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傳統印刷設備的數字化之辯

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發表時間:2022-10-12 14:05作者:丘會勇來源:印刷工業

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曼羅蘭(中國)有限公司產品經理丘會勇


數字化并非數字印刷所獨有,它既是節能增效、提升智能化水平的措施,也是提升產品品質、縮短交貨時間、減少勞動力消耗、開拓客戶市場的手段。通過對傳統印刷和數字印刷定義的剖析,闡述了傳統印刷企業的數字化轉型路徑。


隨著基于靜電、離子、磁記錄、噴墨、熱敏等成像方式的印刷技術和相應設備生產型應用的不斷成熟,人們逐漸將以印版、絲網等為媒介的印刷工藝和設備歸類為泛傳統印刷,前者因印刷過程顯著的電子化、程序化控制,而被冠以“digital printing”,即數字印刷(也稱為“數碼印刷”),相應的設備則稱為數字印刷機。

工業化的生產型數字印刷在不斷發展,數字化帶來的好處是無容置疑的。但到目前為止,傳統印刷在整個產業中,仍然占據著主要地位,且其本身也在不斷發展中。所謂的傳統印刷企業,當然是以傳統印刷設備為主。傳統印刷企業要走向數字化,設備本身的數字化是無法繞開的,無論企業有多么數字化的軟件系統、管理方法,如果無法與主要的印刷生產設備對接,那么也難以實現真正的數字化轉型。


《印刷媒體技術手冊》中介紹的基于無壓印刷技術的計算機直接_副本.jpg

《印刷媒體技術手冊》中介紹的基于無壓印刷技術的計算機直接印刷


傳統印刷與數字印刷

1. 數字印刷的定義

傳統印刷與數字印刷真有壁壘分明的區別嗎?在回答這個問題之前,我們首先來了解一下當前數字印刷的定義。

1)2011 年原國家新聞出版總署制訂并印發了《數字印刷管理辦法》(簡稱“《辦法》”),這是一部從國家和政府層面為規范數字印刷經營活動,促進數字印刷健康發展而出臺的一份管理辦法。《辦法》所適用的管理對象是采用生產型數字印刷機從事出版物、包裝裝潢印刷品和其他印刷品印刷的經營活動。《辦法》所稱生產型數字印刷機,是指具備較高的印刷速度,印刷質量穩定,能實現工業化連續、批量生產的數字印刷設備。但對何謂數字印刷本身并沒有作出定義。

轻元2)惠普作為工業化數字印刷設備的主要供應商之一,其英文網站中有一篇文章簡要介紹到了何為數字印刷,譯文為“數字印刷是指將基于數字的圖文打印到打印介質上,當你從計算機、手機或閃存盤打印中讀取文件進行打印時,這就是工作中的數字印刷。”簡要而言,印刷的文件是數字化的,那么就是數字印刷。

3)生產型數字印刷設備供應商施樂,則在其英文網站中提到“數字印刷是將基于數字的圖文直接印刷到各種介質承印物上的過程。它不同于膠印,不需要印版。PDF 或桌面出版文件等數字文件可以直接發送到數字印刷機,在紙張、相紙、帆布、織物、合成材料、卡紙和其他承印物上印刷。”這個定義與惠普類似,主要在于印刷的文件是數字化的。

4)在華文世界、維基百科里的“數碼印刷”詞條中是這么描述的:數碼印刷是指從數字的圖像直接印刷成各種媒體的方法。百度百科和搜狗百科則在“數碼印刷”詞條下描述為:數碼印刷指印刷技術的數碼化,泛指全過程的部分或全部的數碼化。數碼印刷是把電腦文件直接印刷在紙張上,是有別于傳統印刷繁瑣的工藝過程的一種全新印刷方式。

顯然,在不同的范疇,數字印刷的定義也是不同的,就工業化的應用來說,還在不斷完善、成熟,因此很難說哪個定義是絕對的權威。囿于筆者本人的知識水平,難以窮盡所有研究機構和專家學者就數字印刷所作的論述。

綜上所述,一個比較普遍的說法是,數字印刷所印刷的是已電子文檔化的圖文文件。

2. 傳統印刷與數字印刷的辯證關系

從上述引證可知,傳統印刷與數字印刷是有區別的,但也并非壁壘分明。以膠印為例,一個基本的事實是,從照相制版到計算機直接制版,傳統膠印所印刷的同樣也是電子文檔化的圖文文件,只是與數字印刷在技術路徑、歷史發展經緯上存在不同。

基于靜電、離子、磁記錄、噴墨、熱敏等成像與轉印方式的數字印刷并非近年才出現,只是其工業化應用在 21 世紀有了快速的發展。事實上,在一些有關印刷業的重要著作或文獻中,數字印前在傳統印刷中常被討論,但并沒有形成數字印刷這么一個獨立的印刷工藝分類,只有所謂的“恒定印版印刷技術(Printing 低蜈Technologies with Permanent Printing Master)”和“無壓印刷技術(Printing Technologies without a Printing Plate)”。目前,生產型的數字印刷以及數字印刷機,通常是基于后者,比如在中國印刷業界比較有影響的《印刷媒體技術手冊》(英文名《Handbook of Print Media》,作者 H. Kipphan)。

因此,從這個意義上我們或許可以這樣理解,數字印刷與傳統印刷并不存在誰更“數字化”的問題,根本的問題在于轉印技術路徑的不同,以及因此而帶來的過程控制上的不同而已。

3. 數字印刷與傳統印刷的顯著特征

當然,以上并非為傳統印刷做辯護。正因為“恒定印版”和“無壓印刷”的區別,相對于傳統印刷,數字印刷的顯著特征是,在印刷過程中轉印的內容仍是可變的。

但一個不可忽略的情況是,到目前為止,生產型數字印刷設備在印刷效果、承印物接受度,尤其是規模化生產成本上,仍與傳統印刷有著不小的差距。即便就“可一頁起印”這點來說,如果個性化到每張印刷結果都完全不同,那么這還是不是生產型的或者說是工業化的印刷,是不是也值得商榷?

與此同時,以膠印為代表的傳統印刷,在印刷的過程中聯線噴碼,加入了數字印刷的元素之后,亦實現了每張不完全一樣的結果。通過聯線冷燙、調整印刷單元與上光機組的色序并組合 UV 干燥、聯線壓紋等,傳統的膠印也可以做到許多目前數字印刷難以做到的豐富而令人驚艷的印刷效果。


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将遮曼羅蘭的 ColorPilot 和 InlineColorPilot 可在印刷生產過程中對抽樣或在機持續掃描印張,通過配套的軟件給出相應的評分和作業報告


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曼羅蘭的印刷網絡管理軟件 IntegrationPilot plus 2.0 將生產工單的創建、排單的智能化、印刷作業過程監管、作業統計等揉合在一個管理程序里


傳統印刷企業的數字化轉型

要推動傳統印刷企業數字化轉型,印前、印刷、印后都有可發力的地方,印刷是其中核心的生產之一。平版膠印是主要的傳統印刷方式,膠印機是國內傳統印刷企業的典型設備,相對于無壓印刷技術的數字印刷機,基于恒定印版印刷技術的傳統膠印如何也可以很“數字化”呢?哪些已經數字化了?在此,我們以平張膠印和相應設備為例,嘗試做個粗淺的探討。

1. 印刷圖文的數字化——數字印前

隨著相關技術的發展和普及,人們生活中的圖文影像采集已經實現電子化、數據化。傳統膠印的印前處理,包括圖文編輯、排版、加網,也包括色彩管理上的調整,都是數字化處理。所謂恒定印版中的制版,也同樣實現了數字化調控的計算機制版(CTP)。

這些已經普及化的數字印前,在此就不多做討論了。但要說明的是,傳統膠印與數字印刷一樣,所印刷的其實也是已電子文檔化的圖文文件。最具代表性的就是由 CIP3 組織定義的印刷生產格式 PPF 文件,由印前輸出 PPF 文件至印刷機,印刷機獲得了活件多色的墨位信息。后來演化的 CIP4 組織則進一步大幅擴展了行業的標準,推出了 XML 架構的、用于定義在自動化環境中系統之間數據交換的所謂活件定義格式文件JDF、XJDF,PPF 功能被納入 JDF 標準。這樣,無論是數字印刷還是傳統印刷,只要印刷設備支持相關的數據標準和流程,那么印刷的實際都是包含印刷圖文內容的電子文檔。

以曼羅蘭的 IntegrationPilot 系列產品為例,它匹配到曼羅蘭各系列膠印機機型,完全支持這些行業標準和流程,使得看似傳統的膠印也十分“數字化”。

2. 印刷過程控制的數字化

1)印刷的過程,對于像膠印這類以印版、橡皮布為中間媒介的印刷方式,轉印過程中的承印物、水、墨、溫濕度、壓力等物理化學條件對印刷結果有著重要影響。作為工業化生產型印刷,同設備重復印刷活件、在設備間轉換生產是常見的情形,為實現同批次不同印張之間、不同批次之間、不同的生產設備或廠家之間,印刷品印刷效果的盡可能一致,這些轉印過程中的參數實現電子化、數據化是非常重要的。

事實上,傳統膠印機從飛達輸紙到收紙堆疊,整個生產過程都已實現了電氣化、程序化控制,如各種變頻、電磁、脈沖微電機等工控裝置。整機控制系統則采用 PLC 和 / 或總線控制甚至其他更先進的控制技術,如 Windows 操作系統。網絡化連接也從過去的令牌環網發展至今天普遍的以太網接入,包括從手機等移動終端監控印刷生產狀況等。這些與數字印刷機并無本質的區別,甚至有過之而無不及。

以墨斗墨鍵的控制為例,膠印設備基本上已完全淘汰過往的手動調節各墨位墨鍵的墨斗,雖然不同品牌控制細節各有差異,但都采用了程序化的微電機控制,墨斗的油墨添加、攪拌同樣可由機械手程序化操控。這與噴墨印刷所使用的噴頭系統控制,概念上是一致的。

2)印刷過程中如何對印品質量進行監管和控制?答案是色彩的管理。印刷世界早已不是灰白時代,多色印刷中的色彩還原是印刷作業中核心的指標之一。疊色法、色域空間、灰度平滑等,各種印刷技術都圍繞著色彩管理的基本理論開展了許多實踐和創新,尤其相關的ISO 標準和對行業有廣泛影響的一些標準的普及推行,大大促進了色彩管理的規范應用和標準統一。與此同時,傳統膠印在油墨密度、Lab 值等關鍵指標如何采集并量化方面,也引入了相應的解決方案,從單點測量到閉環控制,包括數字印刷控制色帶、掃描測量裝置、計算控制系統和色彩管理軟件等組成部分。這樣,從墨斗到墨輥、從印版到橡皮布再到承印物,不同厚度、不同網點墨層的疊加,就有了可量化的數字描述。

當印刷圖文經過掃描測量裝置獲取到的光電值,經一定的算法轉換后,形成的印刷和色彩上的重要指標、量化數字,在印刷過程中或印刷完成后及時與 ISO標準或普遍推廣的行業標準進行比對,并對這些指標進行綜合分析、展示、評價,對量化數字給出的評分,這些也都是膠印已在不斷發展中的數字化。

印刷過程中(甚至在印前文件制作過程中)產生的白斑、劃痕、條紋、筆畫缺失、圖文差異、明顯的色差和套印偏差,以及承印物本身的折角缺角等缺陷,是傳統印刷中常見的印刷故障。在傳統印刷企業作業流程中,需要花費大量的人手對半成品或成品進行逐頁檢查,耗時費力,但仍常有漏檢情況的發生。將品質檢驗嵌入到膠印機生產過程中,實現聯線檢測和廢張剔除是傳統印刷走向數字化生產的另一個方向。傳統印刷也是勞動密集型產業,通過這些技術手段,可以有效減少人力和勞動強度。例如,曼羅蘭的ColorPilot 和 InlineColorPilot 可在印刷生產過程中對抽樣或在機印張進行持續掃描,根據 ISO 的標準和設定的參數,對獲取的光電值進行算法轉換,獲得油墨的密度、Lab 值等技術指標,InlineInspector 則不間斷高速掃描印張,比對 PDF 樣張或自定義樣張,根據設定的標準和定位,判定可能存在的瑕疵并做出相應的處理動作。印刷網絡管理軟件 IntegrationPilot 系列軟件和配套的工藝監控軟件 ProcessMonitor 則對這些量化指標進行比較、統計、分析,并給出相應的評分和作業報告。

3. 印刷生產管理的數字化

印刷生產是印刷企業里核心的生產部門,作為傳統印刷,膠印機的印刷作業從預準備、生產到生產完成,相對于無壓印刷的數字印刷工藝通常更為復雜和繁瑣,如能實現程序化、網絡化、數字化的管理,對于傳統印刷企業必然會有莫大的幫助。曼羅蘭的印刷網絡管理軟件 IntegrationPilot 2.0 將生產工單的創建、排單的智能化、印刷作業過程監管、作業統計等揉合在一個管理程序里,全中文頁面。每個印刷作業的客戶、承印物厚度、幅面、印刷壓力、水墨量分布、機器內吹吸風大小、墨位數據等,都已經數字化、文檔化。數字化的管理就使得印刷工單可以方便地被復制,印刷機臺與機臺之間因為在一個網絡中,極大地簡化了工單轉換、插單。

隨著新技術的不斷發展,以工業 4.0 為代表的新一代產業發展正在鋪陳開來,世界各國對新一輪產業升級的概念和計劃可能各有不同,但主旨內容是一樣的。以 CIP4 為代表的行業組織,前不久剛參與發布了印刷工業 4.0 白皮書,從 JDF 到 XJDF,包括不同工藝環節、不同設備之間的互聯互通,已有了新的行業規范和標準。那么,傳統印刷企業涉及的印前、印刷、印后工藝流程如何實現數字化的運作呢?曼羅蘭的 IntegrationPilot 2.0 完全支持 JDF 工作流,也支持CIP3/PPF 工作流,作業工單可由印前分發,也可由企業 ERP/MIS 系統分發。考慮到 ERP/MIS 系統對 JDF 的原生支持仍在發展中,IntegrationPilot 2.0 可附加提供ODBC/JDBC 的數據庫接口(DBI),以支持印刷企業創建更多自動化的報表、統計、生產分析或其他數字化應用。

4. 設備管理的數字化

無論數字印刷設備還是傳統的印刷設備,完善的維護保養是保證設備高效產出的必要條件。數字印刷設備維保點位通常比較集中,比如成像設備、轉印裝置、紙路等,而傳統印刷設備要復雜得多,膠印機中的油路、氣路、墨路、水路、風路、齒輪傳動、皮帶傳動、萬向軸、咬牙交接等,似乎每一處都很關鍵,維保所使用的材料、工具、間隔時間等各有不同。曼羅蘭的“達利通”提供了這樣的一個程序化平臺,不僅可以按需發出遠程診斷請求,還可以根據設備本身的配置,自動羅列維保點位清單,針對不同點位維保要求,即時查看到對應的電子化維保指南,包括使用的工具、材料、步驟、指標等。根據設定的維保間隔及時提醒下次維保時間。這樣,設備的維保就有了一個數字量化平臺,操作工和維保人員可隨時查看設備維保的狀態,提前準備工具、材料等。

印刷業曾經也是高污染行業,隨著多年的環保治理和技術、設備、工藝的更新換代,已經有了很大的變化。但是減少碳排放、實現碳達峰仍然是現在和未來所有人都得嚴肅面對的問題。傳統印刷企業里大型印刷設備比數字印刷設備更耗能,如果能在印刷設備上對消耗的材料,尤其是能源進行統計和跟蹤,自然有助于企業的數字化、智能化轉型。通過一定的配置,曼羅蘭的 IntegrationPilot 2.0 可支持這樣的數字化需求,并將這些數據以醒目的圖表展示出來。


IntegrationPilot plus 2.0 可根據配置從服務器、機臺客戶端、網頁_副本.jpg

IntegrationPilot plus 2.0 可根據配置從服務器、機臺客戶端、網頁端以及移動終端實時監控進行中的印刷生產


曼羅蘭的 IntegrationPilot 系列軟件對印刷生產作業產生的海量數據進行統計、分析,智能展示機臺的作業效率、耗材、能源消耗等_副本.jpg

会油曼羅蘭的 IntegrationPilot 系列軟件對印刷生產作業產生的海量數據進行統計、分析,智能展示機臺的作業效率、耗材、能源消耗等


結語

數字化并非數字印刷所獨有,它既是節能增效、提升智能化水平的措施,也是提升產品品質、縮短交貨時間、減少勞動力消耗、開拓客戶市場的手段。傳統印刷企業走向數字化轉型是不可回避的,但企業不可聽概念而盲動,不能為了數字化而數字化,疊床架屋設各種空架子,必須結合自身的軟件、硬件條件,有計劃地系統實施,尤其是最核心的印刷生產主體,即我們的印刷設備首先要數字化。只有腳踏實地,從基礎起步,企業才能更有效地推進轉型升級。

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