分類：投稿 作者：佚名 來源：網(wǎng)絡(luò)整理 發(fā)布時間：2023-01-02
現(xiàn)在我們每天都談及無人工廠、熄燈作業(yè)、智慧工廠、工業(yè)4.0、兩化融合、中國制造2025……，其實(shí)它們的核心內(nèi)容都是“智能制造”。提到“智能制造”，我們這些制造業(yè)的從業(yè)者就會感到焦慮，因為討論這些概念的人，更多的是從事非制造業(yè)的互聯(lián)網(wǎng)大佬或互聯(lián)網(wǎng)精英們，但他們確實(shí)“跨界”看到了制造業(yè)未來的本質(zhì)發(fā)展方向。
智能制造是一種由智能機(jī)器和人類專家共同組成的人機(jī)一體化的智能系統(tǒng)。其借助計算機(jī)模擬人類的智能活動，從而取代制造環(huán)境中人的腦力勞動。智能制造技術(shù)是在現(xiàn)代傳感、網(wǎng)絡(luò)、計算機(jī)、自動化等先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過智能化的感知、人機(jī)交互、決策和執(zhí)行，實(shí)現(xiàn)制造過程的智能化。
計算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)和自動化不是新鮮事物，為什么現(xiàn)在才提出“智能化”的概念？主要是今天的傳感技術(shù)、各種復(fù)雜算法的軟件和計算機(jī)的運(yùn)行速度都達(dá)到了一個極高的水平，能夠針對“不確定性”的任務(wù)進(jìn)行及時的判斷和執(zhí)行。
我們知道，第一次工業(yè)革命是18世紀(jì)60年代從英國發(fā)起的人類歷史上的首次技術(shù)革命，以工作機(jī)替代手工勞動，并以蒸汽機(jī)作為動力源被廣泛使用為標(biāo)志。時隔100年，第二次工業(yè)革命在19世紀(jì)60年代后期出現(xiàn)，其標(biāo)志是用電力替代蒸汽動力而被廣泛應(yīng)用，促進(jìn)了工業(yè)生產(chǎn)的大規(guī)模進(jìn)行。也因為有了電，以西門子、格拉姆、愛迪生、貝爾等精英代表發(fā)明了一系列電器，為第三次工業(yè)革命奠定了堅實(shí)的基礎(chǔ)。第三次工業(yè)革命是以電子計算機(jī)發(fā)明和應(yīng)用為主要標(biāo)志，并應(yīng)用于諸多領(lǐng)域的一場信息控制技術(shù)革命，促進(jìn)了工業(yè)生產(chǎn)自動化。第四次工業(yè)革命則是剛剛開始的基于物理信息系統(tǒng)的智能化時代。
智能制造的核心
談到智能制造，就要了解智能制造的關(guān)鍵步驟：狀態(tài)感知（準(zhǔn)確感知設(shè)備或系統(tǒng)的實(shí)時運(yùn)行狀態(tài)）→實(shí)時分析（對獲取的實(shí)時運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行快速準(zhǔn)確的加工和處理）→自主決策（根據(jù)數(shù)據(jù)處理結(jié)果，按照設(shè)定的規(guī)則自動做出判斷和決策）→精準(zhǔn)執(zhí)行（執(zhí)行機(jī)構(gòu)自動實(shí)現(xiàn)決策的執(zhí)行）。顯然，上述4個步驟是一個閉環(huán)智能系統(tǒng)，操控機(jī)器實(shí)施智能制造。
智能制造的關(guān)鍵核心是什么？是“數(shù)據(jù)驅(qū)動”！
智能制造的兩個關(guān)鍵要素：一是數(shù)據(jù)信息軟件系統(tǒng)（網(wǎng)上接單系統(tǒng)、ERP系統(tǒng)、MES系統(tǒng)），包裝印刷企業(yè)要想踐行智能制造，首要任務(wù)是要進(jìn)行信息化建設(shè)，建立一個數(shù)據(jù)承載和數(shù)據(jù)傳輸?shù)男畔⒐芾硐到y(tǒng)，這個系統(tǒng)就是傳達(dá)智能制造所需數(shù)據(jù)的大腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)；二是與上述軟件系統(tǒng)能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)交互的硬件制造設(shè)備。
包裝印刷業(yè)的典型特征
制造業(yè)根據(jù)特點(diǎn)類型不同，可分為如下兩種。
01
流程型制造業(yè)
流程型制造業(yè)的特點(diǎn)是產(chǎn)品品種相對固定、單個品種生產(chǎn)批量大；生產(chǎn)設(shè)備按照產(chǎn)品線進(jìn)行布置，可實(shí)現(xiàn)流水線作業(yè)。比如食品、醫(yī)藥、石油化工等行業(yè)都是典型的流程型制造業(yè)。
02
離散型制造業(yè)
離散型制造業(yè)的特點(diǎn)是產(chǎn)品品種多、單一品種生產(chǎn)批量小；工藝路線不固定，有長有短、有簡有繁；很難形成流水線作業(yè)，生產(chǎn)設(shè)備按照工藝來布局，加工物料或半產(chǎn)品需要搬運(yùn)。
包裝印刷業(yè)就是典型的離散型制造業(yè)，而且具有明顯的個性化定制特征。
包裝印刷業(yè)離智能制造
究竟還有多遠(yuǎn)
本文以紙包裝印刷業(yè)為例來闡述，軟包裝印刷業(yè)與之極為類似。上文提到智能制造必須由數(shù)據(jù)驅(qū)動，也就是說，從客戶需求端的信息采集到工廠內(nèi)部的相關(guān)作業(yè)參數(shù)信息的生成與傳遞上海包裝印刷定制，再到設(shè)備智能化運(yùn)行，全程都是通過數(shù)據(jù)來驅(qū)動。對于包裝印刷業(yè)，這不是一般的挑戰(zhàn)，而是極大的挑戰(zhàn)！具體來說，要實(shí)現(xiàn)全程數(shù)據(jù)驅(qū)動，需要攻克多個堡壘。
堡壘1 網(wǎng)上接單系統(tǒng)
用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)直接獲取來自客戶端的需求數(shù)據(jù)，其中包含加工數(shù)量、產(chǎn)品規(guī)格、工藝數(shù)據(jù)及定稿的客戶圖文文件。網(wǎng)上接單系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的難度雖然有點(diǎn)大，但目前很多印刷電商都已經(jīng)實(shí)現(xiàn)，并已投入實(shí)際運(yùn)營，如“印通天下”“陽光印網(wǎng)”“長榮健豪”“世紀(jì)開元”等。不過請大家注意這些印刷電商的網(wǎng)上接單系統(tǒng)多是用在商業(yè)印刷領(lǐng)域，除了“E盒印”等極少數(shù)外上海包裝印刷定制，目前還鮮有看到包裝印刷電商的網(wǎng)上自動接單系統(tǒng)，說明包裝印刷業(yè)要攻克第一個堡壘也不是一件容易的事，至于其中的差異不在此贅述。
堡壘2 構(gòu)建ERP系統(tǒng)
ERP系統(tǒng)是企業(yè)經(jīng)營業(yè)績的數(shù)據(jù)源，當(dāng)然也是企業(yè)經(jīng)營者一雙明亮的眼睛。主流ERP系統(tǒng)一般都有如下幾個模塊：物料、產(chǎn)品BOM、人員設(shè)備資源、倉庫管理、銷售管理、客戶管理、供應(yīng)商管理、車間制造和財務(wù)成本統(tǒng)計。
ERP系統(tǒng)為企業(yè)決策層實(shí)時分析經(jīng)營業(yè)績和制定重大決策提供了客觀及時的數(shù)據(jù)來源，同時也是智能制造的數(shù)據(jù)源。
ERP系統(tǒng)首先是生產(chǎn)計劃自動排產(chǎn)APS的數(shù)據(jù)保障。ERP系統(tǒng)把網(wǎng)上接單系統(tǒng)傳來的數(shù)據(jù)與相應(yīng)的工藝產(chǎn)品BOM匹配，生成相應(yīng)的客戶訂單、加工作業(yè)單和原材料采購訂單，并輸出生產(chǎn)計劃排程，一旦完成制造加工，又可按客戶交貨期的送貨計劃通知把貨準(zhǔn)時送到客戶手中。
ERP系統(tǒng)是智能制造的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)系統(tǒng)。因為ERP系統(tǒng)集成了銷售、工藝、物料、加工、倉庫以及財務(wù)成本等所有數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)流驅(qū)動企業(yè)運(yùn)營的資源需求，相當(dāng)于把企業(yè)所有經(jīng)營管理環(huán)節(jié)從線下搬到了線上，企業(yè)業(yè)務(wù)自然而然地在運(yùn)營中數(shù)據(jù)化和流程化了。顯然，ERP系統(tǒng)為數(shù)據(jù)驅(qū)動的智能制造提供了豐富的數(shù)據(jù)源。
堡壘3 構(gòu)建MES系統(tǒng)
MES系統(tǒng)就是制造執(zhí)行系統(tǒng)。MES系統(tǒng)上接ERP層，下接自動化設(shè)備的執(zhí)行層。
①M(fèi)ES系統(tǒng)接收來自ERP系統(tǒng)的作業(yè)參數(shù)，并通過工控服務(wù)器和PLC控制器驅(qū)動設(shè)備進(jìn)行智能化操作。比如采用伺服、噴印、激光、3D等數(shù)字技術(shù)，驅(qū)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)包裝產(chǎn)品的規(guī)格、圖文內(nèi)容等作業(yè)參數(shù)的物理加工，包括智能換型。
②MES系統(tǒng)同時通過工控服務(wù)器和PLC控制器把線下實(shí)際制造加工各類作業(yè)的狀態(tài)參數(shù)實(shí)時地采集并輸入ERP系統(tǒng)，讓ERP系統(tǒng)運(yùn)行的數(shù)據(jù)精準(zhǔn)和智能。
③MES系統(tǒng)與ERP系統(tǒng)一起構(gòu)成計劃、控制、反饋、調(diào)整的完整智能制造閉環(huán)系統(tǒng)。
堡壘4 能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)交互的硬件制造設(shè)備（外購或自行設(shè)計制造）
我們來看一下在紙包裝印刷制造的各個工藝環(huán)節(jié)或工序，目前這些設(shè)備能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)交互的能力如何？
(1)印刷機(jī)
目前基于數(shù)字化的噴墨/靜電成像技術(shù)的數(shù)字印刷機(jī)是印刷業(yè)最早起步智能制造的設(shè)備（CTP暫不考慮在內(nèi)）。當(dāng)然數(shù)字印刷機(jī)實(shí)現(xiàn)了印刷工序中最重要的圖文內(nèi)容的數(shù)字自動交互，從而實(shí)現(xiàn)了智能制造與智能換型，這是印刷工序智能制造的革命性技術(shù)突破。不過其輔助工作部分的機(jī)械動作尚不能完全實(shí)現(xiàn)智能化換型，比如卷筒式數(shù)字印刷機(jī)的收放卷、單張紙數(shù)字印刷機(jī)飛達(dá)換型的全智能化等。
(2)表面處理設(shè)備
目前基于數(shù)字化的噴墨技術(shù)和數(shù)字化圖像識別定位技術(shù)、UV數(shù)字上光機(jī)、UV數(shù)字壓凹凸機(jī)和數(shù)字燙金機(jī)，能夠?qū)崿F(xiàn)UV上光內(nèi)容、壓凹凸內(nèi)容和燙印內(nèi)容的數(shù)字自動交互，從而實(shí)現(xiàn)智能制造與智能換型。這也是近年來表面處理工序?qū)崿F(xiàn)智能制造的革命性技術(shù)突破。但這些設(shè)備的輔助工作部分的機(jī)械動作尚不能完全實(shí)現(xiàn)智能化，如飛達(dá)、燙金箔的全智能換型等。
除此之外，目前表面處理工序中的水性上光、壓光、覆膜等表面處理設(shè)備尚未出現(xiàn)智能制造的雛型。
(3)模切壓痕機(jī)
目前基于數(shù)字激光切割技術(shù)的數(shù)字模切機(jī)，如?？坪痛笞骞谌A已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了模切刀版的智能換型和切割過程的高度智能化；?？朴妙愃?D打印技術(shù)（海科專利DART）實(shí)現(xiàn)了壓痕鋼線的智能加載和換型，但尚未實(shí)現(xiàn)壓痕底模的數(shù)字化，而這一點(diǎn)恰恰是后續(xù)實(shí)現(xiàn)智能糊盒的關(guān)鍵控制要點(diǎn)。同樣它們的輔助工作部分的機(jī)械動作尚不能完全實(shí)現(xiàn)智能化，如飛達(dá)、收料的全智能換型等。
(4)糊盒機(jī)
還未看到智能糊盒機(jī)的雛型。我們目前只看到BOBST的Matic糊盒機(jī)采用步進(jìn)技術(shù)對紙盒幅面折疊機(jī)構(gòu)進(jìn)行半自動調(diào)節(jié)，作業(yè)單結(jié)束之后，電腦記錄物理位置參數(shù)，下次“一鍵換單”，而且還只能是簡單盒型 。這是多年前膠印機(jī)就已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的飛達(dá)尺寸“一鍵換單”技術(shù)。很顯然，基于紙盒材質(zhì)、尺寸、盒型、折痕力和速度的多維度參數(shù)的變化，可以想象糊盒機(jī)的數(shù)字智能化作業(yè)將是最難攻克的硬件設(shè)備之一。
(5)智能質(zhì)量監(jiān)控
基于CCD線陣數(shù)字掃描/數(shù)字圖像（人臉）識別技術(shù)和糊盒機(jī)漏膠檢測技術(shù)，用數(shù)字技術(shù)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量的在線監(jiān)控，并分離不合格產(chǎn)品，其難度雖然較大，但已經(jīng)實(shí)現(xiàn)。目前我們看到糊盒在線檢品機(jī)和在線漏膠檢測機(jī)在行業(yè)內(nèi)得到了越來越多的應(yīng)用。
堡壘5 成品包裝碼垛智能物流線
成品包裝碼垛智能物流線的實(shí)現(xiàn)難度相對較小，目前已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)。比如，多臺糊盒機(jī)共線的自動包裝和碼垛物流線已經(jīng)在業(yè)內(nèi)部分廠家成功實(shí)施。
堡壘6 數(shù)字化智能倉儲系統(tǒng)（原材料及成品）
數(shù)字化智能倉儲系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)沒有難度，已經(jīng)在業(yè)界得到較多應(yīng)用。
堡壘7 加工物料或半成品在工序（工位）之間的智能銜接輸送、流轉(zhuǎn)，直到成品自動裝箱
加工物料或半成品在工序（工位）之間的智能銜接輸送、流轉(zhuǎn)，直到成品自動裝箱，在包裝印刷制造業(yè)至今沒有找到有效的方法，對于柔性換型物料更是束手無策。如果能夠?qū)崿F(xiàn)，將徹底顛覆包裝印刷業(yè)這個傳統(tǒng)個性化定制行業(yè)的制造物流現(xiàn)狀。在我們可以預(yù)見的未來，要全面徹底地實(shí)現(xiàn)離散型包裝印刷業(yè)的智能制造，其物流的智能化難度實(shí)在太大。
綜上所述，包裝印刷業(yè)要實(shí)現(xiàn)智能制造，還有很多堡壘需要攻克。處于不同階段的包裝印刷企業(yè)，特別是處于工業(yè)2.5階段的企業(yè)，現(xiàn)實(shí)點(diǎn)來說，應(yīng)首先邁入工業(yè)3.0階段，用IT技術(shù)建立和完善企業(yè)的信息化管理系統(tǒng)。不論處于什么階段的包裝印刷企業(yè)，智能化之路只能是先易后難、先局部后整體。
由此可見，沒有現(xiàn)成的包裝印刷智能化制造系統(tǒng)或智能化工廠供我們購買，即使能夠不惜重金購買到，不久大家又會掉進(jìn)“紅?！鄙顪Y，因為現(xiàn)成的東西永遠(yuǎn)不是自己的核心競爭力所在。對于具有離散型、典型個性化定制特征的傳統(tǒng)包裝印刷企業(yè)，要堅定地走向智能制造，這項任務(wù)一定是“一把手工程”，其需要財力、精力和毅力的充分配合，否則只能是掛在墻上的智能化愿景而已！
何從友 印刷工程專業(yè)，研究生學(xué)歷，高級工程師，畢業(yè)于武漢測繪科技大學(xué)并留校任教7年，后來去Singapore General Printing Co.,Ltd工作3年，再回國到上海紫江企業(yè)集團(tuán)股份有限公司下屬的上海紫丹印務(wù)有限公司工作，現(xiàn)任上海紫丹印務(wù)有限公司和上海紫丹食品包裝印刷有限公司副總經(jīng)理、總工程師。
溫馨提示：近年我國印刷行業(yè)智能化進(jìn)展迅速，尤其是今年，總局重點(diǎn)聚焦印刷業(yè)“十三五”規(guī)劃提出“智能化”發(fā)展方向，加快培育新動能，推進(jìn)高質(zhì)量發(fā)展。在此背景下，《印刷技術(shù)》2018年5月刊“專題報道”欄目將以“印刷智能化，加速推進(jìn)”為主題，重點(diǎn)聚焦印刷企業(yè)智能化進(jìn)程，敬請關(guān)注！
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