印刷機械制造商面臨的挑戰(zhàn)
1.數(shù)字化潮流
盡管傳統(tǒng)意義上來說，我們談到印刷通常是指凹版、柔版或膠印技術，但是，2012的德魯巴給我們最大的沖擊卻是數(shù)字印刷的崛起，盡管過去幾年數(shù)字印刷不斷成為熱點，但是，它畢竟還是一個成本高昂的，并且印刷質(zhì)量尚不能達到凹版和膠印的品質(zhì)，然而，本次德魯巴上，HP的Indigo,LANDA的帶有沖擊性的視覺效果卻真實的給了大家震撼，不僅僅是在印刷本身，而且在于其在市場方面的震撼力，掀起了一股不可阻擋的數(shù)字化潮流。
1.1.數(shù)字化的潮流
與來自傳統(tǒng)印刷工業(yè)以外領域的廠商如Kodak,HP,Xexor,Adobe與傳統(tǒng)的廠商不同，他們淵源于數(shù)字技術的PC,數(shù)碼打印、軟件業(yè)務，現(xiàn)在正在轉向大規(guī)模的工業(yè)印刷領域，他們以其在IT領域的技術積累實現(xiàn)了對傳統(tǒng)印刷工業(yè)的改造，從PDF生成到直接印刷，并且借助于數(shù)字技術將整個工廠實現(xiàn)為一個整體進行管理，實現(xiàn)數(shù)字化印刷流程。
數(shù)字印刷的原理分為靜電照相數(shù)字印刷技術、噴墨數(shù)字印刷技術、磁成像數(shù)字印刷技術、熱成像數(shù)字印刷幾種。噴墨印刷技術則是油墨以一定的速度從微細噴嘴有選擇性地噴射到承印物上實現(xiàn)油墨影像再現(xiàn)，這種印刷可以達到360、600、1024dpi的印刷精度，與傳統(tǒng)印刷如膠印的分界點在10000張，在短版活件方面數(shù)字印刷具有非常大的優(yōu)勢。
數(shù)字印刷的優(yōu)勢概括如下：
1. 無需制版-對于傳統(tǒng)膠印、凹版、柔印而言，因此可以省略制版成本；
2. 每張可以不同-這是數(shù)字印刷相對于傳統(tǒng)印刷最為致命的優(yōu)勢-因為真正實現(xiàn)“按需印刷”，尤其對于變化的如電信賬單、銀行對賬單的打印，這一優(yōu)勢將充分體現(xiàn)。
3. 更為快速響應，直接制作完成PDF即可打??；
4. Web-to-print，直接在網(wǎng)絡上看到的文件也可以被打??；
當然，數(shù)字印刷在品質(zhì)與大數(shù)量印刷方面尚與傳統(tǒng)印刷有一定的差距，例如凹版的幅面和速度可以適應大量的高品質(zhì)印刷如煙草行業(yè)，這些目前還是數(shù)字印刷無法達到的，但是，在未來，數(shù)字印刷可以贏得40%的未來十年市場確是得到了公認的。
1.2.新的贏利模式的變革
數(shù)字印刷技術不僅帶給行業(yè)技術的變革，也帶來了贏利模式的變革，與傳統(tǒng)印刷制造商銷售機器不同，數(shù)字印刷制造商通常是以新的方式-提供客戶機器而收取每張紙和耗材-油墨的費用，這降低了初始設備投資，如果對于客戶而言，運行成本是可以接受的，那么-這就意味著一個巨大的挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)的機械制造商固有的市場將被逐漸蠶食，根據(jù)多個對印刷工業(yè)的調(diào)研顯示，未來，數(shù)字印刷將占據(jù)40%~50%的印刷業(yè)務市場。
因此，對于傳統(tǒng)印刷機械制造商而言，將面臨著數(shù)字時代的挑戰(zhàn)：
● 如何將其設備與數(shù)字化的未來接軌？
● 如何面對來自數(shù)碼印刷廠商的巨大挑戰(zhàn)？
● 如何實現(xiàn)印刷效率的提升而又提供更為開放的接口？
● 如何滿足End User對于Turnkey交鑰匙工程的需求？
● 如何滿足生產(chǎn)信息與控制的集成？
2按需印刷與按需裝訂
數(shù)字印刷業(yè)被譽為“按需印刷”的代表，它也通過數(shù)字技術將整個印刷包含進入一個集成系統(tǒng)中來這包含了對于印刷設計、制版、印刷、印后的全部流程，能夠按照客戶所需靈活的生產(chǎn)，具有最大的個性化。因此，傳統(tǒng)的印刷機械領導廠商如Heidelberg、KBA、Man Roland也看到了數(shù)字印刷的未來，與數(shù)字印刷的廠商共同推進了數(shù)字印刷的發(fā)展，一方面，在其印刷中融入了數(shù)字印刷的設備研發(fā)，另一方面，將數(shù)字化與傳統(tǒng)印刷融合，提供按需印刷和按需裝訂的整個印刷廠解決方案，在這方面，海德堡、高寶體現(xiàn)了其與時俱進的領導企業(yè)氣質(zhì)。
2.1 CIP3到CIP4
1995年26家印刷、印后與數(shù)碼印刷企業(yè)共同制定在于將Prepress,Print,Postpress進行集成，組建了CIP3聯(lián)盟，在2001年JDF聯(lián)盟加入CIP3將Process概念引入使得整個印刷工業(yè)逐漸轉為CIP4平臺。
CIP3帶給印刷工業(yè)巨大的變革正在于將整個工廠納入統(tǒng)一的管理架構之下:
在印前，CIP3可實現(xiàn)文件的色彩管理、補漏白、字體、文稿、圖像的管理、拼大版及生成ICC Profile以及用數(shù)字打樣機打樣。
在印刷中，CIP3在印刷機上實現(xiàn)油墨量的控制（油墨擴大和轉換曲線）、套準控制、顏色質(zhì)量控制（顏色色彩和密度測量）。
在印后，通過傳送裁切和裝訂的參數(shù)和信息，實現(xiàn)對印刷品的裁切控制和裝訂控制。
PPF文件是在這一階段所使用的采用PostScript腳本寫成的格式文件
它為印刷工業(yè)提供了數(shù)字化的流程需要的數(shù)據(jù)，但是，它無法提供反饋-即，系統(tǒng)運行的效果如何？是否達到了設計要求，因此，產(chǎn)生了新一代的JDF－JDF作為一種“數(shù)字化的標準工作傳票（Job Ticket）”，從一個印刷任務誕生、執(zhí)行直至終結的各個階段上，一直伴隨著它，對它的狀況隨時進行記錄、跟蹤，為系統(tǒng)、設備進行正確的控制提供信息。
JDF采用XML腳本語言寫成，與原有的PostScript相比具有非常廣泛的適用性。
用JDF將客戶、印刷商務機構、管理信息系統(tǒng)、印前/印刷/印后生產(chǎn)部門聯(lián)系起來，這種聯(lián)系是緊密而且有機的。
2.2數(shù)字工廠流程
現(xiàn)代IT技術及控制技術使得這一需求得到很好的實現(xiàn)，從下面這個流程我們可以看到印刷流程的完整運行：
設計室將圖形、照片、文本集成設計為所需的印刷對象， RIP(柵格圖像處理器)生成照排、打印機可識別的點陣信息－輸出到打樣，經(jīng)由分色片生成打樣版文件，可以由Computer to Film的方式直接生成版并經(jīng)客戶確認提供給印刷單元，同時經(jīng)過掃描的打樣版可提取數(shù)字的油墨信息給印刷控制臺，對油墨的均衡進行調(diào)節(jié)。
3.無軸傳動技術
3.1無軸傳動的市場概要
來自Eltromat的套色系統(tǒng)與驅(qū)動制造商共同構成了無軸傳動系統(tǒng)，Bosch Rexroth在1994年開創(chuàng)了”Shaftless”無軸傳動技術的概念，通過與Eltromat在傳統(tǒng)凹版印刷領域的合作占據(jù)市場領先，在2000年后此項技術在印刷機械領域得到了快速發(fā)展，2004年B&R通過集成套色系統(tǒng)方案在北人印刷機械的應用也進入了這一市場，2006年SIEMENS在松德機械獲得了其第一臺無軸傳動機器的開發(fā)，截至目前，主要是這三家企業(yè)在整個無軸傳動市場占據(jù)了主流。我們以B&R的無軸傳動系統(tǒng)為例介紹該技術的原理。
3.2貝加萊無軸傳動與集成套色
3.2.1虛軸與實軸控制
對于貝加萊系統(tǒng)而言，印刷傳動系統(tǒng)為一個可以由多個軸的電子齒輪關系構成的系統(tǒng)，構成虛擬主軸關系，伺服軸都跟隨一個由數(shù)學模型建立的軸進行同步運動，這個虛擬主軸使得系統(tǒng)可以近似為一個理論的系統(tǒng)，無偏差、無磨損的系統(tǒng)，保證高精度的印刷控制及張力控制的高速同步控制。
3.2.2運動軌跡自動生成
無論對于電子齒輪、電子凸輪CAM而言，系統(tǒng)可智能的設定參數(shù)，由系統(tǒng)自動按照需要生成最為光滑而高速的運動曲線，從而能夠大大降低系統(tǒng)對于機械的沖擊，保證高品質(zhì)印刷和裁切等任務的執(zhí)行。
3.2.3自動套色技術
當系統(tǒng)色標經(jīng)過第一個光電眼時，系統(tǒng)鎖定一個當前伺服相位值，當色標經(jīng)過第二個光眼時鎖定第二個伺服相位值，兩個相較計算出偏差值，多個色組偏差值計算后，通過高速實時總線Ethernet POWERLINK傳輸至X20 CPU站的套色軟件系統(tǒng)，考慮系統(tǒng)的速度、張力設定等因素，經(jīng)過多變量系統(tǒng)耦合和解耦運算給出每個軸的調(diào)整值，經(jīng)Ethernet POWERLINK傳輸至每個驅(qū)動軸，進行相位調(diào)整，從而實現(xiàn)對偏差的處理。
與傳統(tǒng)的印刷套色系統(tǒng)優(yōu)勢在于：
－獨立印刷套色系統(tǒng)，由貝加萊獨立開發(fā)而無需昂貴的第三方套色系統(tǒng)；
－一個處理器、一條總線、一套軟件；
－預套印技術降低廢料；
3.3無軸傳動技術優(yōu)勢
3.3.1.機械長軸使得機器的靈活性得到限制，由于機械系統(tǒng)的固有特性，為了不同的印刷必須設置不同的齒輪組，這意味著更換訂單將需要非常多的時間來調(diào)整機器，而對于快速響應市場而言，這是致命的，電子軸或無軸傳動僅僅需要通過參數(shù)的設置即可針對不同長度的印輥提供不同的相位調(diào)整即可進入印刷狀態(tài)，其靈活性與傳統(tǒng)的機械軸大大提升。
3.3.2.提高印刷精度的穩(wěn)定性-無軸傳動采用伺服電機驅(qū)動，整個印刷系統(tǒng)可以理解為一個理想的齒輪關系，電子齒輪可以達到極高的精度，使得機械的誤差可以忽略不計。
3.3.3帶來維護成本的下降，由于機械系統(tǒng)磨損會帶來大量的維修成本，而幾乎可以理解為無磨損的電子驅(qū)動系統(tǒng)將使得這一維護問題迎刃而解，即使對于印刷過程，也可以對機械系統(tǒng)進行補償，使得系統(tǒng)更高的印刷精度。
3.3.4.更多的功能設計-可以更為方便的工藝配方下載、設備的I/O級診斷、基于IT技術的維護與遠程診斷等，這些正是數(shù)字印刷技術所需的接口技術。
3.3.5其他例如，降低了噪音，減少了占地面積，可以在紙路間更為簡單的機械設計，從而空間更加節(jié)省。
4.聯(lián)線生產(chǎn)
4.1傳統(tǒng)印刷
聯(lián)線生產(chǎn)是指將整個工廠的獨立的機器單元通過輸送單元進行連接，從而將獨立的機器孤島連接，降低中間環(huán)節(jié)從而實現(xiàn)高速生產(chǎn)的能力，這帶來的優(yōu)勢在于：
● 生產(chǎn)可以更加靈活組織，工藝切換更加快速便捷；
● 降低中間切換的浪費，傳統(tǒng)意義上的生產(chǎn)從一個單元到另一個單元由于采用人工輸送，必然會產(chǎn)生上機后的測試方能進入正常工作狀態(tài)，這會帶來這個階段的廢料，而通過聯(lián)線則可以直接實現(xiàn)生產(chǎn)，從而無需廢料的產(chǎn)生。
● 能夠?qū)崿F(xiàn)整廠的管理－通過生產(chǎn)數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡反饋，可以對生產(chǎn)成本、批次、質(zhì)量分布等進行統(tǒng)一管理
● 質(zhì)量優(yōu)化－通過基于數(shù)據(jù)的分析整廠建模，可以對生產(chǎn)過程中的工藝相關參數(shù)進行集成，并在線分析和調(diào)整，實現(xiàn)工藝質(zhì)量的優(yōu)化和未來的持續(xù)改善。
4.2數(shù)字印刷與傳統(tǒng)裝訂的數(shù)字化融合
海德堡就是一個典型，它通過數(shù)字技術，將整個印刷工廠從印前的CTP、膠印、折頁、配頁、裝訂、切書完全連接，從而實現(xiàn)整個工廠的連線生產(chǎn)，而印后制造商如Muller Martinni、MBO、Kolbus等也實現(xiàn)了印后的聯(lián)線生產(chǎn)能力，國內(nèi)的紫光機械、北人股份也同樣在這個領域的發(fā)展占據(jù)領先，而如MBO、深圳精密達也分別與HP、Kodak等數(shù)字印刷業(yè)的巨頭共同合作，提供從數(shù)字印刷到裝訂的聯(lián)線能力。
4.3聯(lián)線生產(chǎn)的技術要求
4.3.1開放的接口連接，這使得控制系統(tǒng)必須支持開放的設備互聯(lián)，來自不同的制造商的系統(tǒng)采用了不同的現(xiàn)場總線，例如：Profibus/Profinet,POWERLINK,CANopen,Modbus等，控制廠商必須提供更為靈活的接口連接。
4.3.2軟件的模塊化設計-對于靈活的生產(chǎn)組合而言，軟件必須與之匹配，軟件就像一個開關一樣，可以組合，根據(jù)生產(chǎn)需要，在本次德魯巴，貝加萊展出了為海德堡所提供的生產(chǎn)靈活性的樣本：當機器變換生產(chǎn)時，系統(tǒng)的配置可以自動識別并重新計算來開始新的訂單生產(chǎn)。