印刷企业如何进行智能化改造

汪文忠

我们处在信息化的时代，而这个时代生产方式的改革，是智能化改革。智能化是指由现代通信与信息技术、计算机网络技术、行业技术、智能控制技术汇集而成的针对某一方面的应用。现在，个性化高品质印刷需求强劲，更短的印刷周期、更精准的套印以及受劳动力成本上升、节能环保法律法规日益严格等因素的影响，自动化、智能化的印刷机械才能有效满足以上要求。世界上，德国率先提出了“工业4.0”这个概念，利用物联信息系统将生产中的供应、制造、销售信息数据化、智慧化，最后达到快速、有效、个人化的产品供应。而在国家政策上，“中国制造2025”也支持智能化改造，在这种情况下，印刷企业应紧跟时代潮流，实现跨越式发展。

改造的核心——智能化机器

1.原料输入设备

印刷产品最后是应发给客户的，而客户的需求在印刷之前就是已知的。可在原料输入设备上下功夫，直接将客户需求的产品数量确定，之后可只考虑印刷、打包、送货，这样大大地提高了效率。

原料送达印刷企业时应是打包好的各类纸张，可经过一条较长的传送带，传送过程中由机械手打开包装，再由输入机械手将原料搬运到智能化“数纸机”的输入传输带上，通过需求在数纸机输出端即可得到不同数量的打印纸张。

这种智能化“数纸机”的组成可分为输入传送带、光电式“数纸机”（改）、电脑主机以及输出传送带。原理是将各类原料分批从输入传送带传入，当其达到光电式“数纸机”时利用一个斜坡结构由改造过的光电式“数纸机”卡住，改造后的光电式“数纸机”设计成一个类似于正六棱柱（根据需要设定棱边数）的形式，每个侧面安装一个普通光电式“数纸机”，当卡住原料时开始数纸并旋转，当下一个侧面达到输入传送带时通过电脑的计算，正好让下一份原料卡在光电式“数纸机”上，以此类推，当最后一个面达到输入传送带的时候，前几个面的数纸工作已经完成，由输出传送带传送给智能化印刷机，由“主脑”算出时间差，再将数据传输给“数纸机”的电脑，根据时间差可设定多条传送带。

在数纸机中有多的纸张可传送至“六棱柱数纸机”中心，再经由升降台送至传送带，传送带可将其反馈至输入机械手，再经由输入机械手进行下一波的输入。

2.智能化印刷机

①SIS感应进纸系统

这种智能化的进纸系统有效率高、套准快而且节省时间的特点，其工作原理包括：纸张边缘探测传感器、摆动式进击机构、单一旋转的卷纸滚筒、压印滚筒、叼纸牙横排向对正阶段、纸张边缘精确对正阶段。拥有该智能化系统，效率大约是传统的两倍，且可获得质量更好的产品。

②数字印刷机

与传统印刷机相比，数字印刷机不仅具有更智能的印刷模式，还有更完善的传感器，通过对印刷环境的感应，对干燥系统、循环系统、油墨系统进行反馈调节。当然，在最基本的地方，数字印刷与传统印刷之间就具有很大的区别，传统印刷工艺流程为电子页面版面设计、输出胶片、彩色打样、拼版、制版、印刷、印后加工；数字印刷工艺流程为电子页面设计、印刷、印后加工。喷墨数字印刷在数字印刷中又占有非常重要的地位，它对印刷纸张的幅宽要求不高，有极快的印刷速度，除了单色外还可以打印三原色。当反馈控制系统与数字喷墨印刷结合在一起的时候，印刷机的智能化水平应该已经非常高了，但是如果需要达到更高的智能化，还应具备印刷品质量控制系统。基于画面的印刷品质量检测系统，通过扫描、拍照的方式用数字图像处理方法进行比较，找出两者之间的差异并分析原因，而后根据分析结果自动调整印刷机的参数，以提高印刷产品的质量。

③整理输出器

通过离心作用机将产品叠放整齐，并传送至产品输出端，以便下一步打包及装订。

3.产品输出设备

产品输出设备的作用主要是将产品进行打包，还有书本的装订。当产品印刷好，由整理输出器直接传送到打包设备中，打包设备由一条传送带与悬挂在传送带上方的机械手组成，随着传送带的流水线传输，经过几个机械手的打包，传送带输出端得到的即为打包好的成品。成品被传送带运输到仓库，最后由机械手装车。同理，书本的装订也是类似的流程，在传输的过程中将每一本书分别装订，再根据订单分类打包、装车。

改造的“主脑”——智能化控制系统

智能化控制系统的功能主要的功能是让整个印刷企业具有真正的“智能”，它由传感器、执行器、信号采集执行层、控制层和人机对话层组成，通过智能化控制系统，可以编程应对问题，可以轻松检测出误差进而反馈调整，还可以大大提高效率，只需少量的工作人员活动在人机对话层即可。

1.传感器和执行器

传感器可以说是智能化控制系统的“眼睛”，可以获得印刷系统各部分的运行数据，而且可以对环境进行检测，将这些结果传到控制器，控制器便可分析数据并做出相应的应对措施，工作人员也可以通过人机对话层对信息进行判断。执行器主要是接收来自控制层信息，同时通过外在的设备（如机械手、干燥器、传送带等）执行信息。

2.信号采集执行层

该层由具有相对独立功能的分布式专用控制器组成。一方面，该层可以收集传感器采集的信号，通过控制总线将信号传给控制器，后者将对其进行分析；另一方面，该层通过控制总线从控制器中接受对执行器的指令信号，再将之交由执行器执行。该层其实就是起一个中间传递的作用，可以提高传输效率，也可以有效区分传感信号以及指令信号。

3.控制层

控制层集“监、诊、控”为一体，要接收来自传感器的信号，对其进行分析、诊断，并得到反馈调控的信号，通过信号采集执行层发送给执行器。同时，还与人机对话层相连，收到来自人机对话层的命令，通过智能化分析生成指令信号，再通过信号采集执行层传给执行器执行。要完成这些功能，控制器必须要针对印刷企业编相应的程序或者做控制系统，已获得最优的效率和最好的产品。

4.人机对话层

通过通用监视器建立人与机的桥梁，这个层主要具有两个作用：一是当客户下单时，在确定之后可通过人机对话层将信息传给控制层，再由控制层设计印刷方案，进而印刷产品；二是工作人员可以通过人机对话层实时监测印刷状况，在发生状况时及时作出反应。这里的人机对话层与传统意义上的人机对话层已经有了很大的区别，人不一定是工作人员，也可以是客户，对控制层的监测也可以换成电脑，这样不仅可以节省劳动力资源，还可以提高效率。

环境问题及废料处理

社会大众对食品安全、环境污染的关注为绿色环保的印刷技术应用提供了更广阔的空间。印刷企业必定会产生环境污染以及废料，这方面问题的解决显得尤为重要。一个智能化系统应该是环境友好型和可持续发展的，产生的工业废水经过过滤可用于排水系统，部分废水可以重新利用，在满足印刷质量要求的情况下节约资源；工业废料可投入纸张制造厂重新生产为纸张，再重新投入印刷。

但是这些都是相对容易解决的问题，更难解决且危害最大的问题应该是气体污染。油墨和染料中含有大量有害的有机挥发气体，排放到大气中也会给自然环境造成很难解决的污染；清洗机械所用的汽油挥发后的气体容易引起爆炸，有巨大的安全隐患。所以必须减少有害气体的挥发，解决方案可以从“源头”和“尽头”两方面着手。“源头”上可通过改变印刷的石墨及染料，尽量使用污染小的；“尽头”上则可以通过化学物质的吸收，甚至可以投入化工厂重利用。对企业应设计智能化的排气系统，通过检测与反馈，设计最优的净化与排气方案，达到少污染甚至不污染环境的目的。

结语

印刷企业的智能化是时代不可逆转的趋势，先见者明，先行者立，只有跟上时代的潮流才可以获得持续的发展。创新则是跟上潮流最重要的措施，中国现在在创新这一块与国外顶尖企业仍有巨大的差距，这也是中国是印刷大国却不是印刷强国的原因。因此，印刷产业应积极响应“中国制造2025”这一口号，把中国制造改为中国创造，造出自己的高新智能化产品。

作者单位：杭州市印刷有限公司