基于印前、印刷、印后过程的智能化应用

游伴奏

随着工业4.0时代的到来及在《印刷业“十三五”时期发展规划》《中国制造2025》等相关政策的指引下，国内印刷企业也开始逐渐重视企业在信息化、数字化、智能化方面的转型升级。

科彩印务利用天津荣联汇智智能科技有限公司的WMS系统、MES系统与ERP系统进行对接，建立一体化的信息管理平台。上海合印科技股份有限公司通过“市场资源管理平台”“采购管理平台”“分销商管理平台”和“数据分析报表平台”四大平台对印刷流程中每一步所需的数据进行整合管理，并与品牌方的内部流程实现对接，让品牌“一站式”完成从产品包装设计、数码资产管理、物料研发、订单管理、分销商管理到物流等所有工作。雅图仕始终循着“中国制造2025”的方向，强化精益推动，探索与实践着自己的工业4.0之路，2011年就将“两化融合”确定为长期发展战略之一，由制造向智造迈进成为前进路线图。艾录股份基于互联网和大数据技术，满足客户对产品的个性化需求，实现产品生产整个工艺流程的可视化与智能化。裕同科技提前对产线的数字化与智能化进行布局，在各分子公司组织推广数字化车间建设，实施装备自动化、柔性化、智能化升级，对公司整个印刷流程工艺和信息管理进行改造提升，集成ERP、SCM、CRM等系统实现集团内部与供应商、客户的互联互通，确保生产信息、服务信息的同步与透明化。

印刷企业要实现智能化是一个庞大的系统工程，涉及多个维度。其中，印刷品的设计、印制、印后加工、储运、服务构成面向印刷品全生命周期的生产集成维度;印刷工厂内部的控制、执行、管理、决策构成面向印刷智能工厂的管控集成维度;印刷企业整体的标准化、数字化、网络化、智能化构成了面向印刷企业的智能集成维度。考虑到智能印刷的范畴之广，本文围绕印前、印刷、印后的某些点进行阐述。

充分利用数字资产发展印前智能化

数字资产管理，不仅可以从众多的数据中挖掘更有价值的信息，帮助改善传统印刷企业的工作流程管理，拓展新的业务;而且可以通过使用该系统来规范企业的管理方式，帮助企业构建协同化的工作机制，减少文件查询、读取、调用时间，缩短产品设计、研发速度，提高企业的工作效益。印企可凭借逐年积累的平面资产、结构资产、色彩管理、跨媒体资产，应用数字资产管理手段，搭建自动化云流程平台，以工业互联网技术实现各分子公司的协同设计以及设计的数字化仿真。如利用多线程原生PDF印前处理软件PackZ解决文件处理的兼容性问题，与Adobe Illustrator、CorelDraw等印前设计软件无缝连接，实现包括图层、组、文本等文档结构的完整保存，便于后续的重复利用。通过内部比对技术，识别设计元素（文字、字符、色彩配置、图案及可变数据等），获取不同粒度的平面资产;研究以都柏林核心元数据（DC元数据）为基础的包装印刷行业数据录入技术，用元数据对不同粒度的数字资产进行不同的标识，创建索引，便于资产的二次开发与重组利用;研究平面设计软件与云端服务器连接，将分散于多地的平面资产自动同步至中央数据库，设置增量保存，存储文件编辑历史，对变更的文件版本进行内部控制。

对各种结构文件设置、创建盒型库、动态零部件库等高效生成功能，快速调取结构数字资产。根据客户需求，通过录入的元数据方式，实现快速访问、调取资产库中的数据，进行重组、二次开发，缩短产品设计开发周期。通过建立3D模型、3D特效模拟模型、3D动画等技术研究如何实现包装结构从2D设计到3D立体模型的逼真转换，让客户随时掌握设计效果，增强客户对产品设计的体验感。

研究并采集颜色光谱，结合各种印刷过程、介质及加网信息，计算并生成专有的特性文件。通过制作打印机最大色域文件，制作打印机校准集并校准打印机，通过建立打样标准（印刷目标曲线），使单一的或多台同类型的打印机输出长期稳定。打印机与打样软件结合，调取特性文件，在不同材料（如纸张、薄膜等）上输出最佳色彩质量。根据印刷专色油墨特性，研究并建立后台动态专色数据库，集中存储并管理數据与曲线，通过调用色彩数据库，实现品牌全球一致性。在不同地点只需对原装GMG打样纸进行准确地校准，灵活运用色彩特性文件，读取调用专色以及专有的特性曲线，在数码系统上准确再现包装的专色叠印，使各地打印做到统一。

针对流程节点制作界面，设置不同的节点功能，开发不同的应用服务接口，集成不同的专业设计工具。自定义工单系统，基于角色的访问控制（RBAC）进行权限管理研究，用户通过角色（如产品工程师（PE）、结构工程师（RD）和彩稿工程师（PC）与权限进行关联，构成“用户-角色-权限”的授权模型。在服务器端编写逻辑关系，创建内部/外部在线沟通协作与审批流程，实现工单文件、结构文件、平面文件等各类数字资产的整合串联、交换和共享，及时根据客户需求调用平面、结构数字资产，多角色协同完成产品设计，通过加载色彩管理资产（如ICC文件），在显示器上以软打样形式完成数字化颜色仿真，实现产品的所见即所得;在平面设计和结构设计方面，借助CAD/CAM等3D数字建模工具根据平面设计稿和刀线图，完成结构和印后工艺的3D预览，省去实物打样的繁琐复杂的工序，缩短打样   周期。

在线检测实现印刷过程的先进控制

印刷机是绝大多数印刷企业的资产重心，印刷效率决定了大部分企业的效益。目前，在印刷环节，还存在大量时间浪费在调整套准、调整颜色的情况。并且传统的印刷质量检测手段为离线检测，其实现的方式基本为人工抽检检测，机长分拣受主观经验等因素的影响，无法做到稳定的质量控制。由此可见，离线检测已经不能适应当前数字化、标准化的印刷质量检测需求。随着机器视觉技术的迅速发展，安装在印刷机上的在线检测系统，其自动化程度高、检测质量稳定、检测精度高等特点，正好弥补了离线检测的不足。

彩色印刷品在线检测系统一般包括如下部分：计算机、光源、镜头、照相机、高速图像采集卡、图像软件系统、监视器、通讯输入输出单元和机械结构部分等。印刷图像缺陷在线检测系统，包含了图像采集卡、I/O输入输出卡、A/D转换卡、控制系统等部件， 以微机系统作为处理和控制的中心单元。这种组成结果当然也可以满足大部分表面检测系统的应用需求。

印刷质量在线检测系统安装在印刷机上，对印刷品进行实时在线的质量检测，拦截连续废品和严重废品，降低印刷废品率。安装位置隐蔽在印刷机护罩内，对现有的加墨、擦板等操作没有任何影响。可安装单独的剔废仓，检测出的废品可以进行剔废处理，或者安装喷码机，对废品进行标记。检测内容包括墨浓、墨浅、串色、蹭脏、糊版、重影、缺印、墨脏、孔洞、褶子、蚊虫及油脏等缺陷。可以取代人工对产品按照出厂质量标准进行终检，并结合信息管理系统，提高生产效率，降低废品率。

照明光源以一定角度照射印刷品，采用安装有光学镜头的CCD相机在横向移动扫描装置和纵向扫描控制算法以及同步瞬态采集方法的控制下，实时地摄取印刷品图像，并将视频信号输入到彩色图像采集卡，通过算法系统将数字信号分析处理后，将信号反馈给PLC控制系统实现墨量、水墨平衡、印刷压力等印刷条件的调整，完成印刷品质量在线控制系统的搭建，以数字化的生产控制信息将印前处理、印中质量检测，色差检测、电子签样、墨色闭环控制、印刷缺陷智能分类等多个质量控制点纳入计算机管理，准确、高效地指导印刷质量的控制与在线优化。

数字化印后逐渐向智能化印后过渡

数字印刷市场的逐渐开拓，在传统印后无法满足短版、快速的个性化需求，快速响应生产工序以完成印后整饰的情况下，数字印后必须承担起相应的角色。而智能化印后以数字化、信息化为基础，将工厂里各式设备接入网络，采集设备的数据是信息化的基础。所谓智能印后设备，是能根据程序指令自动选择相关工艺并设置参数，自动配置集成相应生产设施，实现一键完成整个印后加工工序。当更换活件时，设备能通过伺服电机智能调整设备相关参数，缩短活件更换时间。同时，自动捕捉和反馈生产数据，为管理者提供决策依据。以海德堡Primefire 106为例，其具有即时纠错的功能，即针对印刷后的产品，对于产品印刷缺陷能够实现在线检测并自动剔除，并且可以实现设备的远程维护，即当设备出现故障时，可由设备供应商进行远程诊断，以网络化实现设备的远程运维。

具体来讲，印后设备可基于设备联网，通过在装备中加装物联网设备，使装备厂商可以远程对设备进行监控、升级和维护等操作，更好地了解产品的使用状况，完成产品全生命周期的信息收集，指导产品设计和售后服务。基于IoT可以远程监控的指标有：设备分布、状态、用户活跃度监测;行业、地区、企业用量统计分析;远程异常报警、故障分析、授权开关机设备监测等。

面向印后设备的预防性维修，基于AI进行灰度建模，提前对设备故障进行预测，减少停机，提高设备利用率，避免停机损失，将设备维修从事后维修转向预防性维修。针对生产过程优化，用大数据、人工智能算法建立模型，研究不同参数变化对印后设备状态与整体生产过程的影响，并根据实时数据与现场工况动态调优，提供智能设备故障预警、工艺参数最优推荐、降低能耗、提升良品率等一项或多项    功能。

在个性化网络云印刷的基礎上，消费者可借助AR与网络技术直接参与产品的生产操作，查看生产进度，实时了解设备运行数据、结构原理、操作步骤等沉浸式体验服务。AR技术还可引导或辅助操作人员执行操作，还可基于AR眼镜，将现场图像传给远程专家，方便远程专家实时指导。

结语

离散型印刷制造包含营销、印前设计、印刷、印后、物流、服务等环节，传统制造过程中，这些环节如同孤岛一样，各自独立，中间需要大量的人工进行操作，环节之间的大量损耗、多次转运及衔接带来巨大劳动强度等问题日益突出，成为困扰印刷行业提高质量、效率的主要瓶颈。

随着印刷行业数字化程度的不断加深，印刷企业在日常生产中积累了越来越丰富的数字化信息。预计我国智能制造发展将进入全面推进阶段：一是由点状突破向区域制造业提升迈进，在开展单个项目、单个企业试点示范的基础上，探索智能制造区域性发展的有效模式，以智能制造的推进带动区域制造业转型升级，加速转换增长动力;二是由基础条件好和需求迫切的行业向制造业所有行业扩展，截至目前试点示范已覆盖了82个行业，占制造业191个种类的42.9%，未来将进一步扩大行业的覆盖范围;三是核心供给能力将快速提升，以市场应用带动智能制造关键技术装备、核心工业软件、工业互联网平台和系统解决方案供给能力的有效提升，形成一批智能制造的中国方案。针对印刷行业的现状及发展趋势，对印刷企业进行智能制造转型升级无疑是解决印刷行业面临的问题，提升设备数字化、智能化水平，是实现绿色印刷及迎接企业转型升级的关键要素。

作者单位：深圳市裕同包装科技股份有限公司

责任编辑：薛金萍