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哈佛教授Clayton Kristensen在1997年一部著作中首次提出了顛覆式創(chuàng)新（Disruptive Innovation）這一概念。但是，與我們直觀的理解不同在于，顛覆式創(chuàng)新并非完全是0->1的變革，Kristensen從用戶導(dǎo)向的視角對(duì)其特點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)為“更簡(jiǎn)單、更便利、更便宜”，并且，顛覆式創(chuàng)新也并非完全是競(jìng)爭(zhēng)性的，它可能是對(duì)原有市場(chǎng)的彌補(bǔ)，也可以發(fā)生在一個(gè)企業(yè)內(nèi)部的不同業(yè)務(wù)部門。

圖1-Calyton Kristensen提出顛覆式創(chuàng)新

當(dāng)然，顛覆性創(chuàng)新是一種在科學(xué)的發(fā)散中尋找可能性，但又需要借助于工程（Engineering）的收斂中來(lái)逐步落地，才能真正將顛覆性創(chuàng)新落地到為用戶帶來(lái)真正的價(jià)值，進(jìn)而贏得市場(chǎng)。貝加萊作為機(jī)器智能領(lǐng)域的全球技術(shù)領(lǐng)先企業(yè)，一直專注于與業(yè)界標(biāo)桿性企業(yè)合作，開創(chuàng)性的提供機(jī)器的創(chuàng)新方案。今天我們簡(jiǎn)單聊聊在印刷工業(yè)，我們的合作伙伴們一起開創(chuàng)的顛覆性技術(shù)應(yīng)用。

圖2-貝加萊控制技術(shù)覆蓋印刷機(jī)械各個(gè)機(jī)型

貝加萊印刷控制技術(shù)如圖2所示，涵蓋了印刷的各種機(jī)型及聯(lián)線生產(chǎn)系統(tǒng)，并且，借助于貝加萊在傳統(tǒng)領(lǐng)域的張力控制技術(shù)、溫度控制、裁切等技術(shù)，擴(kuò)展到數(shù)字印刷領(lǐng)域。

從專用套色到集成套色的變革

在上世紀(jì)90年代，像凹版、柔版這類卷筒紙印刷就開始從“機(jī)械軸”邁向“電子軸”傳動(dòng)的時(shí)代，這種從機(jī)械到機(jī)電融合的方式帶來(lái)了機(jī)器更高精度、更低的維護(hù)成本，以及更高速的響應(yīng)能力，這相對(duì)于純機(jī)械蝸輪蝸桿的傳動(dòng)而言，是一個(gè)巨大的進(jìn)步,如圖3為凹版印刷機(jī)械結(jié)構(gòu)。

為了實(shí)現(xiàn)這種電子軸，在這個(gè)領(lǐng)域，過(guò)去通常需要兩套系統(tǒng)，一套伺服傳動(dòng)控制和一套專用的套色系統(tǒng)。通常套色系統(tǒng)需要檢測(cè)印刷偏差，并計(jì)算出調(diào)節(jié)量反饋給傳動(dòng)系統(tǒng)，傳統(tǒng)上印刷套色系統(tǒng)非常昂貴，每一色組的價(jià)格高達(dá)數(shù)千美元。由于卷筒紙連續(xù)印刷過(guò)程中，紙張或薄膜經(jīng)過(guò)壓印、烘干后，紙張會(huì)產(chǎn)生變形，這種變形會(huì)給套印帶來(lái)復(fù)雜性，因?yàn)槿说娜庋鄯直娴慕缦拊?.1mm，因此，必須達(dá)到這個(gè)精度才能合格。

圖3-凹版印刷機(jī)組結(jié)構(gòu)圖

但是，由于紙張是連續(xù)的，任何的版的調(diào)整都會(huì)影響其他顏色，而且由于材料張力、機(jī)器速度、加速度、溫度等都與偏差及其調(diào)整緊密相關(guān)，這種緊密的耦合關(guān)系使得解耦算法成為系統(tǒng)的關(guān)鍵。

貝加萊借助于可編程計(jì)算機(jī)控制器的強(qiáng)大算法處理能力，以及實(shí)時(shí)以太網(wǎng)的高速傳輸能力，開創(chuàng)性的在伺服驅(qū)動(dòng)器上直接插入色標(biāo)檢測(cè)卡，并本地處理偏差，通過(guò)高速實(shí)時(shí)以太網(wǎng)POWERLINK給控制器，運(yùn)行套色算法，并解耦出偏差調(diào)整量給伺服軸，這一集成套色架構(gòu)，省略了專用套色系統(tǒng)，因此大幅降低了系統(tǒng)的整體成本。

圖4-凹版印刷無(wú)軸傳動(dòng)系統(tǒng)

早在2003年，貝加萊即與凹版印刷領(lǐng)域的國(guó)內(nèi)龍頭企業(yè)陜西北人開始合作，通過(guò)這種顛覆式的集成套色印刷技術(shù)，在各種材料（紙張/薄膜）、速度、加速度下的測(cè)試驗(yàn)證，終于形成了集成套色的解決方案，并穩(wěn)定運(yùn)行，印刷速度已經(jīng)從早期220m/min達(dá)到今天的550m/min的性能，如圖4。

集成套色不僅可以應(yīng)用于凹版無(wú)軸傳動(dòng)機(jī)組，也同樣適用于窄幅機(jī)組式柔版、輪轉(zhuǎn)膠印標(biāo)簽印刷機(jī)組等各種卷筒紙連續(xù)印刷機(jī)器。

直接驅(qū)動(dòng)技術(shù)

對(duì)于機(jī)械傳動(dòng)而言，為了降低機(jī)械復(fù)雜性，采用直接驅(qū)動(dòng)的方式也是非常重要的一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)。首先，它消除了傳統(tǒng)減速箱的背隙帶來(lái)的偏差，其次，采用直接連接提高了傳動(dòng)系統(tǒng)剛性，能夠獲得更好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力。直接驅(qū)動(dòng)通常采用扭矩電機(jī)，如圖5，這種電機(jī)的顯著特征是“低速大扭矩”，但這種類型電機(jī)會(huì)存在一種被稱為“齒槽效應(yīng)”的問(wèn)題，即，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)子經(jīng)過(guò)每個(gè)定子線圈的時(shí)候，對(duì)于高速電機(jī)，轉(zhuǎn)子的慣性可以沖破齒槽的磁場(chǎng)變化，但是，低速電機(jī)就會(huì)受到這個(gè)變化的磁場(chǎng)影響，進(jìn)而產(chǎn)生抖動(dòng)。

圖5-直驅(qū)電機(jī)

圖6-采用直接驅(qū)動(dòng)技術(shù)的W&H凹版印刷機(jī)組

這種齒槽效應(yīng)引發(fā)的抖動(dòng)會(huì)給像印刷機(jī)械這樣需要高精度傳動(dòng)的設(shè)備帶來(lái)影響，為了解決這個(gè)問(wèn)題，貝加萊的ACOPOS伺服系統(tǒng)提供了“齒槽間隙補(bǔ)償”功能，通過(guò)該項(xiàng)秘密武器，可以消除齒槽效應(yīng)帶來(lái)的抖動(dòng)，進(jìn)而使得印刷的質(zhì)量得到保障。例如，在德國(guó)知名印刷機(jī)械廠商W&H的高達(dá)16色的印刷系統(tǒng)中，如圖6，直驅(qū)技術(shù)使得機(jī)械結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單，版輥更換與維護(hù)也更為便利，這都得益于高質(zhì)量的技術(shù)保障。

數(shù)字印刷技術(shù)

數(shù)字印刷，是典型的跨界技術(shù)融合的典范，帶來(lái)了印刷技術(shù)的巨大變革，它將傳統(tǒng)的卷筒紙印刷的張力控制、直接驅(qū)動(dòng)技術(shù)與數(shù)字印刷的噴墨技術(shù)相融合，以一種顛覆式的生產(chǎn)方式來(lái)改變印刷工業(yè)對(duì)于“個(gè)性化”生產(chǎn)的需求，又可以達(dá)到大規(guī)模生產(chǎn)所需的速度，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)“大規(guī)模定制”。不僅如此，在貝加萊的合作用戶中，還有很多開創(chuàng)性的，將傳統(tǒng)印刷與數(shù)字印刷融合帶來(lái)的創(chuàng)新。

早在2010年左右，貝加萊即與HP展開數(shù)字印刷領(lǐng)域的合作，包括Indigo 單張數(shù)字印刷系列以及T系列卷筒紙連續(xù)印刷機(jī)型的合作，如圖7。

圖7-HP T系列卷筒紙數(shù)字印刷

對(duì)于HP T系列的印刷機(jī)而言，貝加萊提供了直接驅(qū)動(dòng)技術(shù)，它可以提供3微米的定位精度，以滿足數(shù)字印刷高品質(zhì)的需求，以及為高速印刷所提供的收放卷張力控制技術(shù)。這使得該型機(jī)器印刷速度可以達(dá)到彩色183m/min或單色244m/min的驚人速度。當(dāng)然，數(shù)字印刷還可以直接與印后裝訂單元結(jié)合，并形成個(gè)性化的書刊裝訂，為消費(fèi)者提供個(gè)性化的服務(wù)。

圖8-Krones的數(shù)字印刷與灌裝同步

在飲料灌裝領(lǐng)域，Krones是全球頂級(jí)廠商，除了在灌裝領(lǐng)域的合作，Krones還通過(guò)與貝加萊及數(shù)字印刷技術(shù)廠商共同合作，為用戶提供聯(lián)線數(shù)字印刷系統(tǒng)，如圖8，它可以在線更換標(biāo)簽，將數(shù)字印刷與傳統(tǒng)貼標(biāo)技術(shù)融合，帶來(lái)全新的貼標(biāo)能力，通過(guò)6-18個(gè)噴墨頭，提供所需的色彩組合，UV固化，這樣的單元可以達(dá)到12000/小時(shí)的容器生產(chǎn)。

這是一個(gè)典型的顛覆式創(chuàng)新應(yīng)用場(chǎng)景，因?yàn)樗沟糜∷⒌臉?biāo)簽完全可以按照個(gè)性化的需求來(lái)實(shí)現(xiàn)打印與貼標(biāo)，但是，其技術(shù)又來(lái)源于數(shù)字技術(shù)，以及傳統(tǒng)貼標(biāo)控制技術(shù)。

圖9-Gallus數(shù)字聯(lián)線印刷機(jī)

Gallus是柔版印刷領(lǐng)域全球知名的廠商，與貝加萊有著悠久合作歷史，在很多產(chǎn)品的印刷中，在基本的印刷色彩之上，還需要一些個(gè)性化的部分，在原有的機(jī)器上，增加數(shù)字印刷單元，如圖9，將原有的印刷疊加更為個(gè)性化的部分，例如打碼、標(biāo)識(shí)、個(gè)性化定制的標(biāo)簽內(nèi)容，Gallus的數(shù)字連線標(biāo)簽印刷可以達(dá)到1200dpi的印刷精度。

跨界融合帶來(lái)顛覆式創(chuàng)新

綜上所述，跨界融合為顛覆式創(chuàng)新帶來(lái)了機(jī)遇，顛覆式創(chuàng)新必然是用戶需求導(dǎo)向，能夠?yàn)橛脩魩?lái)更為便利的機(jī)器生產(chǎn)、更經(jīng)濟(jì)的系統(tǒng)、更簡(jiǎn)單的機(jī)器。當(dāng)然，顛覆式創(chuàng)新必須與工程落地相互結(jié)合，貝加萊提供的技術(shù)如套色、張力控制、直接驅(qū)動(dòng)技術(shù)都為這些機(jī)器的開發(fā)帶來(lái)風(fēng)險(xiǎn)的降低，采用成熟的技術(shù)，跨界融合，是顛覆式創(chuàng)新的邏輯道路。