docModel systemu informatycznego monitorowania jakości
download 
Reklamacja Transkrypt
Model systemu informatycznego monitorowania jakości
MODEL SYSTEMU INFORMATYCZNEGO MONITOROWANIA JAKOCI PRODUKTU POLIGRAFICZNEGO PRZEMYSŁAW RÓEWSKI AGNIESZKA OLEJNIK-KRUGŁY EMMA KUSZTINA Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie Streszczenie Artykuł porusza problematyk utrzymania wysokiej jakoci produktu poligraficznego poprzez zastosowanie systemu informatycznego w nowoczesnych wielozespołowych maszynach drukujcych. Szybki wzrost automatyzacji procesów produkcyjnych nie tylko skrócił czasy przygotowawcze i zwikszył prdko druku, ale spowodował wiele problemów zwizanych z konfiguracj zaawansowanej technologicznie maszyny drukujcej. Problemem stało si dostrojenie parametrów nastawu maszyny drukujcej do wymaga jakociowych nakładanych odgórnie na proces produkcyjny. W artykule przedstawiono podejcie do konfiguracji maszyny drukujcej za pomoc systemu informatycznego opracowanego na podstawie rzeczywistych danych produkcyjnych, uwzgldniajcy rodzaj produktu, rónorodno parku maszynowego oraz wymagania jakociowe procesu produkcyjnego. Słowa kluczowe: kontrola jakoci, proces druku, system monitorowania jakoci. 1. Wprowadzenie Gwałtowny rozwój przemysłu poligraficznego (udział wyrobów poligraficznych w wiatowym rynku mediów wynosi 55%) spowodował zmian charakteru produkcji z jednostkowej na seryjn, a take rozwój nowych technik druku, [4]. Ponad 50% wszystkich wyrobów poligraficznych takich jak ksiki, czasopisma czy rónego rodzaju akcydensy drukowane s arkuszow technik offsetow, [3]. Jako tych wyrobów stanowi główny wyrónik na rynku konkurencyjnym. Pomimo e, istniej normy jakoci dla druku offsetowego (ISO 12647-2.2004), [5], utrzymanie stałego poziomu jakoci, wyraonego jako zbiór kluczowych parametrów jakoci, nadal stanowi skomplikowany problem. Wyrónia si około kilkanacie parametrów okrelajcych jako wyrobu, które dzieli si na trzy grupy. Do pierwszej grupy nale parametry, które mierzy si metodami densytometrycznymi, do drugiej parametry mierzone metodami fotometrycznymi, a trzecie rodzaj parametrów mierzy si poprzez pomiar wizualny, tj. przez ludzkie oko lub według wzorca algorytmu rozpoznawania obrazu, [8]. Problem utrzymania wysokiej jakoci produktu wynika z trudnoci dopasowania kombinacji ustawie maszyny drukujcej do wymaganych wartoci parametrów jakoci produktu poligraficznego. Na dzie dzisiejszy dopasowanie to wykonuje drukarz, bazujc głównie na swojej wiedzy i zdobytym dowiadczeniu. Ze wzgldu na ilo oraz wielowymiarowo wszystkich wskaników jakoci dopasowanie parametrów nastawu maszyny drukujcej wykonywane jest w sposób przypadkowy. Przemysław Róewski, Agnieszka Olejnik-Krugły, Emma Kusztina Model systemu informatycznego monitorowania jakoci produktu poligraficznego 197 Artykuł przedstawia zarys systemu monitorowania jakoci dla arkuszowego druku offsetowego. Zadaniem proponowanego systemu informatycznego, wspierajcego monitorowanie jakoci półproduktu gotowego powstajcego na etapie zadrukowania arkusza drukarskiego, jest dobór wstpnych ustawie maszyny drukujcej zgodnie z wymaganymi wskanikami jakoci ustalonymi na etapie zamówienia. Dobór wstpnych ustawie maszyny drukujcej wykonywane jest przez człowieka – operatora maszyny drukujcej, dlatego te skuteczno tego doboru zaley wyłcznie od dowiadczenia drukarza. W rezultacie powoduje to nisk przewidywalno czasów przestoju maszyny drukujcej, co przekłada si na wydłuenie czasów nastawu maszyny oraz straty materiałów w postaci papieru i farb. Niemoliwo ustalenia normatywów wykonania tych operacji tworzy dodatkowe problemy zarzdzania całym procesem produkcyjnym. 2. Obecny stan wiedzy Badania nad komputerow integracj procesów produkcyjnych i jednoczenie nad zapewnieniem wysokiej jakoci produktów poligraficznych prowadzone s przez wiodce w brany poligraficznej instytucje naukowo-badawcze, takie jak: Fogra (http://www.fogra.org), The International Cooperation for the Integration of Processes in Prepress, Press, and Postpress Organization (CIP4) (http://www.cip4.org) czy International Color Consortium (http://www.color.org). Rezultatem ich bada i eksperymentów jest wysoko rozwinit sie norm jakoci, wród których najnowsz i zarazem najwaniejsz norm dla druku offsetowego jest norma ISO 12647-2, [5]. Istnieje równie format JDF – Job Definition Format – bdcy cyfrowym opisem pracy (zamówienia), stworzony przez organizacj CIP4 (http://www.cip4.org). Podstawow funkcj JDF jest opis konkretnego zamówienia w postaci zbioru metadanych co umoliwia automatyczne zarzdzanie procesem przepływy prac oraz wsparcie dla systemów MIS. Obecnie istniej specjalistyczne urzdzenia słuce do pomiaru poszczególnych parametrów druku takie jak densytometry, kolorymetry, mikroskopy oraz lupy poligraficzne. Niestety, rczna kontrola kadego arkusza drukarskiego znacznie wydłua cykl produkcyjny. Najlepszym sposobem jego skrócenia jest automatyzacja procesu produkcyjnego. Chocia koncepcja systemu monitorowania jakoci dla produkcji poligraficznej została po raz pierwszy przedstawiona w [12] w 1998 roku, dopiero w 2008 na Midzynarodowych Targach Poligraficznych Drupa zaprezentowano pierwszy kompleksowy system kontroli jakoci Prinect. Istniejce na rynku systemy s niekompletne, czyli nie obejmuj pomiarów wszystkich niezbdnych parametrów jakoci. Poza tym skupiaj si na problemach zarzdzania przepływem prac w oparciu o standard branowy Job Definition Format (JDF) (http://www.cip4.org). Systemy kontroli jakoci takie jak Prinect Inpress Control firmy Heidelberg (http://www.heidelberg.com) czy Prinergy firmy Kodak (http://www.kodak.com) s rozwizaniami sprztowymi zapewniajcymi kompatybilno tylko z najnowszymi urzdzeniami oraz maszynami drukarskimi tych firm. Na chwil obecn nie istniej adne rozwizanie programowe majce charakter uniwersalnego systemu informatycznego monitorowania jakoci. 3. Specyfika kontroli jakoci półproduktu Produkcja poligraficzna w wyniku której powstaje produkt finalny obejmuje trzy kolejno nastpujce etapy: przygotowanie do druku (prepress), druk (press) oraz procesy wykoczeniowe (postpress). Kady z tych etapów koczy si wytworzeniem półproduktu, po których mona dokona kontroli jakoci. Kontrola po tych etapach ley w interesie producenta produktu poligraficznego. Istniej bowiem moliwo przeciwdziałania usterkom. Odpowiednie szybkie wykrycie błdów 198 POLSKIE STOWARZYSZENIE ZARZDZANIA WIEDZ Seria: Studia i Materiały, nr 32, 2010 pozwala na naprawienie lub minimalizacj, przy stosunkowo niewielkich narzutach finansowych i czasowych procesu tworzenia publikacji. Kontrola na etapach porednich rozpatrywana jest z perspektywy procesu wytwórczego i oparta jest na normach branowych, które definiuj jako jako stopie zgodnoci produktu z wytycznymi technologicznymi i projektowymi, [7]. Jako półproduktu na etapie druku całkowicie zaley od operacji zadrukowania arkusza drukarskiego. Osigniecie wymaganych parametrów jakoci na etapie zadrukowania arkusza koczy si prawie 100% gwarancj osignicia jakoci na kolejnych etapach wytwarzania półproduktu. Poniszy schemat przedstawia specyfik procesu druku skupiajc si główne na aspektach kontroli jakoci półproduktu (rys.1). Rys. 1. Specyfika procesu druku w aspekcie kontroli jakoci półproduktu ródło: Opracowanie własne. Proces wytworzenia produktu finalnego jest bardzo skomplikowany i składa si z trzech podprocesów: procesów przygotowawczych, procesu druku oraz procesów wykoczeniowych. Najbardziej złoonym procesem technologicznym jest proces druku, który mona podzieli na 4 nastpujce kolejno po sobie operacje technologiczne. 1. Operacja wstpna to skompletowanie odpowiednich materiałów np. papieru, farb czy płyt drukarskich, a nastpnie sprawdzenie gotowoci maszyny drukujcej do konkretnej pracy. 2. Nastpn operacj jest nastaw maszyny drukujcej. Zadanie pracy w formie elektronicznej (np. w formacie PDF) jest przekazywane do maszyny drukujcej oraz przygotowywane s płyty drukarskie. Operacja nastawu dokonywana jest rcznie przez drukarza. W najnowszych maszynach pracujcych w oparciu o JDF (http://www.cip4.org) nastawy niektórych zespołów maszyny drukujcej dokonuj si automatycznie. 3. Trzeci operacj jest drukowanie pracy na maszynie drukujcej. Procesu drukowania zaczyna si, gdy przygotowany jest zestaw płyty drukarskich i elektroniczna wersja pracy w formacie JDF zostanie wysłana do maszyny drukarskiej. Podczas uruchomienia procesu druku pierwsze kilkadziesit arkuszy jest marnowane w zwizku z koniecznoci równomiernego rozprowadzenia farby w zespole farbowym maszyny drukujcej. Właciwy druk rozpoczyna si w momencie, gdy parametry jakoci s zgodne z odpowiednimi normami, takimi jak ISO 12647-2, [5]. Przemysław Róewski, Agnieszka Olejnik-Krugły, Emma Kusztina Model systemu informatycznego monitorowania jakoci produktu poligraficznego 199 W momencie wykrycia wady przez urzdzenia kontrolne operator musi podj odpowiednie kroki ich naprawy. 4. Operacja kontroli jakoci półproduktu nastpuje po zadrukowaniu partii arkuszy. Polega ona na sprawdzeniu liczebnoci wydrukowanej partii oraz wyrywkowej kontroli jakoci wg przyjtych w danych przedsibiorstwie standardów. 4. Koncepcja systemu monitorowania jakoci produktu poligraficznego Zgodnie z filozofi Total Quality Management, jako rozpatrywana jest na rónych poziomach zarzdzania przedsibiorstwem, [1]. Zwaajc na cisł zaleno pomidzy jakoci a cen produktu, przy ustalaniu wymaga jakociowych na poszczególnych poziomach zarzdzania naley uwzgldni rodzaj stosowanej technologii oraz indywidualne wymagania klientów. Zatem, rozpatrujc specyfik brany poligraficznej na poziomie strategicznym zarzdzanie jakoci produktu poligraficznego polega na planowaniu produkcyjnych potrzeb przedsibiorstwa w oparciu o ISO 9001, [6]. Zawarte w tej normie wymagania s podstaw do kształtowania procedur wymaga jakociowych produktu kocowego na poziomie taktycznym, gdzie podstaw tego jest norma np. ISO 12647-2, [5]. Bazujc na tej normie oraz na wewntrznych normach przedsibiorstwa zarzdzania na poziomie operacyjnym polega na dopasowaniu parametrów projektu zamówienia do parametrów ustawie maszyny drukujcej (rys.2). Z punktu widzenia zapewnienia jakoci produktu oraz redukcji kosztów najwaniejszy jest poziom operacyjny, na którym jako produktu okrelana jest poprzez zbiór uzalenionych od siebie parametrów jakie naley kontrolowa na rónych etapach przygotowania produktu poligraficznego. Na etapie druku podczas operacji nastawu maszyny drukujcej mamy do czynienia z wielozespołow maszyn drukujc osigajc prdko nawet do 15tys arkuszy na godzin. Zachodzce w niej procesy fizyczno-chemiczno-mechaniczne s bardzo skomplikowane i dokładnie znane jedynie inynierom. Regulacja oraz dobór parametrów nastawu maszyny drukujcej jest niezwykle trudna i wymaga ogromnego dowiadczenia drukarza. Trudno doboru nastawu maszyny drukujcej wynika z iloci kombinacji pomidzy parametrami jakoci półproduktu a parametrami nastawu maszyny drukujcej. Przykładem złoonej zalenoci jest parametr okrelajcy grubo farby na podłou; gsto optyczna, [2]. Mierzona jest densytometrem ona na specjalnych paskach kontrolnych drukowanych razem z obrazem. Warto gstoci optycznej zaley m.in. od rodzaju papieru lub farby. Jeeli warto przekracza zakres 2-3% (wg ISO 12647-2) drukarz dokonuje regulacji maszyny drukujcej. Bezporednim przełoeniem regulacji gstoci optycznej w maszynie s kałamarze farbowe. Znajduj si one na kadym zespole maszyny drukujcej. Ilo kałamarzy farbowych zaley od rodzaju maszyny drukujcej oraz iloci zespołów farbowych np. maszyny Speedmaster XL 75 maj 24 strefy na kadym z 4 zespołów farbowych, gdzie kada strefa posiada 512 poziomów zmiennoci. Razem stanowi to 49 152 punkty regulacyjne. 200 POLSKIE STOWARZYSZENIE ZARZDZANIA WIEDZ Seria: Studia i Materiały, nr 32, 2010 Rys. 2. Model referencyjny dopasowania wewntrznych norm jakoci przedsibiorstwa do wymaganych na poziomie norm ISO ródło: Opracowanie własne. W przypadku tak złoonego problemu konieczne stało si opracowanie mechanizmu doboru parametrów nastawu maszyny drukujcej w formie systemu informatycznego monitorowania jakoci produktu poligraficznego. Istniej dwa podejcia do rozwizania tego problemu. Pierwsze podejcie polega na opracowaniu regułowego systemu ekspertowego, w którym baza wiedzy oparta jest na dowiadczeniu operatora maszyny drukujcej, eksperta w danej dziedzinie oraz wskanikach zawartych w normach jakoci, [9]. Drugie podejcie polega na opracowaniu modelu analitycznego pozwalajcego zamodelowa stochastyczn natur procesu doboru parametrów nastawu maszyny. Poniej przedstawiono koncepcj systemu informatycznego opart na symulacji procesu produkcyjnego (rys.3). Przedstawione podejcie wzbogaca istniejcy proces druku o system konfiguracji maszyny drukujcej. System rozpoczyna prac w momencie dostarczenia z etapu prepress (procesy przygotowawcze) parametrów pracy produktu poligraficznego zapisanych jako metadane w formacie JDF, [11]. JDF zawiera informacje o rodzaju podłoa, wymiarach produktu, rodzajach farb oraz inne dane produktu uzgodnione w trakcie rozmowy z klientem. Informacje zawarte w JDF stanowi dane wejciowe do modułu transformacji parametrów pracy na parametry nastawu maszyny drukujcej (1 na rys. 3). Moduł ten czerpie informacje z bazy wiedzy. Zawiera ona zapisane w formie reguł dane o parku maszynowych danego przedsibiorstwa, parametry kontrolne półproduktu oraz zakres ich dopuszczalnych wartoci. Przemysław Róewski, Agnieszka Olejnik-Krugły, Emma Kusztina Model systemu informatycznego monitorowania jakoci produktu poligraficznego 201 Rys. 3. Koncepcja systemu monitorowania jakoci w aspekcie kontroli jakoci półproduktu poligraficznego ródło: Opracowanie własne. Zadaniem drugiego modułu (2 na rys. 3) jest dobranie takich ustawie maszyny drukujce aby został spełniony warunek zachowania wartoci parametrów jakoci w zadanym przedziale liczbowym. Moduł nastawu parametrów maszyny drukujcej dokonuje przeliczenia parametrów pracy zdefiniowanych w wartociach dyskretnych na odpowiadajce im ustawienia maszyny majce charakter cigłych wartoci. Zadanie to realizowane jest w dwóch krokach: 1. W pierwszym kroku nastpuje przetworzenie wartoci dyskretnych parametrów ustawie maszyny drukujcej Yi do odpowiedniego dla kadego z nich zakresu wartoci cigłych tego samego parametru druku Uj. Konieczno tego typu przetwarzania wywodzi si z tego faktu, e w otoczeniu maszyny drukarskiej zachodz rónego rodzaju procesy stochastyczne, które mog wywoła do znaczce odchylenia wczeniej wyliczonych parametrów druku. Dla kadej z tego typu wartoci przez prowadzenie symulacji mona otrzyma zakres odchylenia od wartoci redniej. Realizacja tego eksperymentu bdzie wykorzysta generator liczb losowych, który pozwoli wygenerowa zbiór liczb w okrelonych zakresach o zadanym rozkładzie prawdopodobiestwa. 2. W drugim kroku nastpuje przetwarzanie wartoci cigłych parametrów ustawie maszyny drukujcej Uj do parametrów cigłych jakoci półproduktu Wi Konieczno tego typu przetwarzania wywodzi si z tego faktu, e rzeczywisty proces zadrukowania arkuszu odbywa si w wyniku szeregu procesów fizyczno-mechanicznych, które dokonuj si wewntrz maszyny w sposób nieprzerywalny w cigu wykonania jednej operacji. W ogólnym przypadku jedna warto parametru jakoci Wi zaley od kilku parametrów nastawu maszyny drukujcej Uj, gdzie j = 1,…,i. 202 POLSKIE STOWARZYSZENIE ZARZDZANIA WIEDZ Seria: Studia i Materiały, nr 32, 2010 Nastpnie dobrany zestaw ustawie zostaje przesłany w formie JDF do maszyny drukujcej. Rozpoczyna si proces zadruku arkuszy. Kontrola jakoci parametrów jakoci dokonywana jest rednio do setny arkusz (w zalenoci do zastosowanego planu kontroli wyrywkowej)13. Jeeli zmierzona warto choby jednego parametr nie bdzie zgodna ze zdefiniowanym zakresem cała partia arkuszy jest strat. Nastpuje wtedy ponowne dopasowanie ustawie maszyny drukujcej uwzgldniajc dokonany pomiar. W przypadku, gdy zmierzone wartoci parametrów jakoci zgodne s z zadanym przedziałem proces druku jest kontynuowany. Po zadrukowaniu odpowiedniej iloci arkuszy, zdefiniowanej przez nakład, cała partia półproduktów przekazana jest do dalszego procesu obróbki – introligatorni. 5. Podsumowanie Przedstawiona koncepcja sytemu informatycznej prezentuje zintegrowane podejcie do kontroli jakoci produktu poligraficznego w arkuszowym druku offsetowym. System monitowania jakoci produktu poligraficznego stanowi wsparcie dla operatora maszyny drukujcej poprzez automatyczne wykrycie wad jakociowych oraz doboru parametrów nastawu maszyny drukujcej w oparciu o normy jakociowe, specyfik maszyny drukujcej oraz parametry pracy wynikajce z zamówienia. %LEOLRJUDILD [1] Ackoff R.L., The “total” in Total Quality Management (TQM), Systemic Practice and Action Research, Springer, 2005. [2] Breede M.H., Handbook of Graphic Arts Equations, PIA/GATF Press, Pittsburgh, 2006. [3] Central Statistical Office, Warsaw, 2009. [4] Dorf R.C., The Technology Management Handbook, CRC Press, Boca Raton, 1999. [5] ISO 12647-2: Graphic technology. Process control for the manufacture of halftone color separations, proof and productions prints – Part 2: Offset processes – International Organization for Standardization, 2004. [6] ISO 9001: Quality management systems – Requirements, 2008. [7] Karaszewski R., Zarzdzanie jakoci – koncepcje, metody i narzdzia stosowane przez liderów wiatowego biznesu, Dom Organizatora, Toru, 2005. [8] Kipphan H., Handbook of Print Media - Technologies and Production Methods, Springer, Heidelberg, 2001. [9] Korytkowski P., Olejnik-Krugły A., Zaikin O., A Framework for a Quality Assurance in Offset Printing, 13th IFAC Symposium on Information Control Problems in Manufacturing, Moscow, 2008. [10] Lenz H.J., Wilrich P.T., Frontiers in Statistical Quality Control 7, Springer, 2004. [11] Ru-bai L. i in., JDF-based Integration Solution for Pressroom, International Conference on Computer Science and Software Engineering, IEEE, China, 2008. [12] Tse M.K., Forrest D.J., Briggs J.C., Automated Print Quality Analysis for Digital Printing Technologies, The Society of Electrophotography of Japan, SEP 40th Anniversary PanPacific Imaging Conference, Japan, 1998. 13 Lenz H.J., Wilrich P.T., 2004. Przemysław Róewski, Agnieszka Olejnik-Krugły, Emma Kusztina Model systemu informatycznego monitorowania jakoci produktu poligraficznego 203 MODEL OF INFORMATION SYSTEM OF THE PRINTING PRODUCT QUALITY MONITORING Summary The article broaches maintenance of printing product high quality through application of information system in modern multi-unit printing machines. Rapid growth of production process automation has not only shortened preparation times and increased printing speed but also caused many problems with configuring technologically advanced printing machine. It has become problematic to tune printing machine setting parameters to quality requirements imposed to production process. The article presents an approach to printing machine configuration by means of information system developed basing on real production data, taking into account the product type, diversity of machine park and production process quality requirements. Keywords: quality control, printing process, quality monitoring system. Przemysław Róewski Agnieszka Olejnik-Krugły Emma Kusztina Wydział Informatyki Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie ul. ołnierska 49, 71-210 Szczecin e-mail: [email protected] [email protected] [email protected]
