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传统印刷设备的数字化之辩

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发表时间:2022-10-12 14:05作者:丘会勇来源:印刷工业

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曼罗兰(中国)有限公司产品经理丘会勇


数字化并非数字印刷所独有,它既是节能增效、提升智能化水平的措施,也是提升产品品质、缩短交货时间、减少劳动力消耗、开拓客户市场的手段。通过对传统印刷和数字印刷定义的剖析,阐述了传统印刷企业的数字化转型路径。


随着基于静电、离子、磁记录、喷墨、热敏等成像方式的印刷技术和相应设备生产型应用的不断成熟,人们逐渐将以印版、丝网等为媒介的印刷工艺和设备归类为泛传统印刷,前者因印刷过程显著的电子化、程序化控制,而被冠以“digital printing”,即数字印刷(也称为“数码印刷”),相应的设备则称为数字印刷机。

工业化的生产型数字印刷在不断发展,数字化带来的好处是无容置疑的。但到目前为止,传统印刷在整个产业中,仍然占据着主要地位,且其本身也在不断发展中。所谓的传统印刷企业,当然是以传统印刷设备为主。传统印刷企业要走向数字化,设备本身的数字化是无法绕开的,无论企业有多么数字化的软件系统、管理方法,如果无法与主要的印刷生产设备对接,那么也难以实现真正的数字化转型。


《印刷媒体技术手册》中介绍的基于无压印刷技术的计算机直接_副本.jpg

《印刷媒体技术手册》中介绍的基于无压印刷技术的计算机直接印刷


传统印刷与数字印刷

1. 数字印刷的定义

传统印刷与数字印刷真有壁垒分明的区别吗?在回答这个问题之前,我们首先来了解一下当前数字印刷的定义。

1)2011 年原国家新闻出版总署制订并印发了《数字印刷管理办法》(简称“《办法》”),这是一部从国家和政府层面为规范数字印刷经营活动,促进数字印刷健康发展而出台的一份管理办法。《办法》所适用的管理对象是采用生产型数字印刷机从事出版物、包装装潢印刷品和其他印刷品印刷的经营活动。《办法》所称生产型数字印刷机,是指具备较高的印刷速度,印刷质量稳定,能实现工业化连续、批量生产的数字印刷设备。但对何谓数字印刷本身并没有作出定义。

2)惠普作为工业化数字印刷设备的主要供应商之一,其英文网站中有一篇文章简要介绍到了何为数字印刷,译文为“数字印刷是指将基于数字的图文打印到打印介质上,当你从计算机、手机或闪存盘打印中读取文件进行打印时,这就是工作中的数字印刷。”简要而言,印刷的文件是数字化的,那么就是数字印刷。

3)生产型数字印刷设备供应商施乐,则在其英文网站中提到“数字印刷是将基于数字的图文直接印刷到各种介质承印物上的过程。它不同于胶印,不需要印版。PDF 或桌面出版文件等数字文件可以直接发送到数字印刷机,在纸张、相纸、帆布、织物、合成材料、卡纸和其他承印物上印刷。”这个定义与惠普类似,主要在于印刷的文件是数字化的。

4)在华文世界、维基百科里的“数码印刷”词条中是这么描述的:数码印刷是指从数字的图像直接印刷成各种媒体的方法。百度百科和搜狗百科则在“数码印刷”词条下描述为:数码印刷指印刷技术的数码化,泛指全过程的部分或全部的数码化。数码印刷是把电脑文件直接印刷在纸张上,是有别于传统印刷繁琐的工艺过程的一种全新印刷方式。

显然,在不同的范畴,数字印刷的定义也是不同的,就工业化的应用来说,还在不断完善、成熟,因此很难说哪个定义是绝对的权威。囿于笔者本人的知识水平,难以穷尽所有研究机构和专家学者就数字印刷所作的论述。

综上所述,一个比较普遍的说法是,数字印刷所印刷的是已电子文档化的图文文件。

2. 传统印刷与数字印刷的辩证关系

从上述引证可知,传统印刷与数字印刷是有区别的,但也并非壁垒分明。以胶印为例,一个基本的事实是,从照相制版到计算机直接制版,传统胶印所印刷的同样也是电子文档化的图文文件,只是与数字印刷在技术路径、历史发展经纬上存在不同。

基于静电、离子、磁记录、喷墨、热敏等成像与转印方式的数字印刷并非近年才出现,只是其工业化应用在 21 世纪有了快速的发展。事实上,在一些有关印刷业的重要著作或文献中,数字印前在传统印刷中常被讨论,但并没有形成数字印刷这么一个独立的印刷工艺分类,只有所谓的“恒定印版印刷技术(Printing Technologies with Permanent Printing Master)”和“无压印刷技术(Printing Technologies without a Printing Plate)”。目前,生产型的数字印刷以及数字印刷机,通常是基于后者,比如在中国印刷业界比较有影响的《印刷媒体技术手册》(英文名《Handbook of Print Media》,作者 H. Kipphan)。

因此,从这个意义上我们或许可以这样理解,数字印刷与传统印刷并不存在谁更“数字化”的问题,根本的问题在于转印技术路径的不同,以及因此而带来的过程控制上的不同而已。

3. 数字印刷与传统印刷的显著特征

当然,以上并非为传统印刷做辩护。正因为“恒定印版”和“无压印刷”的区别,相对于传统印刷,数字印刷的显著特征是,在印刷过程中转印的内容仍是可变的。

但一个不可忽略的情况是,到目前为止,生产型数字印刷设备在印刷效果、承印物接受度,尤其是规模化生产成本上,仍与传统印刷有着不小的差距。即便就“可一页起印”这点来说,如果个性化到每张印刷结果都完全不同,那么这还是不是生产型的或者说是工业化的印刷,是不是也值得商榷?

与此同时,以胶印为代表的传统印刷,在印刷的过程中联线喷码,加入了数字印刷的元素之后,亦实现了每张不完全一样的结果。通过联线冷烫、调整印刷单元与上光机组的色序并组合 UV 干燥、联线压纹等,传统的胶印也可以做到许多目前数字印刷难以做到的丰富而令人惊艳的印刷效果。


曼罗兰的 ColorPilot 和 InlineColorPilot 可在印刷生产过程中对抽样或在机持续扫描印张,通过配套的软件给出相应的评分和作业报告_副本.jpg

曼罗兰的 ColorPilot 和 InlineColorPilot 可在印刷生产过程中对抽样或在机持续扫描印张,通过配套的软件给出相应的评分和作业报告


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曼罗兰的印刷网络管理软件 IntegrationPilot plus 2.0 将生产工单的创建、排单的智能化、印刷作业过程监管、作业统计等揉合在一个管理程序里


传统印刷企业的数字化转型

要推动传统印刷企业数字化转型,印前、印刷、印后都有可发力的地方,印刷是其中核心的生产之一。平版胶印是主要的传统印刷方式,胶印机是国内传统印刷企业的典型设备,相对于无压印刷技术的数字印刷机,基于恒定印版印刷技术的传统胶印如何也可以很“数字化”呢?哪些已经数字化了?在此,我们以平张胶印和相应设备为例,尝试做个粗浅的探讨。

1. 印刷图文的数字化——数字印前

随着相关技术的发展和普及,人们生活中的图文影像采集已经实现电子化、数据化。传统胶印的印前处理,包括图文编辑、排版、加网,也包括色彩管理上的调整,都是数字化处理。所谓恒定印版中的制版,也同样实现了数字化调控的计算机制版(CTP)。

这些已经普及化的数字印前,在此就不多做讨论了。但要说明的是,传统胶印与数字印刷一样,所印刷的其实也是已电子文档化的图文文件。最具代表性的就是由 CIP3 组织定义的印刷生产格式 PPF 文件,由印前输出 PPF 文件至印刷机,印刷机获得了活件多色的墨位信息。后来演化的 CIP4 组织则进一步大幅扩展了行业的标准,推出了 XML 架构的、用于定义在自动化环境中系统之间数据交换的所谓活件定义格式文件JDF、XJDF,PPF 功能被纳入 JDF 标准。这样,无论是数字印刷还是传统印刷,只要印刷设备支持相关的数据标准和流程,那么印刷的实际都是包含印刷图文内容的电子文档。

以曼罗兰的 IntegrationPilot 系列产品为例,它匹配到曼罗兰各系列胶印机机型,完全支持这些行业标准和流程,使得看似传统的胶印也十分“数字化”。

2. 印刷过程控制的数字化

1)印刷的过程,对于像胶印这类以印版、橡皮布为中间媒介的印刷方式,转印过程中的承印物、水、墨、温湿度、压力等物理化学条件对印刷结果有着重要影响。作为工业化生产型印刷,同设备重复印刷活件、在设备间转换生产是常见的情形,为实现同批次不同印张之间、不同批次之间、不同的生产设备或厂家之间,印刷品印刷效果的尽可能一致,这些转印过程中的参数实现电子化、数据化是非常重要的。

事实上,传统胶印机从飞达输纸到收纸堆叠,整个生产过程都已实现了电气化、程序化控制,如各种变频、电磁、脉冲微电机等工控装置。整机控制系统则采用 PLC 和 / 或总线控制甚至其他更先进的控制技术,如 Windows 操作系统。网络化连接也从过去的令牌环网发展至今天普遍的以太网接入,包括从手机等移动终端监控印刷生产状况等。这些与数字印刷机并无本质的区别,甚至有过之而无不及。

以墨斗墨键的控制为例,胶印设备基本上已完全淘汰过往的手动调节各墨位墨键的墨斗,虽然不同品牌控制细节各有差异,但都采用了程序化的微电机控制,墨斗的油墨添加、搅拌同样可由机械手程序化操控。这与喷墨印刷所使用的喷头系统控制,概念上是一致的。

2)印刷过程中如何对印品质量进行监管和控制?答案是色彩的管理。印刷世界早已不是灰白时代,多色印刷中的色彩还原是印刷作业中核心的指标之一。叠色法、色域空间、灰度平滑等,各种印刷技术都围绕着色彩管理的基本理论开展了许多实践和创新,尤其相关的ISO 标准和对行业有广泛影响的一些标准的普及推行,大大促进了色彩管理的规范应用和标准统一。与此同时,传统胶印在油墨密度、Lab 值等关键指标如何采集并量化方面,也引入了相应的解决方案,从单点测量到闭环控制,包括数字印刷控制色带、扫描测量装置、计算控制系统和色彩管理软件等组成部分。这样,从墨斗到墨辊、从印版到橡皮布再到承印物,不同厚度、不同网点墨层的叠加,就有了可量化的数字描述。

当印刷图文经过扫描测量装置获取到的光电值,经一定的算法转换后,形成的印刷和色彩上的重要指标、量化数字,在印刷过程中或印刷完成后及时与 ISO标准或普遍推广的行业标准进行比对,并对这些指标进行综合分析、展示、评价,对量化数字给出的评分,这些也都是胶印已在不断发展中的数字化。

印刷过程中(甚至在印前文件制作过程中)产生的白斑、划痕、条纹、笔画缺失、图文差异、明显的色差和套印偏差,以及承印物本身的折角缺角等缺陷,是传统印刷中常见的印刷故障。在传统印刷企业作业流程中,需要花费大量的人手对半成品或成品进行逐页检查,耗时费力,但仍常有漏检情况的发生。将品质检验嵌入到胶印机生产过程中,实现联线检测和废张剔除是传统印刷走向数字化生产的另一个方向。传统印刷也是劳动密集型产业,通过这些技术手段,可以有效减少人力和劳动强度。例如,曼罗兰的ColorPilot 和 InlineColorPilot 可在印刷生产过程中对抽样或在机印张进行持续扫描,根据 ISO 的标准和设定的参数,对获取的光电值进行算法转换,获得油墨的密度、Lab 值等技术指标,InlineInspector 则不间断高速扫描印张,比对 PDF 样张或自定义样张,根据设定的标准和定位,判定可能存在的瑕疵并做出相应的处理动作。印刷网络管理软件 IntegrationPilot 系列软件和配套的工艺监控软件 ProcessMonitor 则对这些量化指标进行比较、统计、分析,并给出相应的评分和作业报告。

3. 印刷生产管理的数字化

印刷生产是印刷企业里核心的生产部门,作为传统印刷,胶印机的印刷作业从预准备、生产到生产完成,相对于无压印刷的数字印刷工艺通常更为复杂和繁琐,如能实现程序化、网络化、数字化的管理,对于传统印刷企业必然会有莫大的帮助。曼罗兰的印刷网络管理软件 IntegrationPilot 2.0 将生产工单的创建、排单的智能化、印刷作业过程监管、作业统计等揉合在一个管理程序里,全中文页面。每个印刷作业的客户、承印物厚度、幅面、印刷压力、水墨量分布、机器内吹吸风大小、墨位数据等,都已经数字化、文档化。数字化的管理就使得印刷工单可以方便地被复制,印刷机台与机台之间因为在一个网络中,极大地简化了工单转换、插单。

随着新技术的不断发展,以工业 4.0 为代表的新一代产业发展正在铺陈开来,世界各国对新一轮产业升级的概念和计划可能各有不同,但主旨内容是一样的。以 CIP4 为代表的行业组织,前不久刚参与发布了印刷工业 4.0 白皮书,从 JDF 到 XJDF,包括不同工艺环节、不同设备之间的互联互通,已有了新的行业规范和标准。那么,传统印刷企业涉及的印前、印刷、印后工艺流程如何实现数字化的运作呢?曼罗兰的 IntegrationPilot 2.0 完全支持 JDF 工作流,也支持CIP3/PPF 工作流,作业工单可由印前分发,也可由企业 ERP/MIS 系统分发。考虑到 ERP/MIS 系统对 JDF 的原生支持仍在发展中,IntegrationPilot 2.0 可附加提供ODBC/JDBC 的数据库接口(DBI),以支持印刷企业创建更多自动化的报表、统计、生产分析或其他数字化应用。

4. 设备管理的数字化

无论数字印刷设备还是传统的印刷设备,完善的维护保养是保证设备高效产出的必要条件。数字印刷设备维保点位通常比较集中,比如成像设备、转印装置、纸路等,而传统印刷设备要复杂得多,胶印机中的油路、气路、墨路、水路、风路、齿轮传动、皮带传动、万向轴、咬牙交接等,似乎每一处都很关键,维保所使用的材料、工具、间隔时间等各有不同。曼罗兰的“达利通”提供了这样的一个程序化平台,不仅可以按需发出远程诊断请求,还可以根据设备本身的配置,自动罗列维保点位清单,针对不同点位维保要求,即时查看到对应的电子化维保指南,包括使用的工具、材料、步骤、指标等。根据设定的维保间隔及时提醒下次维保时间。这样,设备的维保就有了一个数字量化平台,操作工和维保人员可随时查看设备维保的状态,提前准备工具、材料等。

印刷业曾经也是高污染行业,随着多年的环保治理和技术、设备、工艺的更新换代,已经有了很大的变化。但是减少碳排放、实现碳达峰仍然是现在和未来所有人都得严肃面对的问题。传统印刷企业里大型印刷设备比数字印刷设备更耗能,如果能在印刷设备上对消耗的材料,尤其是能源进行统计和跟踪,自然有助于企业的数字化、智能化转型。通过一定的配置,曼罗兰的 IntegrationPilot 2.0 可支持这样的数字化需求,并将这些数据以醒目的图表展示出来。


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IntegrationPilot plus 2.0 可根据配置从服务器、机台客户端、网页端以及移动终端实时监控进行中的印刷生产


曼罗兰的 IntegrationPilot 系列软件对印刷生产作业产生的海量数据进行统计、分析,智能展示机台的作业效率、耗材、能源消耗等_副本.jpg

曼罗兰的 IntegrationPilot 系列软件对印刷生产作业产生的海量数据进行统计、分析,智能展示机台的作业效率、耗材、能源消耗等


结语

数字化并非数字印刷所独有,它既是节能增效、提升智能化水平的措施,也是提升产品品质、缩短交货时间、减少劳动力消耗、开拓客户市场的手段。传统印刷企业走向数字化转型是不可回避的,但企业不可听概念而盲动,不能为了数字化而数字化,叠床架屋设各种空架子,必须结合自身的软件、硬件条件,有计划地系统实施,尤其是最核心的印刷生产主体,即我们的印刷设备首先要数字化。只有脚踏实地,从基础起步,企业才能更有效地推进转型升级。

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