（制浆造纸工程专业论文）基于idef0模型的数字印前工作流程系统的研究.pdf

摘要 本论文首先分析了数字印前生产流程的特点，确立了以生产任务为中心的基 于离散工业的数字印前工作流程建模思想，创新地运用流程再造理论中的i d e f 0 功能建模方法构建数字印前流程的i d e f 0 功能描述模型；然后，在流程的i d e f o 功能模型思想的指导下，运用j a v as w i n g 技术完成流程系统的客户端u i ( 用户 界面) 的设计；为了实现客户端和服务器端各个处理模块之间的信息交互，论文 运用j a v a 网络技术构建出系统客户端和服务器端的消息交换模型；最终，通过 计算机编程实现整个系统。 采用流程再造理论中的i d e f 0 功能建模方法构建数字印前流程描述模型，不 但可以降低流程的研发难度，同时降低研发成本，而且更容易实现满足不同印前 功能的流程定制。最重要的是，本论文构建的i d e f 0 功能模型与j d f 标准中用以 描述活件的结构图相比，无论是在组织结构上还是在运行机制上都更加的简单、 清晰；同时由于该流程模型是在国内中小型印刷企业的生产和管理模式的基础上 抽象出来的，更能够体现出国内中小型印刷企业的生产和管理特色。另外，本流 程模型采用) ( m l 语言作为模型的描述语言，这为模型提供了方便的扩展机制。本 课题的研究也为国内印刷软硬件开发商研发具有自主知识产权的印刷流程系统 探索出了一条新的技术路径，具有一定的科研意义! 关键字：数字印前工作流程离散工业 工d e f 0 功能描述模型 a b s t r a c t f i r s t l y ，t l l i sp 印e ra n a l y s e s 也ef e a t l l r e so fd i g i t a lp r e p r e s sw o r k f l o w ，e s t a b l i s h e s t h em o d e l m gi d e ao fd i g i t a lp r e p r e s sw o r k f l o w ，t h em o d e l i n gi d e a 组k e sp r o d u c t i o n t a s ka sc e n t e ra i l di sb a s e do nd i s c r e t ei n d l l 嘶a 1p r o d u c t i o n t h i sp 印e rm a k e su s eo f i d e f of u n c t i o nm o d e l i i 培m e t 量l o di 1 1b u s i n e s sp r o c e s sr e e n g i i l e e r i i 培1 1 l e o 巧 c r e a t i v e l y t ob u i l dt h ei d e f 0f u n c t i o n d e s c r i p t i v em o d e lo fd i g i t a lp r e p r e s s w o r k n o w s e c o n d l y ，u n d e rt h eg u i d a n c eo ft h em o d e l i i l gi d e a ，t m sp 印e rm a k e su s e o f j a v as w i i l gt e c h l l i q u et oc o m p l e t eu 1 ed e s i g no fs y s t e mc l i e n tg u i n l i r d l y ，i 1 1 o r d e rt 0a c l l i e v et 1 1 ei 1 1 t e r a c t i o nb e 懈伦e nt l l ec 1 i e n ta n ds o f h a 舱p r o c e s sm o d u l e so n t l l es e e r ，t 1 1 i sp 印e rm a k e sl i s eo fj a v as o c k e tt e c h i l i q u et ob u i l dt h em e s s a g e i n t e r a c t i o nm o d e lb e 锕e e nt l ! i es e v e ra n dc 1 i e m f i n a l l y ，m es y s t e mi sc o m p l e t e db y m e a n so fp r o g m m m i n g d i g i t a lp r e p r e s s w o r k f l o ww h i c ht h i s p a p e r r e s e a r c h e sl l s e sf u i l c t i o n - d e s c r i p t i v em o d e lw h i c hb a s e so ni d e f 0 1 1 1 i sd o e s n to n l yr e d u c e 吐l ed i f f i c u l 够o f t h ed e v e l o p m e n tp r o c e s s ，g r e a t l yr e d u c e sd e v e l o p m e n tc o s t s ，b u ta l s oa l l o w s c l l s t o m i z i n g 、v o r k n o wt 0s 撕s 匆i n gd i f l f e r e mp r e p r e s s 向n c t i o i l s m o s ti i i l p o 吨m t t m n g i sm a t ，c o i n p a r e dw i t hj d f ，t h eo r 昏u l i z a t i o n a l 殉船a j l do p e r a t i n gm e c t l a n i s mo f i d e f of u n c t i o n d e s c r i p t i v em o d e li sm u c hm o r es i m p l ea n dc l e a r a n d l e f u l l c t i o n - d e s c r i p t i v em o d e l i sb a s e do np r o d u c t i v ea i l dm a l l a g i i 培m o d eo fd o m e s t i c s m a l la n dm e d i 啪一s i z e dp r 诚i i 玛e n t e 印r i s e s ；t h i sc a nm o r er e n e c t sp r o d u c t i v ea n d m 锄a g i n gc h a r a c t e r i s t i c so fd o m e s t i cs m a l la n dm e d i 啪一s i z e dp r i m i n ge n t e 删s e s i n a d d i t i o i l ，t h ef u n c t i o n - d e s c r i p t i v em o d e lu s e sx m ll a n g u a g ea sm o d e l - d e s c r i p t i v e l a n g u a g e ；i tp r 0 v i d e st l l em o d e l 谢t 1 1a c o n v e i l i e n tm e c h a i l i s mf o re x p a n s i o n 1 1 1 i sr e s e a r c hp r o j e c te x p l o r e san e wt e c h n 0 1 0 9 yp a mf o rd o m e s t i cp r i m i n g d e v e l o p e r st or e s e a r c ha n dd e v e l o pp 血t i i l g 、v o r k n o w 埘t hi n d e p e i l d e mi n t e l l e c t i l a l p r o p e r t ) ，r i g h t s s oi th a ss o m es c i e n t i f i cs i g i l i f i c a n c e ! k q w o r d s ：d i g i t a lp r e p r e s sw o r k n o wd i s c r e t ei 】咀u s 由叮i d e f of u n c t i o n - d e s c r i p t i v e m o d e l 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行的研究工作所取得的 成果。尽我所知，除文中已经特别注明引用的内容和致谢的地方外，本论文不包含任何其 他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体， 均已在文中以明确方式注明并表示感谢。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者( 本人签名) ： 神僻阳加 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解南京林业大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保 留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版( 中国科学技术信息研究所；国家 图书馆等) ，允许论文被查阅和借阅。本人授权南京林业大学可以将本学位论文的全部或 部分内容编入有关数据库进行检索，可以汇编和综合为学校的科技成果，可以采用影印、 缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文全部或部分内容。 保密口，在年解密名适用本授权书。本学位论文属于不保密彭 ( 请在以上方框内打“ ” ) 学位论文作者( 本人签名) ： 指导教师( 本人签名) ： 凑峨 l 吒年考rl 9 悉年s 只 9 b 市少1 致谢 深深地感谢我的导师刘真教授，感谢您三年来对我的关怀和教诲。师从您对 我来说真的是一件很幸运的事情。学术研究方面，您的指导不仅使我掌握了所研 究领域的专业知识，更重要的是学会了学术研究的方法；为人处事方面，您给我 的批评指正将使我一生受用不尽；您严谨的治学态度和敬业精神是我们这些后辈 人永远学习的榜样! 感谢北京佳萌锐普科技发展公司的王克蒙老师和秦练老师对课题的大力支 持，感谢公司所有员工对我业务上的指导! 感谢邢洁芳老师，梁权峰老师，白卫国老师，胡健安老师，阮爱华老师这三 年来对我的帮助和指导! 感谢我的同窗好友许向阳和司莉莉的帮助与支持，与你们三年的同窗学习和 生活给我留下了美好的回忆! 特别要感谢我的父亲母亲在我求学路上对我的付出，没有你们的无私奉献就 没有我今天的任何成绩! 最后，向所有关心和帮助过我的人表示深深的谢意，祝你们身体健康、万事 如意! 朱明 2 0 0 8 年4 月 第一章、绪论 1 1 研究背景2 l 近年来，数字化技术的应用正改变着印刷业，其应用已经涉及到印刷行业的方方面面。 印刷企业与客户之间通过网络交换生产数据，提供网络在线输出、远程传版、远程打样等 服务；数码打样、色彩管理、c t p ( c o m p u t e rt op 1 a t e 计算机直接制版) 以及印前数字化 工作流程技术的应用越来越普及；m i s ( m a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e m s 管理信息系统) 和e r p ( e n t e r p r i s er e s o u r c ep l a n n i n g 企业资源规划) 系统的应用正改变着企业的传统 管理运作模式；个性化印刷、按需印刷等新技术更成为印刷业的新热点。 数字化工作流程从广义上讲，包含印前、印刷和印后加工的数字化生产流程系统和 管理信息系统m i s ( 或e r p ) 。印刷企业的全数字化工作流程的应用应该是两种系统的综 合应用，于是印刷和出版工业先后应用了一系列过程应用软件来提高企业的管理水平和生 产能力，但是这些软件和硬件之间却难以协调，有些甚至无法沟通，形成了一个个孤岛， 忽略了活件从客户下单到最终产品交付处理过程中的信息流传递。究其主要原因是不同供 应商之间的合作只停留在非常有限的基础之上，这需要花大力气将各个不同生产商的设备 协作起来。另外，在印刷工作流程中，最大的障碍是负责计划和控制工作的管理信息系统 ( m i s ) 和负责生产服务的系统之间，在沟通方面存在很大问题。这两方面间没有一个自 动、协调、有效的双向沟通办法。 基于这种需要，印刷业最权威的组织c 工p 4 ( i n t e r n a t i o n a lc o o p e r a t i o nf o r i n t e g r a t i o no fp r o c e s s e si np r e p r e s s ，p r e s sa n dp o s t p r e s s ) 锘0 定并推出了j d f 标 准规范，它为数字化工作流程的全面应用创造了条件。通过定义d f 标准的作业传票格式， 生产流程和管理系统之间可以互相通讯，不同设备和系统间可以协同工作。在一个巾f 的 全数字化生产系统中，从客户下订单开始，到成品交付到客户手上，其间所有生产步骤都 能在巾f 的统一指挥下顺畅、高质、高效地完成。另外，该系统可以对整个生产过程中设 备、人员和生产作业进度进行实时管理与监控，印刷活件的估价、成本核算、生产原材料 的消耗、库存情况、作业完成时间、作业调度等都可以即时掌握。j d f 是一种灵活性极高 的综合解决方案，无论印刷作业需要多少台设备，也不论印刷作业多么复杂，j d f 都可以 在印刷流程的各个环节之间建立起有效的沟通渠道。从顾客下订单时起到最终成品送到客 户手中，j d f 都能够将印刷程序中的管理信息系统和实际生产流程连接起来。 目前，国外的一些印刷软硬件开发商如海德堡、柯达以及爱克发等，已经各自推出了 一系列基于j d f 标准的流程产品，这些流程产品虽然在功能上比较强大，但也存在着许多 不可克服的不足： 1 国外厂商开发的这些流程软件都是针对国外印刷企业的生产和管理特点而设计的， 其中的相当大一部分功能并不适用于国内印刷企业的生产和管理环境，致使软件的大部分 功能闲置，既无法满足企业的需要，又浪费了企业的成本资源； 2 j d f 是在产品节点、加工过程节点以及生产资源的综合基础上进行建模的，描述 了印刷企业从生产到管理的一系列信息，这造成了它的组织结构和运行机制非常复杂，描 述的内容也非常繁多( c i p 4 组织公布的j d f 规范说明的p d f 文档就多达一千多页) ，并且有 很多内容并不适合于国内印刷企业的实际情况。因此，对于中小型研发规模的流程开发商 来说，研发完全基于j d f 标准的流程系统既困难也没有必要； 3 国外的流程软件从操作界面菜单到使用说明书都是全英文的，对国内企业来说增 加了软件升级和技术培训的难度。而且，将这些全英文的软件按照中国企业的生产习惯汉 化也是一件十分困难的事情，德国海德堡公司的p r i n t r e a d y 工作流程在推出数年之后，本 课题组曾经为该流程做过汉化课题，但也仅仅局限于操作界面，软件所有的弹出框提示还 是英文的，这一切都给国内企业的使用者带来了极大的不便； 4 国内目前大概有1 6 万家印刷企业，这些企业中的绝大多数处于中小型规模。由于 国外的流程软件造价都非常昂贵，对于这些中小型企业来说，根本无力购买和维护。椐调 查，目前国内9 0 以上的印刷企业都没有应用流程软件。对于国内大多数中小型企业来说， 一味强调大而全的数字印前流程软件是没有意义的。因此，按照中国的实情，设计一款性 价比较高的，国内各个规模的印刷企业都能使用的软件平台才是当务之急。 1 2 研究目的及意义 因此作者认为，对于国内具有流程研发能力的中小型印刷开发商来说，一味强调研发 大而全的数字印前流程软件是没有意义的。应该考虑到自身的研发能力，立足于自身的技 术特点，把研究重点放在如何构建具有自身技术特点，结构简单且具有中国企业特色的流 程描述模型，并在此流程模型的基础上研制整个流程系统，以最小的代价打造出具有自身 技术特色，性价比较高的，国内各个规模的印刷企业都能使用的数字印前软件平台。 本论文比较了离散工业和连续工业的生产特点，总结出离散工业的生产流程控制系统 应该以生产任务为中心。然后，结合数字印前工作流程的生产特点，运用流程再造理论中 的i d e f 0 功能建模方法，将一个具体的印刷任务分解细化为各个必需的子任务( 生产工 序) ，归纳总结出各个子任务( 生产工序) 所得到的中间产品，并在这些中间产品的基础上 建立模型，我们称此模型为基于i d e f o 的印前流程功能模型，如图卜l 。构建完该模型之 后，运用该模型的设计思想完成系统客户端u i ( 用户界面) 的设计。最后，借助北京佳盟 锐普公司现有的底层软件模块和调用接口，运用j a v a 网络技术构建出系统客户端和服务 器端的消息交换模型，实现客户端和服务器端各个处理模块之间的信息交互，最终通过编 程实现整个系统。 2 图卜1 基于i d e f 0 的印前流程功能模型 本课题研发的数字印前工作流程系统采用的是基于i d e f 0 的流程功能描述模型。采用 该流程描述模型不仅降低了流程的研发难度，极大的降低了研发成本，而且在功能上更加 能够体现出开发商自身的技术特点。最重要的是，该流程模型是在国内中小型印刷企业的 生产和管理模式的基础上抽象出来的，更能够体现出国内中小型印刷企业的生产和管理特 色。另外，本流程模型采用) ( m l 语言作为模型的描述语言，这为模型提供了方便的扩展机 制。本课题的研究也为国内印刷软硬件开发商研发具有自主知识产权的印刷流程系统探索 出了一条新的技术路径，具有一定的科研意义。 1 3 国内外发展现状 国外在印刷数字化生产流程的研究和开发方面起步较早，已经有了比较深入的研究发 展。尤其是c i p 4 组织的几个主要成员企业已经相继开发出了各自比较成熟的流程系统， 并且在国外企业已经得到了广泛的应用。 当前的印刷数字化生产流程软件主要有三大类型： 1 第一类是针对传统印刷的流程软件，主要面向计算机直接制版机( c t p ) ，激光照 排机这两大类输出设备。这类流程软件中比较著名的产品有德国海德堡公司的p r i n e c t 系统、柯达公司的p r i n e r g y 系统、爱克发公司的a p o g e e 系统等等。海德堡的p r i n e c t 系统利用j d f 作业传票将其自主开发的各个功能处理模块以及p r i n a n c e 管理信息系统有 机的整合在一起。p r i n e c t 流程采用了开放式设计，与现有的印前、印刷、及印后的软硬 件均可实现完美搭配。该流程开放式的p r i n a n c e 管理信息系统可以为其它厂商的开放式 管理系统提供有关管理方面的数据信息。克里奥的p r i n e r g y 印能捷系统是全球第一个完 全基于j d f 标准的工作流程管理系统，它以a d o b ee x t r e m e 、p d f 及便携式工作传票格式 为基础，通过工作流程处理计划和工作传票处理器高速自动地完成页面预检、p d f 优化处 理、色彩管理、陷印、真彩色打样、拼大版、版式打样、软片或印版输出以及数据存档管 理等任务。反观国内，迄今为止只有北大方正一家公司加入了c i p 4 组织，并且已经推出 了自己的基于j d f 标准的流程软件方正畅流数字化工作流程，但该系统只有底层的生 产控制流程，没有配套的管理信息系统，无法满足企业的需求；【8 】【1 1 儿1 3 j 2 第二类是针对数码印刷，网络按需及可变数据印刷的的小型流程软件，主要面向 数码印刷机这样的输出设备。与第一类流程软件相比，这类流程软件结构简单，模块少， 没有外部独立的拼版软件的支持，自身的拼版功能比较简单，另外，该类流程软件只有底 层的生产流程，没有配套的管理信息系统。该类流程软件中，比较著名的产品有美国惠普 公司的w o r k s t a t i o n 数码印刷流程、中国北大方正的印捷工作流程等等；【1 2 j 3 第三类是一些公共类型的流程软件，这类流程将一个软件的几个功能插件简单的 集成在一起，可以简单地完成印刷流程中几个主要的工艺过程。这类流程的典型实例是利 用a c r o b a t 软件及其插件构建的流程，这类流程软件费用低、灵活主动。它具备市场上主 流流程软件的基本功能，可以进行规范化处理、预飞检查、陷印、色彩管理、拼版和输出 等任务。由于不具备光栅化( r i p ) 功能，无法对输出设备进行线性化，因此该类流程尚 无法用于实际生产。 1 4 论文的研究内容，创新点及成果 1 4 1 论文的研究内容 本课题研究的主要内容有： 1 、了解离散工业和连续工业的概念，比较离散工业和连续工业在生产特点上的差异， 然后结合数字印前工作流程的生产特点，通过分析确定以具体印刷任务为中心的流程建模 思想； 2 、理解并运用流程再造理论中i d e f o 功能建模方法，按照数字印前工艺中的各个工 艺处理过程，把一个具体的印刷任务分解细化为各个必需的子任务( 生产工序) ，归纳总结 出各个子任务( 生产工序) 得到的中间产品，然后在这些中间产品描述的基础上建立流程模 型，并用) ( m l 语言描述该模型； 3 、实现系统的两项关键技术： ( 1 ) 在本文建立的i d e f 0 功能模型思想的指导下，运用j a v as w i n g 技术完成系统客户 端u i ( 用户界面) 的设计和实现； ( 2 ) 借助北京佳盟锐普公司现有的底层软件模块和调用接口，运用j a v a 网络技术构建 出系统客户端和服务器端的消息交换模型，实现客户端和各个底层处理模块之间的信息交 互： 4 、编程实现整个流程系统。 1 4 2 创新点 c i p 4 组织制定的j d f 标准虽然在数字化印刷生产流程的描述方面有很多优越性，但 4 同时也存在很多的不足，主要有以下几点： 1 j d f 是在产品节点、加工过程节点以及生产资源的综合基础上进行建模的，描述 了印刷企业从生产到管理的一系列信息，这造成了它的组织结构和运行机制非常复杂，描 述内容也非常繁多( c i p 4 组织公布的j d f 规范说明的p d f 文档就多达一千多页) ； 2 j d f 标准中的大部分内容尤其是有关管理信息系统方面的内容是参考西方国家的 企业管理模式和习惯制定的，并不适合中国印刷企业在生产和管理方面的实际情况。 基于以上两点，本课题根据国内印刷企业的实际情况，构建具有中国印刷企业生产和 管理特色的流程数据模型，并在此模型的基础上研发数字印前工作流程系统，满足国内印 刷企业的生产需要。 本课题研发的数字印前工作流程系统采用的是基于i d e f 0 的流程功能描述模型。本课 题运用流程再造理论中的i d e f o 功能建模方法，将一个具体的印刷任务分解细化成各个必 需的子任务，归纳总结出各个子任务得到的中间产品，然后在这个基础上研究构建出具有 自主知识产权的印刷流程数字化描述模型和标准。采用该流程描述模型不仅降低了流程的 研发难度，极大的降低了研发成本，而且在功能上更加能够体现出开发商自身的技术特点。 最重要的是，该流程模型是从国内中小型印刷企业的生产和管理模式的基础上抽象出来 的，更能够体现出国内中小型印刷企业的生产和管理特色。另外，本流程模型采用x m l 语言作为模型的描述语言，这为模型提供了方便的扩展机制。最后，以此模型为基础，利 用现有的底层软件模块编程实现此流程系统。 1 4 3 成果 预期的研究成果包括： 1 流程软件； 2 论文。 第二章、确立以生产任务为中心的建模思想 2 1 数字印前工作流程及其生产特点 2 1 1 数字印前工艺流程的发展阶段3 】 印刷生产的工艺流程主要包括印前、印刷和印后加工3 个部分。印前工艺过程包括正 式上机印刷之前的所有生产工序，即图文信息转移到纸张或其它承印材料上之前。 直到2 0 世纪7 0 年代，印前工作流程仍然以模拟数据为基础。这表明，当时是在没 有任何数字化数据、信息、原始材料或中间产品的情况下进行印刷生产，直到获取数字化 原始资料的扫描仪和数字照排机问世，数字化过程才开始进入印前生产环节。 印前工艺过程的数字化经历了以下五个发展阶段： ( 1 ) 第一阶段：数字图像和文本的获取： 首先，整个流程的第一阶段是用彩色电分机和照相排版系统进行数字化。滚筒式电分 机采用电子方式读取原稿，并在处理单元中进行分色和色彩校正，最后将结果记录在胶片 上。采用照相排版系统进行文字组版，并在胶片曝光、矢量图形数字化后在单独的胶片上 输出，从而获得数据形式的文字、图形和图像。数据流程的后续阶段都是基于对胶片的生 成和模拟，如整页胶片作为后续页面组合和晒版等工艺的基础。 ( 2 ) 第二阶段：桌面出版( d t p ) ： 2 0 世纪8 0 年代问世的桌面出版，开始了数字化的第二阶段。桌面出版技术以强大 的计算机硬件和软件为基础，获得了印刷工业的广泛认可。桌面出版系统不仅允许在同一 台计算机上获取和编辑文本、图形和图像等要素，还可以使用拼版软件将文字、图形、图 像等要素数字化组合成一个完整的页面，并使用激光成像装置在胶片上输出。这样就淘汰 了手工拼版，但大版拼版仍然需要手工操作。 ( 3 ) 第三阶段：数字化拼大版和计算机直接制片( c t f ) ： 在引进d t p 后不久，能满足印刷版面输出的大幅面激光照排机开始上市，同时也出现 了数字化拼大版软件。这些软件可以进行页面组版、整页拼版，并能用与印刷幅面相同的 胶片曝光。这些胶片被用来晒制印刷版，这是印前阶段的最后一个模拟作业。 ( 4 ) 第四阶段：计算机直接制版( c t p ) 的数字制版： 计算机直接制版技术就是将信息从数字化整页拼版的页面上，不经过胶片直接转移到 印版上。通常，它是通过激光成像装置，采用特殊的印版成像设备直接在印版上制版。这 样就不必使用传统的印版曝光技术。数字化印前流程以计算机直接制版技术为标志而完 成。 ( 5 ) 第五阶段：计算机集成印刷技术( c i m ) 自从2 0 0 0 年c i p 4 组织成立并发布了j d f 规范之后，印前工艺流程开始朝着集成化的 方向发展，随着数码打样和色彩管理的普及，使得整个数字化印前工艺流程更加科学合理。 6 目前，印前工艺流程已经完全实现了数字化和集成化。 2 1 2 数字印前工作流程的主要生产工序4 1 1 5 】【6 】1 7 1 1 8 j 1 9 l i l 0 】【l l l 通过对目前国内外主流的数字印前工作流程软件的分析，可以将数字印前工作流程分 为以下几个生产工序： 1 原稿录入【4 】【8 】 数字印前工作流程的第一步就是原稿信息的数字化，借助键盘等工具进行文字输入、 使用鼠标、数字化图形板进行矢量图形的输入、应用扫描仪进行图像的数字化，然后在计 算机上进行文字排版、图形处理、图像修正和编辑、图文组合等处理，最终形成印刷页面 的计算机语言描述p s 或p d f 。图2 1 即为数字印前工作流程中数字原稿录入的流程图： 图2 1 数字印前工作流程中数字原稿录入的流程图 2 p d f 格式规范化p 1 p d f 格式在印刷应用领域具有独特的优势，因此当前的印前流程软件都将p d f 作为其 内部数据流的通用格式。另一方面考虑到前端制作软件的多样性，因此流程前端制作的 p s 、p d f 文件进入到流程后，应该首先对其进行规范化处理，将这些格式上大同小异的p s 、 p d f 文件转化为符合流程内部标准的p d f 文件，以方便流程后端其它模块的处理。p d f 规 范化模块就是实现这种格式转换功能的软件模块。 印前工作流程软件在接收到源文件后，首先就会调用规范化器对接收到的源文件执行 规范化过程，p d f 规范化器的主要功能有： 把不同格式的源文件转化成符合流程内部标准的p d f 格式； 对规范化后的标准p d f 文件进行预检，发现错误及时报告； 设置替代字库，可以将外部字库的字体嵌入p d f 文件中； 可检查低分辨率的连续调和位图图像，防止它们用于高分辨率的胶片和印版输出； 可更改源文件的页面尺寸，调整上、下、左、右边距。 3 数字化拼大版 当前的大多数数字印前系统都是以配合计算机直接制版输出( c t p ) 为主，跳过了输出 胶片的环节，因此传统的输出胶片后手工剪裁拼版的工序必须由印前系统自动完成。这样， 数字化拼大版就成为数字印前流程的一个必要环节。数字化拼大版流程见下图2 2 所示： 嚷一圜一毪 “嘲 j 靼页p d r“鬻鬻 一_ _ _ _ _ _ 一_ 。- _ - - 一_ m一一 “= ；茹缪l；瓤 i4 ：。 ? i1 7 f ”霉耄建。鬏捶 姻 图2 2 数字化拼大版流程 当前的印前工作流程软件将数字化拼大版分为数字版式设计和灌文两个步骤：在数字 版式设计阶段，流程将调用版式设计软件模块完成大版版式的设计，设计好的版式可以以 文件的形式存储在系统的版式库中，供下次使用。灌文是指将待拼版的p d f 单页按要求 分配给版式上的指定页面位置，以完成拼版。在设计版式的时候，用户可以生成一个与此 版式相对应的页面占位符列表，该页面占位符列表记录了版式上页面排列位置的信息，例 如，页面占位符列表中页码为2 的页面占位符实际上代表了版式上页码为2 的页面位置。 这样，用户在灌文的时候就可以直接操作页面占位符列表，按照版式要求用户可以分配不 同的p d f 单页到页面列表上指定的页面位置，或任意调换两个页面位置，添加删除空白 页等。 之所以将数字化拼大版分为数字版式设计和灌文两个步骤，主要有这几个原 因： 将设计好的版式文件永久保存，做到一次设计，多次使用； 用户在灌文的过程中，直接操作与版式相对应的页面占位符列表，这样操作起来 更加方便； 将版式资源准备和拼版操作分开，使数字印前流程的概念更加清晰。【1 1 1 【1 2 】 4 数字打样 数字打样采用了数字印刷的工艺和设备，输出结果用于判断印前作业和印版输出是否 适应后端印刷工艺的要求。数字打样和印版、软片曝光记录是两个i 冲过程，印版、软 片成像结果与数字打样结果不尽一致是可以理解的。因此打样结果与实际印刷效果若仍然 采用网点类比的方法是没有意义的，应该将重点放在颜色表现的准确性上，对数字打样结 果的评价也应该着重于颜色表现的准确性。经过多年的努力，随着色彩管理技术的发展， 数字打样结果与传统胶印已越来越接近，并为越来越多的印刷工作者接受。 数字打样和数字印刷在概念上是一致的，都是采用数字印刷工艺和设备来进行输出， 不同之处仅在于两者的输出目的和输出速度。以打样为目标的数字图文输出采用了与数字 印刷类似的技术，其着眼点在于检查数字作业流程的结果在实际印刷时将如何表现，作为 大批量印刷的技术依据。由于这一特点，对数字打样设备的速度要求并不是主要因素，关 键是数字打样的结果与实际印刷品的差距。 目前至少有两种情况必须采用数字打样技术：一是印前作业的最终结果直接记录到印 版上，这就是是计算机直接制版技术( c t p ) ；第二种情况是印前准备结果直接在数字印 刷系统上输出。上述两种情况都跳过了先输出软片再晒版这一步骤，因此没有任何理由再 采用模拟胶印的打样工艺。当前大多数数字印前流程都是配合计算机直接制版( c t p ) 来 进行输出，数字打样是支持c t p 工作流程或印刷整体数字化工作流程的关键技术，因为 一旦从工作流程中取消了胶片，则数字打样势在必行，因此，数字打样是印前数字化工作 流程不可缺少的一部分。数字打样流程见下图2 3 所示：【5 】【6 】 图2 3 数字打样流程 5 输出( 胶片输出、印版输出，t i f f 位图输出等) 拼版后的大版p d f 文件需要经过p 栅格化处理模块进行解释和加网处理，将p d f 格式的版面内容信息转换成输出设备能够识别的加网二值数据，然后输出。当前的大多数 9 数字印前系统在后端都连接c t p 进行直接制版输出，当然也可以连接激光照排机输出胶 片，甚至直接输出加网二值位图。流程中的对p 栅格化处理模块不仅能够生成加网二值 化数据，而且大部分还配有c i p 3 c i p 4 接口，能够在设备线性化曲线和网点补偿曲线的作 用下生成印刷机墨区的墨量控制数据。将这些墨量控制信息准确无误的传递到印刷机，可 以精确的调节印刷机各墨道的供墨量，使印刷机快速进入正式印刷状态，既节约了材料又 缩短了生产时间。【4 】【l o 】 2 2 数字印前工作流程的生产模式划分 2 2 1 连续工业和离散工业1 6 1 【1 7 1 工业生产按照生产模式可分为连续工业生产和离散工业生产，下面是两者的定义： 连续工业生产：除了启停及异常情况外，被加工对像不间断地通过生产设备，如化工 厂、炼油厂、水泥厂、发电厂等，这里基本的生产特征是通过一系列的加工装置使原材料 进行规定的化学反应或物理变化，最终得到满意的产品。由于生产过程是2 4 小时连续不断 的，人们也称此类生产为过程型或流程型生产。 离散工业生产：生产过程中基本上没有发生物质改变，只是物料的形状和组合发生改 变，即最终产品是由各种物料装配而成，并且产品与所需物料之间有确定的数量比例，如 一个产品有多少个部件，一个部件有多少个零件，这些物料不能多也不能少。按通常行业 划分属于离散行业的典型行业有机械制造业、汽车制造业、家电制造业等等。 离散工业有以下生产特点： ( 1 ) 产品不固定。离散工业生产的产品多为客户定制，即最终产品根据客户要求的不 同而变化。在离散工业生产中，为了获得最终产品，所用到的软硬件设备通常是固定的。 但为这些固定的加工设备配置不同的控制参数，可以使最终得到的产品具有不同的特性， 以满足客户的具体要求。例如，在印刷生产流程中，根据客户的要求，可以为客户定制生 产不同质量、不同材质的印刷品。 ( 2 ) 并行、异步生产。由于产品部件多，可以独立加工，设备间可以以缓冲区或库存 等方式调节设备间生产能力的差异，使生产流程能够并行、异步进行。但由于决定生产进 程的关键路径会随生产变化而变化，增加了生产调度和协调的复杂性。例如，在数字印前 生产流程中，用户可以在版式设计软件中预先完成版式的设计。这样，在生产流程中就可 以直接利用已经设计好的版式完成拼版工作。 ( 3 ) 设备功能冗余度大。可以通过控制程序和设备的更换实现多种生产加工功能，因 此对于某一产品常存在多种实现路径可供选择，这也增加了调度和协调的复杂性。例如， 在印刷生产流程中的输出过程中，为了得到最终的印刷品，可以为流程配置不同的输出设 备。使用激光照排机可以输出胶片，然后晒版输出；使用计算机直接制版机直接可以直接 输出印版；将数码印刷机直接与流程相连，可以直接输出印刷品；也可以输出加网位图文 件，进行异地输出。 1 0 ( 4 ) 控制量相互独立。产品生产主要通过位移、角度作为控制量进行物理加工，设备 控制参数由具体的生产任务决定，不受物料性质的影响，设备之间独立性强，因而生产过 程中设备控制相对简单。例如，印刷生产流程中各个生产工序的工艺控制参数相互之间不 存在任何依赖关系。 ( 5 ) 切换代价小。流程切换不存在像连续工业那样复杂的启停和清洗过程，主要是改 变软硬件设备的控制参数，所以切换代价较小。 ( 6 ) 资源管理复杂。由于每个生产工序可能涉及不同的物料、设备、工具及参数设置 等生产资源。这些资源离散地分布在企业中，因此在异步、并行的离散型生产流程中，如 何协调这些资源是十分关键的。离散系统通过非增值的操作环节( 如传输、存储和检查) 和设备功能的冗余来提高制造系统的柔性，如何权衡柔性和效率成为离散生产流程重要的 的优化标准。由于异步、并行生产方式、流程较强的柔性及设备间存在缓冲等特点，使得 设备故障对生产的影响相对较小，但也对生产调度和协调提出了更高的要求。 连续工业有以下生产特点： ( 1 ) 产品固定。连续工业生产的产品在各项性能指标上都必须严格遵照本行业的产品 标准，因此，产品较为固定。 ( 2 ) 同步、串行生产。由于物料多是液态或气态，为了便于加工、输送，生产设备之 间通过管道等相互衔接，按照串行方式进行生产，在物理上形成固定的生产路径，设备之 间同步要求较高，生产进度常常通过一个或几个主变量控制。 ( 3 ) 设备功能的冗余度低。生产过程中的设备一般面向特定产品或特定加工环节，功 能比较单一。而且由于以串行方式进行生产，突发故障对生产的影响较大，所以对设备故 障的预防和诊断能力对生产的顺利进行非常重要。 ( 4 ) 控制量相互耦合。产品生产主要通过化学变化实现，主要控制量为温度、压力、 流速等变量，由于其反应机理较为复杂，物料成分不同，生产时控制参数往往不同，而且 各个控制量往往相互影响，因此，对流程各变量的控制是至关重要的，将决定产品的质量、 得率及成本等关键指标。 ( 5 ) 切换代价大。由于启动和停机的时间较长、控制复杂、生产流程以串行方式相互 衔接、柔性弱、设备清洗耗费大等因素，使得连续工业生产切换或设备故障造成中断的代 价较大。另一方面，连续工业各行业的产品类型比较固定，因此连续工业生产切换少，调 度主要根据生产计划进行生产。由于生产路径比较确定、物料种类及产品种类比较固定， 因而调度的复杂性较低。 2 2 2 离散工业与连续工业在功能需求上的差异1 2 l l 物料和产品特点的不同导致了连续工业生产和离散工业生产存在着诸多差异，这就使 得它们需要从各自的特点出发，对相应的生产流程系统提出不同的要求。离散工业与连续 工业在功能需求上的差异见下表2 1 ：【1 6 】 表2 1 离散工业与连续工业在功能需求上的差异 模块名称连续工业生产流程系统离散工业生产流程系统 与数据获取模块、质量对生产流程中的离散事件进行动态 管理模块、底层控制系统进监控，自动纠正生产操作，并为控制中心 行实时通讯；以控制层的基提供决策支持，以实现生产调度的要求； 础控制能力为基础，提供各在出现意外或生产进程偏离调度太远时， 流程管理与 种先进的控制算法，实时地及时将信息反馈给相关人员以便采取相 监控生产动态过程，保证生应的处理措施。 控制模块 产流程按调度安全、稳定地 进行；提供对生产失控或突 发故障的实时报警，并能采 取相应的处理措施。 在印刷生产流程中，流程的总控制中心通过和各个处理单元之间的信息交互来完 成生产任务，控制中心根据具体的生产任务依次向各个处理单元发出指令，处理单元 在接收到指令后执行相应的处理操作，并向控制中心反馈进度和处理结果等信息。控 制中心还需要对各个处理单元进行实时监控，印刷任务在哪一个处理单元出现意外或 错误应该及时报告给控制中心，以便相关人员采取相应的措施进行处理。 根据生产计划，综合流根据工厂设备的实际加工、传输、存 程的实际生产能力、物料与储能力的变化，制定并优化生产的具体流 能源供应情况、以及维护和程及各设备的详细操作顺序；为了提高生 生产调度与切换代价等因素，制定具体产柔性，生产任务是根据生产执行具体隋 任务分配模的生产进度。由于产品的生况及设备状况，结合资源配置和管理模块 块产周期长、切换较少，以及进行动态分配。 流程设备冗余小，所以各任 务的加工设备往往在调度 时已确定。 在印刷生产流程中，需要根据客户定单的需要，结合现有的软硬件设备，动态的 配置工艺流程和控制参数。因此，印刷生产也具有很高的生产柔性。 由于生产存在波动变离散工业生产的资源配置模块独立 化的特性，为了保证生产连于其它模块，可以提供所有资源的实时状 资源配置模 续、顺利的进行，连续工业态，为各个处理单元配置设备、物料、工 块 生产的资源配置模块一般艺设置参数等资源，保证各操作按调度的 包含于流程管理与控制模 要求准备和执行。 块中。 1 2 印刷生产流程中各个生产工序所用到的资源，比如说i c c 色彩特性文件、字库、 专色表、网点补偿曲线等等，都可以统一作为流程的全局资源进行管理，使得各个操 作工序的操作人员在任何时候都能够方便的使用它们。这些资源的生成和处理模块独 立于流程中的其它模块。 把直接或间接质量测监控整个生产流程中的各个处理阶 量及分析结果实时反馈到段，根据检测结果确定产品问题，然后向 质量控制模 相应的模块，保证产品符合生产者提供相应的决策支持。离散工业生 块 行业标准和客户要求。产系统的质量管理方式一般分为在线和 离线两种方式。 一般由生产流程的控对各生产工序所用到的设备和工具 维护管理模 制中心来管理和指导设备、进行单独管理和维护。 块工具的维护活动，根据数据 获取模块采集的生产数据 进行故障分析和诊断。 2 2 3 结论 由离散工业和连续工业的对比分析可知，在离散工业生产中，生产流程随着产品的不 同而不同，要按照客户定单上的要求来制定生产任务，生产流程以具体的生产任务为中心， 确定每项生产任务所需的物料清单、生产工序和控制参数。因此，离散工业的生产流程系 统应该以生产任务为中心，通过各模块间相互支持和通讯，快速协调工厂的各生产活动， 使生产并行、有序、快速地进行。【1 6 】 2 3 确立以生产任务为中心的建模思想1 8 l 【1 9 】 根据离散工业和连续工业的生产特点，我们分析一下数字印前工艺流程的生产特点： 数字印前工艺流程开始于源文件( p s 、p d f 、t i f f ) 的输入，经过一系列处理，最后根据 后续生产的不同要求输出得到不同的产品，如胶片、印刷版、二值t i f f 文件甚至可以是 大版p d f 文件。输出不同的产品，所使用的工艺流程也各不相同，即使是生产同一种类型 的产品，使用相同的工艺流程，需要的控制参数以及生产资源也各不相同。 因此，我们通常需要把数字印前工作流程中的每一处理工序都抽象概括为处理模版， 针对客户定单的要求，我们可以使用不同的模版来配置不同的工艺流程，并且可以为同一 类型的处理模版设置不同的控制参数。不同控制参数的同类型模版具有的功效也不一样， 这样就增加了底层处理模块的功能冗余度。流程中各个模版的参数设置相对独立，相互之 间耦合性较小，比如拼大版的版式设置参数与输出加网的参数无任何作用关系。流程中各 个生产工序所用到的资源，比如说i c c 色彩特性文件、