工業軟件應用提升印刷裝備競爭力

智能制造已經被廣泛應用于眾多行業。作為在高端印刷設備和智能化之路上不斷探索前行的領軍企業斯不僅注重印刷設備本身的技術創新，更注重用工業軟件來提升印刷裝備的競爭力，實現從滿足需求向創造需求的轉變。

高斯圖文印刷系統（中國）有限公司數字應用技術總監劉宏亮

作為在高端印刷設備和智能化之路上不斷探索前行的領軍企業，高斯圖文印刷系統（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向，在追求不斷縮小與國外差距的同時，致力于成為全球范圍內有特色、有影響力的軟件服務商，為企業提升印刷裝備競爭力增添助力。

印刷行業數字化應用現狀分析

1．智能制造基礎較好，但與國外相比仍存在能力差距

智能制造已經被廣泛應用于眾多行業，印刷行業也不例外，各種思想的匯聚為其發展創新打下了良好的基礎。盡管如此，從行業整體上看，目前我們仍與國外先進企業存在著能力上的差距。

在高斯看來，如何提升印刷設備生產效率、提升企業管理水平、實現產供銷協同……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. 數字印刷轉型過程中面臨的技術挑戰

在數字印刷轉型過程中，印刷企業面臨的技術挑戰主要來自以下3 個方面：

1）數據難以收集：現場設備種類繁雜，數據收集方案多種多樣，如何從工業設備中獲取和整合數據，以及邊緣系統如何部署在工業現場。

2）海量數據難以應用：在完成數據采集后，如何有效地存儲和處理海量數據，并確保數據安全獨立。

3）人工智能技術壁壘：商業人工智能與工業人工智能存在巨大的鴻溝，商業人工智能技術存在可復制性，而工業人工智能應用無法進行復制，不同的工業場景需要進行定制化的開發，如何更好地融合工業機理與人工智能技術，確保人工智能技術落地。

3. 通過體系化的工業軟件，實現“可視、可管、可控”

在企業生產過程中，如何降低設備能耗和故障率？如何解決客戶的一系列問題以及售后服務問題？如何保證以人為本？顯然，通過體系化的工業軟件將其逐一構架起來，從而實現“可視、可管、可控”，是目前最科學高效的辦法。

（1）數字印刷軟件的特征

以新一代信息技術和智能應用為支撐，通過建立新運營體系和新治理模式，打通設備數據信息，精準提升管理運行效率和系統安全性；通過工業軟件內外部數據共享與信息溝通，促進工廠敏捷化、智能化、綠色化。數字印刷軟件具有特色化發展、以人為本、創新驅動、綠色生態、基礎設施智能化等特點。

（2）數字印刷軟件內容

數字印刷軟件內容涵蓋了軟件、平臺、設備互聯和信息安全等，如圖 2 所示。

高斯工業軟件解決方案

面對行業挑戰，高斯積極應對，通過 4 個階段實現印刷設備數字化轉型。

1) 戰略規劃：結合企業愿景和戰略作出規劃。

2) 體系設計：確定目標和行動優先級后進行體系設計。

3) 執行優化：實施并提高績效。

4) 績效展現：持續觀測，分析結果，不斷創新。

1. 高斯工業應用軟件整體功能架構設計

在構建軟件的整體架構時，首先我們要明確，軟件產品的最大價值是由于它能夠幫助自己解決問題，推動工廠數字化改造，使工廠在降本增效上提升自身的競爭力。其次，如果設備是用來服務于設備供應商自身，那么將如何開展售后及一系列的技術服務。基于諸如此類的方法進行反復論證，開展設計架構，從而建立起一個物聯網數據采集平臺，再把數據通過此平臺進行歸納整合，最終還可以實現智能化分析。高斯工業應用軟件整體功能架構設計如圖 3 所示。

2. 打通數據中心與現場網絡和可擴展的開放邊緣框架

基于工業網絡協議，將自有設備與傳感設備、監控設備、控制設備等進行整合，實現平臺的互聯互通，統一工業數據采集與質量標準，從而提升整個行業的專業度（如圖 4 所示）。

標準化對于降低企業開發成本具有重要作用。可擴展的開放邊緣框架，讓用戶可以根據每臺設備的功能定位進行自主選擇。

3. 數據駕駛艙——設備監控及遠程運維

（1）設備數據展示

1）設備基礎數據：系統中可配置設備的基礎信息，包括編碼、名稱、類別、位置等。

2）設備績效展示：設備 OEE、MTTR、MTBF 等效率指標展示，為未來 TPM 應用提供數據基礎。

3）設備 KPI 指標分析：根據設備的故障記錄等可實現 TOP10 故障數量、故障時間等分析。

（2）生產服務——遠程運維

1）保障生產制造的全過程順暢，提升生產效率。

2）基于 GIS 地圖或第三方地圖接口，呈現設備位置。

3）通過工業軟件，實現遠端PLC 連接。

4）通過相關工業軟件工具完成PLC 維護工作。

4. 軟件提供多維度分析工具，助力高階數據分析與挖掘基于客戶的期望，系統提供一部分靈活的分析功能，以在系統建成后，由企業專責持續挖掘和分析產能提升空間。為此，高斯在工業軟件中集成了趨勢、表格、流向、熱力等多維度工具，如支持系統任意儀表、管理、設備節點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、環比等不同方式查詢和分析；支持以分時段、分班組等方式統計查詢和分析。

5. 設備維護策略

工廠在實施設備維護策略時，經歷了 5 個階段：

第一階段：被動維護。在設備出現異常后，才進行維護，該種維護方式不僅效率低下，而且對生產管理有較大的負面作用，影響工廠生產，增加生產成本。

第二階段：預防性維護。顧名思義，該方式為周期維護，也是當前工廠主要使用的維護方式，該運維方式可以大大降低生產中斷的風險，但是對于突發故障響應機制較差。

第三階段：基于狀態監測的維護。該方式不僅融合了預防性維護的方法，還增加了對突發故障的應對機制，但是該方式需要人員進行判斷，柔性較高，容易出現誤判的情況。

第四階段：預測性維護。通過使用人工技能技術，實現對現場設備的數據分析，實現對即將出現異常情況的預測，確保工廠生產穩定的進行，進而提升工廠效率，降低生產成本。

第五階段：主動維護。隨著工業人工智能技術的推廣，實現設備的主動維護，在未出現故障的時候，通過數據分析，預判設備故障問題，防患于未然。

研究顯示，僅有 18% 資產的故障模式是因為隨著設備使用年限的增加而導致故障，僅僅依靠傳統的預防性維護不足以預防其他 82% 的資產故障模式。為此，高斯提出了“設備防護策略”，通過對機器狀態的監測，幫助用戶實現“預測性維護”，實現以可靠性為中心的運維實踐。高斯的設備防護策略金字塔如圖 5所示。

6. 定制化的模型支撐分析建模有效落地

通過工業軟件，根據每臺設備的實際情況，進行逐個建模分析，并基于模型發現問題。具體方法包括：

（1）分區對比

1）關聯分析：就同種類型不同區域的設備進行使用基準測試。

2）指標分析：通過將產量或其他驅動因素的標準化來比較設備、能源使用情況。

（2）創建分析模型

1）創建相關場景模型，分為管理模型和設備模型，并將實際情況與預期進行比較。

2）評估基于過程或產品的設備、能源使用情況。

3）跟蹤并計算相關數據，如能源強度或設備性能系數。

（3）績效展現

1）衡量和比較的設備績效、能源消耗，以確定改進或調整的地方。

2）實現設備情況、能源消耗評定標準。

3）通過分析確認系統改進的ROI（投資回報率）。

7. 通過工業軟件實現異常管理報警閉環管理

1）管理規范和制度參考：系統提供相關事件制度文檔查詢工具；實時掌控設備運行狀態。

2）報警事件的級別定義：對級別進行定義；對各類事件等級進行判定。

3）指標評估分析：事件結果的數量化分析；計算相應的指標與狀態評估和分析。

4）事件記錄及任務調度：事件及時記錄于系統中；指派相關人員進行處理。

5）事件及時化響應：推送信息到相關部門；及時化響應系統作出及時響應。

6）閉環事件管理優勢：提升事件處理效率；降低隱患，推動安全、高效的生產。

高斯工業軟件應用價值及成效

在高斯看來，通過多樣性的技術手段，可以從邊緣、能源、設備3 方面來支持數字化印刷設備系統的建設，且方案中應用的各種工業軟件都具備成熟可靠的解決方案。

1. 工業軟件為客戶工廠帶來確切價值成效

如圖 6 所示，工業應用軟件能夠匯總各種指標，并進行統一分析，為企業決策帶來更多指導。

2. 工業軟件的應用為高斯帶來的實際價值

工業軟件的應用，讓我們可以通過遠程技術對客戶現場的設備進行運維管理，幫助客戶進行全方位的運營優化。

1）關鍵工藝數據展示：百毫秒級輪間隔；實現關鍵工藝數據采集。

2）實現設備能耗管理：設備故障分析、設備工藝分析、能耗數據分析。

3）實現智能化分析應用：廢紙張率下降 80%，設備故障率下降50%，員工差旅成本下降 65%，售后服務滿意度提升 80%。未來，高斯將持續為客戶提供從數據采集到數據分析的全方位服務，為印刷業數字化乃至智能化建設打下堅實精良的基礎。

（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）