工業(yè)軟件應(yīng)用提升印刷裝備競爭力

智能制造已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于眾多行業(yè)。作為在高端印刷設(shè)備和智能化之路上不斷探索前行的領(lǐng)軍企業(yè)斯不僅注重印刷設(shè)備本身的技術(shù)創(chuàng)新，更注重用工業(yè)軟件來提升印刷裝備的競爭力，實(shí)現(xiàn)從滿足需求向創(chuàng)造需求的轉(zhuǎn)變。

高斯圖文印刷系統(tǒng)（中國）有限公司數(shù)字應(yīng)用技術(shù)總監(jiān)劉宏亮

作為在高端印刷設(shè)備和智能化之路上不斷探索前行的領(lǐng)軍企業(yè)，高斯圖文印刷系統(tǒng)（中國）有限公司（以下簡稱“高斯”）以提出問題、解決問題的思路作為導(dǎo)向，在追求不斷縮小與國外差距的同時(shí)，致力于成為全球范圍內(nèi)有特色、有影響力的軟件服務(wù)商，為企業(yè)提升印刷裝備競爭力增添助力。

印刷行業(yè)數(shù)字化應(yīng)用現(xiàn)狀分析

1．智能制造基礎(chǔ)較好，但與國外相比仍存在能力差距

智能制造已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于眾多行業(yè)，印刷行業(yè)也不例外，各種思想的匯聚為其發(fā)展創(chuàng)新打下了良好的基礎(chǔ)。盡管如此，從行業(yè)整體上看，目前我們?nèi)耘c國外先進(jìn)企業(yè)存在著能力上的差距。

在高斯看來，如何提升印刷設(shè)備生產(chǎn)效率、提升企業(yè)管理水平、實(shí)現(xiàn)產(chǎn)供銷協(xié)同……都是可以通過提升智能制造能力得到解決的（如圖 1 所示）。

2. 數(shù)字印刷轉(zhuǎn)型過程中面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)

在數(shù)字印刷轉(zhuǎn)型過程中，印刷企業(yè)面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)主要來自以下3 個(gè)方面：

1）數(shù)據(jù)難以收集：現(xiàn)場設(shè)備種類繁雜，數(shù)據(jù)收集方案多種多樣，如何從工業(yè)設(shè)備中獲取和整合數(shù)據(jù)，以及邊緣系統(tǒng)如何部署在工業(yè)現(xiàn)場。

2）海量數(shù)據(jù)難以應(yīng)用：在完成數(shù)據(jù)采集后，如何有效地存儲(chǔ)和處理海量數(shù)據(jù)，并確保數(shù)據(jù)安全獨(dú)立。

3）人工智能技術(shù)壁壘：商業(yè)人工智能與工業(yè)人工智能存在巨大的鴻溝，商業(yè)人工智能技術(shù)存在可復(fù)制性，而工業(yè)人工智能應(yīng)用無法進(jìn)行復(fù)制，不同的工業(yè)場景需要進(jìn)行定制化的開發(fā)，如何更好地融合工業(yè)機(jī)理與人工智能技術(shù)，確保人工智能技術(shù)落地。

3. 通過體系化的工業(yè)軟件，實(shí)現(xiàn)“可視、可管、可控”

在企業(yè)生產(chǎn)過程中，如何降低設(shè)備能耗和故障率？如何解決客戶的一系列問題以及售后服務(wù)問題？如何保證以人為本？顯然，通過體系化的工業(yè)軟件將其逐一構(gòu)架起來，從而實(shí)現(xiàn)“可視、可管、可控”，是目前最科學(xué)高效的辦法。

（1）數(shù)字印刷軟件的特征

以新一代信息技術(shù)和智能應(yīng)用為支撐，通過建立新運(yùn)營體系和新治理模式，打通設(shè)備數(shù)據(jù)信息，精準(zhǔn)提升管理運(yùn)行效率和系統(tǒng)安全性；通過工業(yè)軟件內(nèi)外部數(shù)據(jù)共享與信息溝通，促進(jìn)工廠敏捷化、智能化、綠色化。數(shù)字印刷軟件具有特色化發(fā)展、以人為本、創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)、綠色生態(tài)、基礎(chǔ)設(shè)施智能化等特點(diǎn)。

（2）數(shù)字印刷軟件內(nèi)容

數(shù)字印刷軟件內(nèi)容涵蓋了軟件、平臺(tái)、設(shè)備互聯(lián)和信息安全等，如圖 2 所示。

高斯工業(yè)軟件解決方案

面對行業(yè)挑戰(zhàn)，高斯積極應(yīng)對，通過 4 個(gè)階段實(shí)現(xiàn)印刷設(shè)備數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

1) 戰(zhàn)略規(guī)劃：結(jié)合企業(yè)愿景和戰(zhàn)略作出規(guī)劃。

2) 體系設(shè)計(jì)：確定目標(biāo)和行動(dòng)優(yōu)先級(jí)后進(jìn)行體系設(shè)計(jì)。

3) 執(zhí)行優(yōu)化：實(shí)施并提高績效。

4) 績效展現(xiàn)：持續(xù)觀測，分析結(jié)果，不斷創(chuàng)新。

1. 高斯工業(yè)應(yīng)用軟件整體功能架構(gòu)設(shè)計(jì)

在構(gòu)建軟件的整體架構(gòu)時(shí)，首先我們要明確，軟件產(chǎn)品的最大價(jià)值是由于它能夠幫助自己解決問題，推動(dòng)工廠數(shù)字化改造，使工廠在降本增效上提升自身的競爭力。其次，如果設(shè)備是用來服務(wù)于設(shè)備供應(yīng)商自身，那么將如何開展售后及一系列的技術(shù)服務(wù)。基于諸如此類的方法進(jìn)行反復(fù)論證，開展設(shè)計(jì)架構(gòu)，從而建立起一個(gè)物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)采集平臺(tái)，再把數(shù)據(jù)通過此平臺(tái)進(jìn)行歸納整合，最終還可以實(shí)現(xiàn)智能化分析。高斯工業(yè)應(yīng)用軟件整體功能架構(gòu)設(shè)計(jì)如圖 3 所示。

2. 打通數(shù)據(jù)中心與現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)和可擴(kuò)展的開放邊緣框架

基于工業(yè)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，將自有設(shè)備與傳感設(shè)備、監(jiān)控設(shè)備、控制設(shè)備等進(jìn)行整合，實(shí)現(xiàn)平臺(tái)的互聯(lián)互通，統(tǒng)一工業(yè)數(shù)據(jù)采集與質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，從而提升整個(gè)行業(yè)的專業(yè)度（如圖 4 所示）。

標(biāo)準(zhǔn)化對于降低企業(yè)開發(fā)成本具有重要作用。可擴(kuò)展的開放邊緣框架，讓用戶可以根據(jù)每臺(tái)設(shè)備的功能定位進(jìn)行自主選擇。

3. 數(shù)據(jù)駕駛艙——設(shè)備監(jiān)控及遠(yuǎn)程運(yùn)維

（1）設(shè)備數(shù)據(jù)展示

1）設(shè)備基礎(chǔ)數(shù)據(jù)：系統(tǒng)中可配置設(shè)備的基礎(chǔ)信息，包括編碼、名稱、類別、位置等。

2）設(shè)備績效展示：設(shè)備 OEE、MTTR、MTBF 等效率指標(biāo)展示，為未來 TPM 應(yīng)用提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

3）設(shè)備 KPI 指標(biāo)分析：根據(jù)設(shè)備的故障記錄等可實(shí)現(xiàn) TOP10 故障數(shù)量、故障時(shí)間等分析。

（2）生產(chǎn)服務(wù)——遠(yuǎn)程運(yùn)維

1）保障生產(chǎn)制造的全過程順暢，提升生產(chǎn)效率。

2）基于 GIS 地圖或第三方地圖接口，呈現(xiàn)設(shè)備位置。

3）通過工業(yè)軟件，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)端PLC 連接。

4）通過相關(guān)工業(yè)軟件工具完成PLC 維護(hù)工作。

4. 軟件提供多維度分析工具，助力高階數(shù)據(jù)分析與挖掘基于客戶的期望，系統(tǒng)提供一部分靈活的分析功能，以在系統(tǒng)建成后，由企業(yè)專責(zé)持續(xù)挖掘和分析產(chǎn)能提升空間。為此，高斯在工業(yè)軟件中集成了趨勢、表格、流向、熱力等多維度工具，如支持系統(tǒng)任意儀表、管理、設(shè)備節(jié)點(diǎn)查詢和分析支撐在日周月季年等不同維度查詢和分析；支持對比、同比、環(huán)比等不同方式查詢和分析；支持以分時(shí)段、分班組等方式統(tǒng)計(jì)查詢和分析。

5. 設(shè)備維護(hù)策略

工廠在實(shí)施設(shè)備維護(hù)策略時(shí)，經(jīng)歷了 5 個(gè)階段：

第一階段：被動(dòng)維護(hù)。在設(shè)備出現(xiàn)異常后，才進(jìn)行維護(hù)，該種維護(hù)方式不僅效率低下，而且對生產(chǎn)管理有較大的負(fù)面作用，影響工廠生產(chǎn)，增加生產(chǎn)成本。

第二階段：預(yù)防性維護(hù)。顧名思義，該方式為周期維護(hù)，也是當(dāng)前工廠主要使用的維護(hù)方式，該運(yùn)維方式可以大大降低生產(chǎn)中斷的風(fēng)險(xiǎn)，但是對于突發(fā)故障響應(yīng)機(jī)制較差。

第三階段：基于狀態(tài)監(jiān)測的維護(hù)。該方式不僅融合了預(yù)防性維護(hù)的方法，還增加了對突發(fā)故障的應(yīng)對機(jī)制，但是該方式需要人員進(jìn)行判斷，柔性較高，容易出現(xiàn)誤判的情況。

第四階段：預(yù)測性維護(hù)。通過使用人工技能技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)場設(shè)備的數(shù)據(jù)分析，實(shí)現(xiàn)對即將出現(xiàn)異常情況的預(yù)測，確保工廠生產(chǎn)穩(wěn)定的進(jìn)行，進(jìn)而提升工廠效率，降低生產(chǎn)成本。

第五階段：主動(dòng)維護(hù)。隨著工業(yè)人工智能技術(shù)的推廣，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的主動(dòng)維護(hù)，在未出現(xiàn)故障的時(shí)候，通過數(shù)據(jù)分析，預(yù)判設(shè)備故障問題，防患于未然。

研究顯示，僅有 18% 資產(chǎn)的故障模式是因?yàn)殡S著設(shè)備使用年限的增加而導(dǎo)致故障，僅僅依靠傳統(tǒng)的預(yù)防性維護(hù)不足以預(yù)防其他 82% 的資產(chǎn)故障模式。為此，高斯提出了“設(shè)備防護(hù)策略”，通過對機(jī)器狀態(tài)的監(jiān)測，幫助用戶實(shí)現(xiàn)“預(yù)測性維護(hù)”，實(shí)現(xiàn)以可靠性為中心的運(yùn)維實(shí)踐。高斯的設(shè)備防護(hù)策略金字塔如圖 5所示。

6. 定制化的模型支撐分析建模有效落地

通過工業(yè)軟件，根據(jù)每臺(tái)設(shè)備的實(shí)際情況，進(jìn)行逐個(gè)建模分析，并基于模型發(fā)現(xiàn)問題。具體方法包括：

（1）分區(qū)對比

1）關(guān)聯(lián)分析：就同種類型不同區(qū)域的設(shè)備進(jìn)行使用基準(zhǔn)測試。

2）指標(biāo)分析：通過將產(chǎn)量或其他驅(qū)動(dòng)因素的標(biāo)準(zhǔn)化來比較設(shè)備、能源使用情況。

（2）創(chuàng)建分析模型

1）創(chuàng)建相關(guān)場景模型，分為管理模型和設(shè)備模型，并將實(shí)際情況與預(yù)期進(jìn)行比較。

2）評估基于過程或產(chǎn)品的設(shè)備、能源使用情況。

3）跟蹤并計(jì)算相關(guān)數(shù)據(jù)，如能源強(qiáng)度或設(shè)備性能系數(shù)。

（3）績效展現(xiàn)

1）衡量和比較的設(shè)備績效、能源消耗，以確定改進(jìn)或調(diào)整的地方。

2）實(shí)現(xiàn)設(shè)備情況、能源消耗評定標(biāo)準(zhǔn)。

3）通過分析確認(rèn)系統(tǒng)改進(jìn)的ROI（投資回報(bào)率）。

7. 通過工業(yè)軟件實(shí)現(xiàn)異常管理報(bào)警閉環(huán)管理

1）管理規(guī)范和制度參考：系統(tǒng)提供相關(guān)事件制度文檔查詢工具；實(shí)時(shí)掌控設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。

2）報(bào)警事件的級(jí)別定義：對級(jí)別進(jìn)行定義；對各類事件等級(jí)進(jìn)行判定。

3）指標(biāo)評估分析：事件結(jié)果的數(shù)量化分析；計(jì)算相應(yīng)的指標(biāo)與狀態(tài)評估和分析。

4）事件記錄及任務(wù)調(diào)度：事件及時(shí)記錄于系統(tǒng)中；指派相關(guān)人員進(jìn)行處理。

5）事件及時(shí)化響應(yīng)：推送信息到相關(guān)部門；及時(shí)化響應(yīng)系統(tǒng)作出及時(shí)響應(yīng)。

6）閉環(huán)事件管理優(yōu)勢：提升事件處理效率；降低隱患，推動(dòng)安全、高效的生產(chǎn)。

高斯工業(yè)軟件應(yīng)用價(jià)值及成效

在高斯看來，通過多樣性的技術(shù)手段，可以從邊緣、能源、設(shè)備3 方面來支持?jǐn)?shù)字化印刷設(shè)備系統(tǒng)的建設(shè)，且方案中應(yīng)用的各種工業(yè)軟件都具備成熟可靠的解決方案。

1. 工業(yè)軟件為客戶工廠帶來確切價(jià)值成效

如圖 6 所示，工業(yè)應(yīng)用軟件能夠匯總各種指標(biāo)，并進(jìn)行統(tǒng)一分析，為企業(yè)決策帶來更多指導(dǎo)。

2. 工業(yè)軟件的應(yīng)用為高斯帶來的實(shí)際價(jià)值

工業(yè)軟件的應(yīng)用，讓我們可以通過遠(yuǎn)程技術(shù)對客戶現(xiàn)場的設(shè)備進(jìn)行運(yùn)維管理，幫助客戶進(jìn)行全方位的運(yùn)營優(yōu)化。

1）關(guān)鍵工藝數(shù)據(jù)展示：百毫秒級(jí)輪間隔；實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵工藝數(shù)據(jù)采集。

2）實(shí)現(xiàn)設(shè)備能耗管理：設(shè)備故障分析、設(shè)備工藝分析、能耗數(shù)據(jù)分析。

3）實(shí)現(xiàn)智能化分析應(yīng)用：廢紙張率下降 80%，設(shè)備故障率下降50%，員工差旅成本下降 65%，售后服務(wù)滿意度提升 80%。未來，高斯將持續(xù)為客戶提供從數(shù)據(jù)采集到數(shù)據(jù)分析的全方位服務(wù)，為印刷業(yè)數(shù)字化乃至智能化建設(shè)打下堅(jiān)實(shí)精良的基礎(chǔ)。

（本文根據(jù)“2023 中國印工協(xié)印刷行業(yè)軟件應(yīng)用技術(shù)峰會(huì)”的演講實(shí)錄編輯整理）