数字孪生在印刷业智能化建设中的探索与实践

基于数字孪生技术的制造加工企业能够实现以全面感知的制造数据连接生产过程与生产决策,并通过生产大数据的分析与统计、信息的逻辑建模驱动生产决策的生成,有效地提高生产管控能力、产品质量和生产效率。本文在分析数字孪生应用层级基础上,将数字孪生在印刷智能工厂建设中的应用集中于三个层面:基于信息融合实现印刷装备状态预测;基于数据驱动实现印刷车间瓶颈分析;基于诊断分析实现印刷企业的决策支持。分别探析了数字孪生应用的三个层面研究方法与研究现状,并提出在工业互联网、边缘计算等新技术发展日趋成熟的背景下数字孪生在印刷包装智能工厂中的应用发展前景与发展方向。

包装印刷设备网络协同制造模式实施路径研究

推行包装印刷设备网络协同制造模式是促进产业转型和实现高质量发展的重要方法。为给企业实施网络协同制造模式提供操作框架和实践参考,本研究对包装印刷设备产业的现状和特征进行分析,基于现实案例,参考精益屋模型,提出了包装印刷设备网络协同制造模式的框架模型,并对包装印刷设备网络协同制造模式的实施所面临的困难和挑战进行分析。

科教融合模式下包装工程专业《大学化学》基础课程教学改革

在科教融合模式下,文章剖析了目前包装工程专业开设的《大学化学》基础课程教学中存在的问题及国内外相关教学改革策略,并根据包装工程专业的特色及其科技竞赛性质,探究了该课程的教学改革。首先通过动态优化教学内容,让该专业的最新科研成果进入第一课堂,在深化知识点的同时开阔学生的科学视野;其次结合分组讨论,通过分享式教学建立阶梯式知识链条,促使学生在目标任务驱动下主动参与知识讨论;最后以工程应用为导向,强化实验及实践教学,将科研预模拟真正地融入第二课堂。通过实行本研贯通的创新人才培养模式,希望能够将本课程建设成为探究型、研究型课程,以期为进一步促进工科学生基础课程的科教融合建设及教学改革提供借鉴。

产教融合在培养印刷包装高级专门人才中的应用研究

印刷包装产业特点和人才需求决定了印刷包装高级专门人才培养的创新性和应用型目标。产教融合是国内外高等教育培养创新性应用型高级专门人才的有效途径。本文结合印刷包装产业特点和人才需求论述了印刷包装高等教育领域现状和特点,分析了产教融合战略对印刷包装高等教育发展与人才培养的影响,结合作者多年印刷包装高等教育实践探讨了印刷包装高等教育发展与人才培养中产教融合的实现途径。本文提出的观点对印刷包装高等教育一流专业建设和人才培养具有借鉴价值。

数字印刷系统色序呈色差异分析及其密度学解读

在彩色印刷中,影响印刷呈色效果的因素很多,色序就是其中之一。本研究采用数字印刷系统,利用相同的3色分色原稿,进行了不同色序的印刷实验,基于密度学体系进行了样张数据的测量和分析。研究结果证明不同的印刷色序会产生不同的呈色效果;从密度学体系来看,“首层反射”是反射密度的重要组成部分;“密度的可加性与比例性”命题需要商榷;色序具有分色依赖性。

关于印刷包装专业学位教学方式的探索与实践

虽然疫情对传统教学模式带来了巨大冲击,但也成为了线上教学模式发展的契机。文中以《印刷机原理与结构》线上教学为例,对新形势下印刷设备专业教学方法进行了探讨。同时,阐述了线上教学过程中的重点问题与对策,分享了线上教学内容、教学方式方法以及考核方案。实践表明,线上教学模式在学生中取得了较好反馈,新模式的探索初见成效,拓宽了未来印刷设备专业的教学发展路径,对工科类专业课程的进一步教学改革有一定的指导作用。

跨文化背景下《包装专业德语》课程教学模式改革探究

以西安理工大学包装工程专业特色课程《包装专业德语》为研究对象,探索跨文化背景下双语类专业课程课堂教学模式的改革方向。立足于《包装专业德语》课程特点、学情及教学现状,提出以“学生为主体,教师为主导”的新型课堂教学模式,旨在促进学生自主深度学习。同时,采用课程思政融合式教学,寓情于教学,利用学科思维,提炼课程中蕴含的文化基因及价值范式,在传授知识、培养能力的同时,实现思想政治教育,做到教书与育人的有机统一。此外,引入德国师资辅助教学的课堂改革模式,为培养与国际接轨、工程实践能力强、具有良好创新能力的高素质复合型人才奠定基础。

基于DXF文件的数字模切路径优化算法研究

针对数字模切直接提取刀线文件数据时图元模切顺序的无序性,即直接按刀线文件所给出的图元路径规划的先后次序进行路径模切,则会出现空刀路径太长的问题,本研究提出了一种基于遗传算法的改进型路径规划方法。首先分析了刀线文件数据特点,将各图元模切起始点分解为由图元序号和各图元内初始模切点对应的锚点序号组成的染色体,将染色体分割为头部和尾部分别进行变换处理。其中针对图元序号的唯一性特点进行遗传和交叉变换,针对初始模切点对应的锚点序号不能大于该图元中锚点的个数这一特点进行遗传和变异的变换。为了提高效率,避免局部优化,该算法是首先通过一维优化的方法对图元顺序进行了优化,以图元顺序优化结果作为初始染色体序列,然后利用遗传算法进行了再次优化。通过实例计算将该算法和刀线模切的直接路径规划算法进行计算对比,结果表明经该算法优化后的模切路径中空刀程路径长度远小于直接路径规划中的空刀程路径长度,节约运行时间,数字模切效率得到了较大的提高。

面向印刷工程的《机械控制工程基础》课程教学改革实践

印刷行业所涉产业是国民经济的支柱性产业之一,正处于向绿色化、数字化、智能化、融合化全面高质量发展的历史时期,亟需大量的印刷工程专业高端技术人才。然而,作为印刷工程核心专业基础课程,《机械控制工程基础》课程在教学过程中依然存在内容与印刷装备行业产教融合度不高、行业内课程思政元素挖掘不深、支撑大学生创新创业力度不足等问题,无法满足培养行业专业人才的教学需求。为此,西安理工大学印刷包装与数字媒体学院面向印刷工程专业人才培养目标,从以印刷装备控制领域典型案例挖掘与融入、印刷领域课程思政育人要素的挖掘与融入、基于印刷装备控制案例的课程实验设计3个方面,对《机械控制工程基础》课程教学进行系统性改革,取得了良好的效果,提升了学生综合运用专业知识和解决工程实际问题的能力。

改性聚醚醚酮在气调包装膜领域的研究进展

简要介绍气调包装膜的透气机制及改性聚醚醚酮(PEEK)的基本结构和特性,详细综述了近年来可用于提高改性PEEK基气调包装膜热力学稳定性、透气透湿性和抗菌等特性所涉及的物理、化学改性技术及其改性机理,最后展望了改性PEEK在气调包装领域的未来研究方向,并提出了其可能存在的问题及挑战。

面向印刷装备领域的专业学位研究生培养质量保障体系建设

针对材料与化工专业印刷设备及自动化方向专业学位研究生培养过程中存在的产教融合不充分、双导师制落实不足、实践能力缺乏等问题,本文以深化产教融合为抓手,重点从改革材料与化工专业学位研究生培养模式、完善专业学位研究生培养双导师机制、构建产教融合多维实践能力培养平台三方面建设专业学位研究生培养质量保障体系,为培育满足印刷装备产业需求侧要求的高端研究型技术人才奠定基础,对研究生分类培养模式下印刷包装领域专业学位培养方案优化具有借鉴价值。

无轴传动凹版印刷机的相邻偏差耦合同步控制

针对无轴传动凹版印刷机的同步协调控制,考虑印刷基体张力恒定和套印准确的要求,基于相邻偏差耦合思想提出了一种能同时满足凹版印刷机无轴传动系统完全同步和比例同步特点的控制结构。针对无轴传动系统动力驱动部件非线性、强耦合的特点,设计了2阶自抗扰控制器以实现收放卷牵引单元与印刷色组单元高精度的跟踪控制和扰动补偿。构建了无轴传动凹版印刷机同步控制策略的仿真模型,仿真结果表明,提出的同步控制结构具有较高的同步控制精度和稳定性,设计的自抗扰控制器具有较好的速度跟踪性能和抗扰能力。

计及弯曲刚度的印刷运动薄膜横向振动控制研究

研究了不同边界条件下,计及弯曲刚度的轴向运动薄膜横向振动的主动控制问题.建立计及弯曲刚度的印刷运动薄膜的计算模型.利用有限差分法,对轴向运动薄膜的振动微分方程进行离散,推导出轴向运动矩形薄膜横向振动控制系统的状态方程.采用次最优控制法,对不同边界条件下轴向运动矩形薄膜横向振动进行主动控制研究.计算结果表明:采用次最优控制法能够在短时间内迅速、有效地降低运动薄膜的振动强度,并使之衰减趋近于0.作动器作用在固定位置点处时,对运动薄膜施加控制后,四边简支边界条件下的控制效果好.作动器作用在不同位置点处时,两种边界条件下中心点处的控制效果最好.计算证明次最优控制法能够有效地抑制印刷过程中计及弯曲刚度的轴向运动薄膜的横向振动,从而提高印刷套印精度,保证精密印刷质量.

基于无矩理论的凹版印刷机运动薄膜横向振动特性及稳定性

研究了运动薄膜横向振动特性及其稳定性,以无矩理论为基础,建立了多色组印刷情况下具有中间刚性支承运动薄膜的横向振动模型。根据D’Alembert原理,建立了振动系统的运动微分方程。数值分析了薄膜的振动频率与运动速度、张力、支承位置之间的关系,结果表明中间单刚性支承薄膜振动发散失稳的临界速度为35.855m/s。对于具有中间两刚性支承的印刷运动薄膜,薄膜轴向运动速度越低,支撑位置的变化对薄膜振动频率影响越明显。

凹版印刷基材烘干温度对张力的影响机理分析

为了提高凹版印刷中料带张力的控制精度,需要对凹版印刷中的张力模型进行深入研究,建立更加精确的张力模型,重点研究电子轴凹版印刷烘干温度对印刷部分张力系统的影响。首先根据质量守恒定律建立了包含温度因素的印刷部分张力模型,该数学模型首次考虑了干燥系统造成的料带温度不均匀分布状态;然后从系统输入和输出关系出发,采用MATLAB/Simulink软件对张力模型进行数值仿真,并在电子轴凹版印刷设备上进行实验研究,验证张力模型和数值仿真的正确性;最后分析了烘干温度对张力系统特性的影响规律。研究表明:烘干温度对张力系统稳态性能没有影响,而对系统的瞬态特性影响显著,瞬态过渡过程时间随着烘干温度增高而增长;在电子轴凹版印刷机工作条件下,烘干温度为60～80℃时,瞬态过渡过程时间相比于无干燥系统增长了41%～82%。该研究成果为电子轴凹版印刷张力系统和套准系统的理论研究提供了重要基础,有利于提高电子轴凹版印刷产品质量。

变密度印刷纸带的非线性自由振动特性分析

关于变密度纸带振动的研究多数局限于小挠度线性问题的讨论,对于变密度印刷纸带大挠度非线性振动问题的研究很少。然而,在实际中,由于印刷图文的分布不同纸带的密度是变化的。研究变密度运动印刷纸带的非线性振动特性。基于von Karman薄板理论推导出轴向运动纸带大挠度振动方程,应用Bubnov-Galerkin方法对振动偏微分方程组进行离散,利用椭圆积分法对微分方程进行求解,得出纸带非线性振动的频率表达式。分析了不同初始条件下,密度系数,无量纲运动速度和长宽比对运动纸带大挠度振动复频率的影响。该研究为提高印刷设备的工作稳定性提供理论依据。

卷筒料印刷装备收卷张力系统解耦控制研究

目的为了保证卷筒料印刷装备收卷张力系统的性能,提出一种适用于收卷张力系统的自抗扰(ADRC)解耦控制器。方法在收卷张力系统数学模型基础上,结合卷筒料收卷系统的工作原理,基于ADRC控制技术设计收卷张力系统的ADRC解耦控制器,并利用Simulink软件对所提出的控制策略进行仿真研究。结果在相同的阶跃输入下,研究结果表明,PID控制器调整时间为2.4 s,而ADRC解耦控制器调整时间为0.7 s;在PID控制下,收卷基材张力出现超调和震荡,而在ADRC解耦控制下,基材张力无超调和震荡现象;采用PID控制器,收卷牵引跨度张力变化引起收卷跨度张力波动,而采用ADRC控制器则没有波动。结论提出的卷筒料印刷装备收卷张力系统ADRC解耦控制器实现了高精度张力控制,具有比传统PID控制器更好的控制性能。

具有运动速度的印刷纸板的稳定性分析

以陕西北人PRC250烟包专用机组式凹版印刷机印刷承印物-克重为250 g/m2的纸板为研究对象,基于运动薄板理论,将具有一定厚度并具有一定抗弯刚度的印刷纸板简化成薄板模型,对具有运动速度的印刷纸板的稳定性进行研究。建立了纸板的动力学模型,通过能量法及变分原理建立了运动纸板的横向振动微分方程。采用伽辽金无网格法对振动微分方程进行离散,得到其复特征值方程。通过数值计算,分析讨论了不同边界条件对运动印刷纸板的动力稳定区域的影响,确定了PRC250烟包专用机组式凹印机上满足对边简支对边自由边界条件的印刷纸板,其发散失稳的临界速度为27.55 m/s。这一结论为印刷设备稳定工作区间的确定和结构优化提供了理论依据。

单张纸印刷机理纸部纸张的空气动力学分析与机构优化

目的提高单张纸印刷机理纸机构的理纸效率,使纸张快速、平稳地降落到收纸台上,从而提高整个印刷机的工作速度。方法本文从空气动力学的角度,对单张纸印刷机高速运行状态下待收的纸张进行受力分析,构建单张纸印刷机理纸机构气流的空气动力学模型,用于指导理纸机构的优化。结果提出了基于空气动力学分析的胶印机理纸机构优化思路,对南京造币公司J20型印刷机的理纸机构进行了优化改进。实验结果表明,优化后的机构理纸故障率减少了30%左右。结论该研究对印刷机理纸机构的机构设计与优化开创了一个新的思路,此优化设计的机构收纸故障率明显降低。

产教融合背景下区域性印刷技术技能人才培养模式探析

产教融合是提高人才培养质量的有效途径,是高职教育内涵式发展的必由之路。本文分析了区域印刷行业人才需求与高职人才培养之间的矛盾,阐述了基于产教融合的高素质技术技能人才培养的可行性,构建了“四方参与、双主体育人、多层次实践、四级能力递进”的产教融合人才培养模式,并从构建产教融合育人共同体、搭建多元化多层次实践教学平台、组建校企师资团队等方面探索了该人才培养模式的实施路径,以培养与区域行业发展相适应的高素质技术技能人才。