基于三大特征的智能印刷工厂建设

一直以来，自动化在某种程度上始终是工厂的一部分，甚至高水平的自动化也非新生事物。然而，“自动化”一词通常表示单一且独立的任务或流程的执行。过去，机器自行“决策”的情况往往是以自动化为基础的线性行为，如基于一套预定的规则完成烫金版的合压与离压。随着人工智能的引入，以及成熟度不断深化的信息物理系统将实体机器与业务流程相结合，自动化日益覆盖了通常由人类进行的复杂优化决策。由此，“智能工厂”逐渐进入工业化视野。智能工厂是通过互联互通的信息技术/运营技术格局，实现工厂车间决策及洞察与供应链以及整个企业其他部分的融合。这将从根本上改变生产流程，大大增强与供应商和客户之间的联系。

通过以上描述，我们可清楚地了解智能工厂并不仅仅是简单的自动化。智能工厂代表了从传统自动化向完全互联和柔性系统的飞跃，是现代工厂信息化发展的新阶段，是在数字化工厂的基础上，利用物联网技术、设备监控技术加强信息管理和服务，清楚地掌握产销流程，提高生产过程的可控性，减少生产线上的人工干预，即时准确地采集生产线数据，以合理编排生产计划与生产进度，并通过绿色智能手段和智能系统等新兴技术的运用，构建一个高效节能、绿色环保、环境舒适的人性化工厂。其表现为三大特征：①包括生产设备、机器人、操作人员、物料和成品等信息基础设施的高度互联;②系统之间可以及时进行信息传输和对接;③从柔性化、敏捷化、智能化到信息化。

随着工业4.0时代的到来，以及在《印刷业“十三五”时期发展规划》和《中国制造2025》等相关政策的指引下，印刷工厂都希望能够整合全系统内的物理资产、运营资产和人力资本，对环境的调整能力能够实现不同产品需要，实现多品种、小批量生产，同时能控制这种个性化生产所带来的成本飙升问题，推动制造、维护、库存跟踪、通过数字孪生实现运营数字化以及整个制造网络中其他类型的活动，逐步建设完成具备三大特征的智能印刷工厂。

人、机、物等信息基础设施的高度互联

智能制造的核心在于数据，智能工厂的核心在于连接，如果生产环节的生产设备、机器人、操作人员、物料和成品等元素之间没有实现互相连接，则发挥不了智能工厂的作用。受传统印刷市场萎缩和生产成本增长等众多因素影响，印刷行业加速洗牌。知识经济、网络技术和信息化对传统的管理观念和模式形成了极大冲击和挑战。印刷企业要在这样的态势中继续生存下去并保持持续增长和发展，就必须转型升级，走创新管理之路：通过建立一套科学的印刷企业信息管理系统，将企业包括人力、资金、信息、物料、设备、技术等方面资源，经过数据的采集、汇总、分析，作用于企业管理和决策，提高生产效率和管理效率，降低生产成本和管理成本，以此让企业在当前激烈的竞争中立于不败之地，并实现印刷企业可持续、高效率、绿色的发展。

例如，九星印刷以往的信息采集是手工或者通过版本较低的ERP系统完成，现如今该方面有较大升级，包括传感器、具有深度分析能力的OA或ERP系统建设，将整个工厂的运作分为“信息流”和“物品流”两条线。突出的一点便是物料信息流处方化。随着定制化、个性化需求日益增多，每个工厂的物料库存便会上涨。品种越来越多，需求量越来越少，这一方面会影响整个生产内部运作，同时也会沉淀部分资金。所以，通过升级改造，订单就像医院的处方一样，这个产品做出去要发什么、大概的成本在哪儿，一目了然。

在包装产品个性化、高端化需求的推动下，上海艾录对生产流水线系统进行全面升级改造，所有的关键设备都从德国W&H进口，积极倡导生产过程信息化、集约化管控，全力推进工厂物联网;通过云平台，对原料进行管理;通过交互式下单与智能制造管理，对订单与生产进行管理;通过智能仓储与智慧物流配送服务，对车辆运输进行管理，提高包装效率，几百人可以完成几千人的产品。

谈到“上下互通、整体互联”这一目标，龙利得股份的生产副总徐强说，他们把ERP系统与生产设备上的生产管理系统、PLC（可编程逻辑控制器）系统连接在一起，使企业的管理信息能第一时间传输到每台机器的芯片系统，控制生产环节;机器的芯片系统也能将生产数据传输到企业管理系统，让企业优化管理。随着生产管理系统和PLC积累的数据越来越多，生产设备会越来越聪明，自行按照一套标准生产某种类型的产品。

互联或许是智能工厂最重要的特征，同时也是其最大的价值所在。智能工厂须确保基本流程与物料的互联互通，以生成实时决策所需的各项数据。在真正意义的印刷智能工厂中，传感器遍布各项资产印刷工厂中，赋予生产设备、机器人、操作人员、物料和成品等信息基础设施唯一的ID，实现各类元素的高度互联，是信息化的唯一方式，也是智能化的必备基础。

系统间实时信息传输与对接

实时信息传输与对接以人、物、机器与系统为基本要素，以物联网作为基础，通过传感器、RFID、二维码和无线局域网等实现信息的实时采集，通过PLC和本地及远程服务器实现人机界面的交互，在本地服务器和云存储服务器实现数据读写，在ERP、PLM、MES和SCADA等平台实现无缝对接，从而达到信息的实时传输，实现人机的实时性协作运转。

实现智能印刷工厂各个生产单元、各个车间的实时信息通讯，一方面可以通过这些技术实现智能工厂内部从订单、采购、生产与设计等的信息实时处理与通畅;另一方面相关设计供应商、采购供应商、服务商和客户等与智能工厂实现互联互通，确保生产信息、服务信息等的同步，采购供应商随时可以提取生产订单信息，客户随时可以提交自己的个性化订单且可以查询自己订单的生产进展，服务商随时保持与客户等的沟通与相关事物    处理。

例如，盛通股份通过信息化将原来的粗放管理变精细化，实现商流、物流、资金流同步发展以及生产、供应链、财务数据共享与实时监控，从而更加精准地对生产流程进行管控。2016年，深圳冠为在一期项目中初步搭建了WiFi智能工厂体系，实现产品研发、多产品管理、供应链管理、质量管理、生产协同、财务管理、产品追溯、成本分析和报表管理的数据化，将可实现生产指令实时接收、实时调度、进度实时反馈、效率分析和经营分析等，真正实现精益生产和精益流程。裕同科技也利用ERP（SAP）、MES、WMS等系统集成，有效对物料、订单、人员、仓储等控制管理，實现整个企业的订单、人员、仓储和成本等的实时综合规划与管理。通过实时数据可视化，将从流程与成品或半成品获取的数据进行处理，并转变为切实可行的洞见，从而协助人工以及自动化决策流程。

随着数字化的发展，制造工业在工厂里安装了大量的组件和设备，对工厂系统的全面了解、实时追踪变得越来越重要。印刷企业如何组织和管理生产以适应客户个性化需求快捷生产的同时还能提高工作效率，如何在复杂的工业环境中提供更好的现场服务，是当前印刷业也是制造业面临的共同挑战。而5G的快速发展，将以高数据传输速率、高带宽、超短延迟的特点实现海量数据的传输与对接，为智能工厂的精准数据采集、参数传输等提供保障。

从柔性化、敏捷化、智能化到信息化

从柔性化、敏捷化、智能化到信息化，这是印刷智能工厂的发展趋势。每个阶段，柔性化对环境的调整能力能够实现不同产品需要，实现多品种、小批量生产，同时能控制这种个性化生产所带来的成本飙升问题。当前印刷业的转型可以看作是自动化升级和信息技术的融合提升，这不仅仅是自动化和机器换人，而且工厂能实现自主化决策，灵活生产出多样化的印刷产品，并能快速应对更多的市场变化。

为了满足全球各地不同市场对印刷产品的多样化、个性化需求，印刷企业内部需要更新现有的生产模式，基于柔性技术的生产模式成为趋势。即在最少人的干预下，能够生产任何范围的产品族，系统的柔性通常受到系统设计时所考虑的产品族的限制。柔性生产的到来，催生了对新技术的需求。

所以，人工智能和制造系统的结合是必然的，利用机器学习、模式识别、认知分析等算法模型，以提升工厂控制管理系统的能力，实现所谓的智能制造，才能使企业在今天竞争激烈的环境获得更好的优势。荣彩科技致力于打造集自动化、信息化、智能化于一体的物联网与智慧工厂整体解决方案，通过建立生产控制中心，以三维虚拟化方式实时监控現场生产运作情况，实现对人员、设备和物料等制造资源的监控与调度，形成基于车间现场实时状态信息和可视化监控、智能化协同交互决策的新型业务管理模式。贤俊龙针对个性化市场的柔性化生产需求，大力发展“可变印刷，按需印刷”的服务模式，积极布局设备柔性化、智能化建设，一张即印，即刻印取。对于产品印刷缺陷能够实现在线检测并自动剔除，还可实现设备的远程维护与故障诊断。

陕西北人智能印刷工厂包含了企业资源计划ERP、生产制造执行MES、智能仓储WMS、智能物流AGVS、数据采集、智能生产设备及配套装置、智能包装产线、生产中央控制等系统。通过对各系统间无缝连接、互相联通，以信息流驱动物流，实现整个生产的信息流与物流的高度统一，让生产人员只专注于产品本身，而不必考虑其他因素。透明化的网络进一步扩大对印刷设备运行情况的认识，并通过基于角色的观点、实时警告与通知以及实时追踪与监控等手段，确保企业决策更加精准。

智能印刷工厂应具备敏捷的灵活性，可快速适应生产进度以及产品变更，并将其影响降至最低。先进的智能工厂还可根据正在生产的产品以及进度变更，自动配置印刷设备与物料流程，进而实时掌控这些变更所造成的影响。此外，灵活性还促使智能工厂在进度与产品发生变更时，最大程度上降低调整幅度，从而提高运行时间与产量并确保灵活的订单进度安排。

智能印刷工厂以数字化智能制造为核心，以互联网和物联网为两翼。在生产过程中，人只是生产指令的组织者和计划变更的协调者，由智能软件系统和自动化的装置来执行生产任务，从而将印前、印刷和印后整个生产流程整合为一体，各工艺环节柔性化配合，通过真实的数据分析与总结，以敏捷化决策实现工厂的信息化运营。

结语

当前，印刷企业面临着巨大的转型压力。劳动力成本迅速攀升、产能过剩、竞争激烈、客户个性化需求日益增长等因素，迫使制造企业从低成本竞争策略转向建立差异化竞争优势。而物联网、协作机器人、增材制造、预测性维护、机器视觉等新兴技术迅速兴起，为制造企业推进智能工厂建设提供了良好的技术支撑。再加上国家和地方政府的大力扶持，使行业越来越多的大中型企业开启了智能工厂建设的征程。

智能印刷工厂是一个柔性系统，能够自行优化整个网络的表现，自行适应并实时或近实时学习新的环境条件，并自动运行整个印刷生产流程。能够在工厂车间内自动运作，同时与具有类似生产系统的全球网络甚至整个数字化供应网络互联。其真正强大之处在于其根据企业不断变化的需要发展和成长的能力，无论这些需要是客户需求的转变、进入新市场的扩张、新产品或服务的开发，还是预测性更强、响应度更高的运行和维护方法、新流程或技术的引入，或是生产流程的准实时变化。由于具备更为强大的计算和分析能力，并拥有更为广泛的智能互联资产生态系统，智能工厂能使印刷企业以过去相对困难甚至不可能的方式适应变化。

未来，建设智能印刷工厂无疑是印刷企业转型升级的重要方式，这也是当代印刷行业发展的大势所趋。基于客户个性化需求及激烈竞争的市场环境下，传统印刷企业转型升级，都将向柔性化、敏捷化、智能化、信息化方向发展。但是，智能工厂的建设应围绕企业的中长期发展战略，根据自身印刷产品、工艺、设备和订单的特点，合理规划智能工厂的建设蓝图。在推进规范化、标准化的基础上，从最紧迫需要解决的问题入手，由点及面，逐步布局，务实推进智能工厂的  建设。

责任编辑：薛金萍 xjp@cprint.cn

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