印刷设备信息化及智能工厂关键技术

顾桓

作为典型的重设备制造业和复杂流程生产行业的印刷包装装备制造和设备使用行业，都将面临新一轮的基于设备物联网的产业和效率模式的竞争。这种竞争的核心是基于整个生产流程上的信息化和智能化的作用，在这个体系下，设备和生产流程的使用者将具有轻松获得所需的一切信息来优化企业生产流程和公司运营的能力，形成全局化、透明化的最大限度地提高印刷机可用性和总体生产率的解决方案。

面对这种行业发展的需求和技术进步的必然，西安理工大学印包与数媒学院和包装印刷装备制造的龙头企业陕西北人，在包装印刷核心装备信息化和智能化的实现途径和技术探索方面进行了长期的合作，印包学院充分发挥了其所属的陕西省印刷包装重点实验室在信号与信息学科和轻工技术学科上的理论积累和技术探索上的优势，而陕西北人则是从产业引领、服务需求、工程装备、管控协同和资金保障等方面发挥决定性作用。

经过多年的研究和探索，双方进行了包括印刷机生产管理系统、印刷机智能数据系统、智能工厂系统、北人云服务等多个装备信息和智能化模块的研究和开发，形成了针对包装印刷装备智能信息化服务需求的基础性技术和应用系统，为实现陕西北人从装备制造型向服务型的总体战略转型提供了技术支撑。

作为包装印刷重大装备的信息化和智能化的重要探索和应用，目前，北人装备智能化服务的技术体系包括3个层面的解决方案。

1.机器智能化方案

本方案如图1所示，其服务对象是陕西北人的各类凹印、柔印、复合和涂布设备的先进机型。方案的核心是设备内置的机载智能数据系统。功能包括数据采集、存储与处理；生产现场网络和云服务网络接口；嵌入式设备生产现场管理（包括工单、配方、机台、数据统计等）功能和工位视频等。能够方便地形成生产现场网络下的完善的单机管理和信息服务功能，同时实现了基于App的外网环境下的远程管理及监控功能。

2.智能工厂方案

智能工厂的组成和框架如图2所示，系统以车间工业以太网为骨架，形成以MES、WMS为核心的智能工厂平台，实现了WMS自动仓库、MES控制中心和机台终端三位一体下的信息流（包括工单流、配方流、物料流）和物资流（包括叫料、自动运输、取料、退料）的整个生产流程上的自动控制。提供了生产流程的透明和远程监控，实现了基于工单和物料单驱动下的流程控制算法。

3.设备云服务方案

北人云服务框架原理如图3所示，其中企业生产云提供企业MES、WMS等软件的云端化的服务模式。设备服务云是北人所有的，能够为北人设备客户提供一系列确保设备的可用性、提高设备的总体生产率和设备利用率的增值服务，其中包括基于设备运行数据分析的设备及其子系统的健康状态评价、故障分析和监控的系统；还包括基于专业实验室的设备生产配方实验和配方数据库支持平台；同时云服务能够提供全面的从设备安装、操作、维修手册到故障分析自助信息等信息，并实现设备端与北人服务端的远程交互通道。

总之，作为陕西北人的信息化服务转型和实现工业4.0产业模式的探索，取得了关键的技术进步，为进一步地深入应用和技术开发搭建了坚实的平台。同时，项目的顺利进行和成果，体现了企业的制造和服务优势与学校的知识和研究的潜力相结合，能够将各自的优势形成合力，取长补短，取得很好的效果，也是实现新技术进步的有效模式和高校提高自身科研和人才培养水平的有效途径。