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打造智慧印刷工厂

2022年8月23日     作者:e-works整理       
关键字:数字化转型  智能制造  智慧云印  
基于信息化、数字化建设的积累与经验,基于印前、印刷的数字化工作流程、色彩管理系统等技术与管理的成功运用,安徽新华印刷数字化改造从印前环节逐步向印后环节延伸。
一、企业简介
 
       安徽新华印刷股份有限公司系时代出版传媒股份有限公司控股子公司,前身为安徽新华印刷厂。安徽新华是全国印刷百强企业,中华印制大奖金奖、银奖获奖单位,中国出版政府奖先进出版单位。

       公司主营教材教辅、精品图书、期刊画册等出版物印制,是国家印刷示范企业、国家绿色印刷标兵企业、全国印刷标准化试验研发基地、国家高新技术企业,是国家新闻出版署出版融合发展(时代出版)重点实验室智能化服务技术研究中心、安徽省企业技术中心、合肥市工业旅游示范基地、合肥市上云标杆企业、合肥市工业互联网优秀应用案例企业、国家秘密载体印刷乙级资质单位。

       2018年,公司入选国家新闻出版署“中国印刷业智能化发展”案例企业,公司成功建成图书印刷智能制造生产线,实现“一本图书印刷智能制造测试线2.0版”智能化技术成果成功落地应用,入选工业和信息化部“2021年度智能制造优秀场景”。2021年,公司被国家新闻出版署评为“科技应用示范单位”,“智慧云印”安徽新华印刷工业互联网平台、图书印刷智能制造数字化建设项目,分别获安徽省经信厅、安徽省科技厅政策奖励。
       

安徽新华印刷股份有限公司

安徽新华印刷股份有限公司

二、CDO个人简介

       杜万全,工程硕士,正高级工程师,多年印刷行业技术与管理经验,现任安徽新华印刷股份有限公司总工程师,中国印机行业智能制造专家,安徽省印刷协会副秘书长,全国印刷机械标准化技术委员会,北京印刷学院机电工程学院兼职教授、校外导师,安徽大学电气工程与自动化学院兼职导师。

安徽新华印刷股份有限公司 总工程师 吴国林

安徽新华印刷股份有限公司 总工程师 杜万全

三、个人从业经历及主要业绩

       2016年-2017年,在ERP应用基础上,增项实施ERP“采购管理”模块、“纸张专纸专用管理”和“成品物流管理模块”,推动了采购管理和纸张管理的精细化和规范化。

       2017年,建成覆盖公司生产厂区的WIFI无线网络。

       2018年至2019年,实施MES系统项目、设备直连研发项目,实现协同生产、移动质检、物联网“赋码溯源”、可视化管理技术和管理应用。

       2020年7月-2021年5月,实施图书印刷智能制造生产线建设数字化建设,成为国家新闻出版署“一本图书印刷智能制造测试线”2.0版本第一个落地示范应用项目,受到安徽省科技厅中央引导地方发展资金支持,入选工业和信息化部“2021年度智能制造优秀场景”。

       2020年3月至今,实施5G+MEC虚拟内网项目建设,建设“智慧云印”5G+工业互联网安徽新华印刷大数据中心,项目受到安徽省经信厅支持工业互联网发展政策资金支持,并荣获“2020年度合肥市工业互联网优秀应用案例”。

四、近2年在企业主要推进的企业数字化转型相关项目
 
  •        图书印刷智能制造示范线建设项目
       
       基于信息化、数字化建设的积累与经验,基于印前、印刷的数字化工作流程、色彩管理系统等技术与管理的成功运用,安徽新华印刷数字化改造从印前环节逐步向印后环节延伸。

       在参加学习中国印刷业创新大会、学习印刷业绿色化发展意见等有关政策和技术方向后,从心动走向行动,与设备制造商联合研发图书打捆联动线,配置码垛机器人,对图书胶订线进行全工序自动化技术改造。

       与中国印刷科学技术研究院合作,对产线进行数字化、智能化升级改造,建设图书印刷智能制造示范线。

       在本项目中,通过技术允许的形式,将中国印刷科学技术研究院研发的应用于印刷智能制造领域的最新技术成果,转化用于公司的印刷智能制造建设项目中,在印刷行业中属于国内领先水平,取得了很好的效果。

       (一)项目建设目标

       简单来说,图书印刷智能制造数字化产线由自动化生产线、信息化系统构成,通过他们之间的有效融合,实现生产制造智能化。
图书印刷智能制造架构

       自动化生产线是指由应用印刷文件数字化工作流程、色彩数字管理与检测技术、数字化+传统印刷、视觉检测与移动质检等技术组成的高质量自动化印刷系统,以及由排书、胶订、裁切、堆积、打捆、码垛组成的自动化印后系统。

       信息化系统是指以公司内部ERP为核心,通过与MES等不同子系统或具有子系统功能模块的对接融合,形成厂内信息化系统,为经营管理提供服务。

       生产制造智能化是指自动化设备、信息化系统与搭建在互联网云服务平台上的“印刷智能制造互联网服务云平台”对接,形成云上共享服务。

       (二)项目建设内容

       简单来说就是:通过边缘装置,实现底层生产设备数据双向贯通,基于协同控制,搭建数字化生产线。
图书印刷数字化产线

       1、建设内容

       基于本公司技术成果,继续研发深化,使技术与流程、与管理更智能融合;基于中国印刷科学技术研究院印刷智能制造技术成果,组建产线网络环境、信息采集、参数预置、运行控制、信息联通,以及基于生产信息的数据分析等应用研发。
印刷智能制造系统架构

       2、建设方案

       基于协同控制,搭建数字化生产线;基于印企专家知识库,建设边缘控制系统;基于印刷生态链,构建印刷智能制造工业互联网大数据中心。

       3、技术路线

       (1)基于协同控制,搭建数字化生产线

       通过模块化工艺设计、柔性化工艺布局、结构化设备选型、连线化协同控制建设,将生产线设备由离线独立工作变成连线协同工作模式。
 
流程图
       (2)构建边缘控制系统,实现生产线设备与信息化系统的协同融合

       通过边缘控制系统制定多源异构的通讯接口协议,搭建生产线与信息管理系统的协同控制,建设具有数据传输连接、协议转换、反馈控制、简单实时分析、临时数据存储、实时监控预警和边缘计算功能的边缘控制系统,优化集成印企自有的工艺、生产和管理等专家知识库,进行数据实时分析,提高产线的柔性制造功能。

设备层与边缘控制系统间信息交互示意图

设备层与边缘控制系统间信息交互示意图

       (3)基于企业流程化管理,构建印刷智能制造公共服务平台

       内部信息化系统对接“印刷智能制造公共服务平台”,打造产业链和企业间的敏捷业务服务中心能力、模块化智能制造服务中心能力、通用数据服务中心能力。

印刷智能制造公共服务平台架构图

印刷智能制造公共服务平台架构图

       (三)项目建设效果

       1、新技术应用

       数字化生产线,由生产设备、智能盒、中央控制柜、中央工作台4层结构组成。
数字化产线结构图

      (1)中印科院特制“智能盒”有规范标准的协议,并具良好的兼容性,为胶订生产线设备间通信的统一、更新、升级,提供了更高的可维护性和可实施性。

      (2)中央控制柜不仅能对产线设备进行集中控制,还能实现产线在“换版”时进行初始化联动控制,使胶订线具有全自动化的柔性生产制造能力;

      (3)中央工作台是一个轻量级的体系,可为MES系统提供数据采集和控制能力,增强MES的业务服务能力。

      2、新成效实现

      (1)图书印刷智能制造示范线的运行情况以及动态、静态数据,不仅在产线本机、生产现场可视,以导航生产。
中控台

      (2)图书印刷智能制造示范线联通网络,通过APP授权,在电脑端、手机端均可登录“虚拟产线”,查看实时生产情况,为远程控制、分析决策、产业合作提供“身临其境”的场景和数据支撑。
图书印刷智能制造示范线联通网络

      (3)建设数字生产线实现人员减少、换版时间减少、生产效率提高,提升经营管理效能。

      3、社会效益

      智能生产线对接印刷智能制造公共服务平台,对接产业上下游,在技术提升质量、数字提高效率、智能增强效能、信息联通协作各方面,不仅帮助企业降本降耗、提质增效,更会给印刷产业智能化发展带来巨大吸引力,引领数字智能技术在印刷领域的大发展。
 
  •        智慧云印安徽新华印刷工业互联网平台项目

       “智慧云印”安徽新华印刷工业互联网平台是由我公司在安徽省安泰科技股份有限公司的“慧核”基础共性工业互联网平台上,由公司内部人员根据企业应用需求开发设计适合个性化需求的工业互联网平台。

       (一)平台定位

       智慧云印安徽新华印刷工业互联网平台,定位于为印刷行业、印刷企业服务。在工厂现场运行信息数据层与企业业务管理数据层之上,从企业已建各类不同的系统中采集相关数据信息,在云上实现数字化映射,进而打造数字化管理体系。

       (二)平台基础

       面对工业互联网“平台化设计、智能化生产、网络化协同、个性化定制、服务化延伸、数字化管理”的创新应用,基于安徽出版集团旗下安徽省安泰科技股份有限公司自主研发的基础共性“慧核工业互联网平台”的有利条件,公司与安泰科技联合打造适合印刷企业应用的“全业务、全要素和全流程”管控服务“智慧云印”工业互联网平台,拓展“印刷+”、“智能+ ”,为转型升级赋能。
工业互联网平台

       简单来说,“慧核”工业互联网平台首先是一个超级数据仓库,企业现有的各种管理系统、设备应用、流程管理等数据均可通过协议、采集、输入等方式,汇聚进入“数据仓库”。
智慧云印平台

       其次,“慧核”工业互联网平台是一个特色“数据加工厂”,通过基础共性平台管理驾驶舱对数据进行融合、分析、加工,以各种图表的透明可视化和应用APP,帮助用户实现高效管理,赋能赋智赋值,助力降本提质增效。
慧核
       (三)建设目标

       通过提升企业各产品、各车间的数字化生产水平,让数据实时记录生产全貌——“透明生产”、用数据对标管理考核制度——“标准生产”、透过数据提升制造和管理能力——“指挥生产”,最终由内而外打造企业在数字经济时代下的“智慧云印”工业互联网平台。

       (四)平台建设主要亮点

       (1)省时、省钱、省人。

       快速开发、便捷部署,是为省时;免费建设、减小投资,是为省钱;智能应用、减员增效,是为省人。

       (2)零代码、零专业、零门槛。

       不用写代码就可以通过拖拽的方式快速生成应用,让非软件专业人员也可以结合具体业务搭建灵活、多变,适应不同应用场景的数字化工厂。

       (3)建设快、见效快、收益快。

       快速开发、建设可以快速交付,同时平台易学易用,针对不同管理层级用户提供满足各自需求的入口和界面,贴近用户的管理需求,让企业快速获得收益。

       (五)技术路线

       “智慧云印”平台通过对企业生产全过程、全流程、全要素的数据上云融合,实现生产管理的数字化、可视化、标准化、智慧化,实现数据驱动的“数字化”、“标准化”、“制造化”转型升级,助力企业实现在大数据环境下的数字制造、智能制造、绿色制造和精品制造。
技术架构图
技术架构图

       平台的定位是在工厂现场运行信息数据层与企业业务管理数据层之上,从企业已建各类不同的系统中采集相关数据信息,在云上实现生产及能耗数据的数字化映射,进而打造数字化管理体系。

       (六)建设途径与进展

       基于“慧核”工业互联网几近“零代码”的应用研发,为将印刷场景的特色需求装进基础共性平台,打造适合印刷需求的工业互联网平台。

       1、建设途径

       具体采取的办法是:

      (1)数字化技术行业专家进行项目指导;

      (2)安徽省安泰科技股份有限公司进行平台支持,并根据项目建设需求,做好业务对接、工具培训、技术支持、数据采集、系统搭建、系统调试和项目实现等工作。

      (3)安徽新华印刷股份有限公司组织进行应用开发,根据统一规划和要求,结合部门、车间职责,组织建立本部门、车间项目建设团队,做好工具学习、制度梳理、图表整理、数据提供、开发应用和项目实现等工作。

       简单来说,就是双方结合平台技术和实际需求,把印刷工业知识积累与数字化转型经验装进平台,打造大数据中心。

       这种由需方开发应用模式,受到安徽省经信厅工业互联网处、安徽省新技术推广站、合肥市经信局工业互联网处的高度重视。

       2、平台建设实施步骤

       (1)改造升级内部网络,建立基于5G+MEC的工业互联网硬件环境。

       (2)对公司设备进行数字化改造,利用物联网技术,对设备进行数字采集。

       (3)组织团队学习工业互联网技术知识,学习开发工具,学习调研公司管理工业知识。

       (4)在共性基础上进行个性化开发打造云平台,利用技术手段将工业知识、管理需求进行“程序化”,打造云平台。

       (5)分类设计,不断测试,先易后难,逐渐深入,结合平台开发技术和实际应用需求,把印刷工业知识积累与数字化转型经验装进平台,打造大数据中心。

       3、建设进展

       已搭建了安徽新华印刷工业互联网大数据中心首页、营销管理、订单总况、生产进度、仓库管理、能源管理、党群管理、工业旅游等页面,并初步实现数据链接。

安徽新华印刷工业互联网大数据中心

安徽新华印刷工业互联网大数据中心

       (七)项目下一步工作

       项目还在进行中,部分环节进入测试,社会效益已初步表现,经济效益暂时没有显现、统计,还需要继续努力:

       (1)完成不同层面的数据采集,逐步实现多系统的数据对接,如ERP系统、员工考勤系统。目前完成企业ERP系统部分数据的采集,从目前来看对接出来的数据,在平台上多角度利用不足,涉及多平台数据对接、研发需要多技术团队合作。

       (2)发挥慧核平台电力能源分析的优势,目前新华印刷正在开展配电房、设备配电柜等电表能源的采集,这些测点数据用在平台上,通过图标设计,展示分析功能。

       (3)关注企业管理层重点关系的数据,根据企业管理需求,不断完善平台的接入数据,平台的接入数据应尽可能减少人工输入。如生产数据、环保数据,设备状态(维修及预警信息)数据,这些数据需要展示到平台上去。

五、个人对CDO岗位的理解和思考

       (1)印刷企业生产设备自动及智能化化水平普遍不高,设备与信息化系统之间信息不通,生产信息化管理效率不高,打通OT与IT的连接,实现设备状态和生产实时信息自动对接、协同作业、柔性生产,非一日之功就能完成,需要循序渐进,根据实际情况逐步实施、逐步优化迭代。

       (2)智能制造搞不搞、搞到什么程度,需要企业智慧,特别是一把手智慧。因此,智能化建设的第一步应该是对“一把手”进行“思想”教育和“效益”分析,让一把手看得到智能化灯塔的光芒,不再迷茫

       (3)传统信息化数字化系统交付式的建设模式,投入高、建设周期长、风险大。投资失败成了似乎必交的学费,致使企业难以决策和推进。如何实现信息融合和应用集成,并能减少企业信息化投资,降低风险,是目前大多数企业观望、犹豫的原因之一。

       (4)数智化项目建设及长期运营,需要有一批既熟悉生产流程、多行业技术现状,又要熟悉技术发展趋势、日新月异IT知识和多模迭代、数据耦合分析处理等多学科知识的复合型高端人才。

       (5)不能认为企业数字化转型只是企业信息化部门的事,企业内部的各种业务部门的需求、企业的各类综合运营需求实现数字化,需要各主体部门占主导、信息化部门以技术手段去实现,业务驱动、管理驱动、需求驱动才能引领数字化转型落地生根。
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