智能制造在印刷业中的应用——智能印刷

随着《中国制造2025》规划的出台，各行各业都想借助“工业4.0”，通过向智能化转型实现产业升级，降低企业的成本。一些行业龙头企业充分意识到此次工业向智能化转型的革命性意义，纷纷大举进军智能化包装印刷领域。

所谓智能化就是在机械化、自动化、数字化、网络化的基础上更进一步，实现用智力改造工业化生产，保证生产更高效、质量更精湛、品质更高贵、生产更完美。

“工业4.0”是2013年由德国人提出来的，是以智能化生产为要素的工业革命，与“中国制造2025”异曲同工。世界工业化的进程只不过一百多年的历史，却经历了四次工业革命。每次革命带来的变化都是巨大的。第一次工业革命，也就是“工业1.0”，把人们带进了蒸汽机时代。“工业2.0”使工业发展更进一步，进入电气化时代，给人们带来了现代化的生活；“工业3.0”是信息化时代，给人们生活带来更多便利，现代化的程度越来越高。

印刷业也受惠于这几次工业革命。随着数字网络技术的介入，CTP设备解决了长期存在的印刷周期长的难题，极大地解放和发展了生产力，化解了印刷周期长的矛盾。包装印刷经历过手工折盒、手工粘盒的阶段，产量不高，质量不好。第三次工业革命的浪潮滚滚而来，机械化、自动化的变革时代，把机械折盒、机械粘盒推到了人们面前，彻底甩掉了手工操作，提高了生产效率，保证了折盒、粘盒质量。这个演变就是智能化过程，人们用智慧改变了工艺流程，实现了由初级阶段向高级阶段的转变。智能化最大的优势是用机器替代人的操作，自动化程度高，节省了大量劳动力和时间，使劳动力结构得到优化，设备更精良，加速了印刷的现代化。

“中国制造2025”将信息化和智能化制造列为制造业强国战略的第一主题，把智能制造作为传统制造业的转型升级的方向。从国内外大环境分析，中国制造2025，德国的工业4.0及美国的工业互联网等概念其实质异曲同工，都是将信息化与工业化深度融合，这也是智能工厂的核心。

当前，新一代信息技术迅猛发展：互联网、移动通信、大数据、云计算、人工智能等正在给我们的生活带来深刻的影响。近几年来各种新技术的应用层出不穷，很多标志性成果进入产业化：自主无人系统（无人机、无人车、各种机器人）、智能传感与控制装备、智能检测与装配装备、智能物流与仓储装备等很多国内品牌的工业机器人从性能指标和应用领域上也达到了国际先进水平。这些新技术的日益成熟为智能工厂的实施提供了有力的技术保障，也为行业减轻了成本压力。

1.互联网和物联网

“智能制造”这个概念不仅仅体现在生产这个环节，而应该是贯穿所有的流程，甚至把整个行业的资源整合起来。因此互联网和物联网的技术必不可少，“互联网+”代表着一种新的经济形态，它指的是依托互联网信息技术实现互联网与传统产业的联合，以优化生产要素、更新业务体系、重构商业模式等途径来完成经济转型和升级。“互联网+”计划的目的在于充分发挥互联网的优势，将互联网与传统产业深入融合，以产业升级提升经济生产力。

物联网是新一代信息技术的重要组成部分，也是“信息化”时代的重要发展阶段。物联网的英文名称是“Internet of things（IoT）”，也就是指物物相连的互联网。其包含两层意思：其一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络；其二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信，也就是物物相息。物联网通过智能感知、识别技术与普适计算等通信感知技术，广泛应用于网络的融合中，也因此被称为继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮。物联网是互联网的应用拓展，与其说物联网是网络，不如说物联网是业务和应用。因此，应用创新是物联网发展的核心，以用户体验为核心的创新2.0是物联网发展的灵魂。

通过互联网和物联网技术，远程控制所有的印前、印刷、印后设备，并能获得所有相关信息，使得各种资源达到更高的利用率。

2.大数据

现在的社会是一个高速发展的社会，科技发达，信息流通，人们之间的交流越来越密切，生活也越来越方便，大数据就是这个高科技时代的产物。马云曾在演讲中提到，未来的时代将不是IT时代，而是DT时代，DT就是Data Technology数据科技，显示大数据对于阿里巴巴集团来说举足轻重，有人把数据比喻为蕴藏能量的煤矿。煤炭按照性质有焦煤、无烟煤、肥煤、贫煤等分类，而露天煤矿、深山煤矿的挖掘成本又不一样。与此类似，大数据并不在“大”，而在于“有用”。价值含量、挖掘成本比数量更为重要。对于很多行业而言，如何利用这些大数据是赢得竞争的关键。大数据的价值体现在以下几个方面：第一，对大量消费者提供产品或服务的企业可以利用大数据进行精准营销；第二，做小而美模式的中小微企业可以利用大数据做服务转型；第三，面临互联网压力之下必须转型的传统企业需要与时俱进充分利用大数据的价值。

3.云计算

云计算是基于互联网的相关服务的增加、使用和交付模式，通常涉及通过互联网来提供动态易扩展且经常是虚拟化的资源。美国国家标准与技术研究院（NIST）定义：云计算是一种按使用量付费的模式，这种模式提供可用的、便捷的、按需的网络访问，　进入可配置的计算资源共享池（资源包括网络、服务器、存储、应用软件、服务），这些资源能够被快速提供，只需投入很少的管理工作，或与服务供应商进行很少的交互。

通过云计算，用户可以按需来申请由供应商提供的各种软硬件资源，进行大规模计算。云计算具有超大规模、虚拟化、高可靠性、按需服务、极其廉价等诸多优点，这使它成为企业运营的重要工具。

不少印刷企业面临的问题是客户分散、订单交付时间短、需及时报价、客户个性化需求多，以及订单多而量少等。大多数中小企业接单也是通过网络进行的，W2P与云计算技术的结合，是非常好的方案，能够使得印务快速部署、实施。

4.人工智能

目前在很多领域，机器人代替了机器人可代替或协助人类完成各种工作，凡是枯燥的、危险的、有毒的、有害的工作，都可由机器人大显身手。机器人除了广泛应用于制造业领域外，还应用于资源勘探开发、救灾排险、医疗服务、家庭娱乐、军事和航天等其他领域。机器人是工业及非产业界的重要生产和服务性设备，也是先进制造技术领域不可缺少的自动化设备。印刷在人们印象中一直都是“脏、乱、差”的形象，虽然印刷环境已经逐渐改善，但是噪声、异味等问题很难彻底解决，再加上传统印刷需要长时间劳作，用机器代替人工也是必然的趋势。过去的印刷几个人开一台机器，随着技术的进步，现在已经实现了一个人开多台机器。未来的印刷车间将彻底摒弃人工劳作。(www.xing528.com)

机器人虽然已经代替了大部分劳作，但是不等于人工智能，因为目前大部分机器人做的是人设定好的一套动作。人工智能发展的最终目的是要让机器能像人一样去思考、判断、解决各种复杂问题。

5.智能制造的模式

智能制造（Intelligent Manufacturing）是一种由智能机器和人类专家共同组成的人机一体化智能系统，它在制造过程中能进行智能活动，诸如分析、推理、判断、构思和决策等。通过人与智能机器的合作共事，去扩大、延伸和部分地取代人类专家在制造过程中的脑力劳动。它把制造自动化的概念更新，扩展到柔性化、智能化和高度集成化。谈起智能制造，首先应介绍日本在1990年4月所倡导的“智能制造系统IMS”国际合作研究计划。许多发达国家和地区如美国、欧盟、加拿大、澳大利亚等参加了该项计划。该计划共计划投资10亿美元，对100个项目实施前期科研计划。毫无疑问，智能化是制造自动化的发展方向。在制造过程的各个环节几乎都广泛应用人工智能技术。专家系统技术可以用于工程设计、工艺过程设计、生产调度、故障诊断等。也可以将神经网络和模糊控制技术等先进的计算机智能方法应用于产品配方、生产调度等，实现制造过程智能化。而人工智能技术尤其适合于解决特别复杂和不确定的问题。但显然的是，要在企业制造的全过程中全部实现智能化，如果不是完全做不到的事情，至少也是在遥远的将来。有人甚至提出这样的问题，下个世纪会实现智能自动化吗？而如果只是在企业的某个局部环节实现智能化，而又无法保证全局的优化，则这种智能化的意义是有限的。

智能印刷工厂是印刷行业自动化和信息化发展的新阶段，集智能手段和智能系统等新兴技术于一体，以减少人工、节能减排、精益管理为目标，构建高效、节能、绿色、环保、舒适的人性化工厂。美国、德国、日本等国家现代化的印刷工厂，高效的生产流程和现代的管理模式值得我们借鉴。比如，CHINA PRINT　2017展览中，海德堡在Simply Smart的参展口号下，把整个展位变成了智能印厂的样板车间，“智能印厂”“智能导航式印刷”等一系列理念切实落实在展出的每一台设备、每一个生产环节之中。从接单、制版、印刷、裁切、折页到贯穿全程的印通软件更是显示了强大的威力。杭州科雷公司推出的智能印刷系统以EZcolor数字智能控墨系统为核心，集成印前自动化系统和生产过程管理信息化系统，开启智能印刷新模式。长荣股份推出印刷包装设备智能化解决方案，及智慧印厂整体解决方案，IoT/工业4.0的解决方案更是有很多技术亮点，他们的技术路标就是：以德国标准出品印刷设备、以智能应用服务印包企业；以智慧印厂整体解决方案推动印包行业的工业4.0进程；融合信息科技服务生态链、共筑印刷包装产业云平台。

传统的印刷工艺流程分为印前、印刷、折页、堆码、装订和物流六大环节，这些环节如同孤岛一样，各自独立，中间需要大量的人工进行操作，环节之间的大量损耗、多次转运及衔接带来巨大劳动强度等问题日益突出，成为困扰印刷行业提高质量、效率的主要瓶颈。通过数字化、智能化的印刷智能工厂将这些环节串联在一起，将实现设备的数字化、智能化控制，转运和物流的自动化、无人化操作，生产管理的信息化、实时交互，从而提高质量和效率，降低损耗和劳动强度，减少人员数量，降低成本。

智能印刷工厂不是单一的某种设备、某种技术的升级，而是整体、系统全面升级，是信息技术与制造业深度融合、集成创新的根本性变革。其将现代的信息通信技术和网络技术、人工智能技术相结合，通过智能生产设备、智能物流设备、仓库管理系统、工业机器人系统集成、云服务平台、绿色节能设备、制造执行系统等关键技术的配合，将传统印刷生产的集中式管理模式，升级为分散式的、增强控制型的管理模式，极大地提高了生产效率，降低过程消耗，并使印刷工厂内外的物品与服务相互合作，产生前所未有的价值，形成全新的业务模式，最终建立起一个高度灵活、高效运转的个性化、数字化、规模化的印刷产品和服务的制造和提供者。

6.智能印刷的发展前景

智能印刷工厂将成为印刷行业向智能化、数字化、绿色化方向发展，实现转型升级的必由之路。　“中国制造2025”明确了中国制造业未来的发展方向，印刷业作为制造业的一个分支，也在寻求转型升级之路。印刷业转型升级的一个基本诉求，就是如何改善大而不强、效率低、管理水平不高、赚钱不多的问题。在转型升级的过程中，必须紧紧依靠中国印刷机行业和材料生产供应商来实现，如何为印刷业提供有价值的产品，使其提高生产效率、降低成本，减少对人工的依赖将是印机制造行业奋斗的方向。

（1）创新的人机界面

计算机屏幕，甚至是更原始的显示器仍然在工业领域占主导地位，但这种情况正在改变。在查看设备组件时，增强现实应用可以提供更有价值的反馈，并为员工提供有关制造设备的物联网衍生信息，使公司能够更好地进行管理与维护；虚拟现实也可以使用更传统的技术为工作人员提供强大的可视化功能。同时，依托大数据、云计算、物联网等技术，收集的大量数据可能令人咂舌，使得各种机器得到一体化的统一操作、控制。

（2）更好的预测性维护

多年来，预测性维护在工业环境中一直扮演着日益重要的角色，物联网组件的持续增长也提供了比以前更多的信息。印刷机一旦出现问题会对生产带来很大影响，结合机器学习和其他人工智能工具，现代工业软件比过去凭借个人经验判断确定何时需要更换设备部件更加有效。依托物联网和人工智能，对印刷相关设备实时监控，及时维护和保养，使得机器避免出现故障。与其他技术不同，预测性维护的好处很容易计算。作为一种工业物联网技术，预测性维护一定会成为未来工业管理人员的优秀助手。

（3）更高效的自动化技术

自动化一直是工业的核心，数字技术正在推进这一趋势。企业现在可以依靠低成本设备来补充更广泛的制造组件，而不是投资昂贵的重型设备。随着自动化系统继续证明其价值，企业将会投入更多资金，并看到显著的效率提升和更低的劳动力成本。然而，工人招聘仍将保持强劲，因为即使是高度自动化的系统也需要人工监控进度，并寻找最大限度提高效率的方法。由于工业设备停机成本很高，通常情况下，企业会尽可能避免硬件和软件的升级与改造，因此，工业企业的变革有时候会非常缓慢。然而，全面提升效率将迫使企业采取更加灵活的方式进行运营。物联网与人工智能分析有时会导致令人惊讶的结果，因为人工智能对于发现那些人类可能永远不会探索的相关领域非常重要。实体工业的长期转变将会找到更快速适应信息化的方法，而且这一举措在未来几年中将继续增加。

（4）智能生产的行业扩展

对于印刷企业来说，智能化的发展第一阶段是实现一个印刷企业的全智能化。试想一下，未来的一个印刷企业，可能从原材料的管理、制版、印刷生产、印后、印刷质量管理以及出库全部都不需要人工干预。人工要做的可能最后只剩下两个字“选择”，选择用哪种纸张、哪种油墨、哪种工艺等。

而第二阶段的智能生产可能要很长时间才能实现，并且伴随资源的不断整合。依托大数据、云计算、物联网、机器共享等发展，未来不仅仅印刷行业可以整合到一起，避免整个印刷行业机器过剩，利益最大化，效率最大化。而且未来还将出现上下游的资源整合。举个例子，比如通过大数据，行业可以知道未来上小学的学生人数是多少，需要多少教材；那么这些印刷量需要多少纸张、油墨。通过大数据、云计算，能较为准确地知晓市场需求，整合了印刷从上游的造纸、油墨生产，到印后的一整套资源。未来不仅仅是同行，不同的行业也会紧密相连在一起。