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過程檢測成就數字印刷

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發表時間:2023-10-09 15:03作者:宋祎來源:印刷工業


迈仗2023 年,中共中央、國務院印發《數字中國建設整體布局規劃》,其中提出,到 2025 年,基本形成橫向打通、縱向貫通、協調有力的一體化推進格局,數字中國取得重要進展;到 2035 年,數字化發展水平進入世界前列,數字中國建設取得重大成就。隨著我國印刷業近年來的飛速發展,一些新的行業困境展現在了我們面前。


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北京華夏視科技術股份有限公司高級產品經理姜永泉


宾棍北京華夏視科技術股份有限公司(簡稱“華夏視科”)是國家級專精特新“小巨人”企業,國家高新技術企業,同時也是北京市新技術新產品(服務)企業,業務領域涉及光學、圖像算法、計算機軟件、機械設計、自動化、人工智能、大數據等 10 個專業。公司在實現國產化方面不斷努力,目前已獲得 50 項國家專利及 60 項軟件著作權。作為“國家印刷業數字化發展改革試點單位”,華夏視科始終在積極探索印刷行業高質量發展的數字化、智能化發展之路上奮力前行,構建了印刷質量數字化分析與決策系統,極大地滿足了印刷企業質量管理的需求。


印刷質量數字化分析與決策系統

彼购印刷質量數字化分析與決策系統是以實現印刷質量數字化管控為目標,以印刷機檢測設備數據采集為基礎,以質量數據分析為手段,應用人工智能技術,實現缺陷數據及色彩數據的精準分類,通過分析給出缺陷產生的原因及解決方法,并通過質量評分進行質量績效考核,從而形成的一整套質量管控改進及評價系統。


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圖 1 印刷質量分析與決策系統


逛犹如圖 1 所示,印刷質量分析與決策系統按照功能分為 5 個層次,即現場層、數據層、連接層、操作層和管理層構成科學先進的檢測技術貫穿印前對版、印刷過程、印后及終檢全流程。

1. 軟件系統

(1)缺陷數據軟件

徽畸通過相機等圖像采集后,經過深度學習等智能算法,對缺陷進行識別、分類,再進一步分析引起缺陷產生的原因,從而指引現場進行相應的處理,再通過收集回饋信息,進一步對現場數據進行完善。缺陷數據軟件的應用可極大地減少對操作員經驗的依賴。現場印刷品產生紙毛后,如判斷紙毛位于橡皮布上,提醒現場操作人員,清洗橡皮布。進一步對紙毛產生的原因進行環比,是此類紙張反復出現紙毛問題,還是其他紙張也同樣反復出現,再進一步判斷是紙張問題,還是油墨問題等,通過同一工單不同時間段的數據分析,來判斷油墨印刷過程中是否因快慢干、水墨平衡等原因導致了油墨乳化、粘度增大等問題,從而衍生紙毛增加。

(2)顏色數據軟件

哩至通過相機、分光光度計等硬件,采集印刷樣張整幅密度、網點、疊印以及光譜等顏色數據,進一步分析印刷縱向的串墨、下墨均勻性、壓力均勻性、版頭版尾墨色差異程度等,為現場生產提供調整依據,再通過大數據的分析,進一步對原材料穩定性、設備穩定性、維護保養、人員技能等進行環比,提供運營管理的決策依據。

(3)過程分析及質量管理系統

1)統計報表

雹境以數據分析為基礎,結合大數據處理、深度學習、通用大模型等技術,將分析結果以統計報表的方式呈現出來,不僅有統計數據,同時還可以生成基于大數據和工藝等的質量問題報告、質量改善方案和持續改進建議,幫助企業在質量管理上實現從“平面”到“立體”的提升。

①訂單維度:訂單的橫縱向比較,比如同一客戶的訂單質量投訴占比、質量事故損失、同一質量問題的頻率等。

②班組維度:以機長為核心的現場質量管理,分析同一班組、不同班組之間,同一工單、同一紙張的質量數據。

乳幸③機臺維度:以設備 TPM 為核心的現場質量管理,大保養、周保養等設備維護頻率、維修停機時長、頻率等。

放祟④批次維度:同一工單,不同生產批次之間的質量數據縱向分析,在原材料和工藝因素之外,增加環境、人員技能等因素對質量的影響。

⑤工藝維度:工藝的縱向數據分析,分為新工藝測試、試產及成熟工藝的連續性生產質量分析。

肮帅⑥原材料維度:原材料的橫向、縱向分析數據,同一紙張、油墨,不同批次之間的技術指標數據、現場質量數據等。

2)質量評級

質量評級由質量評分和分級管理兩部分組成。

①質量評分:以質量數據為基礎,對現場產品、設備、過程控制、人員技能等進行打分。

逢差②分級管理:以質量分數為主要依據,其他因素為次要依據,進行質量的分級管理,從而確保重要客戶、重要產品的質量可控。

3)工廠管理

通過質量評級等量化管理手段可為工廠帶來不同維度的管理方式,具體內容包括:

①績效目標:質量成本、質量頻次、重大質量問題、批次質量事故。

②質量數據:數據采集、缺陷分類、數據分析。

③質量評級:質量評分、分級管理。

④工廠管理:工單質量、設備TPM、人員技能、原材料、產品質量、工藝改善。

2. 質量數采主要設備

嫩娩華夏視科的質量數采設備主要有對版軟件、離線檢測與在線檢測設備、膠印圖像離線檢測系統、單張膠印在線檢測系統、卷筒膠印在線檢測系統等。

(1)對版軟件

1)正確傳遞:包括出版社與印刷廠間的樣書與電子文件;設計公司與品牌商間的數碼樣與電子文件。

料掩2)正確制作:在文件多次修改或文件拼版等情況下,通過軟件進行檢查可保證文件的準確性、一致性,從而規避人工操作可能出現的問題。

滑信3)正確 RIP:RIP 軟件的應用為對版難點所在,仍需不斷解決改善,究其原因有以下幾個方面:漢字的特殊性;國內 RIP 的復雜性;包裝設計文件的復雜性;設計師與印刷工藝的斷層。

(2)離線檢測與在線檢測設備

俊键1)離線檢測:離線檢測設備檢測精度高,可定量發現缺陷,尤其可減少連續廢和嚴重廢。華夏視科的離線檢測系統檢測精度可達0.06mm,首先通過首檢功能,檢查印刷品和電子文件,以完全保證印刷品與文件的一致,然后進行過程抽檢、色差檢測,可控制過程中的數據。抽檢過程需要人工完成。

咨犀離線檢測主要應用于:信息量大的圖書、期刊;高質量的主題出版物、中小學教材教輔等;難識讀、字號小的文字及外文、少數民族文字等。

忿薇2)在線檢測:相比離線檢測抽檢過程需人工完成,在線檢測不論是輪轉印刷機在線檢測,還是單張紙印刷機在線檢測,均可實現每張100% 的檢測。

青瀑(3)膠印圖像離線檢測系統:定量檢測印刷產品中存在的缺陷或者印刷精度的一款設備。本設備從印刷前的拼版開始進行檢測監督,避免由于印版瑕疵或者橡皮布的表面不潔而導致的印刷產品整批報廢。

1)產品功能

①首檢功能:采用 PDF 文件模板,杜絕因印版問題造成的連續廢。

②抽樣檢測:采用標準樣建模,檢測印刷過程缺陷。

③色差檢測:對印品進行全幅色差檢測。

2)產品亮點

①智能建模:快速建模,模板可重復使用。

②自適應吸風:自適應調整,平整吸附不同厚度、大小紙張。

③低耗節能:風泵額定功率僅為 850W,是同類產品的 30%。

④雙相機:減少邊緣畸變,提高傳遞函數,圖像均勻性佳。

⑤鑄件基座:鑄件穩定性好,精度可保持 10 年以上。

⑥自主研發:具有發明專利及軟件著作權。


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圖 2 單張膠印在線檢測系統


掰魁(4)單張膠印在線檢測系統華夏視科自主研發的智能在線檢測系統(如圖 2 所示),可實時100% 檢測印刷缺陷,防止連續廢及嚴重廢。其功能特點如下:

密垦1)雙相機成像系統,成像精度 高。 減 少 邊 緣 畸 變, 提 高 傳 遞函 數, 圖 像 均 勻 性 佳; 分 辨 率 在0.09 ~ 0.12mm 間可調。

凹窍2) 檢 測 速 度 快: 可 快 速 建立產品質量檢測標準模板,大大縮短檢測前的準備時間;可滿足15000pcs/h 以上的速度。

3)自備吹風風泵,功率僅為600W。

屋赌4)檢測數據可分析:廢品處理可采用聲光報警、插標、噴碼等方式;檢測數據互聯互通,可與“印刷質量分析與決策系統”對接,可推送給 MES/ERP 等。

5)雙屏顯示:主屏顯示實時檢測結果;副屏實時顯示靜止畫面,靜止畫面為當前印刷品全幅圖像。

(5)卷筒膠印在線檢測系統


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圖 3 卷筒膠印在線檢測系統


該系統適用于各種國產及進口書刊輪轉印刷機,如圖 3 所示。其功能特點如下:

1)高速高效:檢測速度可以達到 45000 張 /h。

2)檢測工位:正背雙工位設計,實現兩面同時檢測。

3)免維護:安裝位置及相機安裝采用平視或俯視方式,并加裝防塵護罩,以保證系統做到免維護。

4)廢品處理:廢品處理采用聲光報警、噴標、自動剔廢等方式。

5)建模:無需建模,自動選取定位核。

6)雙屏顯示:主屏實時顯示檢測結果,副屏實時顯示靜止畫面,靜止畫面為當前印刷品全幅圖像。

7)檢測數據:檢測數據互聯互通,可與“印刷質量分析與決策系統”對接,可推送給 MES/ERP 等。


數字看印刷

1. 我國數字化管理水平現狀

亏栈如今,數字中國已不僅是一個規劃,據工業和信息化部 2022 年 9月的統計數據顯示,目前我國規上工業企業研發設計數字化工具的使用率達到 55.7%,生產設備數字化水平持續提升,關鍵工序數控率達75.1%,數字化管理比例達 68.1%。

幌扁2. 我國數字經濟發展現狀宏觀數據顯示,我國數字經濟同樣呈現蓬勃發展態勢:2020 年數字經濟核心產業增加值占 GDP 比重達 7.8%,數字經濟總量居世界第二位;2023 年上半年,北京數字經濟發展提速,實現增加值 9180.5億元,其中數字經濟核心產業實現增加值 5565.1 億元,增長 10.9%,占數字經濟增加值的比重超過 6%。由此可見,數字經濟的未來發展也可被看作是我國的經濟發展實現“彎道超車”的重要契機。


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圖 4 我國印刷業營收利潤與成本對比


3. 印刷業營收利潤、成本現狀隨著數字化發展的逐步推進,我國印刷企業的利潤、經營成本也变骡發生了一些變化(如圖 4 所示),印刷企業每百元營收成本呈現逐步上 升 趨 勢, 即 便 增 長 較 為 緩 慢。2019 年、2020 年,由于疫情等特殊因素的影響以及印刷企業工價的調整,該趨勢略微下滑,但整體仍保持上升態勢。相較而言,利潤率則呈現下降趨勢。

夯辖2022 年,國家新聞出版署通報的“3·15”抽查合格率結果顯示:印制單冊質量合格率為 99.4%, 印制批質量合格率為 98.3%。此數據為抽取黨政、主題出版物以及中小學教材等高質量產品的調查數據。根據中宣部發布的數據,2021 年出版物營收額為 22119.5 億元,印刷規上企業營收額為 7645 億元。按以上數據計算,印刷企業質量損失高達 100 ~ 400 億元,可以說是一筆很大的數目。

钠绍4. 現階段行業發展面臨的困境隨著我國印刷業近年來的飛速發展,一些新的行業困境也展現在我們面前。首先是人口結構變化帶來的影響。隨著人口紅利的消退,人口老齡化問題也愈發凸顯。其次,用工成本上升,專業性、復合型人才長期短缺。我們發現,在企業里不僅是操作員這種基礎員工存在招工難的問題,就是想在企業里培養一個專業性、復合型人才也十分困難。這也意味著,未來專業性、復合型人才面臨斷檔的可能性。

胖荷5. 先進技術助推印刷企業數字化轉型隨著數字化、智能化改造的深入推進,我國印刷產業的整體實力顯著提升。如何改變行業現狀,用先進技術降低成本,向效率要效益,正在成為越來越多的企業所思考的重點。華夏視科提出的以機器視覺為基礎的工業質檢手段來替代傳統人工目視檢查的質檢方法,成為了幫助印刷企業實現數字化轉型的重要手段之一。


(本文根據“2023 中國印工協印刷行業軟件應用技術峰會”的演講實錄編輯整理)

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