印刷企業(yè)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(xué)，湖北 武漢 430000）

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印刷企業(yè)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(xué)，湖北 武漢 430000）

摘 要：隨著世界的發(fā)展，人們需要的產(chǎn)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(jìn)人們的視野，而這一方面的改造也悄然進(jìn)行。在中國，2015年3月5日李克強(qiáng)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(chǎn)業(yè)，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(hù)環(huán)境的同時實現(xiàn)印刷企業(yè)智能化。

關(guān)鍵詞：印刷；智能化；環(huán)境

我們處在信息化的時代，而這個時代生產(chǎn)方式的改革，是智能化改革，智能化是指由現(xiàn)代通信與信息技術(shù)、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、行業(yè)技術(shù)、智能控制技術(shù)匯集而成的針對某一方面的應(yīng)用?，F(xiàn)在，個性化高品質(zhì)印刷需求強(qiáng)勁，更短的印刷周期、更精準(zhǔn)的套印、以及受勞動力成本上升、節(jié)能環(huán)保法律法規(guī)日益嚴(yán)格等因素的影響，自動化智能化的印刷機(jī)械才能有效滿足以上要求。世界上，德國率先提出了“工業(yè)4.0”這個概念，利用物聯(lián)信息系統(tǒng)將生產(chǎn)中的供應(yīng)、制造、銷售信息數(shù)據(jù)化、智慧化，最后達(dá)到快速、有效、個人化的產(chǎn)品供應(yīng)。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(yè)應(yīng)緊跟時代潮流，實現(xiàn)跨越式發(fā)展。

一、改造的核心——智能化機(jī)器

（一）原料輸入設(shè)備

印刷產(chǎn)品最后是應(yīng)發(fā)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(shè)備上下功夫，直接將客戶需求的產(chǎn)品數(shù)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(dá)印刷企業(yè)時應(yīng)是打包好的各類紙張，可經(jīng)過一條較長的傳送帶，傳送過程中由機(jī)械手破包裝，再由輸入機(jī)械手將原料搬運到智能化“數(shù)紙機(jī)”的輸入傳輸帶上，通過需求在數(shù)紙機(jī)輸出端即可得到不同數(shù)量的打印紙張。

這種智能化“數(shù)紙機(jī)”的組成可分為輸入傳送帶、光電式“數(shù)紙機(jī)”（改）、電腦主機(jī)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(dāng)其達(dá)到光電式“數(shù)紙機(jī)”時利用一個斜坡結(jié)構(gòu)由改造過的光電式“數(shù)紙機(jī)”卡住，改造后的光電式“數(shù)紙機(jī)”設(shè)計成一個類似于正六棱柱（根據(jù)需要設(shè)定棱邊數(shù)）的形式，每個側(cè)面安裝一個普通光電式“數(shù)紙機(jī)”，當(dāng)卡住原料時開始數(shù)紙并旋轉(zhuǎn)，當(dāng)下一個側(cè)面達(dá)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(shù)紙機(jī)”上，以此類推，當(dāng)最后一個面達(dá)到輸入傳送帶的時候，前幾個面的數(shù)紙工作已經(jīng)完成，由輸出傳送帶傳送給智能化印刷機(jī)，由“主腦”算出時間差，再將數(shù)據(jù)傳輸給“數(shù)紙機(jī)”的電腦，根據(jù)時間差可設(shè)定多條傳送帶。

在數(shù)紙機(jī)中有多的紙張可傳送至“六棱柱數(shù)紙機(jī)”中心，再經(jīng)由升降臺送至傳送帶，傳送帶可將其反饋至輸入機(jī)械手，再經(jīng)由輸入機(jī)械手進(jìn)行下一波的輸入。

（二）智能化印刷機(jī)

1. sis感應(yīng)進(jìn)紙系統(tǒng)

這種智能化的進(jìn)紙系統(tǒng)有效率高、套準(zhǔn)快而且節(jié)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(jìn)擊機(jī)構(gòu)、單一旋轉(zhuǎn)的卷紙滾筒、壓印滾筒、叼紙牙橫排向?qū)φA段、紙張邊緣精確對正階段。擁有該智能化系統(tǒng)，效率大約是傳統(tǒng)的兩倍，且可獲得質(zhì)量更好的產(chǎn)品。

2. 數(shù)字化印刷機(jī)

與傳統(tǒng)應(yīng)刷機(jī)相比，數(shù)字化印刷機(jī)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(huán)境的感應(yīng)，對干燥系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)、油墨系統(tǒng)進(jìn)行反饋調(diào)節(jié)。當(dāng)然，在最基本的地方，數(shù)字化印刷與傳統(tǒng)印刷之間就具有很大的區(qū)別，傳統(tǒng)印刷工藝流程為電子頁面版面設(shè)計、輸出膠片、彩色打樣、拼版、制版、印刷、印后加工；數(shù)字化印刷工藝流程為電子頁面設(shè)計、印刷、印后加工。噴墨數(shù)字印刷在數(shù)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(dāng)反饋控制系統(tǒng)與數(shù)字化噴墨印刷結(jié)合在一起的時候，印刷機(jī)的智能化水平應(yīng)該已經(jīng)非常高了，但是如果需要達(dá)到更高的智能化，還應(yīng)具備印刷品質(zhì)量控制系統(tǒng)。基于畫面的印刷品質(zhì)量檢測系統(tǒng)，通過掃描、拍照的方式用數(shù)字圖像處理方法進(jìn)行比較，找出兩者之間的差異并分析原因，而后根據(jù)分析結(jié)果自動調(diào)整印刷機(jī)的參數(shù)，以提高印刷產(chǎn)品的質(zhì)量。

3. 整理輸出器

通過離心作用機(jī)將產(chǎn)品疊放整齊，并傳送至產(chǎn)品輸出端，以便下一步打包及裝訂。

（三）產(chǎn)品輸出設(shè)備

產(chǎn)品輸出設(shè)備的作用主要是將產(chǎn)品進(jìn)行打包，還有書本的裝訂。當(dāng)產(chǎn)品印刷好，由整理輸出器直接傳送到打包設(shè)備中，打包設(shè)備由一條傳送帶與懸掛在傳送帶上方的機(jī)械手組成，隨著傳送帶的流水線傳輸，經(jīng)過幾個機(jī)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?shù)絺}庫，最后由機(jī)械手裝車。同理，書本的裝訂也是類似的流程，在傳輸?shù)倪^程中將每一本書分別裝訂，再根據(jù)訂單分類打包，裝車。

二、改造的“主腦”——智能化控制系統(tǒng)

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

（一）傳感器和執(zhí)行器

傳感器可以說是智能化控制系統(tǒng)的“眼睛”，它可以獲得印刷系統(tǒng)各部分的運行數(shù)據(jù)，而且可以對環(huán)境進(jìn)行檢測，將這些結(jié)果傳到控制器，控制器便可分析數(shù)據(jù)并作出相應(yīng)的應(yīng)對措施，工作者也可以通過人機(jī)對話層對信息進(jìn)行判斷。執(zhí)行器主要是接收來自控制層信息，同時通過外在的設(shè)備（如機(jī)械手、干燥器、傳送帶等等）執(zhí)行信息。

（二）信號采集執(zhí)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(jìn)行分析；另一方面，該層通過控制總線從控制器中接受對執(zhí)行器的指令信號，再將之交由執(zhí)行器執(zhí)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(qū)分傳感信號以及指令信號。

（三）控制層

控制層集監(jiān)、診、控為一體，要接收來自傳感器的信號，對其進(jìn)行分析、診斷，并得到反饋調(diào)控的信號，通過信號采集執(zhí)行層發(fā)送給執(zhí)行器。同時，還與人機(jī)對話層相連，收到來自人機(jī)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(zhí)行層傳給執(zhí)行器執(zhí)行。要完成這些功能，控制器必須要針對印刷企業(yè)編相應(yīng)的程序或者做控制系統(tǒng)，已獲得最優(yōu)的效率和最好的產(chǎn)品。

（四）人機(jī)對話層

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

三、環(huán)境問題及廢料處理

社會大眾對食品安全、環(huán)境污染的關(guān)注為綠色環(huán)保的印刷技術(shù)應(yīng)用提供了更廣闊的空間。印刷企業(yè)必定會產(chǎn)生環(huán)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(tǒng)應(yīng)該是環(huán)境友好型和可持續(xù)發(fā)展的，產(chǎn)生的工業(yè)廢水經(jīng)過過濾可用于排水系統(tǒng)，部分廢水可以重新利用，在滿足印刷質(zhì)量要求的情況下節(jié)約資源。工業(yè)廢料可投入紙張制造廠重新生產(chǎn)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(yīng)該是氣體污染。油墨和染料中含有大量有害的有機(jī)揮發(fā)氣體，排放到大氣中也會給自然環(huán)境造成很難解決的污染；清洗機(jī)械所用的汽油揮發(fā)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(fā)，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(xué)物質(zhì)的吸收，甚至可以投入化工廠重利用。對企業(yè)應(yīng)設(shè)計智能化的排氣系統(tǒng)，通過檢測與反饋，設(shè)計最優(yōu)的凈化與排氣方案，達(dá)到少污染甚至不污染環(huán)境的目的。

結(jié)語

印刷企業(yè)的智能化是時代不可逆轉(zhuǎn)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(xù)的發(fā)展。創(chuàng)新則是跟上潮流最重要的措施，中國現(xiàn)在在創(chuàng)新這一塊與國外頂尖企業(yè)仍有巨大的差距，這也是中國是印刷大國卻不是印刷強(qiáng)國的原因。因此，印刷產(chǎn)業(yè)應(yīng)積極響應(yīng)“中國制造2025”這一口號，把中國制造改為中國創(chuàng)造，造出自己的高新智能化產(chǎn)品。

參考文獻(xiàn)

［1］周震、李密丹，我國印刷業(yè)面臨的環(huán)境污染問題的挑戰(zhàn)［J］.今日印刷，2003（6）：2-4.

［2］中國印刷機(jī)械產(chǎn)業(yè)亟待提升自動化智能化水平［J］.伺服控制，2015（6）：19-19.

［3］凡溪，高寶.智能化就是印刷的未來［J］.今日印刷，2014（3）：20-21.

［4］王世勤.數(shù)字印刷技術(shù)的發(fā)展及現(xiàn)狀［J］.影像技術(shù)，2009，21（3）.

［5］劉晞.基于畫面的印刷品質(zhì)量檢測控制系統(tǒng)之研究［J］.印刷技術(shù)，2001（32）：45-46.

中圖分類號：TP27

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