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導(dǎo)語(yǔ)摘要: 包裝印刷行業(yè)也在工業(yè)4.0提出后,開始實(shí)施數(shù)字印刷以實(shí)現(xiàn)行業(yè)初步轉(zhuǎn)型。數(shù)字印刷的提出,使得傳統(tǒng)的印刷技術(shù)得以提升,實(shí)現(xiàn)印刷工藝技術(shù)的“軟件化”,距離印刷設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)還差“硬件化”一步。印刷設(shè)備現(xiàn)狀國(guó)內(nèi)有...

印刷機(jī)怎樣嵌入式智能設(shè)備

  行業(yè)新聞 |   2019-11-06
印刷機(jī)怎樣嵌入式智能設(shè)備

包裝印刷行業(yè)也在工業(yè)0提出后,開始實(shí)施數(shù)字印刷以實(shí)現(xiàn)行業(yè)初步轉(zhuǎn)型。數(shù)字印刷的提出,使得傳統(tǒng)的印刷技術(shù)得以提升,實(shí)現(xiàn)印刷工藝技術(shù)的“軟件化”,距離印刷設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)還差“硬件化”一步。

印刷設(shè)備現(xiàn)狀

國(guó)內(nèi)有很多印刷企業(yè),也有很多印刷設(shè)備制造商。印刷企業(yè)在努力實(shí)現(xiàn)數(shù)字印刷來(lái)適應(yīng)時(shí)代潮流:個(gè)性化定制;印刷設(shè)備制造商也在努力使自家的機(jī)器更有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì),但是不能僅靠壓縮成本、縮減利潤(rùn)獲取優(yōu)勢(shì)。印刷設(shè)備制造是將機(jī)械部件的制作和電氣設(shè)備安裝結(jié)合在一起,也就造成設(shè)備的電氣功能基本依靠訂制的電氣設(shè)備來(lái)決定。在實(shí)現(xiàn)必要工藝的基礎(chǔ)上,設(shè)備智能化部分已經(jīng)成功被上游電氣設(shè)備商牽制。

印刷設(shè)備雖不是消費(fèi)電子,但也是和生產(chǎn)者息息相關(guān)的。如今的印刷企業(yè),一臺(tái)膠印機(jī)的值班模式都是以保證機(jī)器正常不停機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)為前提的,碰到大量訂單時(shí)更是日夜連軸轉(zhuǎn),機(jī)長(zhǎng)和他的小伙伴們都是為機(jī)器正常運(yùn)轉(zhuǎn)而服務(wù),勞動(dòng)量不是非常密集,但是從不停止。機(jī)器不停機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)難免出現(xiàn)各種狀況,值班職工理所當(dāng)然為機(jī)器連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)服務(wù)。這種模式加大了職工的負(fù)擔(dān),也降低了企業(yè)效益。

設(shè)備制造商在考慮完成既定工藝流程的同時(shí),是否真正有考慮在完成這一作業(yè)過程中,職工所扮演的角色。職工為企業(yè)服務(wù),與企業(yè)一樣都希望能短時(shí)間創(chuàng)造最大的效益。機(jī)器出故障一時(shí)間是廠家的技術(shù)人員前來(lái)維修,對(duì)于印務(wù)企業(yè)而言,一次維修也是不小的開支。減少不必要故障是設(shè)計(jì)師的職責(zé),但是故障發(fā)生時(shí)往往導(dǎo)致直接停機(jī)不能運(yùn)轉(zhuǎn)下去,停產(chǎn)也是讓印務(wù)企業(yè)比較無(wú)奈的事情。

不論是印務(wù)還是設(shè)備制造,都有很大提升空間。企業(yè)內(nèi)的erp系統(tǒng)不單單只是機(jī)器前邊擺放的,只為顯示業(yè)務(wù)信息并等待機(jī)長(zhǎng)手動(dòng)鍵入作業(yè)信息的平板電腦。企業(yè)設(shè)備管理故障檢修的一部分可以由機(jī)器自身完成。調(diào)試保養(yǎng)、狀態(tài)評(píng)估等都可以通過對(duì)設(shè)備數(shù)據(jù)收集達(dá)到。

印務(wù)現(xiàn)狀與設(shè)備制造是息息相關(guān)的,設(shè)備能否完成更高效率、更智能處理都需要設(shè)備商的開發(fā)。國(guó)內(nèi)設(shè)備在機(jī)械工藝上落后國(guó)外一大截,在電氣工藝上依賴國(guó)外供應(yīng)商,諸如:歐姆龍、三菱等plc廠商。降低研發(fā)成本的同時(shí)也在降低印刷設(shè)備質(zhì)量、功能。

國(guó)外設(shè)備注重工藝方面科技含量的注入,如數(shù)字印刷、數(shù)碼打樣、可變數(shù)據(jù)打樣等技術(shù)。這些設(shè)備在數(shù)字印刷上大展手腳,卻也讓印務(wù)企業(yè)陷入單邊發(fā)展工藝技術(shù)導(dǎo)致的設(shè)備越來(lái)越難以維護(hù)、故障檢修動(dòng)輒請(qǐng)廠家的境地。

智能化的提出

包裝印刷不僅需要更精湛的工藝技術(shù),更需要智能化的設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)。

印刷設(shè)備智能化分為:印刷設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)化、數(shù)據(jù)收集和應(yīng)用。

構(gòu)建物理網(wǎng)絡(luò)是一步,在以internet為核心建立的物理聯(lián)接網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上,實(shí)現(xiàn)對(duì)印刷設(shè)備數(shù)據(jù)的收集。

數(shù)據(jù)收集是智能化的二步,智能化關(guān)鍵一步在于對(duì)數(shù)據(jù)的應(yīng)用。設(shè)備在實(shí)現(xiàn)原有工藝流程的基礎(chǔ)上,實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備數(shù)據(jù)的采集。數(shù)據(jù)采集包含很多方面,其中主要的方面有:①印品質(zhì)量檢測(cè);②設(shè)備故障報(bào)錯(cuò);③作業(yè)情況收集。

在收集數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,智能化設(shè)備一方面接收來(lái)自機(jī)長(zhǎng)的經(jīng)驗(yàn)調(diào)試,另一方面將數(shù)據(jù)與已收集信息進(jìn)行比對(duì),進(jìn)行分析并執(zhí)行對(duì)應(yīng)指令。譬如:①在印品檢測(cè)方面:檢測(cè)到印品與樣品有出入,分析圖像數(shù)據(jù)后進(jìn)行比對(duì)或接收機(jī)長(zhǎng)調(diào)試指示,調(diào)節(jié)張力控制機(jī)構(gòu)等來(lái)調(diào)節(jié)。②設(shè)備故障方面:設(shè)備故障會(huì)有報(bào)警,報(bào)警時(shí)智能設(shè)備接收到傳感器數(shù)據(jù),在對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行解讀后并判斷出可能的故障原因。接下來(lái)首先是查找機(jī)器本身是否具備故障矯正功能,其次是提出不需要專業(yè)技術(shù)人員維修的維修建議,最后提出建議廠家維修。③作業(yè)情況收集:設(shè)備作業(yè)數(shù)量與良品率、訂單量、設(shè)備狀態(tài)都有密切關(guān)系,智能設(shè)備在獲取到訂單數(shù)據(jù)后,將持續(xù)記錄作業(yè)數(shù)量并上傳erp管理,同時(shí)作業(yè)量或廢品率也是反映機(jī)器狀態(tài)的重要參數(shù)。它可以顯示機(jī)器處于磨合期、正常磨損期還是老化期,這些數(shù)據(jù)對(duì)于企業(yè)提高生產(chǎn)效率是十分有必要的。

設(shè)備的智能化是對(duì)設(shè)備的升級(jí),但這并不表示設(shè)備上搭載的電氣設(shè)備越多就越智能。很多印刷設(shè)備搭載了人機(jī)交互界面、網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接,但卻沒能實(shí)現(xiàn)真正意義的智能化。

這里的印刷設(shè)備應(yīng)不僅是印刷用設(shè)備,也包括整個(gè)工藝流程用到的其他設(shè)備,如模切機(jī)。

智能化不是一蹴而就的,需要一個(gè)成長(zhǎng)的過程。機(jī)器設(shè)備維護(hù)與運(yùn)行都是來(lái)源于機(jī)長(zhǎng)的經(jīng)驗(yàn),機(jī)長(zhǎng)接觸時(shí)間越長(zhǎng),也就越容易判斷機(jī)器的狀態(tài),越能讀懂機(jī)器。智能化也是一樣,新生的智能設(shè)備需要在生產(chǎn)過程中不斷積累數(shù)據(jù),不斷收集印刷設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù),才能更好地展現(xiàn)智能化。

如何實(shí)現(xiàn)智能化

智能化的本質(zhì)是數(shù)據(jù)構(gòu)建與應(yīng)用,而這些需要一個(gè)完整框架,即建立設(shè)備的物理連接網(wǎng)絡(luò)。

物理聯(lián)接硬件基礎(chǔ)就是計(jì)算機(jī)技術(shù),計(jì)算機(jī)已經(jīng)深入到我們生活的各個(gè)角落,是我們生產(chǎn)、生活最便捷的助手。同時(shí)考慮到成本、控制因素、適應(yīng)性、穩(wěn)定性等因素,嵌入式是實(shí)現(xiàn)印刷設(shè)備智能化的最佳計(jì)算機(jī)技術(shù)。

為實(shí)現(xiàn)印刷設(shè)備的智能化,構(gòu)建物理聯(lián)接網(wǎng)絡(luò),提出以下解決方案:

智能化計(jì)算硬件:利用技術(shù)較為成熟、獲得工業(yè)領(lǐng)域認(rèn)可、應(yīng)用廣泛、開源型的計(jì)算芯片arm。其適用于工業(yè)控制領(lǐng)域的系列cortex-m7可以滿足目前計(jì)算需求、數(shù)據(jù)處理需求,在穩(wěn)定性、抗干擾性方面都有較強(qiáng)保障;網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸、傳感器數(shù)據(jù)采集以及對(duì)傳統(tǒng)plc控制的接口等。在最小改動(dòng)原有設(shè)備的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)最大化智能。

在軟件方面:輕量級(jí)操作系統(tǒng);數(shù)據(jù)庫(kù)建立與通用接口建立,方便接入專家級(jí)數(shù)據(jù)庫(kù);傳感器數(shù)據(jù)采集、處理與存儲(chǔ);智能型處理關(guān)鍵技術(shù):利用專家級(jí)數(shù)據(jù)庫(kù)、采集自身數(shù)據(jù)得到的以往使用數(shù)據(jù)以及機(jī)長(zhǎng)經(jīng)驗(yàn)輸入數(shù)據(jù)記錄等作為優(yōu)化今后生產(chǎn)的依據(jù)。

智能化的實(shí)現(xiàn)需要在知識(shí)庫(kù)方面不斷積累,也就是數(shù)據(jù)的交換,知識(shí)庫(kù)的積累是需要框架的。因此我們?cè)跇?gòu)建好硬件框架后,需要為今后智能化的提升預(yù)留硬件接口,為未來(lái)印刷設(shè)備的更多升級(jí)預(yù)留空間,讓智能化真正實(shí)現(xiàn)自我升級(jí),這些數(shù)據(jù)服務(wù)則需要企業(yè)服務(wù)器的支持。

綜上,我們實(shí)現(xiàn)智能化的途徑是:利用嵌入式計(jì)算機(jī)技術(shù)搭建使現(xiàn)有設(shè)備智能化的平臺(tái),實(shí)現(xiàn)印刷設(shè)備的物理聯(lián)接,移植嵌入式操作系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)管理及網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換的實(shí)時(shí)性,實(shí)現(xiàn)智能化關(guān)鍵一步:數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與應(yīng)用。

對(duì)智能化的預(yù)期

預(yù)期智能化平臺(tái)搭建效果:由于智能化的搭建是逐步進(jìn)行的,現(xiàn)階段的智能化屬于一步:智能化框架的搭建。框架的搭建完成應(yīng)滿足:在硬件方面,液晶觸控屏提供人機(jī)交互、可拓展硬件控制接口、千兆網(wǎng)絡(luò)硬件、核心計(jì)算芯片以及通過固態(tài)的開關(guān)電路對(duì)設(shè)備原有plc;在軟件方面,數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)比對(duì)、專家數(shù)據(jù)接口、基本設(shè)備控制等。

同時(shí)結(jié)合移動(dòng)平臺(tái)等優(yōu)勢(shì),開發(fā)android或windows軟件,來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的查看與控制。移動(dòng)平臺(tái)控制將以用戶登錄的形式進(jìn)行管理,以此來(lái)限制不同用戶的權(quán)限,對(duì)設(shè)備起到一個(gè)保護(hù)作用。設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)數(shù)據(jù)記錄,將不同情況的數(shù)據(jù)均記錄下來(lái),作為參照以供今后設(shè)備調(diào)整用,并設(shè)立工藝參數(shù)調(diào)整數(shù)據(jù)庫(kù),加入專家調(diào)整數(shù)據(jù)樣本。在前邊的基礎(chǔ)上,運(yùn)用專家數(shù)據(jù)和平時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)數(shù)據(jù),建立優(yōu)化數(shù)據(jù)模型,為今后更良好地運(yùn)轉(zhuǎn)作鋪墊。也就是,智能化設(shè)備是一個(gè)隨著時(shí)間累積不斷完善的系統(tǒng)。

由于社會(huì)生活運(yùn)轉(zhuǎn)速度快,對(duì)產(chǎn)品研發(fā)并投入使用的周期也大大縮短,以上描述的智能化平臺(tái),其應(yīng)用階段正如二階系統(tǒng)階躍響應(yīng)曲線一樣:適應(yīng)生產(chǎn)時(shí)間短,達(dá)到最佳穩(wěn)定時(shí)間長(zhǎng)。也就是說(shuō)智能化設(shè)備的投入與適應(yīng)印務(wù)生產(chǎn)的時(shí)間短,很快可以投入應(yīng)用,但是要達(dá)到真正的智能化調(diào)整與預(yù)警,還需要較長(zhǎng)的時(shí)間來(lái)不斷完善數(shù)據(jù),不斷調(diào)整參數(shù),以實(shí)現(xiàn)設(shè)備的自我完善。同時(shí)在設(shè)計(jì)智能化設(shè)備時(shí),會(huì)考慮已有的參數(shù)、調(diào)整數(shù)據(jù)等來(lái)作為藍(lán)本,以供后期參考、修改使用。

展望未來(lái)

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設(shè)計(jì)時(shí)考慮塑料張力。印刷塑料首先對(duì)印刷設(shè)計(jì)要求高,因?yàn)樗芰显谟∷⑦^程中受到張力影響較大,這就需要在設(shè)計(jì)中將條碼中條的方向和印刷鋼管轉(zhuǎn)動(dòng)方向保持一致,減少印刷中張力對(duì)塑料變形的影響。最后印亞光油的目的是使印刷后的鏡面銅版紙轉(zhuǎn)變?yōu)閬喒庑Ч驗(yàn)閬喒庑Ч瞧咸丫茦?biāo)簽的傳統(tǒng)風(fēng)格,貨架效應(yīng)好;而且亞光表面同其他工藝如燙印、亮油上光、絲網(wǎng)印刷、擊凸等配合呼應(yīng)的效果非常好,是葡萄酒標(biāo)簽印刷領(lǐng)域通用的標(biāo)準(zhǔn)做法。

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