印刷企业智能制造技术发展现状及未来趋势.pdf

IndustryObservationI行业观察印刷企业智能制造技术发展现状及未来趋势本研究深入探讨了智能制造技术在印刷行业的应用现状及未来趋势。研究采用案例分析方法，分析了物联网、云计算、大数据分析、人工智能及自动化技术在印刷行业中的具体应用。通过综合应用MES、E R P、APS、P L M、Q MS、WMS 和SCADA，实现了基础数据与动态数据的一致性。结果显示，这些技术在提升生产效率、质量控制和市场响应能力方面发挥了重要作用。研究还预测了未来印刷行业智能化的发展趋势，强调了技术创新在推动行业发展中的关键作用，为印刷行业的智能化转型提供了自动化和智能化的方向。文伍佳惠施树晨齐元胜随着中国制造2 0 2 5 的提出，中国积极推动制造业的转型升级，力求在全球制造业竞争中占据更加重要的地位。中国制造2 0 2 5 强调“创新驱动、质量为本、绿色发展、结构优化、人才导向原则，旨在通过技术创新和模式改造，提升中国制造业的整体实力和国际竞争力。在这样的大背景下，印刷行业也在经历着一场深刻的技术革命。传统的印刷技术正在被数字化、智能化的新技术所替代。数字李生、物联网、人工智能和大数据分析等先进技术的应用，不仅极大地提高了印刷效率和质量，还使得个性化和定制化印刷成为可能。这些技术的融合，正在引领印刷行业向着更加智能、高效、环保的方向发展。本文对这些技术如何提升生产效率、优化资源配置进行了剖析，并通过企业案例展示了这些技术在印刷业的具体应用。智能制造在印刷包装行业的应用1.物联网技术物联网（IoT）技术指的是通过网络互联将各种智能设备和系统连接起来，以实现数据进行实时交换和处理。如图1所示，在物联网系统中，目标对象域通过监测生产环节的物理要素（原料、设备、环境、工人等），并通过传感器、仪器和标签收集信息。该信息从传感器控制域接收，首先进行处理，然后通过物联网网关传输到服务交付域。服务提供域利用各种平台（如通用使能、资产优化和资源配置）提供远程监控、能源管理和安全生产服务。运维管控域确保物联网系统的技术性管理和法规遵守，保证系统的稳定、可靠和安全运行。资源交换域负责在物联网系统与其他系统之间实现信息资源和市场资源的交换与共享。用户域则支撑各方用户接入并使用物联网服务，形成一个高效、互联的系统网络，提高生产流程的透明度，优化资源配置，并增强生产过程的可控性。在包装印刷行业中，物联网技术的应用正变得日益重要。天津长荣通过智能化物联网管理系统的实施，实现了生产过程中每一道工序的可视化，使得各个工序之间的流转变得更加快速。上海小羚羊的EBC模式智能工厂解决方案，通过综合利用资源、信息、流程和环境等因素，强化了企业的数字化业务能力。安徽新华创造了一个适用于印刷企业的“智慧云印”工业互联网平台，利用多种可视化图表和应用程序，更好地管理其资源和数据。赵赫提出为提高内部人员与设备的沟通效率，增强供应链、信息链和服务链的有效连接。李建的印刷电子技术可以在包装运输时实印刷工业2 0 2 4年第1期117行业观察industryObservation用户域产品供印刷制应商造商服务提供城通用使资产优资产配资源交换域用平台化平台平媒体咨第三方征询社交信系统第三方物第三方支流付运维管控域工业安全监督平台数据交易数据交易运行维护平台感知控制城标签识传感器PLC别日标对象城作业T原料流水线仓储物人流图11oT概念模型现远程跟踪监督，提高物流的透明度和效率。丰丙金提出的数智印刷车间概念进一步体现了物联网在生产环境中的集成。这种工业互联网解决方案包括实时数据监控、产量分析、设备维护预测以及供应链管理等功能，让印刷包装企业能够以更加智能和协调的方式运行。2.云计算和大数据分析云计算是一种基于互联网的计算方式，它允许个人和企业通过互联网访问共享的计算资源，而不需要在本地设备上直接拥有和管理这些资源。大数据分析是指从大量复杂数据中提取、处理和分析信息以发现模式、趋势和关联，尤其是与人类行为和交互相关的模式、趋势和关联，能够快速处理和分析大量数据以提供实时或近乎实时的分析结果。在印刷行业，云计算提供了一个强大的平台。如图2 所示，印刷企业执行运营活动，产生数据源；数据源被数据储存所收集；分析模型从数据储存中提取数据，进行分析和处理；最后，处理后的数据又被存储到数据储存，供印刷企业进一步使用。这个过程集成了制造执行系统（MES）、数据采集与监视系统（SCADA）、企业资源计划（E R P）、仓储管理系统（WMS）、高级计划与排程系统（APS）、质量管理系统（QMS）和产品生命周期管理系统（PLM），使得印刷企业能够基于数据做出更加精准的业务决策，提高效率和质量。物联网技术在包装印刷行业中的应用正推动着生产智能化。印通天下通过其智能印刷云系统，实现了设备和订单信息的集中管理与实时监控。北京印刷学院王忆深提出结合RFID和云计算，为凹印机运行状态监测提出了策略，优化了数据处理和储存。西安理工大学顾桓开发的系统利用云端通讯和数据分析，实现了印刷设备的远程维护和工艺指导，提高了生产效率和设备维护的便捷性。罗鑫利用云计算技术优化了印刷企业的车间生产流程，通过分析时序数据来建立生产函数模型，提升效率。蔡培良则使用物联网大数据技术优化了卷烟包装工艺参数，提升了产品质量。钟放鸿开发的大数据分析软件能够从生产数据中挖掘洞见，用于故障定位和工艺改进，从而减少1812024年第1期印刷工业IndustryObservation1行业观察废品和提高生产制造水平。云计算和大数据分析在印刷行业的智能制造中起到了关键作用，不仅优化了生产流程，还增强了市场洞察能力和客户服务质量。3.人工智能人工智能技术在智能制造的各个方面发挥着日益重要的作用。在印刷行业中，这些技术能够提高生产效率、优化流程、减少废料，并提供更加精准的市场预测和客户洞察。人工智能的应用正在包装印刷行业中引起变革。荣联汇智提出将人工智能人脸识别技术应用到印刷包装行业，如图3所示。周长城展示了内容创作与编辑校对的智能化以及现代发行和销售体系的构建。刘迎旺探讨了人工智能在食品包装监管中的运用，包括数据分析、图像识别和智能监控，以提高安全监管的效率和准确性。钱隽将深度学习理论应用于烟草包装印刷的质量检测，通过技术结合降低误检率，提升检出率。这些进展标志着印刷包装业正朝着智能化、自动化方向迈进，提高了生产效率和产品质量。人工智能技术不仅提升了生产过程的效率和质量，还为企业提供了深入洞察市场的能力，助力企业在竞争激烈的市场中保持领先。4.数字李生技术数字李生技术是一种创建物理对象、系统或过程的精确虚拟副本的技术。在印刷行业中，数字李生技术可以用来模拟和分析整个印刷过程，包括设备运行、生产流程以及产品质量控制，从而在不影响实际生产的情况下优化操作和决策。数字李生技术在包装印刷行业中正发挥着重要作用。鹤山雅图仕的数字李生平台允许通过多种设备实时监控生产流程。昆山科望利用数字工厂软件进行生产模拟，结合遗传算法优化生产调度。西安理工大学刘琳琳课题组通过Plantsimulation构建数字李生模型，提出了数据驱动的生产管理改进算法。ZhouGuanghui设计的知识驱动数字李生制造单元框架支持自主制造，集成了模拟、预测和优化功能，推动了智能制造的自我改进能力。Toppan集团采纳了数字李生技术，通过大量收集并分析物联网设备数据，在元宇宙空间高度逼真地重构制造环境。这不仅实现了远程实时监控，还包括虚拟空间工人培训和全球制造地点数字价值链创建，旨在显著提升生产力。这些技术为包装印刷行业带来了高效率和智能化的生产流程。印刷智能制造系统集成集成了MES、S C A D A、E R P、WMS、A P S、QMS和PLM的方法有效地避免了数据重复录入和不一致性的问题，确保了数据在不同系统间的充分共享。因此，这样的集成不仅提高了数据管理的效率，还增强了数据的准确性，为企业提供了一个更加可靠和高效的数据管理和决策支持系统，如图4所示。1.MES系统作为车间层面的核心管理平台，MES系统承担着关键的集成角色。它向下方收集来自自动化控制系统和各种设备的信息，并将这些数据上报。同时，MES系统还负责接收来自企业资源规划系印刷企业运输管理分析模型ERP结构化数数据储存据数据源业务系统图2云计算整体架构图像/视频人脸检测图3人脸识别流程仓储管理SCADAWMS企业级数据中心支外部数据面部对齐特征提取质量管理QMSPLM非结构化数据机器数据特征匹配面部识别注册用户数据库APS印刷工业2 0 2 4年第1期119行业观察IIndustryObservationERP系统，用于更新库存状态并执行与订单相SCADA数控程序设备状态数据采集点信APS检验方法、标准生产工单工单状态工艺路线PLM数据物料ERP图4MES系统与各系统的联系统的生产指令，确保计划得到有效执行。此外，MES系统还与仓库管理系统无缝集成，确保制造过程中信息流的畅通无阻。通过这样的集成应用，MES系统为实现智能化、自动化生产提供了坚实的信息支持。在印刷与包装行业，MES系统的应用正使行业的智能化水平日益提高。多家公司通过实施MES系统和相关技术，提高了物料调度效率。例如，悟略科技与凌云光合作推出了智能工厂解决方案，包括ERP&MES软件系统、AGV配送和智能检测等；与北京印刷学院合作，成立了印刷智能工程联合实验室，专注于智能化应用研发。雅昌实施了POD-MES下单系统。上海小羚羊则自主研发了产线控制系统，以西门子技术为框架，向多家企业提供成熟的智能化解决方案。这些创新进步都在推动着印刷与包装行业向智能化、自动化方向发展。2.ERP系统ERP系统是一套综合管理软件系统，可以整合企业绩效管理，协助规划、预算、预测和报告组织的财务结果。在制造过程中，MES系统在车间任务开始之前，会根据现场的实际进展情况，从ERP系统中调度所需物料的领用，确保了物料供应与生产需求紧密协调。完成生产任务后，MES系统将详细的完工数据回传给关的完工处理。这种双向数据流动实现了计划与执行之间的闭环控制，确保了生产管理的连贯性和准确性。QMS在印刷与包装行业中，ERP系统是提高生产效率和降低成本的关键技术。Oracle（甲骨数姆检测MES仓储需求出入库信息WMS完工反馈文）、SAP等大厂打造定制化解决方案，而北京印刷学院李兴兴开发的云ERP系统，提升了信息化管理水平。河南新华与合作伙伴共同优化ERP系统，推进信息化。印智互联提供针对各印刷领域的ERP产品，促进行业数字化。这些企业通过ERP系统的实施，不仅提升了自身竞争力，也为整个印刷包装行业的技术进步和生产模式变革作出了贡献。3.APS系统APS系统是用于车间作业计划的软件，它依据优化的生产原理来布置生产任务。APS系统的高效运作依赖于精确的基础数据和清晰的业务管理要求。把生产任务、加工工艺、库存数据、设备信息、工人信息输入到APS系统，APS系统将排程仿真及结果对比分析、详尽的车间排程方案输出给MES系统。在印刷与包装行业中，APS系统发挥了显著作用。董睿开发了一种适用于MTO-MTS混合生产模式的印刷企业生产计划排程系统，通过该系统可以提升生产计划的效率和准确性。天津中荣提出了一个包含APS/EFI系统和MES/SFC系统的印刷生产运营管理平台，该系统通过信息化和实时交互管理生产执行，从而提高了质量、效率，减少了损耗和劳动强度。西安理工大学李其武则针对软包装印刷生产开发了一种APS系统，包括规划模型和客户端系统，并实现了两者之间的数据通信。这些应用表明，APS系统在印刷与包装行业中的运用不仅优化了生产流程，还增强了企业响应市场需求的能力。4.QMS系统QMS系统是一种组织内部用于管理和控制质量相关活动的体系，旨在确保产品或服务符合质量标准和客户要求。QMS系统通常包括一系列202 0 2 4年第1期印刷工业IndustryObservation|行业观察文件、程序和流程，用于规范和指导组织内部的质量管理活动。它提供了一种结构化的方法，以确保质量的一致性、可追溯性和持续改进。在包装印刷行业，质量管理系统是保证产品质量与提高效率的关键。李哗开发的人工智能印刷颜色QMS系统通过实时监控与视觉检测优化颜色质量，降低管理压力。QMS系统的应用提升了生产效率，降低了成本，增强了企业的市场竞争力。5.WMS系统WMS系统是一种软件工具，旨在支持仓库或配送中心的日常运营。WMS系统的应用使组织能够控制和管理仓库操作的流程，包括货物的移动和存储在仓库中的位置，以及在订单履行过程中的栋选、打包和发货。在包装印刷行业中，WMS系统的应用提高了仓储和物流效率。罗来明的RFID与WMS/WCS集成方案实现智能物流管理。侯婧婧的多线程技术优化了WMS系统与MES系统的流程控制。程瑶的基于SaaS的大数据WMS系统增强了订单和存储管理。王晶结合AGV技术，解决人员和空间限制，促进管理和生产物流协同。这些创新推动了行业的技术进步和业务优化。6.PLM系统PLM系统是一种管理产品从概念设计、制造到废弃的整个生命周期的策略和方法。PLM系统包括产品设计、工程变更管理、制造过程管理、供应链管理等。它通过集成数据、业务流程、人员和系统来协助企业在产品的整个生命周期内进行有效的管理和决策。在包装印刷行业中，产品生命周期管理系统的应用促进了可持续发展和高效管理。廖盈盈提出的全生命周期绿色评价与管理体系致力于行业的绿色转型。黄山永新开发的版辊管理系统可精确监控印刷辊筒，提高印刷质量并节约成本。北京印刷学院李萍萍则通过统一产品信息模型管理产品全生命周期，提升效率和质量，同时保护环境。这些实践展示了PLM系统在提高产品质量、降低成本和促进环境保护方面的巨大潜力。7.SCADA 系统SCADA系统是一种用于工业和基础设施应用的计算机系统。SCADA系统收集来自现场传感器的数据，并将这些数据传送到中央计算机系统进行处理和监控。它允许操作员通过图形界面远程监测和控制过程，同时可以收集、分析数据并生成报告，提高工艺效率。在包装印刷行业中，SCADA系统通过明度智云开发的SCADA系统审计追踪设计方案，为制药行业提供了信息化合规性解决方案，确保了系统的规范运行和可追溯性，有效提升了生产效率，展示了智能制造和自动化技术的结合与进步。结语与传统印刷技术相比，智能印刷可以更快地实现从设计到成品。它利用先进的传感器、数据分析技术，使智能制造系统能够实时监控印刷过程，及时检测和纠正错误，确保印刷质量。随着技术的进步，印刷工业将更加依赖数字化和自动化技术，包括使用先进的软件和算法来设计印刷品，以及使用机器人和自动化机械来提高生产效率和准确性。随着消费者对个性化产品需求的增加，智能制造技术将能够提供更多定制化的印刷解决方案。这可能意味着从单件定制到大规模个性化生产的转变。印刷行业将继续探索更加环保的材料和生产过程，比如使用可再生材料等。智能技术将有助于优化资源使用，减少生产制造对环境的影响。同时，集成新技术也在发展，例如：增强现实和虚拟现实可能被集成到印刷产品中，为用户提供互动体验；物联网的应用可能使印刷产品能够与其他智能设备交互；也可以利用大数据和人工智能进行市场分析和预测，这将帮助印刷企业做出更精准的业务决策。在未来，印刷工业的智能制造将更加高度集成、自动化和个性化，同时也更加注重环境的可持续性和技术创新的重要发展领域。口作者单位：北京印刷学院印刷与包装工程学院印刷工业2 0 2 4年第1期2 1