挑戰。而5G的快速發展，將以高數據傳輸速率、高帶寬、超短延遲的特點實現海量數據的傳輸與對接，為智能工廠的精準數據采集、參數傳輸等提供保障。

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展趨勢。每個階段，柔性化對環境的調整能力能夠實現不同產品需要，實現多品種、小批量生產，同時能控制這種個性化生產所帶來的成本飆升問題。當前印刷業的轉型可以看作是自動化升級和信息技術的融合提升，這不僅僅是自動化和機器換人，而且工廠能實現自主化決策，靈活生產出多樣化的印刷產品，并能快速應對更多的市場變化。

為了滿足全球各地不同市場對印刷產品的多樣化、個性化需求，印刷企業內部需要更新現有的生產模式，基于柔性技術的生產模式成為趨勢。即在最少人的干預下，能夠生產任何范圍的產品族，系統的柔性通常受到系統設計時所考慮的產品族的限制。柔性生產的到來，催生了對新技術的需求。

所以，人工智能和制造系統的結合是必然的，利用機器學習、模式識別、認知分析等算法模型，以提升工廠控制管理系統的能力，實現所謂的智能制造，才能使企業在今天競爭激烈的環境獲得更好的優勢。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網與智慧工廠整體解決方案，通過建立生產控制中心，以三維虛擬化方式實時監控現場生產運作情況，實現對人員、設備和物料等制造資源的監控與調度，形成基于車間現場實時狀態信息和可視化監控、智能化協同交互決策的新型業務管理模式。賢俊龍針對個性化市場的柔性化生產需求，大力發展“可變印刷，按需印刷”的服務模式，積極布局設備柔性化、智能化建設，一張即印，即刻印取。對于產品印刷缺陷能夠實現在線檢測并自動剔除，還可實現設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資源計劃ERP、生產制造執行MES、智能倉儲WMS、智能物流AGVS、數據采集、智能生產設備及配套裝置、智能包裝產線、生產中央控制等系統。通過對各系統間無縫連接、互相聯通，以信息流驅動物流，實現整個生產的信息流與物流的高度統一，讓生產人員只專注于產品本身，而不必考慮其他因素。透明化的網絡進一步擴大對印刷設備運行情況的認識，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控等手段，確保企業決策更加精準。

智能印刷工廠應具備敏捷的靈活性，可快速適應生產進度以及產品變更，并將其影響降至最低。先進的智能工廠還可根據正在生產的產品以及進度變更，自動配置印刷設備與物料流程，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品發生變更時，最大程度上降低調整幅度，從而提高運行時間與產量并確保靈活的訂單進度安排。

智能印刷工廠以數字化智能制造為核心，以互聯網和物聯網為兩翼。在生產過程中，人只是生產指令的組織者和計劃變更的協調者，由智能軟件系統和自動化的裝置來執行生產任務，從而將印前、印刷和印后整個生產流程整合為一體，各工藝環節柔性化配合，通過真實的數據分析與總結，以敏捷化決策實現工廠的信息化運營。

結語

當前，印刷企業面臨著巨大的轉型壓力。勞動力成本迅速攀升、產能過剩、競爭激烈、客戶個性化需求日益增長等因素，迫使制造企業從低成本競爭策略轉向建立差異化競爭優勢。而物聯網、協作機器人、增材制造、預測性維護、機器視覺等新興技術迅速興起，為制造企業推進智能工廠建設提供了良好的技術支撐。再加上國家和地方政府的大力扶持，使行業越來越多的大中型企業開啟了智能工廠建設的征程。

智能印刷工廠是一個柔性系統，能夠自行優化整個網絡的表現，自行適應并實時或近實時學習新的環境條件，并自動運行整個印刷生產流程。能夠在工廠車間內自動運作，同時與具有類似生產系統的全球網絡甚至整個數字化供應網絡互聯。其真正強大之處在于其根據企業不斷變化的需要發展和成長的能力，無論這些需要是客戶需求的轉變、進入新市場的擴張、新產品或服務的開發，還是預測性更強、響應度更高的運行和維護方法、新流程或技術的引入，或是生產流程的準實時變化。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資產生態系統，智能工廠能使印刷企業以過去相對困難甚至不可能的方式適應變化。

未來，建設智能印刷工廠無疑是印刷企業轉型升級的重要方式，這也是當代印刷行業發展的大勢所趨?；诳蛻魝€性化需求及激烈競爭的市場環境下，傳統印刷企業轉型升級，都將向柔性化、敏捷化、智能化、信息化方向發展。但是，智能工廠的建設應圍繞企業的中長期發展戰略，根據自身印刷產品、工藝、設備和訂單的特點，合理規劃智能工廠的建設藍圖。在推進規范化、標準化的基礎上，從最緊迫需要解決的問題入手，由點及面，逐步布局，務實推進智能工廠的 ?建設。

責任編輯：薛金萍 xjp@cprint.cn