哈佛教授Clayton Kristensen在1997年一部著(zhù)作中首次提出了顛覆式創(chuàng )新（Disruptive Innovation）這一概念。但是，與我們直觀(guān)的理解不同在于，顛覆式創(chuàng )新并非完全是0->1的變革，Kristensen從用戶(hù)導向的視角對其特點(diǎn)進(jìn)行總結為“更簡(jiǎn)單、更便利、更便宜”，并且，顛覆式創(chuàng )新也并非完全是競爭性的，它可能是對原有市場(chǎng)的彌補，也可以發(fā)生在一個(gè)企業(yè)內部的不同業(yè)務(wù)部門(mén)。

圖1-Calyton Kristensen提出顛覆式創(chuàng )新

（圖片來(lái)源于網(wǎng)絡(luò )）

當然，顛覆性創(chuàng )新是一種在科學(xué)的發(fā)散中尋找可能性，但又需要借助于工程（Engineering）的收斂中來(lái)逐步落地，才能真正將顛覆性創(chuàng )新落地到為用戶(hù)帶來(lái)真正的價(jià)值，進(jìn)而贏(yíng)得市場(chǎng)。貝加萊作為機器智能領(lǐng)域的全球技術(shù)領(lǐng)先企業(yè)，一直專(zhuān)注于與業(yè)界標桿性企業(yè)合作，開(kāi)創(chuàng )性的提供機器的創(chuàng )新方案。今天我們簡(jiǎn)單聊聊在印刷工業(yè)，我們的合作伙伴們一起開(kāi)創(chuàng )的顛覆性技術(shù)應用。

圖2-貝加萊控制技術(shù)覆蓋印刷機械各個(gè)機型

貝加萊印刷控制技術(shù)如圖2所示，涵蓋了印刷的各種機型及聯(lián)線(xiàn)生產(chǎn)系統，并且，借助于貝加萊在傳統領(lǐng)域的張力控制技術(shù)、溫度控制、裁切等技術(shù)，擴展到數字印刷領(lǐng)域。

從專(zhuān)用套色到集成套色的變革

在上世紀90年代，像凹版、柔版這類(lèi)卷筒紙印刷就開(kāi)始從“機械軸”邁向“電子軸”傳動(dòng)的時(shí)代，這種從機械到機電融合的方式帶來(lái)了機器更高精度、更低的維護成本，以及更高速的響應能力，這相對于純機械蝸輪蝸桿的傳動(dòng)而言，是一個(gè)巨大的進(jìn)步,如圖3為凹版印刷機械結構。

為了實(shí)現這種電子軸，在這個(gè)領(lǐng)域，過(guò)去通常需要兩套系統，一套伺服傳動(dòng)控制和一套專(zhuān)用的套色系統。通常套色系統需要檢測印刷偏差，并計算出調節量反饋給傳動(dòng)系統，傳統上印刷套色系統非常昂貴，每一色組的價(jià)格高達數千美元。由于卷筒紙連續印刷過(guò)程中，紙張或薄膜經(jīng)過(guò)壓印、烘干后，紙張會(huì )產(chǎn)生變形，這種變形會(huì )給套印帶來(lái)復雜性，因為人的肉眼分辨的界限在0.1mm，因此，必須達到這個(gè)精度才能合格。

圖3-凹版印刷機組結構圖

但是，由于紙張是連續的，任何的版的調整都會(huì )影響其他顏色，而且由于材料張力、機器速度、加速度、溫度等都與偏差及其調整緊密相關(guān)，這種緊密的耦合關(guān)系使得解耦算法成為系統的關(guān)鍵。

貝加萊借助于可編程計算機控制器的強大算法處理能力，以及實(shí)時(shí)以太網(wǎng)的高速傳輸能力，開(kāi)創(chuàng )性的在伺服驅動(dòng)器上直接插入色標檢測卡，并本地處理偏差，通過(guò)高速實(shí)時(shí)以太網(wǎng)POWERLINK給控制器，運行套色算法，并解耦出偏差調整量給伺服軸，這一集成套色架構，省略了專(zhuān)用套色系統，因此大幅降低了系統的整體成本。

圖4-凹版印刷無(wú)軸傳動(dòng)系統

早在2003年，貝加萊即與凹版印刷領(lǐng)域的國內龍頭企業(yè)陜西北人開(kāi)始合作，通過(guò)這種顛覆式的集成套色印刷技術(shù)，在各種材料（紙張/薄膜）、速度、加速度下的測試驗證，終于形成了集成套色的解決方案，并穩定運行，印刷速度已經(jīng)從早期220m/min達到今天的550m/min的性能，如圖4。

集成套色不僅可以應用于凹版無(wú)軸傳動(dòng)機組，也同樣適用于窄幅機組式柔版、輪轉膠印標簽印刷機組等各種卷筒紙連續印刷機器。

直接驅動(dòng)技術(shù)

對于機械傳動(dòng)而言，為了降低機械復雜性，采用直接驅動(dòng)的方式也是非常重要的一個(gè)發(fā)展趨勢。首先，它消除了傳統減速箱的背隙帶來(lái)的偏差，其次，采用直接連接提高了傳動(dòng)系統剛性，能夠獲得更好的動(dòng)態(tài)響應能力。直接驅動(dòng)通常采用扭矩電機，如圖5，這種電機的顯著(zhù)特征是“低速大扭矩”，但這種類(lèi)型電機會(huì )存在一種被稱(chēng)為“齒槽效應”的問(wèn)題，即，當電機轉子經(jīng)過(guò)每個(gè)定子線(xiàn)圈的時(shí)候，對于高速電機，轉子的慣性可以沖破齒槽的磁場(chǎng)變化，但是，低速電機就會(huì )受到這個(gè)變化的磁場(chǎng)影響，進(jìn)而產(chǎn)生抖動(dòng)。

圖5-直驅電機

圖6-采用直接驅動(dòng)技術(shù)的W&H凹版印刷機組

這種齒槽效應引發(fā)的抖動(dòng)會(huì )給像印刷機械這樣需要高精度傳動(dòng)的設備帶來(lái)影響，為了解決這個(gè)問(wèn)題，貝加萊的ACOPOS伺服系統提供了“齒槽間隙補償”功能，通過(guò)該項秘密武器，可以消除齒槽效應帶來(lái)的抖動(dòng)，進(jìn)而使得印刷的質(zhì)量得到保障。例如，在德國知名印刷機械廠(chǎng)商W&H的高達16色的印刷系統中，如圖6，直驅技術(shù)使得機械結構更簡(jiǎn)單，版輥更換與維護也更為便利，這都得益于高質(zhì)量的技術(shù)保障。

數字印刷技術(shù)

數字印刷，是典型的跨界技術(shù)融合的典范，帶來(lái)了印刷技術(shù)的巨大變革，它將傳統的卷筒紙印刷的張力控制、直接驅動(dòng)技術(shù)與數字印刷的噴墨技術(shù)相融合，以一種顛覆式的生產(chǎn)方式來(lái)改變印刷工業(yè)對于“個(gè)性化”生產(chǎn)的需求，又可以達到大規模生產(chǎn)所需的速度，進(jìn)而實(shí)現“大規模定制”。不僅如此，在貝加萊的合作用戶(hù)中，還有很多開(kāi)創(chuàng )性的，將傳統印刷與數字印刷融合帶來(lái)的創(chuàng )新。

早在2010年左右，貝加萊即與HP展開(kāi)數字印刷領(lǐng)域的合作，包括Indigo 單張數字印刷系列以及T系列卷筒紙連續印刷機型的合作，如圖7。

圖7-HP T系列卷筒紙數字印刷

對于HP T系列的印刷機而言，貝加萊提供了直接驅動(dòng)技術(shù)，它可以提供3微米的定位精度，以滿(mǎn)足數字印刷高品質(zhì)的需求，以及為高速印刷所提供的收放卷張力控制技術(shù)。這使得該型機器印刷速度可以達到彩色183m/min或單色244m/min的驚人速度。當然，數字印刷還可以直接與印后裝訂單元結合，并形成個(gè)性化的書(shū)刊裝訂，為消費者提供個(gè)性化的服務(wù)。

圖8-Krones的數字印刷與灌裝同步

在飲料灌裝領(lǐng)域，Krones是全球頂級廠(chǎng)商，除了在灌裝領(lǐng)域的合作，Krones還通過(guò)與貝加萊及數字印刷技術(shù)廠(chǎng)商共同合作，為用戶(hù)提供聯(lián)線(xiàn)數字印刷系統，如圖8，它可以在線(xiàn)更換標簽，將數字印刷與傳統貼標技術(shù)融合，帶來(lái)全新的貼標能力，通過(guò)6-18個(gè)噴墨頭，提供所需的色彩組合，UV固化，這樣的單元可以達到12000/小時(shí)的容器生產(chǎn)。

這是一個(gè)典型的顛覆式創(chuàng )新應用場(chǎng)景，因為它使得印刷的標簽完全可以按照個(gè)性化的需求來(lái)實(shí)現打印與貼標，但是，其技術(shù)又來(lái)源于數字技術(shù)，以及傳統貼標控制技術(shù)。

圖9-Gallus數字聯(lián)線(xiàn)印刷機

Gallus是柔版印刷領(lǐng)域全球知名的廠(chǎng)商，與貝加萊有著(zhù)悠久合作歷史，在很多產(chǎn)品的印刷中，在基本的印刷色彩之上，還需要一些個(gè)性化的部分，在原有的機器上，增加數字印刷單元，如圖9，將原有的印刷疊加更為個(gè)性化的部分，例如打碼、標識、個(gè)性化定制的標簽內容，Gallus的數字連線(xiàn)標簽印刷可以達到1200dpi的印刷精度。

跨界融合帶來(lái)顛覆式創(chuàng )新

綜上所述，跨界融合為顛覆式創(chuàng )新帶來(lái)了機遇，顛覆式創(chuàng )新必然是用戶(hù)需求導向，能夠為用戶(hù)帶來(lái)更為便利的機器生產(chǎn)、更經(jīng)濟的系統、更簡(jiǎn)單的機器。當然，顛覆式創(chuàng )新必須與工程落地相互結合，貝加萊提供的技術(shù)如套色、張力控制、直接驅動(dòng)技術(shù)都為這些機器的開(kāi)發(fā)帶來(lái)風(fēng)險的降低，采用成熟的技術(shù)，跨界融合，是顛覆式創(chuàng )新的邏輯道路。

關(guān)于貝加萊

貝加萊是一家總部位于奧地利并在全球擁有分公司的創(chuàng )新型自動(dòng)化企業(yè)。2017年7月，貝加萊成為ABB集團的機械自動(dòng)化事業(yè)部。作為工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的全球領(lǐng)導者，貝加萊將前沿技術(shù)與領(lǐng)先工程相結合，為幾乎每個(gè)行業(yè)的客戶(hù)提供面向機器與工廠(chǎng)自動(dòng)化、運動(dòng)控制、HMI和集成安全技術(shù)的完整解決方案。借助于OPC UA、POWERLINK、openSAFETY等工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)通信標準，以及強大的Automation  Studio軟件開(kāi)發(fā)平臺，貝加萊不斷重新定義自動(dòng)化工程的未來(lái)。受簡(jiǎn)化流程和超出客戶(hù)預期的承諾驅動(dòng)，貝加萊始終保持創(chuàng )新精神并處于工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的前沿。