MODEL SYSTEMU INFORMATYCZNEGO MONITOROWANIA JAKO CI PRODUKTU POLIGRAFICZNEGO PRZEMYSŁAW RÓ EWSKI AGNIESZKA OLEJNIK-KRUGŁY EMMA KUSZTINA Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie Streszczenie Artykuł porusza problematyk utrzymania wysokiej jako ci produktu poligraficznego poprzez zastosowanie systemu informatycznego w nowoczesnych wielozespołowych maszynach drukuj cych. Szybki wzrost automatyzacji procesów produkcyjnych nie tylko skrócił czasy przygotowawcze i zwi kszył pr dko druku, ale spowodował wiele problemów zwi zanych z konfiguracj zaawansowanej technologicznie maszyny drukuj cej. Problemem stało si dostrojenie parametrów nastawu maszyny drukuj cej do wymaga jako ciowych nakładanych odgórnie na proces produkcyjny. W artykule przedstawiono podej cie do konfiguracji maszyny drukuj cej za pomoc systemu informatycznego opracowanego na podstawie rzeczywistych danych produkcyjnych, uwzgl dniaj cy rodzaj produktu, ró norodno parku maszynowego oraz wymagania jako ciowe procesu produkcyjnego. Słowa kluczowe: kontrola jako ci, proces druku, system monitorowania jako ci. 1. Wprowadzenie Gwałtowny rozwój przemysłu poligraficznego (udział wyrobów poligraficznych w wiatowym rynku mediów wynosi 55%) spowodował zmian charakteru produkcji z jednostkowej na seryjn, a tak e rozwój nowych technik druku, [4]. Ponad 50% wszystkich wyrobów poligraficznych takich jak ksi ki, czasopisma czy ró nego rodzaju akcydensy drukowane s arkuszow technik offsetow, [3]. Jako tych wyrobów stanowi główny wyró nik na rynku konkurencyjnym. Pomimo e, istniej normy jako ci dla druku offsetowego (ISO 12647-2.2004), [5], utrzymanie stałego poziomu jako ci, wyra onego jako zbiór kluczowych parametrów jako ci, nadal stanowi skomplikowany problem. Wyró nia si około kilkana cie parametrów okre laj cych 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 jako ci produktu wynika z trudno ci dopasowania kombinacji ustawie maszyny drukuj cej do wymaganych warto ci parametrów jako ci produktu poligraficznego. Na dzie dzisiejszy dopasowanie to wykonuje drukarz, bazuj c głównie na swojej wiedzy i zdobytym do wiadczeniu. Ze wzgl du na ilo oraz wielowymiarowo wszystkich wska ników jako ci dopasowanie parametrów nastawu maszyny drukuj cej wykonywane jest w sposób przypadkowy.
Przemysław Ró ewski, Agnieszka Olejnik-Krugły, Emma Kusztina Model systemu informatycznego monitorowania jako ci produktu poligraficznego 197 Artykuł przedstawia zarys systemu monitorowania jako ci dla arkuszowego druku offsetowego. Zadaniem proponowanego systemu informatycznego, wspieraj cego monitorowanie jako ci półproduktu gotowego powstaj cego na etapie zadrukowania arkusza drukarskiego, jest dobór wst pnych ustawie maszyny drukuj cej zgodnie z wymaganymi wska nikami jako ci ustalonymi na etapie zamówienia. Dobór wst pnych ustawie maszyny drukuj cej wykonywane jest przez człowieka operatora maszyny drukuj cej, dlatego te skuteczno tego doboru zale y wył cznie od do wiadczenia drukarza. W rezultacie powoduje to nisk przewidywalno czasów przestoju maszyny drukuj cej, co przekłada si na wydłu enie czasów nastawu maszyny oraz straty materiałów w postaci papieru i farb. Niemo liwo ustalenia normatywów wykonania tych operacji tworzy dodatkowe problemy zarz dzania całym procesem produkcyjnym. 2. Obecny stan wiedzy Badania nad komputerow integracj procesów produkcyjnych i jednocze nie nad zapewnieniem wysokiej jako ci produktów poligraficznych prowadzone s przez wiod ce w bran y 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 rozwini t sie norm jako ci, w ród których najnowsz i zarazem najwa niejsz norm dla druku offsetowego jest norma ISO 12647-2, [5]. Istnieje równie format JDF Job Definition Format b d cy cyfrowym opisem pracy (zamówienia), stworzony przez organizacj CIP4 (http://www.cip4.org). Podstawow funkcj JDF jest opis konkretnego zamówienia w postaci zbioru metadanych co umo liwia automatyczne zarz dzanie procesem przepływy prac oraz wsparcie dla systemów MIS. Obecnie istniej specjalistyczne urz dzenia słu ce do pomiaru poszczególnych parametrów druku takie jak densytometry, kolorymetry, mikroskopy oraz lupy poligraficzne. Niestety, r czna kontrola ka dego arkusza drukarskiego znacznie wydłu a cykl produkcyjny. Najlepszym sposobem jego skrócenia jest automatyzacja procesu produkcyjnego. Chocia koncepcja systemu monitorowania jako ci dla produkcji poligraficznej została po raz pierwszy przedstawiona w [12] w 1998 roku, dopiero w 2008 na Mi dzynarodowych Targach Poligraficznych Drupa zaprezentowano pierwszy kompleksowy system kontroli jako ci Prinect. Istniej ce na rynku systemy s niekompletne, czyli nie obejmuj pomiarów wszystkich niezb dnych parametrów jako ci. Poza tym skupiaj si na problemach zarz dzania przepływem prac w oparciu o standard bran owy Job Definition Format (JDF) (http://www.cip4.org). Systemy kontroli jako ci takie jak Prinect Inpress Control firmy Heidelberg (http://www.heidelberg.com) czy Prinergy firmy Kodak (http://www.kodak.com) s rozwi zaniami sprz towymi zapewniaj cymi kompatybilno tylko z najnowszymi urz dzeniami oraz maszynami drukarskimi tych firm. Na chwil obecn nie istniej adne rozwi zanie programowe maj ce charakter uniwersalnego systemu informatycznego monitorowania jako ci. 3. Specyfika kontroli jako ci półproduktu Produkcja poligraficzna w wyniku której powstaje produkt finalny obejmuje trzy kolejno nast puj ce etapy: przygotowanie do druku (prepress), druk (press) oraz procesy wyko czeniowe (postpress). Ka dy z tych etapów ko czy si wytworzeniem półproduktu, po których mo na dokona kontroli jako ci. Kontrola po tych etapach le y w interesie producenta produktu poligraficznego. Istniej bowiem mo liwo przeciwdziałania usterkom. Odpowiednie szybkie wykrycie bł dów
198 POLSKIE STOWARZYSZENIE ZARZ DZANIA 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 po rednich rozpatrywana jest z perspektywy procesu wytwórczego i oparta jest na normach bran owych, które definiuj jako jako stopie zgodno ci produktu z wytycznymi technologicznymi i projektowymi, [7]. Jako półproduktu na etapie druku całkowicie zale y od operacji zadrukowania arkusza drukarskiego. Osi gniecie wymaganych parametrów jako ci na etapie zadrukowania arkusza ko czy si prawie 100% gwarancj osi gni cia jako ci na kolejnych etapach wytwarzania półproduktu. Poni szy schemat przedstawia specyfik procesu druku skupiaj c si główne na aspektach kontroli jako ci półproduktu (rys.1). Rys. 1. Specyfika procesu druku w aspekcie kontroli jako ci półproduktu ródło: Opracowanie własne. Proces wytworzenia produktu finalnego jest bardzo skomplikowany i składa si z trzech podprocesów: procesów przygotowawczych, procesu druku oraz procesów wyko czeniowych. Najbardziej zło onym procesem technologicznym jest proces druku, który mo na podzieli na 4 nast puj ce kolejno po sobie operacje technologiczne. 1. Operacja wst pna to skompletowanie odpowiednich materiałów np. papieru, farb czy płyt drukarskich, a nast pnie sprawdzenie gotowo ci maszyny drukuj cej do konkretnej pracy. 2. Nast pn operacj jest nastaw maszyny drukuj cej. Zadanie pracy w formie elektronicznej (np. w formacie PDF) jest przekazywane do maszyny drukuj cej oraz przygotowywane s płyty drukarskie. Operacja nastawu dokonywana jest r cznie przez drukarza. W najnowszych maszynach pracuj cych w oparciu o JDF (http://www.cip4.org) nastawy niektórych zespołów maszyny drukuj cej dokonuj si automatycznie. 3. Trzeci operacj jest drukowanie pracy na maszynie drukuj cej. 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 kilkadziesi t arkuszy jest marnowane w zwi zku z konieczno ci równomiernego rozprowadzenia farby w zespole farbowym maszyny drukuj cej. Wła ciwy druk rozpoczyna si w momencie, gdy parametry jako ci s zgodne z odpowiednimi normami, takimi jak ISO 12647-2, [5].
Przemysław Ró ewski, Agnieszka Olejnik-Krugły, Emma Kusztina Model systemu informatycznego monitorowania jako ci produktu poligraficznego 199 W momencie wykrycia wady przez urz dzenia kontrolne operator musi podj odpowiednie kroki ich naprawy. 4. Operacja kontroli jako ci półproduktu nast puje po zadrukowaniu partii arkuszy. Polega ona na sprawdzeniu liczebno ci wydrukowanej partii oraz wyrywkowej kontroli jako ci wg przyj tych w danych przedsi biorstwie standardów. 4. Koncepcja systemu monitorowania jako ci produktu poligraficznego Zgodnie z filozofi Total Quality Management, jako rozpatrywana jest na ró nych poziomach zarz dzania przedsi biorstwem, [1]. Zwa aj c na cisł zale no pomi dzy jako ci a cen produktu, przy ustalaniu wymaga jako ciowych na poszczególnych poziomach zarz dzania nale- y uwzgl dni rodzaj stosowanej technologii oraz indywidualne wymagania klientów. Zatem, rozpatruj c specyfik bran y poligraficznej na poziomie strategicznym zarz dzanie jako ci produktu poligraficznego polega na planowaniu produkcyjnych potrzeb przedsi biorstwa w oparciu o ISO 9001, [6]. Zawarte w tej normie wymagania s podstaw do kształtowania procedur wymaga jako ciowych produktu ko cowego na poziomie taktycznym, gdzie podstaw tego jest norma np. ISO 12647-2, [5]. Bazuj c na tej normie oraz na wewn trznych normach przedsi biorstwa zarz dzania na poziomie operacyjnym polega na dopasowaniu parametrów projektu zamówienia do parametrów ustawie maszyny drukuj cej (rys.2). Z punktu widzenia zapewnienia jako ci produktu oraz redukcji kosztów najwa niejszy jest poziom operacyjny, na którym jako produktu okre- lana jest poprzez zbiór uzale nionych od siebie parametrów jakie nale y kontrolowa na ró nych etapach przygotowania produktu poligraficznego. Na etapie druku podczas operacji nastawu maszyny drukuj cej mamy do czynienia z wielozespołow maszyn drukuj c osi gaj c pr dko nawet do 15tys arkuszy na godzin. Zachodz ce w niej procesy fizyczno-chemiczno-mechaniczne s bardzo skomplikowane i dokładnie znane jedynie in ynierom. Regulacja oraz dobór parametrów nastawu maszyny drukuj cej jest niezwykle trudna i wymaga ogromnego do wiadczenia drukarza. Trudno doboru nastawu maszyny drukuj cej wynika z ilo ci kombinacji pomi dzy parametrami jako ci półproduktu a parametrami nastawu maszyny drukuj cej. Przykładem zło onej zale no ci jest parametr okre laj cy grubo farby na podło u; g sto optyczna, [2]. Mierzona jest densytometrem ona na specjalnych paskach kontrolnych drukowanych razem z obrazem. Warto g sto ci optycznej zale y m.in. od rodzaju papieru lub farby. Je eli warto przekracza zakres 2-3% (wg ISO 12647-2) drukarz dokonuje regulacji maszyny drukuj cej. Bezpo rednim przeło eniem regulacji g sto ci optycznej w maszynie s kałamarze farbowe. Znajduj si one na ka dym zespole maszyny drukuj cej. Ilo kałamarzy farbowych zale y od rodzaju maszyny drukuj cej oraz ilo ci zespołów farbowych np. maszyny Speedmaster XL 75 maj 24 strefy na ka dym z 4 zespołów farbowych, gdzie ka da strefa posiada 512 poziomów zmienno ci. Razem stanowi to 49 152 punkty regulacyjne.
200 POLSKIE STOWARZYSZENIE ZARZ DZANIA WIEDZ Seria: Studia i Materiały, nr 32, 2010 Rys. 2. Model referencyjny dopasowania wewn trznych norm jako ci przedsi biorstwa do wymaganych na poziomie norm ISO ródło: Opracowanie własne. W przypadku tak zło onego problemu konieczne stało si opracowanie mechanizmu doboru parametrów nastawu maszyny drukuj cej w formie systemu informatycznego monitorowania jako- ci produktu poligraficznego. Istniej dwa podej cia do rozwi zania tego problemu. Pierwsze podej cie polega na opracowaniu regułowego systemu ekspertowego, w którym baza wiedzy oparta jest na do wiadczeniu operatora maszyny drukuj cej, eksperta w danej dziedzinie oraz wska nikach zawartych w normach jako ci, [9]. Drugie podej cie polega na opracowaniu modelu analitycznego pozwalaj cego zamodelowa stochastyczn natur procesu doboru parametrów nastawu maszyny. Poni ej przedstawiono koncepcj systemu informatycznego opart na symulacji procesu produkcyjnego (rys.3). Przedstawione podej cie wzbogaca istniej cy proces druku o system konfiguracji maszyny drukuj cej. 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 podło a, wymiarach produktu, rodzajach farb oraz inne dane produktu uzgodnione w trakcie rozmowy z klientem. Informacje zawarte w JDF stanowi dane wej ciowe do modułu transformacji parametrów pracy na parametry nastawu maszyny drukuj cej (1 na rys. 3). Moduł ten czerpie informacje z bazy wiedzy. Zawiera ona zapisane w formie reguł dane o parku maszynowych danego przedsi biorstwa, parametry kontrolne półproduktu oraz zakres ich dopuszczalnych warto ci.
Przemysław Ró ewski, Agnieszka Olejnik-Krugły, Emma Kusztina Model systemu informatycznego monitorowania jako ci produktu poligraficznego 201 Rys. 3. Koncepcja systemu monitorowania jako ci w aspekcie kontroli jako ci półproduktu poligraficznego ródło: Opracowanie własne. Zadaniem drugiego modułu (2 na rys. 3) jest dobranie takich ustawie maszyny drukuj ce aby został spełniony warunek zachowania warto ci parametrów jako ci w zadanym przedziale liczbowym. Moduł nastawu parametrów maszyny drukuj cej dokonuje przeliczenia parametrów pracy zdefiniowanych w warto ciach dyskretnych na odpowiadaj ce im ustawienia maszyny maj ce charakter ci głych warto ci. Zadanie to realizowane jest w dwóch krokach: 1. W pierwszym kroku nast puje przetworzenie warto ci dyskretnych parametrów ustawie maszyny drukuj cej Y i do odpowiedniego dla ka dego z nich zakresu warto ci ci głych tego samego parametru druku U j. Konieczno tego typu przetwarzania wywodzi si z tego faktu, e w otoczeniu maszyny drukarskiej zachodz ró nego rodzaju procesy stochastyczne, które mog wywoła do znacz ce odchylenia wcze niej wyliczonych parametrów druku. Dla ka dej z tego typu warto ci przez prowadzenie symulacji mo na otrzyma zakres odchylenia od warto ci redniej. Realizacja tego eksperymentu b dzie wykorzysta generator liczb losowych, który pozwoli wygenerowa zbiór liczb w okre lonych zakresach o zadanym rozkładzie prawdopodobie stwa. 2. W drugim kroku nast puje przetwarzanie warto ci ci głych parametrów ustawie maszyny drukuj cej U j do parametrów ci głych jako ci półproduktu W i 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 wewn trz maszyny w sposób nieprzerywalny w ci gu wykonania jednej operacji. W ogólnym przypadku jedna warto parametru jako ci W i zale y od kilku parametrów nastawu maszyny drukuj cej U j, gdzie j = 1,,i.
202 POLSKIE STOWARZYSZENIE ZARZ DZANIA WIEDZ Seria: Studia i Materiały, nr 32, 2010 Nast pnie dobrany zestaw ustawie zostaje przesłany w formie JDF do maszyny drukuj cej. Rozpoczyna si proces zadruku arkuszy. Kontrola jako ci parametrów jako ci dokonywana jest rednio do setny arkusz (w zale no ci do zastosowanego planu kontroli wyrywkowej) 13. Je eli zmierzona warto cho by jednego parametr nie b dzie zgodna ze zdefiniowanym zakresem cała partia arkuszy jest strat. Nast puje wtedy ponowne dopasowanie ustawie maszyny drukuj cej uwzgl dniaj c dokonany pomiar. W przypadku, gdy zmierzone warto ci parametrów jako ci zgodne s z zadanym przedziałem proces druku jest kontynuowany. Po zadrukowaniu odpowiedniej ilo ci arkuszy, zdefiniowanej przez nakład, cała partia półproduktów przekazana jest do dalszego procesu obróbki introligatorni. 5. Podsumowanie Przedstawiona koncepcja sytemu informatycznej prezentuje zintegrowane podej cie do kontroli jako ci produktu poligraficznego w arkuszowym druku offsetowym. System monitowania jako ci produktu poligraficznego stanowi wsparcie dla operatora maszyny drukuj cej poprzez automatyczne wykrycie wad jako ciowych oraz doboru parametrów nastawu maszyny drukuj cej w oparciu o normy jako ciowe, specyfik maszyny drukuj cej oraz parametry pracy wynikaj ce z zamówienia. [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., Zarz dzanie jako ci koncepcje, metody i narz dzia 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 Pan- Pacific Imaging Conference, Japan, 1998. 13 Lenz H.J., Wilrich P.T., 2004.
Przemysław Ró ewski, Agnieszka Olejnik-Krugły, Emma Kusztina Model systemu informatycznego monitorowania jako ci 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 Ró ewski Agnieszka Olejnik-Krugły Emma Kusztina Wydział Informatyki Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie ul. ołnierska 49, 71-210 Szczecin e-mail: prozewski@wi.zut.edu.pl aolejnik@wi.zut.edu.pl ekusztina@wi.zut.edu.pl