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    宋華振 （1976-）
畢業于武漢化工學院檢測技術及儀器儀表專業，現任貝加萊工業自動化（上海）有限公司行業銷售主管。

    現代印刷市場的變化趨勢日漸明顯，為了滿足終端消費者的多樣化的需求，包括包裝、書籍、報紙等印刷均向著小批量、多品種的方向發展，這也對印刷機械制造商提出了更高的要求，機器需要具備更高的生產柔性，這包含整機的承印范圍和工藝切換速度，同時由于競爭的愈加激烈，對于機器的運營成本的要求越來越苛刻。

    為了提高整機競爭力，印刷機械制造商均在不斷尋求提高整機性能的途徑，而由于機械本身的局限性，從機械的角度去提高對于廠商而言意味著事倍功半，而相反，從電氣方面入手的提升卻可以達到事半功倍的效果。
縱觀印刷機械的發展變化，以下幾個方面的趨勢更加明顯。

1 電子軸技術的發展

    電子軸技術可以理解為電子傳動軸取代機械軸的概念，這里的電子軸有幾種可能，電子凸輪、電子齒輪、電子軸都是一種電子軸的概念，通過采用獨立驅動的伺服系統來取代印刷長軸，采用電子凸輪代替機械凸輪機構、在印后裁單中采用電子軸、在模切中采用伺服電機，電子軸的使用可以為印刷機械制造商的機器開發帶來非常多的好處。

    無軸傳動控制技術集成了高速實時以太網技術、智能伺服驅動技術、套色算法設計、色標檢測技術等高科技含量的產品與技術，使得印刷機械的性能得到了長足的改善。

    無軸傳動技術目前在軟包裝、裝飾紙、煙標等領域出現強勁的上升趨勢，代表未來發展趨勢，通過高速采樣色標傳感器的信號并鎖存位于版輥驅動電機的可達到400萬線的Endat編碼器信號，來計算出印刷偏差，將各單元偏差量送入模糊控制算法設計的套色軟件包中，通過多變量系統的耦合和解耦運算計算出偏差調整量，由伺服系統對版輥進行相位調整，從而達到印刷套準的目的。

    通過采用無軸傳動技術，印刷的升降速過程中的不良品率得到了降低、并且降低了傳統機械系統的機械磨損帶來的精度偏差，對于制版商而言，無需版徑的遞增量，可以在一套版上印不同厚度的材料。

    目前包括奧地利的B&R、德國的Bosch Rexroth、SIEMENS都可以提供印刷的無軸傳動控制技術，尤其是B&R將傳動控制與套色算法集成一體，充分利用了PCC的分時多任務處理能力，由于省去第三方套色系統，具有極高的性價比，未來發展趨勢更加強勁。

    在劃線機、票據印后裁切、不干膠標簽印刷后道模切也開始大量使用電子軸裁切技術，這些應用都使用了電子凸輪技術，如在B&R的ACOPOS系列驅動器中內置了電子凸輪CAM功能，可以達到對凸輪曲線的6階多項式的高精度描繪能力，并且具有曲線自動生成和自動補償與電流前饋控制等技術的集成，在裁切電子軸中得到了大量應用。

2 實時以太網技術在印刷機械行業的大量應用

    就對通信的實時性要求而言，印刷機械相對于其它機械系統而言是相當高的，尤其是在高速印刷系統，如Man Roland的高速報紙機可達到12萬份/小時的印刷速度，賽魯迪、W&H的凹版可達到600米，在2007年由W&H最新的衛星式柔版機組甚至達到了1100米的世界最高印刷速度。 
 
    現場總線技術對于印刷機械行業的貢獻有兩個主要方面：一是使得系統更加靈活和自如，機械系統可以更加模塊化，而只需要通過總線對模塊進行軟性的連接即可構成任意組合的印刷及印后系統。二是通過高速的實時以太網不斷的進行著數據交換，印刷單元、裁切、放卷、收卷、涂布等單元均可以做到高速的同步，并且可以實現比較復雜的軸與軸之間的運動關系，目前的實時以太網技術已經發展到一個比較高的階段，對于系統而言，通信已經不再成為系統的瓶頸。

    通過采用現場總線技術，印刷機械正在變得更加靈活自由，可以任意的增加印刷色組并且將不同的獨立單元連接，只需要通過簡單的參數設置即可實現聯機生產，既使得各個單元都具有獨立的運行能力，又可以方便的構成連線生產系統，使得機械更具有柔性的組合方式，適應不同客戶的需求。

3 模塊化的機械系統和軟件的模塊化

    機械系統的模塊化是未來的發展趨勢，這會使得機械廠商更容易應對終端客戶對于機器的不同的變化需求，同時也是降低成本的一個最佳途徑，通過設計標準的可組裝的機械部分，使得批量加大從而降低制造成本，對于機械廠商而言，這是一個要去不斷創新的嘗試。

    對應模塊化的機械系統，編程技術的模塊化同樣重要，通過設計軟件功能塊，通過系統調用方式使得機器的開發像搭積木一樣的快速實現，貝加萊（B&R）的C語言編程使得機器電氣工程師可以更加自由的設計自己獨特的功能塊供調用，包含印刷的色標檢測、套色、張力等。SIEMENS、Baomuller等廠商的伺服驅動器里也集成了專用于套色、張力、收放卷等功能模塊。
 
    模塊化編程可以縮短開發周期，使得制造商能夠快速的提供針對客戶需求的機器軟件設計，也是降低了自身的開發周期從而降低了開發、調試成本。

4 整體解決方案

    整體解決方案往往被掛在嘴上，而真正像Man Roland、KBA、海德堡、Muller Mutinni那樣將整個商業印刷從最初的制版、印刷、印后加工、質量、物流、成本等集成在一個系統里向客戶提供印刷整廠的解決方案的目前在國內并不多。

    當國內廠商還在爭奪機器的時候，而歐洲的廠商已經上升到整體解決方案的層面，而這的確是一個未來的發展趨勢，這也是一種軟實力的競爭。

    效益的考量有一個很重要的指標就是時間，時間越短則效率越高，通過將各個機械單元的集成，能夠在一條線上連續的從印刷到印后包書、裁切的完成，這樣就降低了整個工作流程的時間，并且由于整機的同步性能更好的保證加工質量，而另一個方面將生產系統與在線的物流集成能夠及時的反應生產現場的狀況，以便能夠及時做出調整來降低系統的成本。

    整體解決方案是一個大范圍的融合了管理與技術的復雜工程，如如何通過生產計劃系統來最合理的安排訂單排產，將機器的效率應用于最有利可圖的作業上來，通過工藝追溯來分析工藝過程從而提高良品率，降低廢料，提升印刷品質，與ERP系統融合降低庫存和在線庫存來降低成本，通過全面性生產維護TPM來提高設備的運行效率，降低當機時間，這些都更多的融入到整個印刷系統中來，另一個方面也會有更好的與管理系統的接口銜接。

    印刷機械在中國有很大的發展空間，中國的市場潛力巨大，但是，我們仍然要不斷學習來自歐美的經驗，加強技術創新，從而獲得更強的國際競爭力。

應用案例一

    海德堡新款裝訂機EB4000在伯明翰2006年IPEX展覽會上發布并且收到了觀眾的巨大熱情反響，該產品適應于工業印刷和書籍裝訂配合，可以提供高達4000本/小時的裝訂速度。

    在機器研發階段，海德堡印后加工公司為EB4000開發提出了一個目標，并設定了能夠滿足當前及未來客戶對于小批量多品種、削減生產等待時間、提升品質和降低成本的市場需求的新標準，為了解決這些問題，客戶需要可以為新的訂單快速的調整機器，同時能夠保持最小浪費下的高品質和高可靠性。來自萊比錫的團隊通過采用B&R技術，結合模塊化的機械結構設計成功實現了這個更高自動化程度要求的標準。
分布式結構，專業執行

    機器主要由折疊機、不同裝訂過程站（例如：書脊、膠合、封面）、冷卻裝置及裁切部構成，“這種完美裝訂機和折疊機的分布式結構使得用戶可以優化以滿足自己的需要。” 海德堡裝訂集團軟件開發經理Andreas Steinert博士這樣說道。與B&R的專家一起，海德堡可以開發全新的完整分布式控制架構，“來自B&R團隊的駐廠服務給了我們很大的幫助，不僅確保我們采用了最新的技術，并且確認我們開發新組件的時候需求得到了清晰的理解。” Andreas Steinert博士說。

    來自B&R創新性的X20產品，可以配合分布式的系統架構，片狀結構設計，并且能夠提供所有需要的組件例如CPU、IO、通信接口，使得它能夠優化目標架構，“通過X20系統的幫助，我們能夠設計完整的功能單元，這可以保證操作的獨立性”控制系統由一個在折疊機上的X20CPU，另一個在裝訂機上，這些X20 CPU可以通過Ethernet Powerlink與其它單元進行通信。

    更多的關注放在了增加自動化程度上，目的是為了降低由于生產任務的改變或者格式的切換而造成的機器停機準備、換裝時間，眾多的執行機構（即，伺服電機）被用于來改善EB4000的自動格式切換，模塊化是通過采用X20分布式IO和CAN通信來實現，而同時通過EthernetPowerlink高速實時總線來連接執行機構（伺服電機和驅動）。

    高品質產品的基礎：優化運動曲線輪廓

    通過ACOPOS伺服驅動器控制的伺服電機允許復雜的運動曲線生成，這在高品質最終產品中扮演非常重要的角色，“通過功能強大和性能卓越的伺服驅動，我們可以開發并完善從書本折疊到書脊上膠的整個過程”，Andreas Steinert解釋道，“另一方面，我們可以將輪廓曲線生成和格式設置融為一體，此外，這可以使得表面壓力保持在常數，這保證了膠訂的穩定性。”

    由于這樣的設計，當生產切換的時候手動調整工作降低到最小程度，這使裝訂機由于更加友好操作變得更加完美，客戶僅僅需要通過三個操作站中任意一個或者前道印刷部提供一個新的格式參數，而控制器自動計算選擇正確的壓板并按照設定曲線運動，這個運動的輪廓曲線可以通過在B&R　AutomationStudio中為機械結構和運動組件設計的CAD軟件來生成并優化，這降低了工程計算量從而節省了開發成本，“在同一個環境里進行控制和運動的開發的確讓我們產生極大興趣，現在我們無法想象沒有這些好處將來如何工作？”軟件開發主管補充道。

應用案例二

    Muller Martini在所有的機器研發中都使用最新的技術。在新設備的設計階段，決定把機器的電纜和配線減少到最小值。使用帶67保護的B&R X67 I/O系統，并把I/O直接安裝在傳感器群的位置上，即實現了上述設想。
把X2X鏈接（一個分布式底版）作為控制系統的中樞，使用該新型控制觀念的結果就是除去了連接控制柜的大量配線。另外，由于主干連接的減少，節省了大量的勞動力，接點的大量減少大大降低了錯配線的概率。除了提高匯編過程的效率，還增加了該領域可供展示的機器的可靠性。如今，在必要的情況下，一個服務技術員或是工程師不必處理中間連接就能夠毫不費力的阻止和改變I/O或傳感器，因此大大減少了故障和機器停工期。

    Prantl先生注意到在機器中使用X67I/O的優勢之處如下所示：“X67是一個真正的分布式的I/O，而不是一個中央遙控架。人們可以把I/O安裝到設備中，這可推動設計、裝配以及之后的設備維修等方面的許多步驟”。
它把機器的各個部分和中央處理器連接，而不是傳統的干線電纜和中間連接，導致整個機器都到處都是電線。硬件成本的增加抵消了勞動力成本的大大減少，導致全面凈余額。除了X67I/O系統，還安裝了一個B&R Power PanelPP200的機器發展為具有綜合控制功能的操作員界面，同樣ACOPOS伺服系統通過CAN推動聯絡到中央控制系統。B&R的編程器軟件AutomationStudio，一個負責機械裝置、調節裝置和顯像的單一工具，曾被用于整個機器應用程序的編程。“當Automation Studio得到新發展時，Muller Martini是在雛形期就使用它的公司之一。在過去的幾年里，它已經成長為一個穩定的、通用的、分布較廣的工具。它幫助控制系統的開發者輕松綜合系統的其他方面，作為不同的裝置，在此被集成為一個書芯。該書芯被移至已備好書脊（書的背部）和膠水的裝訂工那里，再把封面粘到每個書芯上然后就成了一本書。然后該書被移至一個三刀切書機處并切成同樣尺寸。從這點開始，書被運往市場進行銷售。總之，Muller Martini在美國所經歷的優勢也被全世界的Muller Martini集團所分享。該公司在他們所有的機器研發中實行親密合作并分享所有的缺陷和成功。另外，這些改進最終都傳遞給了他們的顧客：使用友善性、短暫的更換時間、有用性和功能性的提高。這些使得停工率具有更好的性能，并增加了單位生產力。對于消費者來說，這些財富在今日的市場環境中是至關重要的。一般來說，工業會走向減少批量的趨勢，結果導致更加頻繁的更換機器參數。能提供較高模塊性和靈活性的機器應用程序，對現在和將來滿足市場需求來說組件，比如機械裝置和HMI等都是處于同一個平臺上的。

    “不同控制部件在同一平臺的統一縮短了研發時間。結果便是消除接口和軟件驅動器問題后實現的卓越性能”，FerdinandPrantl說道。

    Muller Martini也研發了便利于把三維圖畫從CAD系統引至屏幕圖象的工具。這增加了親切感，一個無經驗的操作員無需預先告知屏幕上所出現的象征符號，而只要看著機器的實際部件就行。這減少了屏幕圖象的研發時間。

應用案例三

    由于人們對智能印刷生產方法以及對報紙生產多樣化提出了越來越高的要求因此相應在印刷機管理方面也形成了新的理念。過去的印刷室現在變成了高度自動化的印刷廠，可以在作業種類不斷增加的條件下保證最大生產能力。在這種新的印刷環境下，柔性和一致性成為關鍵的要求，而Goss公司對印刷機的最新革新恰恰就達到了這一要求，能夠為21世紀的印刷企業提供最高價值。在大量生產報紙印刷市場，Goss公司的Goss      Colorlinerㄓ∷⒒?峁┝斯δ蘢疃唷⒆釵?榛畹慕餼齜槳浮８瞇陀∷⒒?且恢幟？榛?撓∷⑾低常?杓憑哂懈叨鵲囊恢灤院妥羆訓鬧柿浚???庇志×拷檔屠朔眩?醵塘松??奔洹６?庖懷刪偷娜〉鎂鴕覽倒?駒謁??∷⒒?杓品矯娑嗄甑木?椋?由掀渥钚碌摹霸ど韜蟛揮霉堋奔際醺鐨隆?

    Goss公司在為其Colorlinerㄓ∷⒒?盜鋅?⒖刂葡低呈保?紫仁潛匭胍?≡褡羆訓撓布?教ǎ?悶教ㄒ?芄話鎦鶪oss公司在要求日益提高的市場上獲得競爭優勢。Goss公司需要最好的技術，能夠使其設備達到更高的性能和柔性水平，從而使公司能夠牢牢地控制市場。出于上述原因，Goss公司選擇了B＆R公司作為其控制系統的合作伙伴。在這一決策過程中，Automation Studio發揮了重要作用，向Goss公司提供了其所需要的技術功能。Goss公司需要高水平語言編程、高性能處理器和具有足夠帶寬的網絡，這些硬件在以每小時85,000份的速度印刷時要能夠保證印刷機數據輸出的一致性。客戶自己的報紙印刷和第三方承包印刷行業對柔性的更高要求也提高了投資回報,Colorlinerㄓ∷⒒?且恢直曛拘緣母咝閱蕓?攀接∷⑾低常?哂斜ㄓ∷⒅健⒍ㄖ粕柚謾⒄鄣??⑼彩驕砣』?約壩∽只?裙δ堋?

預設后不用管功能

    Colorlinerㄓ∷⒒?荊oss公司向最大程度印刷自動化目標而努力的最先成果。該印刷機采用“預設后不用管”技術，該技術意味著最高的生產能力和最大的投資回報。該系統自動化的核心是對印刷前數據的利用。根據這些數據，用戶可以對Colorlinerㄓ∷⒒?ど杵湎亂桓鱟饕擔?傭?跎倨舳?朔選?

    Goss公司“預設后不用管”技術的核心是一個開放式控制系統，該系統可以連接到Goss公司和其他銷售商的控制臺，也可以與很多輔助設備整合。Goss公司的控制系統中含有智能模塊，這些模塊能夠執行特定印刷功能，如上墨、打濕、張拉以及折疊分頁控制等。這些模塊構成了數據庫驅動控制系統的組成部分，通過這一系統，Colorlinerㄓ∷⒒?讜誦惺狽淺１閿謨沒Р僮鰲?

    B＆R公司的系統非常準確地反映出了上述需求，因此成為Goss公司理想的未來合作伙伴。當客戶提出特定應用要求時，B＆R公司愿意為其相應開發專門的產品，致力于使客戶完全滿意，這一點也加強了這種伙伴關系。

    Goss公司的數字上墨系統是Colorlinerㄓ∷⒒?惱?遄槌剎糠鄭?孟低塵哂心芄瘓×考跎倮朔選⒂∷⒅柿扛咔伊恢碌扔諾恪?