包裝印刷業離智能制造究竟還有多遠？

　　智能制造是一種由智能機器和人類專家共同組成的人機一體化的智能系統。其借助計算機模擬人類的智能活動，從而取代制造環境中人的腦力勞動。智能制造技術是在現代傳感、網絡、計算機、自動化等先進技術的基礎上，通過智能化的感知、人機交互、決策和執行，實現制造過程的智能化。
 

　　計算機、互聯網和自動化不是新鮮事物，為什么現在才提出“智能化”的概念?主要是今天的傳感技術、各種復雜算法的軟件和計算機的運行速度都達到了一個極高的水平，能夠針對“不確定性”的任務進行及時的判斷和執行。
 

　　我們知道，第一次工業革命是18世紀60年代從英國發起的人類歷史上的首次技術革命，以工作機替代手工勞動，并以蒸汽機作為動力源被廣泛使用為標志。時隔100年，第二次工業革命在19世紀60年代后期出現，其標志是用電力替代蒸汽動力而被廣泛應用，促進了工業生產的大規模進行。也因為有了電，以西門子、格拉姆、愛迪生、貝爾等精英代表發明了一系列電器，為第三次工業革命奠定了堅實的基礎。第三次工業革命是以電子計算機發明和應用為主要標志，并應用于諸多領域的一場信息控制技術革命，促進了工業生產自動化。第四次工業革命則是剛剛開始的基于物理信息系統的智能化時代。

 

　　智能制造的核心

　　談到智能制造，就要了解智能制造的關鍵步驟：狀態感知(準確感知設備或系統的實時運行狀態)→實時分析(對獲取的實時運行狀態數據進行快速準確的加工和處理)→自主決策(根據數據處理結果，按照設定的規則自動做出判斷和決策)→精準執行(執行機構自動實現決策的執行)。顯然，上述4個步驟是一個閉環智能系統，操控機器實施智能制造。
 

　　智能制造的關鍵核心是什么?是“數據驅動”!

　　智能制造的兩個關鍵要素：一是數據信息軟件系統(網上接單系統、ERP系統、MES系統)，包裝印刷企業要想踐行智能制造，首要任務是要進行信息化建設，建立一個數據承載和數據傳輸的信息管理系統，這個系統就是傳達智能制造所需數據的大腦神經網絡系統;二是與上述軟件系統能夠進行數據交互的硬件制造設備。
 

　　包裝印刷業的典型特征

　　制造業根據特點類型不同，可分為如下兩種。
 

　　01

　　流程型制造業

　　流程型制造業的特點是產品品種相對固定、單個品種生產批量大;生產設備按照產品線進行布置，可實現流水線作業。比如食品、醫藥、石油化工等行業都是典型的流程型制造業。
 

　　02

　　離散型制造業

　　離散型制造業的特點是產品品種多、單一品種生產批量小;工藝路線不固定，有長有短、有簡有繁;很難形成流水線作業，生產設備按照工藝來布局，加工物料或半產品需要搬運。

　　包裝印刷業就是典型的離散型制造業，而且具有明顯的個性化定制特征。

　　包裝印刷業離智能制造

　　究竟還有多遠

　　本文以紙包裝印刷業為例來闡述，軟包裝印刷業與之極為類似。上文提到智能制造必須由數據驅動，也就是說，從客戶需求端的信息采集到工廠內部的相關作業參數信息的生成與傳遞，再到設備智能化運行，全程都是通過數據來驅動。對于包裝印刷業，這不是一般的挑戰，而是極大的挑戰!具體來說，要實現全程數據驅動，需要攻克多個堡壘。
 

　　堡壘1 網上接單系統

　　用互聯網技術直接獲取來自客戶端的需求數據，其中包含加工數量、產品規格、工藝數據及定稿的客戶圖文文件。網上接單系統實現的難度雖然有點大，但目前很多印刷電商都已經實現，并已投入實際運營，如“印通天下”“陽光印網”“長榮健豪”“世紀開元”等。不過請大家注意這些印刷電商的網上接單系統多是用在商業印刷領域，除了“E盒印”等極少數外，目前還鮮有看到包裝印刷電商的網上自動接單系統，說明包裝印刷業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 構建ERP系統

　　ERP系統是企業經營業績的數據源，當然也是企業經營者一雙明亮的眼睛。主流ERP系統一般都有如下幾個模塊：物料、產品BOM、人員設備資源、倉庫管理、銷售管理、客戶管理、供應商管理、車間制造和財務成本統計。
 

　　ERP系統為企業決策層實時分析經營業績和制定重大決策提供了客觀及時的數據來源，同時也是智能制造的數據源。
 

　　ERP系統首先是生產計劃自動排產APS的數據保障。ERP系統把網上接單系統傳來的數據與相應的工藝產品BOM匹配，生成相應的客戶訂單、加工作業單和原材料采購訂單，并輸出生產計劃排程，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時送到客戶手中。
 

　　ERP系統是智能制造的基礎數據系統。因為ERP系統集成了銷售、工藝、物料、加工、倉庫以及財務成本等所有數據，這些數據流驅動企業運營的資源需求，相當于把企業所有經營管理環節從線下搬到了線上，企業業務自然而然地在運營中數據化和流程化了。顯然，ERP系統為數據驅動的智能制造提供了豐富的數據源。
 

　　堡壘3 構建MES系統

　　MES系統就是制造執行系統。MES系統上接ERP層，下接自動化設備的執行層。

　　①MES系統接收來自ERP系統的作業參數，并通過工控服務器和PLC控制器驅動設備進行智能化操作。比如采用伺服、噴印、激光、3D等數字技術，驅動執行機構實現包裝產品的規格、圖文內容等作業參數的物理加工，包括智能換型。

　　②MES系統同時通過工控服務器和PLC控制器把線下實際制造加工各類作業的狀態參數實時地采集并輸入ERP系統，讓ERP系統運行的數據精準和智能。

　　③MES系統與ERP系統一起構成計劃、控制、反饋、調整的完整智能制造閉環系統。
 

　　堡壘4 能夠進行數據交互的硬件制造設備(外購或自行設計制造)

　　我們來看一下在紙包裝印刷制造的各個工藝環節或工序，目前這些設備能夠進行數據交互的能力如何?
 

　　(1)印刷機

　　目前基于數字化的噴墨/靜電成像技術的數字印刷機是印刷業最早起步智能制造的設備(CTP暫不考慮在內)。當然數字印刷機實現了印刷工序中最重要的圖文內容的數字自動交互，從而實現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突破。不過其輔助工作部分的機械動作尚不能完全實現智能化換型，比如卷筒式數字印刷機的收放卷、單張紙數字印刷機飛達換型的全智能化等。
 

　　(2)表面處理設備

　　目前基于數字化的噴墨技術和數字化圖像識別定位技術、UV數字上光機、UV數字壓凹凸機和數字燙金機，能夠實現UV上光內容、壓凹凸內容和燙印內容的數字自動交互，從而實現智能制造與智能換型。這也是近年來表面處理工序實現智能制造的革命性技術突破。但這些設備的輔助工作部分的機械動作尚不能完全實現智能化，如飛達、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、覆膜等表面處理設備尚未出現智能制造的雛型。
 

　　(3)模切壓痕機

　　目前基于數字激光切割技術的數字模切機，如海科和大族冠華已經實現了模切刀版的智能換型和切割過程的高度智能化;海科用類似3D打印技術(海科專利DART)實現了壓痕鋼線的智能加載和換型，但尚未實現壓痕底模的數字化，而這一點恰恰是后續實現智能糊盒的關鍵控制要點。同樣它們的輔助工作部分的機械動作尚不能完全實現智能化，如飛達、收料的全智能換型等。
 

　　(4)糊盒機

　　還未看到智能糊盒機的雛型。我們目前只看到BOBST的Matic糊盒機采用步進技術對紙盒幅面折疊機構進行半自動調節，作業單結束之后，電腦記錄物理位置參數，下次“一鍵換單”，而且還只能是簡單盒型 。這是多年前膠印機就已經實現的飛達尺寸“一鍵換單”技術。很顯然，基于紙盒材質、尺寸、盒型、折痕力和速度的多維度參數的變化，可以想象糊盒機的數字智能化作業將是最難攻克的硬件設備之一。
 

　　(5)智能質量監控

　　基于CCD線陣數字掃描/數字圖像(人臉)識別技術和糊盒機漏膠檢測技術，用數字技術實現產品質量的在線監控，并分離不合格產品，其難度雖然較大，但已經實現。目前我們看到糊盒在線檢品機和在線漏膠檢測機在行業內得到了越來越多的應用。
 

　　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現難度相對較小，目前已經能夠實現。比如，多臺糊盒機共線的自動包裝和碼垛物流線已經在業內部分廠家成功實施。
 

　　堡壘6 數字化智能倉儲系統(原材料及成品)

　　數字化智能倉儲系統的實現沒有難度，已經在業界得到較多應用。
 

　　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，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，直到成品自動裝箱，在包裝印刷制造業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。如果能夠實現，將徹底顛覆包裝印刷業這個傳統個性化定制行業的制造物流現狀。在我們可以預見的未來，要全面徹底地實現離散型包裝印刷業的智能制造，其物流的智能化難度實在太大。
 

　　綜上所述，包裝印刷業要實現智能制造，還有很多堡壘需要攻克。處于不同階段的包裝印刷企業，特別是處于工業2.5階段的企業，現實點來說，應首先邁入工業3.0階段，用IT技術建立和完善企業的信息化管理系統。不論處于什么階段的包裝印刷企業，智能化之路只能是先易后難、先局部后整體。
 

　　由此可見，沒有現成的包裝印刷智能化制造系統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“紅海”深淵，因為現成的東西永遠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包裝印刷企業，要堅定地走向智能制造，這項任務一定是“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!