Автоматизация производства *

Перспективы для коммерческих типографий

Часть 1. JDF и автоматизация производства

Концепции, лежащие в основе сквозной автоматизации

Помните старый девиз Sun Microsystem «The Network is the Computer» («Сеть — это компьютер»)? Суть его сводилась к тому, что любая компьютерная сеть функционирует как одна гигантская вычислительная система. По мере совершенствования глобальной и локальных сетей стало очевидным преимущество объединения всех устройств (и не только компьютеров) в одну сеть. Когда всё производственное оборудование становится частью сети, устройства действуют как единый механизм: на входе — ресурсы, на выходе — готовый продукт. В полиграфической индустрии «сеть — это производственный процесс».

Что, если бы с помощью сети вы могли:

• передавать потоки данных;
• оптимизировать обмен информацией между отделом продаж и производством;
• получать точные данные о текущем заказе, задействованном оборудовании и сроках;
• повысить производительность;
• обеспечить тесную интеграцию отдела приёмки заказов и бухгалтерии с производственными подразделениями?

Будущее здесь и сейчас

Куда важнее, что сеть будет способствовать повышению прибылей за счёт сокращения затрат. И ждать особо не придётся — оборудование с поддержкой JDF поможет воплотить проект в жизнь прямо сейчас. Формат описания заданий (Job Definition Format, JDF) станет следующим шагом к автоматизации технологического процесса на производстве. JDF вобрал в себя весь опыт в области автоматизации, накопленный полиграфической индустрией за годы работы с форматами Portable Job Ticket Format (PJTF) и CIP3 Print Production Format (PPF). Этот стандарт уводит полиграфию от тупиковых вариантов со специализированными языками управления отдельных производителей к открытому стандартизированному языку, который планирует поддерживать вся полиграфическая отрасль. Новый формат подразумевает обмен информацией между JDF-совместимым оборудованием. Контролирующее техпроцесс ПО справится с задачей намного лучше человека и оптимизирует работу устройств.

Стандарт JDF уже приняли многие производители. В течение 2004 г. появится масса решений с поддержкой JDF (основные представлены на Drupa), а в последующие несколько лет практически всё печатное оборудование станет JDF-совместимым.

Но нет необходимости сразу задаваться вопросом полной автоматизации. Для начала автоматизируйте часть производства и продолжайте процесс поэтапно. Обратите внимание, что ПО в каждом поддерживающем JDF устройстве не поддерживает полную спецификацию JDF — лишь её актуальные фрагменты. В частности, в брошюровщике реализована небольшая часть спецификации, описывающая брошюрование, плюс ещё один фрагмент, относящийся к общему JDF-процессу. Скорее всего, общие программы, обслуживающие JDF-процессы, будут создаваться и использоваться многими устройствами.

Поскольку спецификация обеспечивает взаимодействие JDF-совместимых устройств различных производителей с целью автоматизации техпроцесса, она предназначена в основном для системных разработчиков и интеграторов. Вам не придётся вникать в тонкости JDF, чтобы работать со спецификацией. Тем не менее, понимание некоторых ключевых концепций поможет оптимально подобрать новое оборудование. Независимо от того, один у вас поставщик или сто, нужно понимать, каким образом интегрировать новое устройство в технологическую линию.

Модель JDF

Когда мы говорим о JDF-модели автоматизации полиграфического производства, под общим термином подразумеваем несколько понятий: печатный заказ, билет заданий JDF, техпроцесс JDF, АСУП (Management Information System, MIS), формат сообщений о заданиях (Job Messaging Format, JMF) и описание возможностей устройства. Рассмотрим их подробнее.

Печатный заказ. Взаимосвязанный техпроцесс начинается с получения заказа от клиента и завершается выпуском готовой печатной продукции.

Билет заданий JDF. Совокупность информации, которая передаётся вместе с заказом на протяжении его жизненного цикла. В отличие от формата переносимых билетов заданий PJTF, это больше, нежели простой список инструкций по изготовлению печатной продукции, и, скорее, напоминает рецепт, на который приклеены несколько листиков с комментариями повара. По сути, это данные по заказу и событиям, т. е. история печатной работы от начала до конца. Информация по заказу — в т. ч. и запрошенные клиентом условия и стоимость печати. События включают подробное перечисление потребляемых или получаемых ресурсов, время начала и конца каждого процесса, данные об итоговом их состоянии и ошибках.

Билет заданий описывает процессы, которые понадобятся для получения необходимой печатной продукции. Каждый (например, традиционная печать) представлен в виде входных и выходных данных, т. н. «ресурсов».

К ним относят физические материалы (краски или пластины) и параметры (например, тип скрепления скобами). Результаты одного процесса обычно становятся входными ресурсами другого. В частности, выходной ресурс цифровой печати (отпечатанные страницы) становится входным ресурсом для этапа брошюровки.

Процессы напоминают строительные блоки разной формы, а техпроцесс сравним с объединением в одно целое нескольких совместимых по форме блоков.

Билет заданий JDF состоит из одного или нескольких JDF-узлов, где каждый описывает один либо несколько процессов. JDF-узел включает условные обозначения процесса (DigitalPrinting — «Цифровая печать», Stitching — «Брошюрование» и т. д.) и ресурсов (Media — «Материал», StitchingParams — «Параметры брошюрования» и т. д.), которые потребуются для выполнения данного этапа заказа. Ресурсы представлены группой именных атрибутов (Weight — «Масса» или StapleShape — «Форма скобы») и значений («80» или Butted — «Встык»). На врезке со с. 56 «Хитросплетения узлов» вы найдёте информацию по всем четырём типам узлов. Обратите внимание, что состоящие из нескольких слов названия процессов (например, «Цифровая печать» и «Параметры брошюрования») в формате JDF пишутся слитно. Первая буква каждого из слов становится прописной, некоторые слова сокращаются.

Техпроцесс JDF. Состоит из пяти компонентов: машина, устройство, контроллер, АСУП и агент.

1. Машина. Оборудование, которое в полиграфическом производстве выполняет физические операции, в частности, брошюровщик или печатная машина.
2. Устройство. JDF-совместимый компонент с ПО, отдающий подсоединённой машине команду на выполнение операции, указанной в JDF-узле билета заданий. Может контролировать машину по выделенному электронному каналу, встраиваться в оборудование или располагаться отдельно. В старых моделях по компьютерному терминалу сообщает оператору, как именно управлять подсоединённой машиной.
3. Контроллер. Оборудование с поддержкой JDF, управляющее машинами и другими контроллерами.
4. АСУП, автоматизированная система управления производством. Центр управления техпроцессом при выполнении печатного заказа. В коммерческих типографиях под понятием "АСУП" обычно подразумевают систему, через которую поддерживается база данных заказчиков, первичная бухгалтерия и учёт, выставляются счета, выполняются другие сходные функции. В контексте технологического процесса JDF, АСУП - система, управляющая техпроцессом и производством, которая в ряде случаев принимает на себя и привычные задачи. Ориентируясь на билет заданий JDF, при помощи контроллеров АСУП рассылает JDF-узлы на конкретные устройства. Каждое устройство выполняет процесс, описанный в JDF-узле.
5. Агент. ПО, создающее или редактирующее билет заданий JDF или его часть. С технической точки зрения, агент может находиться в одном корпусе с устройством, контроллером или являться компонентом АСУП.

Формат сообщений заданий (Job Messaging Format, JMF). Язык отправки и получения сообщений. JMF может использоваться АСУП (или другими устройствами) для их опроса или доставки инструкций по обработке. Именно с помощью JMF АСУП контролирует техпроцесс: система направляет на устройство JMF-сообщение с командой выполнить JDF-узел или с описанием статуса/возможностей устройства или контроллера. Есть несколько путей отправки сообщений в формате JMF: протокол Hyper Text Transfer Protocol (HTTP), тот самый, что используют web-браузеры, или через горячую папку. Похоже, что практически всё выпускаемое оборудование будет использовать для отправки сообщений протокол HTTP.

Описание возможностей устройства. То, как машина в цифровом виде обозначает возможности оборудования (для брошюровщика это тип скрепления). На рис. 1 из спецификации JDF указаны 5 типов скрепления — значения атрибута StapleShape («Форма скобы») ресурса StitchingParams («Параметры брошюрования»). А если данный тип оборудования поддерживает не все значения? Если у брошюровщика только два типа скрепления, он не сможет корректно выполнить JDF-узел, для которого требуется выпуклая скоба (crown). Запрашивая устройство, агент создаёт корректный JDF-узел.

Рис. 1.

Как функционирует билет заданий JDF

На первом этапе жизненного цикла ПО-агент (как правило, это АСУП), создаёт билет заданий JDF. Изначально он может включать только информацию о заказчике и его требования без детализированной информации о процессах, необходимых для получения печатной продукции. Пожелания заказчика (например, «белая бумага плотностью 70–90 г/м?») кодируются как ресурс MediaIntent («Материал намерения») с атрибутом Weight («Плотность»), снабжённым соответствующими числовыми значениями. В процессе подготовки заказа ПО-агент автономно или при участии оператора добавляет к билету заданий подробную информацию о техпроцессе в виде нескольких JDF-узлов (по одному на каждое устройство в технологической цепочке) и, при необходимости, нескольких группирующих узлов. Ориентированный на конкретное устройство узел описывает отдельную выполняемую операцию и ресурсы (входные и выходные). Атрибуты, в свою очередь, включают подробную информацию по каждому ресурсу.

В процессе производства

На производственном этапе АСУП контролирует процесс прохождения печатного заказа, одновременно обрабатывая множество билетов заданий. Система определяет, когда именно приступать к выполнению узлов в билете заданий и какое устройство возьмёт данный узел на себя. Затем, в соответствующее время, АСУП рассылает JDF-узлы по устройствам, например, через цепь контроллеров. Устройство обрабатывает JDF-узел, в результате чего подсоединённая к нему машина выполняет указанное действие. (Заметьте, что АСУП может пересылать билет заданий целиком, но устройство обрабатывает только JDF-узел, к нему относящийся.)

При выполнении JDF-узла устройство добавляет события к контрольному элементу AuditPool данного узла. Информация в AuditPool служит для контроля за выполнением печатного заказа, сбора данных для счёта, анализа стоимости и качества выполнения заказа, поиска ошибок. Устройство сообщает АСУП о доступных выходных ресурсах: при готовности их статус меняется на «Доступен». АСУП не сможет выполнить JDF-узел, пока для него не будут доступны все входные ресурсы.

Процессы и ресурсы JDF

Спецификация JDF описывает около ста процессов, а также их входные и выходные ресурсы. 31 относится к допечатной подготовке (в частности, ImageSetting — «Вывод форм»), 3 — к печати (ConventionalPrinting — «Традиционная печать»), 47 — к послепечатной обработке (Cutting — «Обрезка»), 11 — к общим операциям (Approval — «Утверждение»). Спецификация включает более 190 отдельных ресурсов и их атрибуты. Все делятся на три категории: физические ресурсы, намерения и параметры.

Физические ресурсы — физические объекты (Media — «Материал», ExposedMedia — «Экспонированный материал», Component — «Компонент» и т. д.).

Ресурс намерения несёт информацию о намерении, например, MediaIntent — «Материал намерения».

Ресурсы-параметры содержат некие данные. Названия таких ресурсов всегда заканчиваются Params — «Параметры» (DigitalPrintingParams — «Параметры цифровой печати», StitchingParams — «Параметры брошюрования» и т. п.).

Рассмотрим всё вышеописанное на примере двух техпроцессов.

Пример с процессом цифровой печати

Процесс DigitalPrinting подразумевает распечатку документа на лазерном принтере и задействует несколько ресурсов (рис. 2). Одним из входных является Media («Материал») — в данном случае незапечатанная бумага с описанием атрибутов, например, Weight = 80 («Пло-тность = 80»). Ещё один входной ресурс — DigitalPrintingParams («Параметры цифровой печати») — несёт информацию о параметрах и их атрибуты (OutputBin = Top — «Выходной лоток = Верхний»). Выходной ресурс Component («Компонент») создаётся запечатыванием стопы бумаги. Для запуска необходимо наличие двух входных ресурсов, или, на языке JDF, Status = Available («Статус = Доступно»). По окончании процесса становится доступным выходной ресурс Component.

Пример с процессом брошюрования

Процесс «Брошюрование» подразумевает скрепление скобами запечатанной бумаги, полученной в результате процесса Digi-talPrinting. Один входной ресурс, Component, описывает блок бумаги, полученной на этапе DigitalPrinting. Второй, StitchingParams («Параметры брошюрования»), с помощью атрибутов сообщает параметры процесса StapleShape = Butted («Форма скобы = Встык» и т. д.). По окончании процесса на выходе имеем ресурс Component — скреплённый блок бумаги.

Перспективы JDF

Каким станет следующий этап для сетевых технологий? Возможно, их развитие повторит путь электросетей. Более века назад люди отстаивали разные взгляды на базовые понятия электрических цепей. Томас Эдисон был уверен, что необходимо использование постоянного тока, а Вестингауз ратовал за переменный ток. Он и победил — все дебаты давно прекращены. Электричество стало стимулом для множества открытий, которые в значительной степени изменили облик мира.

Точно так же, шаг за шагом, в течение 35-ти лет выстраивалась инфраструктура сетей и обмена данными. Сейчас мир начинает использовать сети для автоматизации промышленных процессов. Для полиграфической индустрии путь к автоматизации лежит через JDF. По мере того, как будет накапливаться опыт, стандарт послужит основой для дальнейшего развития.

Растёт значение сетевого обмена данными. С течением времени оборудование будет выполнять всё более сложные задачи, а роль операторов постепенно сведётся к минимуму. Как и 100 лет назад, когда никто не представлял, насколько электричество изменит нашу жизнь, мы можем лишь догадываться о применении сетевых технологий через 20 лет, не говоря уже о веке.

Об авторе: Роберт Херриот (bob@herriot.com), президент Global Workflow Solutions, более 15 лет работает над ПО для полиграфии.

* Журнал «Американский печатник», март 2004. © American Printer, a PRIMEDIA publication. All rights reserved.

Хитросплетения узлов

Билет заданий JDF состоит из совокупности JDF-узлов, у каждого из которых собственные ресурсы. JDF-узлы бывают четырёх типов:

1. Узел намерения. Содержит требования заказчика с ресурсами намерений (например, MediaIntent). Используемые в процессе производства узлы намерения включают JDF-узлы с описанием процесса, которые и воплощают намерение. Так, узел намерения может включать узел процесса DigitalPrinting ("Цифровая печать").
2. Узел процесса. Описывает отдельный процесс, выполняемый машиной. Одна будет выполнять только узел процесса DigitalPrinting, другая - узел процесса Stitching ("Брошюрование").
3. Комбинированный узел процесса. Описывает несколько процессов для одного устройства. Если комбинированный узел включает два процесса - DigitalPrinting и Stitching, - АСУП отправит узел на устройство, совмещающее оба. А оно даст команду лазерному принтеру распечатать документ и сшить его скобами.
4. Групповой узел процесса. Объединяет несколько процессов. Это может быть группа из одного или нескольких узлов процесса, комбинированных или даже других групповых узлов. Если групповой узел содержит узлы процесса DigitalPrinting и Stitching, АСУП отправит первый на устройство цифровой печати, но без брошюровки. Тогда устройство даст команду лазерному принтеру на печать документа. По окончании процесса станет доступен выходной ресурс Component ("Компонент", или "распечатанные страницы", как мы обычно выражаемся). Затем АСУП отошлёт процесс Stitching на брошюровщик, который и выполнит операцию. Групповой узел процесса обеспечивает тот же результат, что и комбинированный узел процесса, но на нескольких устройствах. То есть для комбинированного узла одно устройство должно поддерживать два JDF-процесса.

CTP4 и JDF в вопросах и ответах

Он объединяет производителей, консультантов и потребителей печатной информации, полиграфической индустрии и смежных отраслей. Рабочие группы из членов CIP4 разрабатывают новые версии JDF, знакомятся с запросами пользователей и готовят комплект средств разработки для JDF.

Универсальный формат файла на базе языка XML, предложенный в качестве производственного стандарта для спецификаций сквозных билетов заданий вместе со стандартом описания сообщений и протоколом обмена сообщениями. Новый стандарт должен выйти за рамки текущих частных решений, таких как Print Production Format (PPF), предложенный CIP3, и Portable Job Ticket Format (PJTF), внедрённый Adobe Systems. Формат JDF обеспечивает интеграцию коммерческих программных пакетов и планировщиков в техпроцесс.

Перенос информации о печатном заказе от создания до завершения. Сюда входит подробное описание этапов дизайна, допечатной подготовки, печати, послепечатных процессов и доставки.

Интеграция техпроцесса в АСУП, что позволяет отслеживать прохождение заказов и работу оборудования, облегчая учёт и планирование.

Обеспечение соответствия между видением готовой продукции заказчиком и технологическим процессом за счёт независимого от технологического процесса описания продукта и зависимого от процесса описания печатного заказа.

Работа с любой системой управления технологическим процессом, независимо от её модели. Сюда входит последовательная, параллельная, перекрывающаяся и интерактивная обработка в любых комбинациях и произвольных локациях.

В перспективе цель CIP4 — покрыть весь производственный цикл печатных и гибридных работ (сочетающих печатную и различные электронные способы подачи информации), от концепции до доставки. Для этого нужно охватить спецификацией JDF все сегменты производства или убедиться в том, что их можно связать с уже готовыми спецификациями. Спецификация JDF включает три основные области.

Билет заданий. Информация о печатном заказе, начинающаяся с требований заказчика и охватывающая все производственные инструкции и параметры.

Организация технологического процесса. Блочная модель, используемая АСУТП для организации и автоматизации работы, включающая расширенную библиотеку процессов, параметров и метаданных по заказу.

Контроль устройства и автоматизация. Открытый командный язык управления на базе XML для всех этапов полиграфического процесса, а также программных пакетов и систем дизайн-центра.

CIM оптимизирует и автоматизирует рабочий процесс — сюда могут входить компьютеризированный склад бумаги, автоматизированные тележки для перевозки рулонов, погрузчики без обслуживающего персонала. Формат JDF перемещает данные о заказе и сообщения от одной машины к другой. JDF — краеугольный камень CIM, но не сама система.

Об XML

У стандарта JDF две составляющие: формат (расширяемый язык разметки eXtensible Markup Language, XML) и содержание (состоит из определяемых процессов, ресурсов и атрибутов). Подробную информацию об XML вы найдёте в статье «Three cheers for XML» (ноябрь 2003 г.) на сайте americanprinter.com. Последние новости из мира XML ищите по адресу www.w3c.org или www.xml.org.

На текущем этапе индустрии жизненно необходима автоматизация

Когда-то автоматизация техпроцесса считалась роскошью. Возможность с помощью электроники отслеживать заказ от размещения клиентом до доставки — с доступом к ключевым данным для АСУП и АСУТП — воспринималась, скорее, как интересная идея, но отнюдь не необходимость. Сейчас это обязательно. И вот почему.

Рыночное пространство с гиперконкуренцией

Несмотря на консолидацию, в современной полиграфической индустрии конкуренция обостряется. Цифровые технологии и Интернет постепенно выводят типографию с уровня локального (регионального) предприятия на национальный (международный) уровень. На место городских типографий приходят общенациональные, зарубежные типографии и не-типографии, предлагающие электронные альтернативы печатному оттиску. Результат: рынок с гиперконкуренцией, где нет места неэффективности, ошибкам, отходам и браку.

Темпы развития отрасли далеко не всем сулят радужные перспективы. Участники отраслевого исследования, проведённого Национальной ассоциацией за лидерство в полиграфии (National Association for Printing Leadership, NAPL), весьма положительно оценивают свои перспективы в 2004 г. Более 2/3 опрошенных ожидают в этом году роста спроса минимум на 5%, более 1/3 — не менее 10%. Респонденты рассчитывают на благоприятные экономические факторы, но не слишком на это полагаются: 74,5% собираются развиваться, захватывая рыночную долю своих конкурентов; 22,8% намерены занять нишу выбывших из рыночной борьбы компаний; 9,2% запланировали слияния и приобретения. Исследуемая группа оказалась ориентирована на перераспределение рынка. Для них актуален вопрос, который сейчас должна задавать себе каждая типография: как отвоевать долю на новых рынках, куда попадут далеко не все, защитив в то же время текущие позиции на рынке, если конкуренция постоянно растёт?

Усложняющееся производство

Работы усложняются. Заказчики выходят на узкоцелевые рынки и размещают заказы в максимально сжатые сроки, а это означает сокращение тиражей и быстрый переход с тиража на тираж. Заказчики осознают всю силу визуально привлекательной, персонализированной печатной продукции — следовательно, ужесточаются требования к цвету, дизайну и нестандартным решениям. В результате открываются широкие возможности для типографий, которые в состоянии быстрее печатать сложные работы с минимальным числом ошибок. Те же, кто к этому не готов, оказываются в тяжёлой ситуации.

Усложняются услуги и техпроцесс. Диверсификация — ключевое понятие современной полиграфии. Цифровая печать переменных данных и управление базами данных, по мнению представителей типографий, опрошенных ассоциацией NAPL, обеспечивают рост прибылей, защищают предприятие от потери клиентов и не допускают товаризации полиграфической продукции. Концепция проста: из поставщика товара необходимо превратиться в поставщика информационных решений. Для этого нужно изначально понимать потребности клиента и полностью им соответствовать, предлагая при этом более широкий спектр услуг для выполнения поставленных перед клиентом информационных задач.

Но в действительности диверсификация значительно усложняет интеграцию на производстве. Кто, например, может позволить себе поступиться производительностью печатного цеха ради проблем с обязательностью и доставкой? Именно поэтому важность процесса автоматизации возрастает по мере выхода за рамки продажи краски на бумаге.

Модернизация отрасли

Мы представители современной производственной отрасли, а не ремесленники. В рамках исследования «Будущее полиграфии» ассоциация NAPL попросила типографии рассказать о планируемых инвестициях. Некоторые ответы совпадали у всех:

1. Переход на "цифру", поскольку цифровыми становятся информационные технологии, к которым имеет непосредственное отношение каждая типография.
2. Интеграция, поскольку бесполезно предлагать клиентам новые услуги, не интегрировав их полностью в цифровую инфраструктуру.
3. Постоянное совершенствование; в противном случае есть все шансы остаться за бортом.

Объединяющая идея — автоматизация техпроцесса и современного производства: своевременный доступ к основным технологическим данным, который позволит агрессивно наращивать преимущества и избавиться от слабостей

Перемены к лучшему

Нельзя не принять во внимание, что после трёх лет спада полиграфический бизнес опять идёт в гору. По информации NAPL для исследования «Критическое положение в экономике», в декабре 2003 г. продажи типографий-членов ассоциации увеличились на 3,5% — самый значительный прирост за три года. Более 42% типографий сообщают об улучшении ситуации в январе, а 28% заметили снижение темпов. Более 53% опрошенных рассчитывают укрепить позиции в первой половине 2004 г., и только 7,4% уверены в обратном.

По нашим расчётам, объёмы реализации печатной продукции после постоянного снижения в течение трёх лет в этом году вырастут на 4,1%. К лету стабилизируется ценовая политика и уровень прибылей. Но не стоит полагаться на то, что это полностью решит все проблемы. Самоуспокоение для нашей индустрии таит большую опасность, чем Интернет. Мы меняемся вместе со способами передачи информации, меняется роль, которую полиграфия играет в данном процессе. Наступает новая эпоха. Для типографий, которые к этому оказались не готовы, текущий подъём (неважно, насколько значительный) не будет разительно отличаться от прошедших лет спада.

Кого же можно назвать готовым? Ответ в условиях обострившейся конкуренции и сложной ситуации в полиграфической индустрии найти будет непросто. Но кое-что уже ясно. Типографии, которым удастся минимизировать время перехода с тиража на тираж, оптимизировать производственный процесс, сократить процент отходов, брака и ошибок, вызванных человеческим фактором, определённо окажутся в выигрыше.

Об авторе: Эндрю Д. Папароцци (atapaparozzi@napl.org), вице-президент и ведущий экономист NAPL.