印刷機怎樣嵌入式智能設備
行業新聞 | 2019-11-06包裝印刷行業也在工業0提出后,開始實施數字印刷以實現行業初步轉型。數字印刷的提出,使得傳統的印刷技術得以提升,實現印刷工藝技術的“軟件化”,距離印刷設備物聯網實現還差“硬件化”一步。
印刷設備現狀
國內有很多印刷企業,也有很多印刷設備制造商。印刷企業在努力實現數字印刷來適應時代潮流:個性化定制;印刷設備制造商也在努力使自家的機器更有競爭優勢,但是不能僅靠壓縮成本、縮減利潤獲取優勢。印刷設備制造是將機械部件的制作和電氣設備安裝結合在一起,也就造成設備的電氣功能基本依靠訂制的電氣設備來決定。在實現必要工藝的基礎上,設備智能化部分已經成功被上游電氣設備商牽制。
印刷設備雖不是消費電子,但也是和生產者息息相關的。如今的印刷企業,一臺膠印機的值班模式都是以保證機器正常不停機運轉為前提的,碰到大量訂單時更是日夜連軸轉,機長和他的小伙伴們都是為機器正常運轉而服務,勞動量不是非常密集,但是從不停止。機器不停機運轉難免出現各種狀況,值班職工理所當然為機器連續運轉服務。這種模式加大了職工的負擔,也降低了企業效益。
設備制造商在考慮完成既定工藝流程的同時,是否真正有考慮在完成這一作業過程中,職工所扮演的角色。職工為企業服務,與企業一樣都希望能短時間創造最大的效益。機器出故障一時間是廠家的技術人員前來維修,對于印務企業而言,一次維修也是不小的開支。減少不必要故障是設計師的職責,但是故障發生時往往導致直接停機不能運轉下去,停產也是讓印務企業比較無奈的事情。
不論是印務還是設備制造,都有很大提升空間。企業內的erp系統不單單只是機器前邊擺放的,只為顯示業務信息并等待機長手動鍵入作業信息的平板電腦。企業設備管理故障檢修的一部分可以由機器自身完成。調試保養、狀態評估等都可以通過對設備數據收集達到。
印務現狀與設備制造是息息相關的,設備能否完成更高效率、更智能處理都需要設備商的開發。國內設備在機械工藝上落后國外一大截,在電氣工藝上依賴國外供應商,諸如:歐姆龍、三菱等plc廠商。降低研發成本的同時也在降低印刷設備質量、功能。
國外設備注重工藝方面科技含量的注入,如數字印刷、數碼打樣、可變數據打樣等技術。這些設備在數字印刷上大展手腳,卻也讓印務企業陷入單邊發展工藝技術導致的設備越來越難以維護、故障檢修動輒請廠家的境地。
智能化的提出
包裝印刷不僅需要更精湛的工藝技術,更需要智能化的設備來實現。
印刷設備智能化分為:印刷設備物聯網化、數據收集和應用。
構建物理網絡是一步,在以internet為核心建立的物理聯接網絡基礎上,實現對印刷設備數據的收集。
數據收集是智能化的二步,智能化關鍵一步在于對數據的應用。設備在實現原有工藝流程的基礎上,實現對設備數據的采集。數據采集包含很多方面,其中主要的方面有:①印品質量檢測;②設備故障報錯;③作業情況收集。
在收集數據的基礎上,智能化設備一方面接收來自機長的經驗調試,另一方面將數據與已收集信息進行比對,進行分析并執行對應指令。譬如:①在印品檢測方面:檢測到印品與樣品有出入,分析圖像數據后進行比對或接收機長調試指示,調節張力控制機構等來調節。②設備故障方面:設備故障會有報警,報警時智能設備接收到傳感器數據,在對數據進行解讀后并判斷出可能的故障原因。接下來首先是查找機器本身是否具備故障矯正功能,其次是提出不需要專業技術人員維修的維修建議,最后提出建議廠家維修。③作業情況收集:設備作業數量與良品率、訂單量、設備狀態都有密切關系,智能設備在獲取到訂單數據后,將持續記錄作業數量并上傳erp管理,同時作業量或廢品率也是反映機器狀態的重要參數。它可以顯示機器處于磨合期、正常磨損期還是老化期,這些數據對于企業提高生產效率是十分有必要的。
設備的智能化是對設備的升級,但這并不表示設備上搭載的電氣設備越多就越智能。很多印刷設備搭載了人機交互界面、網絡聯接,但卻沒能實現真正意義的智能化。
這里的印刷設備應不僅是印刷用設備,也包括整個工藝流程用到的其他設備,如模切機。
智能化不是一蹴而就的,需要一個成長的過程。機器設備維護與運行都是來源于機長的經驗,機長接觸時間越長,也就越容易判斷機器的狀態,越能讀懂機器。智能化也是一樣,新生的智能設備需要在生產過程中不斷積累數據,不斷收集印刷設備的運行數據,才能更好地展現智能化。
如何實現智能化
智能化的本質是數據構建與應用,而這些需要一個完整框架,即建立設備的物理連接網絡。
物理聯接硬件基礎就是計算機技術,計算機已經深入到我們生活的各個角落,是我們生產、生活最便捷的助手。同時考慮到成本、控制因素、適應性、穩定性等因素,嵌入式是實現印刷設備智能化的最佳計算機技術。
為實現印刷設備的智能化,構建物理聯接網絡,提出以下解決方案:
智能化計算硬件:利用技術較為成熟、獲得工業領域認可、應用廣泛、開源型的計算芯片arm。其適用于工業控制領域的系列cortex-m7可以滿足目前計算需求、數據處理需求,在穩定性、抗干擾性方面都有較強保障;網絡數據傳輸、傳感器數據采集以及對傳統plc控制的接口等。在最小改動原有設備的基礎上實現最大化智能。
在軟件方面:輕量級操作系統;數據庫建立與通用接口建立,方便接入專家級數據庫;傳感器數據采集、處理與存儲;智能型處理關鍵技術:利用專家級數據庫、采集自身數據得到的以往使用數據以及機長經驗輸入數據記錄等作為優化今后生產的依據。
智能化的實現需要在知識庫方面不斷積累,也就是數據的交換,知識庫的積累是需要框架的。因此我們在構建好硬件框架后,需要為今后智能化的提升預留硬件接口,為未來印刷設備的更多升級預留空間,讓智能化真正實現自我升級,這些數據服務則需要企業服務器的支持。
綜上,我們實現智能化的途徑是:利用嵌入式計算機技術搭建使現有設備智能化的平臺,實現印刷設備的物理聯接,移植嵌入式操作系統來實現數據管理及網絡數據交換的實時性,實現智能化關鍵一步:數據的存儲與應用。
對智能化的預期
預期智能化平臺搭建效果:由于智能化的搭建是逐步進行的,現階段的智能化屬于一步:智能化框架的搭建。框架的搭建完成應滿足:在硬件方面,液晶觸控屏提供人機交互、可拓展硬件控制接口、千兆網絡硬件、核心計算芯片以及通過固態的開關電路對設備原有plc;在軟件方面,數據收集、數據管理、數據庫數據比對、專家數據接口、基本設備控制等。
同時結合移動平臺等優勢,開發android或windows軟件,來實現對設備運轉的查看與控制。移動平臺控制將以用戶登錄的形式進行管理,以此來限制不同用戶的權限,對設備起到一個保護作用。設備運轉時數據記錄,將不同情況的數據均記錄下來,作為參照以供今后設備調整用,并設立工藝參數調整數據庫,加入專家調整數據樣本。在前邊的基礎上,運用專家數據和平時運轉數據,建立優化數據模型,為今后更良好地運轉作鋪墊。也就是,智能化設備是一個隨著時間累積不斷完善的系統。
由于社會生活運轉速度快,對產品研發并投入使用的周期也大大縮短,以上描述的智能化平臺,其應用階段正如二階系統階躍響應曲線一樣:適應生產時間短,達到最佳穩定時間長。也就是說智能化設備的投入與適應印務生產的時間短,很快可以投入應用,但是要達到真正的智能化調整與預警,還需要較長的時間來不斷完善數據,不斷調整參數,以實現設備的自我完善。同時在設計智能化設備時,會考慮已有的參數、調整數據等來作為藍本,以供后期參考、修改使用。
展望未來
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設計時考慮塑料張力。印刷塑料首先對印刷設計要求高,因為塑料在印刷過程中受到張力影響較大,這就需要在設計中將條碼中條的方向和印刷鋼管轉動方向保持一致,減少印刷中張力對塑料變形的影響。最后印亞光油的目的是使印刷后的鏡面銅版紙轉變為亞光效果,因為亞光效果是葡萄酒標簽的傳統風格,貨架效應好;而且亞光表面同其他工藝如燙印、亮油上光、絲網印刷、擊凸等配合呼應的效果非常好,是葡萄酒標簽印刷領域通用的標準做法。
標簽:標簽印刷,