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(lái)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(diǎn)，智能化車(chē)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(guó)，2015年3月5日李克強(qiáng)總理也在兩會(huì)上首次提出“中國(guó)制造2025”這一計(jì)劃，它與智能化車(chē)間改造這一理念密不可分。對(duì)于印刷產(chǎn)業(yè)，智能化改造可以帶來(lái)新的改變，獲得意想不到的效果，本文著重從輸入、印刷過(guò)程、輸出等方面入手，論述了如何在保護(hù)環(huán)境的同時(shí)實(shí)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(shí)代，而這個(gè)時(shí)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(jì)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(duì)某一方面的應(yīng)用。現(xiàn)在，個(gè)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(dòng)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(dòng)化智能化的印刷機(jī)械才能有效滿(mǎn)足以上要求。世界上，德國(guó)率先提出了“工業(yè)4.0”這個(gè)概念，利用物聯(lián)信息系統(tǒng)將生產(chǎn)中的供應(yīng)、制造、銷(xiāo)售信息數(shù)據(jù)化、智慧化，最后達(dá)到快速、有效、個(gè)人化的產(chǎn)品供應(yīng)。而在國(guó)家政策上，“中國(guó)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(shí)代潮流，實(shí)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(hù)的，而客戶(hù)的需求在印刷之前就是已知的?？稍谠陷斎朐O(shè)備上下功夫，直接將客戶(hù)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(shí)應(yīng)是打包好的各類(lèi)紙張，可經(jīng)過(guò)一條較長(zhǎng)的傳送帶，傳送過(guò)程中由機(jī)械手破包裝，再由輸入機(jī)械手將原料搬運(yùn)到智能化“數(shù)紙機(jī)”的輸入傳輸帶上，通過(guò)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(lèi)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(shí)利用一個(gè)斜坡結(jié)構(gòu)由改造過(guò)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(jì)成一個(gè)類(lèi)似于正六棱柱（根據(jù)需要設(shè)定棱邊數(shù)）的形式，每個(gè)側(cè)面安裝一個(gè)普通光電式“數(shù)紙機(jī)”，當(dāng)卡住原料時(shí)開(kāi)始數(shù)紙并旋轉(zhuǎn)，當(dāng)下一個(gè)側(cè)面達(dá)到輸入傳送帶時(shí)通過(guò)電腦的計(jì)算，正好讓下一份原料卡在光電式“數(shù)紙機(jī)”上，以此類(lèi)推，當(dāng)最后一個(gè)面達(dá)到輸入傳送帶的時(shí)候，前幾個(gè)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(shí)間差，再將數(shù)據(jù)傳輸給“數(shù)紙機(jī)”的電腦，根據(jù)時(shí)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(tái)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(shí)間的特點(diǎn)，其工作原理包括：紙張邊緣探測(cè)傳感器、擺動(dòng)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(duì)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(guò)對(duì)印刷環(huán)境的感應(yīng)，對(duì)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(yè)面版面設(shè)計(jì)、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(yè)面設(shè)計(jì)、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(duì)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(shí)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)?；诋?huà)面的印刷品質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)，通過(guò)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(dòng)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(guò)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(shū)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(xiàn)傳輸，經(jīng)過(guò)幾個(gè)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(yùn)輸?shù)絺}(cāng)庫(kù)，最后由機(jī)械手裝車(chē)。同理，書(shū)本的裝訂也是類(lèi)似的流程，在傳輸?shù)倪^(guò)程中將每一本書(shū)分別裝訂，再根據(jù)訂單分類(lèi)打包，裝車(chē)。

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(gè)印刷企業(yè)具有真正的“智能”，它由傳感器、執(zhí)行器、信號(hào)采集執(zhí)行層、控制層和人機(jī)對(duì)話(huà)層組成，通過(guò)智能化控制系統(tǒng)，可以編程應(yīng)對(duì)問(wèn)題，可以輕松檢測(cè)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(dòng)在人機(jī)對(duì)話(huà)層即可。

（一）傳感器和執(zhí)行器

傳感器可以說(shuō)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(yùn)行數(shù)據(jù)，而且可以對(duì)環(huán)境進(jìn)行檢測(cè)，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(duì)措施，工作者也可以通過(guò)人機(jī)對(duì)話(huà)層對(duì)信息進(jìn)行判斷。執(zhí)行器主要是接收來(lái)自控制層信息，同時(shí)通過(guò)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(hào)采集執(zhí)行層

該層由具有相對(duì)獨(dú)立功能的分布式專(zhuān)用控制器組成。一方面，該層可以收集傳感器采集的信號(hào)，通過(guò)控制總線(xiàn)將信號(hào)傳給控制器，后者將對(duì)其進(jìn)行分析；另一方面，該層通過(guò)控制總線(xiàn)從控制器中接受對(duì)執(zhí)行器的指令信號(hào)，再將之交由執(zhí)行器執(zhí)行。該層其實(shí)就是起一個(gè)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(hào)以及指令信號(hào)。

（三）控制層

控制層集監(jiān)、診、控為一體，要接收來(lái)自傳感器的信號(hào)，對(duì)其進(jìn)行分析、診斷，并得到反饋調(diào)控的信號(hào)，通過(guò)信號(hào)采集執(zhí)行層發(fā)送給執(zhí)行器。同時(shí)，還與人機(jī)對(duì)話(huà)層相連，收到來(lái)自人機(jī)對(duì)話(huà)層的命令，通過(guò)智能化分析生成指令信號(hào)，再通過(guò)信號(hào)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(duì)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(duì)話(huà)層

通過(guò)通用監(jiān)視器建立人與機(jī)的橋梁，這個(gè)層主要具有兩個(gè)作用。1.當(dāng)客戶(hù)下單時(shí)，在確定之后可通過(guò)人機(jī)對(duì)話(huà)層將信息傳給控制層，再由控制層設(shè)計(jì)印刷方案，進(jìn)而印刷產(chǎn)品；2.工作人員可以通過(guò)人機(jī)對(duì)話(huà)層實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)印刷狀況，在發(fā)生狀況時(shí)及時(shí)作出反應(yīng)。這里的人機(jī)對(duì)話(huà)層與傳統(tǒng)意義上的人機(jī)對(duì)話(huà)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(hù)，對(duì)控制層的監(jiān)測(cè)也可以換成電腦，這樣不僅可以節(jié)省勞動(dòng)力資源，還可以提高效率。

三、環(huán)境問(wèn)題及廢料處理

社會(huì)大眾對(duì)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(huì)產(chǎn)生環(huán)境污染，以及廢料。這方面問(wèn)題的解決顯得尤為重要，一個(gè)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(guò)過(guò)濾可用于排水系統(tǒng)，部分廢水可以重新利用，在滿(mǎn)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(chǎng)重新生產(chǎn)為紙張，再重新投入印刷。

但是這些都是相對(duì)容易解決的問(wèn)題，更難解決且危害最大的問(wèn)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(huì)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?！霸搭^”上可通過(guò)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(guò)化學(xué)物質(zhì)的吸收，甚至可以投入化工廠(chǎng)重利用。對(duì)企業(yè)應(yīng)設(shè)計(jì)智能化的排氣系統(tǒng)，通過(guò)檢測(cè)與反饋，設(shè)計(jì)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(yǔ)

印刷企業(yè)的智能化是時(shí)代不可逆轉(zhuǎn)的趨勢(shì)，先見(jiàn)者明，先行者立，只有跟上時(shí)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(guó)現(xiàn)在在創(chuàng)新這一塊與國(guó)外頂尖企業(yè)仍有巨大的差距，這也是中國(guó)是印刷大國(guó)卻不是印刷強(qiáng)國(guó)的原因。因此，印刷產(chǎn)業(yè)應(yīng)積極響應(yīng)“中國(guó)制造2025”這一口號(hào)，把中國(guó)制造改為中國(guó)創(chuàng)造，造出自己的高新智能化產(chǎn)品。

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中圖分類(lèi)號(hào)：TP27

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