薛志成

2011年，工業(yè)4.0在漢諾威工業(yè)博覽會上被正式提出，2013年還是在漢諾威工業(yè)博覽會上，工業(yè)4.0正式成為以德國為首的歐洲主流國家政府和產(chǎn)業(yè)界的高科技戰(zhàn)略計劃，成為振興歐洲經(jīng)濟(jì)的措施。短短幾年時間內(nèi)，全球各國紛紛制定了自己的工業(yè)發(fā)展計劃。比如，中國提出兩化融合、中國制造2025、“互聯(lián)網(wǎng)+”；美國提出工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)或虛擬網(wǎng)絡(luò)-實體物理系統(tǒng)（Cyber-Physical System，CPS），被視為新一輪工業(yè)革命；印度則在2015年提出數(shù)字印度……

按照中國制造2025規(guī)劃，我國印刷行業(yè)的發(fā)展方向是智能化、數(shù)字化和綠色化。其中，智能化將使整個印刷行業(yè)進(jìn)行價值“重塑”，實現(xiàn)綠色、環(huán)保、轉(zhuǎn)型升級的“再創(chuàng)造”。智能印刷工廠也由此應(yīng)運(yùn)而生。那么，什么是工業(yè)4.0？工業(yè)4.0與智能工廠有何關(guān)系？什么是智能印刷工廠？下面，筆者愿與大家分享一些個人觀點(diǎn)。

什么是工業(yè)4.0？

工業(yè)4.0與智能工廠有何關(guān)系？與印刷行業(yè)又有何關(guān)系？在回答這些問題之前，首先必須得弄清楚工業(yè)4.0的概念。根據(jù)業(yè)界術(shù)語以及筆者的個人理解，工業(yè)4.0大致包括以下幾方面。

（1）功能強(qiáng)大的、自主的微型計算機(jī)（嵌入式系統(tǒng)）正越來越多地相互間或與互聯(lián)網(wǎng)以無線方式互聯(lián)。這就實現(xiàn)了實體物理世界與虛擬網(wǎng)絡(luò)世界以CPS的方式相融合。

（2）這意味著有史以來第一次有可能將資源、信息、物品和人進(jìn)行互聯(lián)，從而造就物聯(lián)網(wǎng)和服務(wù)。這種現(xiàn)象的影響也將反映到制造領(lǐng)域，在制造領(lǐng)域，這種技術(shù)的漸進(jìn)性進(jìn)步可以被描述為工業(yè)化的第四個階段，即工業(yè)4.0。

（3）從消費(fèi)意義上來說，“工業(yè)4.0”就是一張將生產(chǎn)原料（智能物料）、智能工廠、物流配送、消費(fèi)者全部編織在一起的大網(wǎng)，消費(fèi)者只需用智能終端下單，網(wǎng)絡(luò)就會自動將訂單和個性化要求發(fā)送給智能工廠，由其進(jìn)行智能生產(chǎn)，生產(chǎn)完之后再通過物流配送將產(chǎn)品直接交付給消費(fèi)者。

這才是一個對工業(yè)4.0比較清晰的描述。工業(yè)4.0不是智能工廠，智能工廠也代表不了工業(yè)4.0，智能工廠只是工業(yè)4.0漸進(jìn)式演變過程中的制造層面的表現(xiàn)形式。

在歐美國家，工業(yè)4.0的實現(xiàn)大致需要15～20年。而在中國，由于工業(yè)起步晚，底子薄，各個行業(yè)發(fā)展極不均衡，目前仍處在工業(yè)2.0水平的企業(yè)比比皆是，印刷行業(yè)就是其中的典型代表之一。但印刷行業(yè)的發(fā)展不會先演進(jìn)到工業(yè)3.0，再演進(jìn)到工業(yè)4.0，而是在向工業(yè)3.0演進(jìn)的同時，將工業(yè)4.0的諸多元素有機(jī)整合進(jìn)來。

什么是智能印刷工廠？

智能印刷工廠是一個復(fù)雜而龐大的系統(tǒng)，主要由智能物流系統(tǒng)、企業(yè)管理軟件、生產(chǎn)信息采集系統(tǒng)、智能生產(chǎn)設(shè)備、智能服務(wù)系統(tǒng)五大部分組成。通過各系統(tǒng)協(xié)同工作，構(gòu)建功能完備、具有高度自動化的智能印刷工廠。在智能印刷工廠中，設(shè)備與設(shè)備互聯(lián)、人與人互聯(lián)、人與設(shè)備互聯(lián)，即系統(tǒng)中的物理對象在信息系統(tǒng)進(jìn)行通訊，并進(jìn)行跨界信息交流。

1.智能物流系統(tǒng)

智能物流系統(tǒng)包括智能WMS（倉儲管理系統(tǒng)）、外部物流、內(nèi)部物流。外部物流接到生產(chǎn)企業(yè)的指令，進(jìn)行生產(chǎn)材料的運(yùn)輸，在生產(chǎn)企業(yè)入庫時，每個物料都會有自己的身份標(biāo)識；內(nèi)部物流的指令由ERP系統(tǒng)、MES（生產(chǎn)制造執(zhí)行系統(tǒng)）發(fā)出，AGV智能小車依據(jù)指令將在不同加工狀態(tài)下的物料準(zhǔn)確運(yùn)送到下一個加工點(diǎn)或返回上層工序。

在智能物流系統(tǒng)中，每個物料的實時位置、被加工狀態(tài)都會在系統(tǒng)中實時顯現(xiàn)，以及在生產(chǎn)現(xiàn)場通過生產(chǎn)看板實時顯示。

2.企業(yè)管理軟件

企業(yè)管理軟件是智能印刷工廠的大腦。企業(yè)的資源調(diào)配、訂單管理由ERP系統(tǒng)執(zhí)行；訂單的具體生產(chǎn)、設(shè)備的調(diào)配、每個生產(chǎn)單元（或智能設(shè)備）的能力管控及加工任務(wù)的分配則均由MES執(zhí)行，MES會依據(jù)各生產(chǎn)單元的歷史數(shù)據(jù)及生產(chǎn)單元自我分析、運(yùn)行的數(shù)據(jù)做出判斷。

3.生產(chǎn)信息采集系統(tǒng)

智能印刷工廠之所以只依靠人工監(jiān)控就能實現(xiàn)自我運(yùn)行，主要依賴于生產(chǎn)信息及時、準(zhǔn)確的采集與傳輸。信息的采集方式有人工采集和自動采集，信息的載體有RFID天線、條碼、二維碼等，采集的信息可以在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中高效、準(zhǔn)確地傳輸，不受地域限制。

4.智能生產(chǎn)設(shè)備

在智能印刷工廠中，印刷包裝設(shè)備不再是唯一或獨(dú)立的主要生產(chǎn)設(shè)備，而是整個智能生產(chǎn)過程的一個環(huán)節(jié)。

作為智能生產(chǎn)設(shè)備，印刷包裝設(shè)備具備如下功能：全自動上下卷技術(shù)、全自動裁切技術(shù)、智能預(yù)套印技術(shù)、智能自動上下墨技術(shù)、智能自動清洗技術(shù)、智能數(shù)據(jù)管理技術(shù)以及與云服務(wù)中心對接的技術(shù)。此外，印刷包裝設(shè)備還具備自我分析和診斷能力，其自身運(yùn)行、訂單完成及與下道工序的對接均通過MES控制，能自動讀寫并完成工藝參數(shù)的設(shè)定。因此，設(shè)備操作人員只是起到監(jiān)督檢查的作用，這樣企業(yè)就可以減少50%的操作人員。

隨著工業(yè)4.0的逐步實施，印刷包裝設(shè)備自身運(yùn)行、訂單完成及與下道工序的對接將不再直接通過MES控制，而是在設(shè)備之間就能實現(xiàn)，當(dāng)設(shè)備之間的協(xié)調(diào)不能完全銜接時，才會自動切換到MES統(tǒng)一協(xié)調(diào)解決，解決方式可能是工廠內(nèi)的，也可能是跨區(qū)域或跨國家的。

5.智能服務(wù)系統(tǒng)

如今，“云”概念已經(jīng)家喻戶曉，目前陜西北人的云服務(wù)中心已經(jīng)建成，且云服務(wù)系統(tǒng)也已經(jīng)在軟包裝設(shè)備上開始應(yīng)用，而云服務(wù)系統(tǒng)也將全面升級為智能服務(wù)系統(tǒng)。

智能服務(wù)系統(tǒng)是基于智能互動通訊裝備、建立在云服務(wù)中心和設(shè)備智能管理系統(tǒng)之上的服務(wù)平臺。當(dāng)客戶的設(shè)備出現(xiàn)問題時，使用智能互動通訊裝備與云服務(wù)中心連接，此時云服務(wù)中心就會被授權(quán)顯示客戶設(shè)備的所有性能參數(shù)信息，然后在線專家根據(jù)信息的反饋，遠(yuǎn)程視頻指導(dǎo)客戶維修或維護(hù)設(shè)備。

智能服務(wù)系統(tǒng)不僅能為客戶提供使用說明、維修手冊、在線查詢、行業(yè)信息和遠(yuǎn)程培訓(xùn)等服務(wù)，還能為客戶現(xiàn)場的設(shè)備提供程序的儲存、遠(yuǎn)程視頻的診斷、遠(yuǎn)程維修、保養(yǎng)提醒和網(wǎng)絡(luò)機(jī)長的服務(wù)。

此外，智能服務(wù)中心還匯聚了印刷包裝行業(yè)的專家，包括機(jī)械專家、電氣專家、色彩專家、油墨專家、涂布專家等，這些專家不僅可以在線為客戶解決設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)過程中出現(xiàn)的問題和故障，還可以解決他們在生產(chǎn)過程中遇到的一些工藝和技術(shù)問題。

上述智能印刷工廠的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行方式，只是企業(yè)在從工業(yè)2.0向工業(yè)3.X轉(zhuǎn)型過程中，融入部分工業(yè)4.0的元素而形成的。隨著工業(yè)4.0的漸進(jìn)式發(fā)展，以上技術(shù)也將進(jìn)一步發(fā)展，生產(chǎn)單元、物流單元的自主能力也將進(jìn)一步提高，對人的依賴也將進(jìn)一步降低，屆時印刷行業(yè)將全面進(jìn)入智能化時代。