宋華振 （1976-）
畢業(yè)于武漢化工學(xué)院檢測技術(shù)及儀器儀表專(zhuān)業(yè)，現任貝加萊工業(yè)自動(dòng)化（上海）有限公司行業(yè)銷(xiāo)售主管。

    現代印刷市場(chǎng)的變化趨勢日漸明顯，為了滿(mǎn)足終端消費者的多樣化的需求，包括包裝、書(shū)籍、報紙等印刷均向著(zhù)小批量、多品種的方向發(fā)展，這也對印刷機械制造商提出了更高的要求，機器需要具備更高的生產(chǎn)柔性，這包含整機的承印范圍和工藝切換速度，同時(shí)由于競爭的愈加激烈，對于機器的運營(yíng)成本的要求越來(lái)越苛刻。

    為了提高整機競爭力，印刷機械制造商均在不斷尋求提高整機性能的途徑，而由于機械本身的局限性，從機械的角度去提高對于廠(chǎng)商而言意味著(zhù)事倍功半，而相反，從電氣方面入手的提升卻可以達到事半功倍的效果。
縱觀(guān)印刷機械的發(fā)展變化，以下幾個(gè)方面的趨勢更加明顯。

1 電子軸技術(shù)的發(fā)展

    電子軸技術(shù)可以理解為電子傳動(dòng)軸取代機械軸的概念，這里的電子軸有幾種可能，電子凸輪、電子齒輪、電子軸都是一種電子軸的概念，通過(guò)采用獨立驅動(dòng)的伺服系統來(lái)取代印刷長(cháng)軸，采用電子凸輪代替機械凸輪機構、在印后裁單中采用電子軸、在模切中采用伺服電機，電子軸的使用可以為印刷機械制造商的機器開(kāi)發(fā)帶來(lái)非常多的好處。

    無(wú)軸傳動(dòng)控制技術(shù)集成了高速實(shí)時(shí)以太網(wǎng)技術(shù)、智能伺服驅動(dòng)技術(shù)、套色算法設計、色標檢測技術(shù)等高科技含量的產(chǎn)品與技術(shù)，使得印刷機械的性能得到了長(cháng)足的改善。

    無(wú)軸傳動(dòng)技術(shù)目前在軟包裝、裝飾紙、煙標等領(lǐng)域出現強勁的上升趨勢，代表未來(lái)發(fā)展趨勢，通過(guò)高速采樣色標傳感器的信號并鎖存位于版輥驅動(dòng)電機的可達到400萬(wàn)線(xiàn)的Endat編碼器信號，來(lái)計算出印刷偏差，將各單元偏差量送入模糊控制算法設計的套色軟件包中，通過(guò)多變量系統的耦合和解耦運算計算出偏差調整量，由伺服系統對版輥進(jìn)行相位調整，從而達到印刷套準的目的。

    通過(guò)采用無(wú)軸傳動(dòng)技術(shù)，印刷的升降速過(guò)程中的不良品率得到了降低、并且降低了傳統機械系統的機械磨損帶來(lái)的精度偏差，對于制版商而言，無(wú)需版徑的遞增量，可以在一套版上印不同厚度的材料。

    目前包括奧地利的B&R、德國的Bosch Rexroth、SIEMENS都可以提供印刷的無(wú)軸傳動(dòng)控制技術(shù)，尤其是B&R將傳動(dòng)控制與套色算法集成一體，充分利用了PCC的分時(shí)多任務(wù)處理能力，由于省去第三方套色系統，具有極高的性?xún)r(jià)比，未來(lái)發(fā)展趨勢更加強勁。

    在劃線(xiàn)機、票據印后裁切、不干膠標簽印刷后道模切也開(kāi)始大量使用電子軸裁切技術(shù)，這些應用都使用了電子凸輪技術(shù)，如在B&R的ACOPOS系列驅動(dòng)器中內置了電子凸輪CAM功能，可以達到對凸輪曲線(xiàn)的6階多項式的高精度描繪能力，并且具有曲線(xiàn)自動(dòng)生成和自動(dòng)補償與電流前饋控制等技術(shù)的集成，在裁切電子軸中得到了大量應用。

2 實(shí)時(shí)以太網(wǎng)技術(shù)在印刷機械行業(yè)的大量應用

    就對通信的實(shí)時(shí)性要求而言，印刷機械相對于其它機械系統而言是相當高的，尤其是在高速印刷系統，如Man Roland的高速報紙機可達到12萬(wàn)份/小時(shí)的印刷速度，賽魯迪、W&H的凹版可達到600米，在2007年由W&H最新的衛星式柔版機組甚至達到了1100米的世界最高印刷速度。 
 
    現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)對于印刷機械行業(yè)的貢獻有兩個(gè)主要方面：一是使得系統更加靈活和自如，機械系統可以更加模塊化，而只需要通過(guò)總線(xiàn)對模塊進(jìn)行軟性的連接即可構成任意組合的印刷及印后系統。二是通過(guò)高速的實(shí)時(shí)以太網(wǎng)不斷的進(jìn)行著(zhù)數據交換，印刷單元、裁切、放卷、收卷、涂布等單元均可以做到高速的同步，并且可以實(shí)現比較復雜的軸與軸之間的運動(dòng)關(guān)系，目前的實(shí)時(shí)以太網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到一個(gè)比較高的階段，對于系統而言，通信已經(jīng)不再成為系統的瓶頸。

    通過(guò)采用現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)，印刷機械正在變得更加靈活自由，可以任意的增加印刷色組并且將不同的獨立單元連接，只需要通過(guò)簡(jiǎn)單的參數設置即可實(shí)現聯(lián)機生產(chǎn)，既使得各個(gè)單元都具有獨立的運行能力，又可以方便的構成連線(xiàn)生產(chǎn)系統，使得機械更具有柔性的組合方式，適應不同客戶(hù)的需求。

3 模塊化的機械系統和軟件的模塊化

    機械系統的模塊化是未來(lái)的發(fā)展趨勢，這會(huì )使得機械廠(chǎng)商更容易應對終端客戶(hù)對于機器的不同的變化需求，同時(shí)也是降低成本的一個(gè)最佳途徑，通過(guò)設計標準的可組裝的機械部分，使得批量加大從而降低制造成本，對于機械廠(chǎng)商而言，這是一個(gè)要去不斷創(chuàng )新的嘗試。

    對應模塊化的機械系統，編程技術(shù)的模塊化同樣重要，通過(guò)設計軟件功能塊，通過(guò)系統調用方式使得機器的開(kāi)發(fā)像搭積木一樣的快速實(shí)現，貝加萊（B&R）的C語(yǔ)言編程使得機器電氣工程師可以更加自由的設計自己獨特的功能塊供調用，包含印刷的色標檢測、套色、張力等。SIEMENS、Baomuller等廠(chǎng)商的伺服驅動(dòng)器里也集成了專(zhuān)用于套色、張力、收放卷等功能模塊。
 
    模塊化編程可以縮短開(kāi)發(fā)周期，使得制造商能夠快速的提供針對客戶(hù)需求的機器軟件設計，也是降低了自身的開(kāi)發(fā)周期從而降低了開(kāi)發(fā)、調試成本。

4 整體解決方案

    整體解決方案往往被掛在嘴上，而真正像Man Roland、KBA、海德堡、Muller Mutinni那樣將整個(gè)商業(yè)印刷從最初的制版、印刷、印后加工、質(zhì)量、物流、成本等集成在一個(gè)系統里向客戶(hù)提供印刷整廠(chǎng)的解決方案的目前在國內并不多。

    當國內廠(chǎng)商還在爭奪機器的時(shí)候，而歐洲的廠(chǎng)商已經(jīng)上升到整體解決方案的層面，而這的確是一個(gè)未來(lái)的發(fā)展趨勢，這也是一種軟實(shí)力的競爭。

    效益的考量有一個(gè)很重要的指標就是時(shí)間，時(shí)間越短則效率越高，通過(guò)將各個(gè)機械單元的集成，能夠在一條線(xiàn)上連續的從印刷到印后包書(shū)、裁切的完成，這樣就降低了整個(gè)工作流程的時(shí)間，并且由于整機的同步性能更好的保證加工質(zhì)量，而另一個(gè)方面將生產(chǎn)系統與在線(xiàn)的物流集成能夠及時(shí)的反應生產(chǎn)現場(chǎng)的狀況，以便能夠及時(shí)做出調整來(lái)降低系統的成本。

    整體解決方案是一個(gè)大范圍的融合了管理與技術(shù)的復雜工程，如如何通過(guò)生產(chǎn)計劃系統來(lái)最合理的安排訂單排產(chǎn)，將機器的效率應用于最有利可圖的作業(yè)上來(lái)，通過(guò)工藝追溯來(lái)分析工藝過(guò)程從而提高良品率，降低廢料，提升印刷品質(zhì)，與ERP系統融合降低庫存和在線(xiàn)庫存來(lái)降低成本，通過(guò)全面性生產(chǎn)維護TPM來(lái)提高設備的運行效率，降低當機時(shí)間，這些都更多的融入到整個(gè)印刷系統中來(lái)，另一個(gè)方面也會(huì )有更好的與管理系統的接口銜接。

    印刷機械在中國有很大的發(fā)展空間，中國的市場(chǎng)潛力巨大，但是，我們仍然要不斷學(xué)習來(lái)自歐美的經(jīng)驗，加強技術(shù)創(chuàng )新，從而獲得更強的國際競爭力。

應用案例一

    海德堡新款裝訂機EB4000在伯明翰2006年IPEX展覽會(huì )上發(fā)布并且收到了觀(guān)眾的巨大熱情反響，該產(chǎn)品適應于工業(yè)印刷和書(shū)籍裝訂配合，可以提供高達4000本/小時(shí)的裝訂速度。

    在機器研發(fā)階段，海德堡印后加工公司為EB4000開(kāi)發(fā)提出了一個(gè)目標，并設定了能夠滿(mǎn)足當前及未來(lái)客戶(hù)對于小批量多品種、削減生產(chǎn)等待時(shí)間、提升品質(zhì)和降低成本的市場(chǎng)需求的新標準，為了解決這些問(wèn)題，客戶(hù)需要可以為新的訂單快速的調整機器，同時(shí)能夠保持最小浪費下的高品質(zhì)和高可靠性。來(lái)自萊比錫的團隊通過(guò)采用B&R技術(shù)，結合模塊化的機械結構設計成功實(shí)現了這個(gè)更高自動(dòng)化程度要求的標準。
分布式結構，專(zhuān)業(yè)執行

    機器主要由折疊機、不同裝訂過(guò)程站（例如：書(shū)脊、膠合、封面）、冷卻裝置及裁切部構成，“這種完美裝訂機和折疊機的分布式結構使得用戶(hù)可以?xún)?yōu)化以滿(mǎn)足自己的需要?！?海德堡裝訂集團軟件開(kāi)發(fā)經(jīng)理Andreas Steinert博士這樣說(shuō)道。與B&R的專(zhuān)家一起，海德堡可以開(kāi)發(fā)全新的完整分布式控制架構，“來(lái)自B&R團隊的駐廠(chǎng)服務(wù)給了我們很大的幫助，不僅確保我們采用了最新的技術(shù)，并且確認我們開(kāi)發(fā)新組件的時(shí)候需求得到了清晰的理解?！?Andreas Steinert博士說(shuō)。

    來(lái)自B&R創(chuàng )新性的X20產(chǎn)品，可以配合分布式的系統架構，片狀結構設計，并且能夠提供所有需要的組件例如CPU、IO、通信接口，使得它能夠優(yōu)化目標架構，“通過(guò)X20系統的幫助，我們能夠設計完整的功能單元，這可以保證操作的獨立性”控制系統由一個(gè)在折疊機上的X20CPU，另一個(gè)在裝訂機上，這些X20 CPU可以通過(guò)Ethernet Powerlink與其它單元進(jìn)行通信。

    更多的關(guān)注放在了增加自動(dòng)化程度上，目的是為了降低由于生產(chǎn)任務(wù)的改變或者格式的切換而造成的機器停機準備、換裝時(shí)間，眾多的執行機構（即，伺服電機）被用于來(lái)改善EB4000的自動(dòng)格式切換，模塊化是通過(guò)采用X20分布式IO和CAN通信來(lái)實(shí)現，而同時(shí)通過(guò)EthernetPowerlink高速實(shí)時(shí)總線(xiàn)來(lái)連接執行機構（伺服電機和驅動(dòng)）。

    高品質(zhì)產(chǎn)品的基礎：優(yōu)化運動(dòng)曲線(xiàn)輪廓

    通過(guò)ACOPOS伺服驅動(dòng)器控制的伺服電機允許復雜的運動(dòng)曲線(xiàn)生成，這在高品質(zhì)最終產(chǎn)品中扮演非常重要的角色，“通過(guò)功能強大和性能卓越的伺服驅動(dòng)，我們可以開(kāi)發(fā)并完善從書(shū)本折疊到書(shū)脊上膠的整個(gè)過(guò)程”，Andreas Steinert解釋道，“另一方面，我們可以將輪廓曲線(xiàn)生成和格式設置融為一體，此外，這可以使得表面壓力保持在常數，這保證了膠訂的穩定性?！?BR>
    由于這樣的設計，當生產(chǎn)切換的時(shí)候手動(dòng)調整工作降低到最小程度，這使裝訂機由于更加友好操作變得更加完美，客戶(hù)僅僅需要通過(guò)三個(gè)操作站中任意一個(gè)或者前道印刷部提供一個(gè)新的格式參數，而控制器自動(dòng)計算選擇正確的壓板并按照設定曲線(xiàn)運動(dòng)，這個(gè)運動(dòng)的輪廓曲線(xiàn)可以通過(guò)在B&R　AutomationStudio中為機械結構和運動(dòng)組件設計的CAD軟件來(lái)生成并優(yōu)化，這降低了工程計算量從而節省了開(kāi)發(fā)成本，“在同一個(gè)環(huán)境里進(jìn)行控制和運動(dòng)的開(kāi)發(fā)的確讓我們產(chǎn)生極大興趣，現在我們無(wú)法想象沒(méi)有這些好處將來(lái)如何工作？”軟件開(kāi)發(fā)主管補充道。

應用案例二

    Muller Martini在所有的機器研發(fā)中都使用最新的技術(shù)。在新設備的設計階段，決定把機器的電纜和配線(xiàn)減少到最小值。使用帶67保護的B&R X67 I/O系統，并把I/O直接安裝在傳感器群的位置上，即實(shí)現了上述設想。
把X2X鏈接（一個(gè)分布式底版）作為控制系統的中樞，使用該新型控制觀(guān)念的結果就是除去了連接控制柜的大量配線(xiàn)。另外，由于主干連接的減少，節省了大量的勞動(dòng)力，接點(diǎn)的大量減少大大降低了錯配線(xiàn)的概率。除了提高匯編過(guò)程的效率，還增加了該領(lǐng)域可供展示的機器的可靠性。如今，在必要的情況下，一個(gè)服務(wù)技術(shù)員或是工程師不必處理中間連接就能夠毫不費力的阻止和改變I/O或傳感器，因此大大減少了故障和機器停工期。

    Prantl先生注意到在機器中使用X67I/O的優(yōu)勢之處如下所示：“X67是一個(gè)真正的分布式的I/O，而不是一個(gè)中央遙控架。人們可以把I/O安裝到設備中，這可推動(dòng)設計、裝配以及之后的設備維修等方面的許多步驟”。
它把機器的各個(gè)部分和中央處理器連接，而不是傳統的干線(xiàn)電纜和中間連接，導致整個(gè)機器都到處都是電線(xiàn)。硬件成本的增加抵消了勞動(dòng)力成本的大大減少，導致全面凈余額。除了X67I/O系統，還安裝了一個(gè)B&R Power PanelPP200的機器發(fā)展為具有綜合控制功能的操作員界面，同樣ACOPOS伺服系統通過(guò)CAN推動(dòng)聯(lián)絡(luò )到中央控制系統。B&R的編程器軟件AutomationStudio，一個(gè)負責機械裝置、調節裝置和顯像的單一工具，曾被用于整個(gè)機器應用程序的編程?！爱擜utomation Studio得到新發(fā)展時(shí)，Muller Martini是在雛形期就使用它的公司之一。在過(guò)去的幾年里，它已經(jīng)成長(cháng)為一個(gè)穩定的、通用的、分布較廣的工具。它幫助控制系統的開(kāi)發(fā)者輕松綜合系統的其他方面，作為不同的裝置，在此被集成為一個(gè)書(shū)芯。該書(shū)芯被移至已備好書(shū)脊（書(shū)的背部）和膠水的裝訂工那里，再把封面粘到每個(gè)書(shū)芯上然后就成了一本書(shū)。然后該書(shū)被移至一個(gè)三刀切書(shū)機處并切成同樣尺寸。從這點(diǎn)開(kāi)始，書(shū)被運往市場(chǎng)進(jìn)行銷(xiāo)售?？傊?，Muller Martini在美國所經(jīng)歷的優(yōu)勢也被全世界的Muller Martini集團所分享。該公司在他們所有的機器研發(fā)中實(shí)行親密合作并分享所有的缺陷和成功。另外，這些改進(jìn)最終都傳遞給了他們的顧客：使用友善性、短暫的更換時(shí)間、有用性和功能性的提高。這些使得停工率具有更好的性能，并增加了單位生產(chǎn)力。對于消費者來(lái)說(shuō)，這些財富在今日的市場(chǎng)環(huán)境中是至關(guān)重要的。一般來(lái)說(shuō)，工業(yè)會(huì )走向減少批量的趨勢，結果導致更加頻繁的更換機器參數。能提供較高模塊性和靈活性的機器應用程序，對現在和將來(lái)滿(mǎn)足市場(chǎng)需求來(lái)說(shuō)組件，比如機械裝置和HMI等都是處于同一個(gè)平臺上的。

    “不同控制部件在同一平臺的統一縮短了研發(fā)時(shí)間。結果便是消除接口和軟件驅動(dòng)器問(wèn)題后實(shí)現的卓越性能”，FerdinandPrantl說(shuō)道。

    Muller Martini也研發(fā)了便利于把三維圖畫(huà)從CAD系統引至屏幕圖象的工具。這增加了親切感，一個(gè)無(wú)經(jīng)驗的操作員無(wú)需預先告知屏幕上所出現的象征符號，而只要看著(zhù)機器的實(shí)際部件就行。這減少了屏幕圖象的研發(fā)時(shí)間。

應用案例三

    由于人們對智能印刷生產(chǎn)方法以及對報紙生產(chǎn)多樣化提出了越來(lái)越高的要求因此相應在印刷機管理方面也形成了新的理念。過(guò)去的印刷室現在變成了高度自動(dòng)化的印刷廠(chǎng)，可以在作業(yè)種類(lèi)不斷增加的條件下保證最大生產(chǎn)能力。在這種新的印刷環(huán)境下，柔性和一致性成為關(guān)鍵的要求，而Goss公司對印刷機的最新革新恰恰就達到了這一要求，能夠為21世紀的印刷企業(yè)提供最高價(jià)值。在大量生產(chǎn)報紙印刷市場(chǎng)，Goss公司的Goss      Colorlinerㄓ∷⒒?峁┝斯δ蘢疃?、租O?榛畹慕餼齜槳?。覆[陀∷⒒?且恢幟？榛?撓∷⑾低常?杓憑哂懈叨鵲囊恢灤院妥羆訓鬧柿浚???庇志×拷檔屠朔眩?醵塘松??奔?。?庖懷刪偷娜〉鎂鴕覽倒?駒謁??∷⒒?杓品矯娑嗄甑木?椋?由掀渥钚碌摹霸ど韜蟛揮霉堋奔際醺鐨隆?

    Goss公司在為其Colorlinerㄓ∷⒒?盜鋅?⒖刂葡低呈保?紫仁潛匭胍?≡褡羆訓撓布?教ǎ?悶教ㄒ?芄話(huà)鎦鶪oss公司在要求日益提高的市場(chǎng)上獲得競爭優(yōu)勢。Goss公司需要最好的技術(shù)，能夠使其設備達到更高的性能和柔性水平，從而使公司能夠牢牢地控制市場(chǎng)。出于上述原因，Goss公司選擇了B＆R公司作為其控制系統的合作伙伴。在這一決策過(guò)程中，Automation Studio發(fā)揮了重要作用，向Goss公司提供了其所需要的技術(shù)功能。Goss公司需要高水平語(yǔ)言編程、高性能處理器和具有足夠帶寬的網(wǎng)絡(luò )，這些硬件在以每小時(shí)85,000份的速度印刷時(shí)要能夠保證印刷機數據輸出的一致性?？蛻?hù)自己的報紙印刷和第三方承包印刷行業(yè)對柔性的更高要求也提高了投資回報,Colorlinerㄓ∷⒒?且恢直曛拘緣母咝閱蕓?攀接∷⑾低常?哂斜ㄓ∷⒅?、定制设种櫌折??⑼彩驕砣』?約壩∽只?裙δ堋?

預設后不用管功能

    Colorlinerㄓ∷⒒?荊oss公司向最大程度印刷自動(dòng)化目標而努力的最先成果。該印刷機采用“預設后不用管”技術(shù)，該技術(shù)意味著(zhù)最高的生產(chǎn)能力和最大的投資回報。該系統自動(dòng)化的核心是對印刷前數據的利用。根據這些數據，用戶(hù)可以對Colorlinerㄓ∷⒒?ど杵湎亂桓鱟饕擔?傭?跎倨舳?朔選?

    Goss公司“預設后不用管”技術(shù)的核心是一個(gè)開(kāi)放式控制系統，該系統可以連接到Goss公司和其他銷(xiāo)售商的控制臺，也可以與很多輔助設備整合。Goss公司的控制系統中含有智能模塊，這些模塊能夠執行特定印刷功能，如上墨、打濕、張拉以及折疊分頁(yè)控制等。這些模塊構成了數據庫驅動(dòng)控制系統的組成部分，通過(guò)這一系統，Colorlinerㄓ∷⒒?讜誦惺狽淺１閿謨沒(méi)Р僮鰲?

    B＆R公司的系統非常準確地反映出了上述需求，因此成為Goss公司理想的未來(lái)合作伙伴。當客戶(hù)提出特定應用要求時(shí)，B＆R公司愿意為其相應開(kāi)發(fā)專(zhuān)門(mén)的產(chǎn)品，致力于使客戶(hù)完全滿(mǎn)意，這一點(diǎn)也加強了這種伙伴關(guān)系。

    Goss公司的數字上墨系統是Colorlinerㄓ∷⒒?惱?遄槌剎糠鄭?孟低塵哂心芄瘓×考跎倮朔選⒂∷⒅柿扛咔伊恢碌扔諾恪?