現(xiàn)在我們每天都談及無人工廠、熄燈作業(yè)、智慧工廠、工業(yè)4.0、兩化融合、中國制造2025……，其實它們的核心內(nèi)容都是“智能制造”。提到“智能制造”，我們這些制造業(yè)的從業(yè)者就會感到焦慮，因為討論這些概念的人，更多的是從事非制造業(yè)的互聯(lián)網(wǎng)大佬或互聯(lián)網(wǎng)精英們，但他們確實“跨界”看到了制造業(yè)未來的本質(zhì)發(fā)展方向。

智能制造是一種由智能機器和人類專家共同組成的人機一體化的智能系統(tǒng)。其借助計算機模擬人類的智能活動，從而取代制造環(huán)境中人的腦力勞動。智能制造技術(shù)是在現(xiàn)代傳感、網(wǎng)絡(luò)、計算機、自動化等先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過智能化的感知、人機交互、決策和執(zhí)行，實現(xiàn)制造過程的智能化。

計算機、互聯(lián)網(wǎng)和自動化不是新鮮事物，為什么現(xiàn)在才提出“智能化”的概念？主要是今天的傳感技術(shù)、各種復(fù)雜算法的軟件和計算機的運行速度都達(dá)到了一個極高的水平，能夠針對“不確定性”的任務(wù)進(jìn)行及時的判斷和執(zhí)行。

我們知道，第一次工業(yè)革命是18世紀(jì)60年代從英國發(fā)起的人類歷史上的首次技術(shù)革命，以工作機替代手工勞動，并以蒸汽機作為動力源被廣泛使用為標(biāo)志。時隔100年，第二次工業(yè)革命在19世紀(jì)60年代后期出現(xiàn)，其標(biāo)志是用電力替代蒸汽動力而被廣泛應(yīng)用，促進(jìn)了工業(yè)生產(chǎn)的大規(guī)模進(jìn)行。也因為有了電，以西門子、格拉姆、愛迪生、貝爾等精英代表發(fā)明了一系列電器，為第三次工業(yè)革命奠定了堅實的基礎(chǔ)。第三次工業(yè)革命是以電子計算機發(fā)明和應(yīng)用為主要標(biāo)志，并應(yīng)用于諸多領(lǐng)域的一場信息控制技術(shù)革命，促進(jìn)了工業(yè)生產(chǎn)自動化。第四次工業(yè)革命則是剛剛開始的基于物理信息系統(tǒng)的智能化時代。

智能制造的核心

談到智能制造，就要了解智能制造的關(guān)鍵步驟：狀態(tài)感知（準(zhǔn)確感知設(shè)備或系統(tǒng)的實時運行狀態(tài)）→實時分析（對獲取的實時運行狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行快速準(zhǔn)確的加工和處理）→自主決策（根據(jù)數(shù)據(jù)處理結(jié)果，按照設(shè)定的規(guī)則自動做出判斷和決策）→精準(zhǔn)執(zhí)行（執(zhí)行機構(gòu)自動實現(xiàn)決策的執(zhí)行）。顯然，上述4個步驟是一個閉環(huán)智能系統(tǒng)，操控機器實施智能制造。

智能制造的關(guān)鍵核心是什么？是“數(shù)據(jù)驅(qū)動”！

智能制造的兩個關(guān)鍵要素：一是數(shù)據(jù)信息軟件系統(tǒng)（網(wǎng)上接單系統(tǒng)、ERP系統(tǒng)、MES系統(tǒng)），包裝印刷企業(yè)要想踐行智能制造，首要任務(wù)是要進(jìn)行信息化建設(shè)，建立一個數(shù)據(jù)承載和數(shù)據(jù)傳輸?shù)男畔⒐芾硐到y(tǒng)，這個系統(tǒng)就是傳達(dá)智能制造所需數(shù)據(jù)的大腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)；二是與上述軟件系統(tǒng)能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)交互的硬件制造設(shè)備。

包裝印刷業(yè)的典型特征

制造業(yè)根據(jù)特點類型不同，可分為如下兩種。

流程型制造業(yè)的特點是產(chǎn)品品種相對固定、單個品種生產(chǎn)批量大；生產(chǎn)設(shè)備按照產(chǎn)品線進(jìn)行布置，可實現(xiàn)流水線作業(yè)。比如食品、醫(yī)藥、石油化工等行業(yè)都是典型的流程型制造業(yè)。

離散型制造業(yè)的特點是產(chǎn)品品種多、單一品種生產(chǎn)批量小；工藝路線不固定，有長有短、有簡有繁；很難形成流水線作業(yè)，生產(chǎn)設(shè)備按照工藝來布局，加工物料或半產(chǎn)品需要搬運。

包裝印刷業(yè)就是典型的離散型制造業(yè)，而且具有明顯的個性化定制特征。

包裝印刷業(yè)離智能制造

究竟還有多遠(yuǎn)

本文以紙包裝印刷業(yè)為例來闡述，軟包裝印刷業(yè)與之極為類似。上文提到智能制造必須由數(shù)據(jù)驅(qū)動，也就是說，從客戶需求端的信息采集到工廠內(nèi)部的相關(guān)作業(yè)參數(shù)信息的生成與傳遞，再到設(shè)備智能化運行，全程都是通過數(shù)據(jù)來驅(qū)動。對于包裝印刷業(yè)，這不是一般的挑戰(zhàn)，而是極大的挑戰(zhàn)！具體來說，要實現(xiàn)全程數(shù)據(jù)驅(qū)動，需要攻克多個堡壘。

堡壘1  網(wǎng)上接單系統(tǒng)

用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)直接獲取來自客戶端的需求數(shù)據(jù)，其中包含加工數(shù)量、產(chǎn)品規(guī)格、工藝數(shù)據(jù)及定稿的客戶圖文文件。網(wǎng)上接單系統(tǒng)實現(xiàn)的難度雖然有點大，但目前很多印刷電商都已經(jīng)實現(xiàn)，并已投入實際運營，如“印通天下”“陽光印網(wǎng)”“長榮健豪”“世紀(jì)開元”等。不過請大家注意這些印刷電商的網(wǎng)上接單系統(tǒng)多是用在商業(yè)印刷領(lǐng)域，除了“E盒印”等極少數(shù)外，目前還鮮有看到包裝印刷電商的網(wǎng)上自動接單系統(tǒng)，說明包裝印刷業(yè)要攻克第一個堡壘也不是一件容易的事，至于其中的差異不在此贅述。

堡壘2  構(gòu)建ERP系統(tǒng)

ERP系統(tǒng)是企業(yè)經(jīng)營業(yè)績的數(shù)據(jù)源，當(dāng)然也是企業(yè)經(jīng)營者一雙明亮的眼睛。主流ERP系統(tǒng)一般都有如下幾個模塊：物料、產(chǎn)品BOM、人員設(shè)備資源、倉庫管理、銷售管理、客戶管理、供應(yīng)商管理、車間制造和財務(wù)成本統(tǒng)計。

ERP系統(tǒng)為企業(yè)決策層實時分析經(jīng)營業(yè)績和制定重大決策提供了客觀及時的數(shù)據(jù)來源，同時也是智能制造的數(shù)據(jù)源。

ERP系統(tǒng)首先是生產(chǎn)計劃自動排產(chǎn)APS的數(shù)據(jù)保障。ERP系統(tǒng)把網(wǎng)上接單系統(tǒng)傳來的數(shù)據(jù)與相應(yīng)的工藝產(chǎn)品BOM匹配，生成相應(yīng)的客戶訂單、加工作業(yè)單和原材料采購訂單，并輸出生產(chǎn)計劃排程，一旦完成制造加工，又可按客戶交貨期的送貨計劃通知把貨準(zhǔn)時送到客戶手中。

ERP系統(tǒng)是智能制造的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)系統(tǒng)。因為ERP系統(tǒng)集成了銷售、工藝、物料、加工、倉庫以及財務(wù)成本等所有數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)流驅(qū)動企業(yè)運營的資源需求，相當(dāng)于把企業(yè)所有經(jīng)營管理環(huán)節(jié)從線下搬到了線上，企業(yè)業(yè)務(wù)自然而然地在運營中數(shù)據(jù)化和流程化了。顯然，ERP系統(tǒng)為數(shù)據(jù)驅(qū)動的智能制造提供了豐富的數(shù)據(jù)源。

堡壘3  構(gòu)建MES系統(tǒng)

MES系統(tǒng)就是制造執(zhí)行系統(tǒng)。MES系統(tǒng)上接ERP層，下接自動化設(shè)備的執(zhí)行層。

①MES系統(tǒng)接收來自ERP系統(tǒng)的作業(yè)參數(shù)，并通過工控服務(wù)器和PLC控制器驅(qū)動設(shè)備進(jìn)行智能化操作。比如采用伺服、噴印、激光、3D等數(shù)字技術(shù)，驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)實現(xiàn)包裝產(chǎn)品的規(guī)格、圖文內(nèi)容等作業(yè)參數(shù)的物理加工，包括智能換型。

②MES系統(tǒng)同時通過工控服務(wù)器和PLC控制器把線下實際制造加工各類作業(yè)的狀態(tài)參數(shù)實時地采集并輸入ERP系統(tǒng)，讓ERP系統(tǒng)運行的數(shù)據(jù)精準(zhǔn)和智能。

③MES系統(tǒng)與ERP系統(tǒng)一起構(gòu)成計劃、控制、反饋、調(diào)整的完整智能制造閉環(huán)系統(tǒng)。

堡壘4  能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)交互的硬件制造設(shè)備（外購或自行設(shè)計制造）

我們來看一下在紙包裝印刷制造的各個工藝環(huán)節(jié)或工序，目前這些設(shè)備能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)交互的能力如何？

(1)印刷機

目前基于數(shù)字化的噴墨/靜電成像技術(shù)的數(shù)字印刷機是印刷業(yè)最早起步智能制造的設(shè)備（CTP暫不考慮在內(nèi)）。當(dāng)然數(shù)字印刷機實現(xiàn)了印刷工序中最重要的圖文內(nèi)容的數(shù)字自動交互，從而實現(xiàn)了智能制造與智能換型，這是印刷工序智能制造的革命性技術(shù)突破。不過其輔助工作部分的機械動作尚不能完全實現(xiàn)智能化換型，比如卷筒式數(shù)字印刷機的收放卷、單張紙數(shù)字印刷機飛達(dá)換型的全智能化等。

(2)表面處理設(shè)備

目前基于數(shù)字化的噴墨技術(shù)和數(shù)字化圖像識別定位技術(shù)、UV數(shù)字上光機、UV數(shù)字壓凹凸機和數(shù)字燙金機，能夠?qū)崿F(xiàn)UV上光內(nèi)容、壓凹凸內(nèi)容和燙印內(nèi)容的數(shù)字自動交互，從而實現(xiàn)智能制造與智能換型。這也是近年來表面處理工序?qū)崿F(xiàn)智能制造的革命性技術(shù)突破。但這些設(shè)備的輔助工作部分的機械動作尚不能完全實現(xiàn)智能化，如飛達(dá)、燙金箔的全智能換型等。

除此之外，目前表面處理工序中的水性上光、壓光、覆膜等表面處理設(shè)備尚未出現(xiàn)智能制造的雛型。

(3)模切壓痕機

目前基于數(shù)字激光切割技術(shù)的數(shù)字模切機，如?？坪痛笞骞谌A已經(jīng)實現(xiàn)了模切刀版的智能換型和切割過程的高度智能化；?？朴妙愃?D打印技術(shù)（?？茖＠鸇ART）實現(xiàn)了壓痕鋼線的智能加載和換型，但尚未實現(xiàn)壓痕底模的數(shù)字化，而這一點恰恰是后續(xù)實現(xiàn)智能糊盒的關(guān)鍵控制要點。同樣它們的輔助工作部分的機械動作尚不能完全實現(xiàn)智能化，如飛達(dá)、收料的全智能換型等。

(4)糊盒機

還未看到智能糊盒機的雛型。我們目前只看到BOBST的Matic糊盒機采用步進(jìn)技術(shù)對紙盒幅面折疊機構(gòu)進(jìn)行半自動調(diào)節(jié)，作業(yè)單結(jié)束之后，電腦記錄物理位置參數(shù)，下次“一鍵換單”，而且還只能是簡單盒型 。這是多年前膠印機就已經(jīng)實現(xiàn)的飛達(dá)尺寸“一鍵換單”技術(shù)。很顯然，基于紙盒材質(zhì)、尺寸、盒型、折痕力和速度的多維度參數(shù)的變化，可以想象糊盒機的數(shù)字智能化作業(yè)將是最難攻克的硬件設(shè)備之一。

(5)智能質(zhì)量監(jiān)控

基于CCD線陣數(shù)字掃描/數(shù)字圖像（人臉）識別技術(shù)和糊盒機漏膠檢測技術(shù)，用數(shù)字技術(shù)實現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量的在線監(jiān)控，并分離不合格產(chǎn)品，其難度雖然較大，但已經(jīng)實現(xiàn)。目前我們看到糊盒在線檢品機和在線漏膠檢測機在行業(yè)內(nèi)得到了越來越多的應(yīng)用。

堡壘5  成品包裝碼垛智能物流線

成品包裝碼垛智能物流線的實現(xiàn)難度相對較小，目前已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)。比如，多臺糊盒機共線的自動包裝和碼垛物流線已經(jīng)在業(yè)內(nèi)部分廠家成功實施。

堡壘6  數(shù)字化智能倉儲系統(tǒng)（原材料及成品）

數(shù)字化智能倉儲系統(tǒng)的實現(xiàn)沒有難度，已經(jīng)在業(yè)界得到較多應(yīng)用。

堡壘7  加工物料或半成品在工序（工位）之間的智能銜接輸送、流轉(zhuǎn)，直到成品自動裝箱

加工物料或半成品在工序（工位）之間的智能銜接輸送、流轉(zhuǎn)，直到成品自動裝箱，在包裝印刷制造業(yè)至今沒有找到有效的方法，對于柔性換型物料更是束手無策。如果能夠?qū)崿F(xiàn)，將徹底顛覆包裝印刷業(yè)這個傳統(tǒng)個性化定制行業(yè)的制造物流現(xiàn)狀。在我們可以預(yù)見的未來，要全面徹底地實現(xiàn)離散型包裝印刷業(yè)的智能制造，其物流的智能化難度實在太大。

綜上所述，包裝印刷業(yè)要實現(xiàn)智能制造，還有很多堡壘需要攻克。處于不同階段的包裝印刷企業(yè)，特別是處于工業(yè)2.5階段的企業(yè)，現(xiàn)實點來說，應(yīng)首先邁入工業(yè)3.0階段，用IT技術(shù)建立和完善企業(yè)的信息化管理系統(tǒng)。不論處于什么階段的包裝印刷企業(yè)，智能化之路只能是先易后難、先局部后整體。

由此可見，沒有現(xiàn)成的包裝印刷智能化制造系統(tǒng)或智能化工廠供我們購買，即使能夠不惜重金購買到，不久大家又會掉進(jìn)“紅?！鄙顪Y，因為現(xiàn)成的東西永遠(yuǎn)不是自己的核心競爭力所在。對于具有離散型、典型個性化定制特征的傳統(tǒng)包裝印刷企業(yè)，要堅定地走向智能制造，這項任務(wù)一定是“一把手工程”，其需要財力、精力和毅力的充分配合，否則只能是掛在墻上的智能化愿景而已！