工業(yè)軟件應用提升印刷裝備競爭力

智能制造已經(jīng)被廣泛應用于眾多行業(yè)。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(yè)斯不僅注重印刷設備本身的技術創(chuàng)新，更注重用工業(yè)軟件來提升印刷裝備的競爭力，實現(xiàn)從滿足需求向創(chuàng)造需求的轉變。

高斯圖文印刷系統(tǒng)（中國）有限公司數(shù)字應用技術總監(jiān)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(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(nèi)有特色、有影響力的軟件服務商，為企業(yè)提升印刷裝備競爭力增添助力。

印刷行業(yè)數(shù)字化應用現(xiàn)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(jīng)被廣泛應用于眾多行業(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。盡管如此，從行業(yè)整體上看，目前我們?nèi)耘c國外先進企業(yè)存在著能力上的差距。

在高斯看來，如何提升印刷設備生產(chǎn)效率、提升企業(yè)管理水平、實現(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)字印刷轉型過程中面臨的技術挑戰(zhàn)

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

1）數(shù)據(jù)難以收集：現(xiàn)場設備種類繁雜，數(shù)據(jù)收集方案多種多樣，如何從工業(yè)設備中獲取和整合數(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)難以應用：在完成數(shù)據(jù)采集后，如何有效地存儲和處理海量數(shù)據(jù)，并確保數(shù)據(jù)安全獨立。

3）人工智能技術壁壘：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)人工智能技術存在可復制性，而工業(yè)人工智能應用無法進行復制，不同的工業(yè)場景需要進行定制化的開發(fā)，如何更好地融合工業(yè)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(yè)軟件，實現(xiàn)“可視、可管、可控”

在企業(yè)生產(chǎn)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(yè)軟件將其逐一構架起來，從而實現(xiàn)“可視、可管、可控”，是目前最科學高效的辦法。

（1）數(shù)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(shù)據(jù)信息，精準提升管理運行效率和系統(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)新驅動、綠色生態(tài)、基礎設施智能化等特點。

（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、設備互聯(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)，高斯積極應對，通過 4 個階段實現(xiàn)印刷設備數(shù)字化轉型。

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

2) 體系設計：確定目標和行動優(yōu)先級后進行體系設計。

3) 執(zhí)行優(yōu)化：實施并提高績效。

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

1. 高斯工業(yè)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(chǎn)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(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(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)采集平臺，再把數(shù)據(jù)通過此平臺進行歸納整合，最終還可以實現(xiàn)智能化分析。高斯工業(yè)應用軟件整體功能架構設計如圖 3 所示。

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

基于工業(yè)網(wǎng)絡協(xié)議，將自有設備與傳感設備、監(jiān)控設備、控制設備等進行整合，實現(xiàn)平臺的互聯(lián)互通，統(tǒng)一工業(yè)數(shù)據(jù)采集與質(zhì)量標準，從而提升整個行業(yè)的專業(yè)度（如圖 4 所示）。

標準化對于降低企業(yè)開發(fā)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(jù)每臺設備的功能定位進行自主選擇。

3. 數(shù)據(jù)駕駛艙——設備監(jiān)控及遠程運維

（1）設備數(shù)據(jù)展示

1）設備基礎數(shù)據(jù)：系統(tǒng)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(shù)據(jù)基礎。

3）設備 KPI 指標分析：根據(jù)設備的故障記錄等可實現(xiàn) TOP10 故障數(shù)量、故障時間等分析。

（2）生產(chǎn)服務——遠程運維

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)設備位置。

3）通過工業(yè)軟件，實現(xiàn)遠端PLC 連接。

4）通過相關工業(yè)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(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、設備節(jié)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(huán)比等不同方式查詢和分析；支持以分時段、分班組等方式統(tǒng)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(jīng)歷了 5 個階段：

第一階段：被動維護。在設備出現(xiàn)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(chǎn)管理有較大的負面作用，影響工廠生產(chǎn)，增加生產(chǎn)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(chǎn)中斷的風險，但是對于突發(fā)故障響應機制較差。

第三階段：基于狀態(tài)監(jiān)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(fā)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(xiàn)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(xiàn)對現(xiàn)場設備的數(shù)據(jù)分析，實現(xiàn)對即將出現(xiàn)異常情況的預測，確保工廠生產(chǎn)穩(wěn)定的進行，進而提升工廠效率，降低生產(chǎn)成本。

第五階段：主動維護。隨著工業(yè)人工智能技術的推廣，實現(xiàn)設備的主動維護，在未出現(xiàn)故障的時候，通過數(shù)據(jù)分析，預判設備故障問題，防患于未然。

研究顯示，僅有 18% 資產(chǎn)的故障模式是因為隨著設備使用年限的增加而導致故障，僅僅依靠傳統(tǒng)的預防性維護不足以預防其他 82% 的資產(chǎn)故障模式。為此，高斯提出了“設備防護策略”，通過對機器狀態(tài)的監(jiān)測，幫助用戶實現(xiàn)“預測性維護”，實現(xiàn)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(yè)軟件，根據(jù)每臺設備的實際情況，進行逐個建模分析，并基于模型發(fā)現(xiàn)問題。具體方法包括：

（1）分區(qū)對比

1）關聯(lián)分析：就同種類型不同區(qū)域的設備進行使用基準測試。

2）指標分析：通過將產(chǎn)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(chuàng)建分析模型

1）創(chuàng)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(chǎn)品的設備、能源使用情況。

3）跟蹤并計算相關數(shù)據(jù)，如能源強度或設備性能系數(shù)。

（3）績效展現(xiàn)

1）衡量和比較的設備績效、能源消耗，以確定改進或調(diào)整的地方。

2）實現(xiàn)設備情況、能源消耗評定標準。

3）通過分析確認系統(tǒng)改進的ROI（投資回報率）。

7. 通過工業(yè)軟件實現(xiàn)異常管理報警閉環(huán)管理

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

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(shù)量化分析；計算相應的指標與狀態(tài)評估和分析。

4）事件記錄及任務調(diào)度：事件及時記錄于系統(tǒng)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(tǒng)作出及時響應。

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

高斯工業(yè)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(shù)字化印刷設備系統(tǒng)的建設，且方案中應用的各種工業(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值成效

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

2. 工業(yè)軟件的應用為高斯帶來的實際價值

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

1）關鍵工藝數(shù)據(jù)展示：百毫秒級輪間隔；實現(xiàn)關鍵工藝數(shù)據(jù)采集。

2）實現(xiàn)設備能耗管理：設備故障分析、設備工藝分析、能耗數(shù)據(jù)分析。

3）實現(xiàn)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(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，為印刷業(yè)數(shù)字化乃至智能化建設打下堅實精良的基礎。

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