原创专栏·新一代智能制造专家谈

赵鹏飞，国家智能制造专家委员会委员，国际标准化组织印刷技术委员会（ISO/TC130）主席/中国印刷科学技术研究院院长

印刷兼具文化事业与基础工业双重属性，产业链渗透国民经济各个领域。对内，它承载理论传播、文脉传承职能，是稳固意识形态阵地的核心载体；对外，以喷墨印刷、丝网印刷与涂布技术为主，作为通用配套环节，为各行各业制造、战略性新兴产业提供不可或缺的工艺支撑。跳出传统纸张印刷的固有认知，如今印刷涂布融合文化传播、实体配套、精密加工、数字赋能多重价值，形成“一业托举百业”的产业格局，是实体经济运转中不可替代的基础环节。

行业全链条配套的独特属性，决定印刷涂布业的智能化转型不能仅仅局限于行业内部降本增效，因为它也影响着上下游万千制造企业数字化发展水平。当前正值“十四五”收官、“十五五”开局之年，结合近年行业智能化建设实际成效，梳理落地过程中暴露的堵点难点，探索以工业AI为核心的新一代升级路径，对培育新质生产力、统筹推进文化强国、制造强国建设，有着现实实践价值与长远战略意义。

一、印刷涂布行业三大核心战略价值

（一）文化传播核心载体，筑牢文明传承与宣传阵地

印刷是文字、图像、思想落地成型的核心渠道，承担党政读物、中小学教材、科普宣传品、红色文创、古籍复刻、文博衍生品的规模化生产供给。

一方面，标准化印刷体系保障理论读本、义务教育教材、主题宣传画册直达城乡基层，持续传递主流价值、凝聚社会共识，夯实宣传思想工作基层根基；另一方面，高精度复刻工艺让古籍、非遗书画、历史文物得以活化利用，推动中华优秀传统文化常态化留存、大众化普及。从校园基础教育到红色文化宣传，从文博资源保护到大众文化消费，印刷搭建起覆盖全域、稳定可靠的内容生产分发体系，是文化建设必不可少的底层支撑。

（二）实体经济通用配套，贯穿全品类制造关键工序

市场流通的所有终端商品，都离不开印刷、包装、印花、标识等配套工艺，是产品合规标注、安全防护、品牌塑造、市场流通的前置条件。食品行业依靠软包装印刷实现保鲜、溯源与品牌展示；医药、医疗器械通过防伪印刷、规范药盒完成安全标识、真伪管控；日化、日用百货依托彩印包装打造产品差异化；纺织服装借助印花、热转印丰富外观品类；家电、五金、汽车配套定制铭牌、装饰膜与外观贴件。

从轻工快消到大型民用装备，缺少印刷配套就无法完成产品信息公示、密封防护与市场化流通。整体来看，印刷涂布是实体经济循环里覆盖最广、刚需最强的基础配套产业。

（三）高端制造底层工艺，支撑新兴产业国产化突破 

现代印刷早已突破纸张图文加工边界，分化为传统图文印刷、精密功能涂布两大赛道。精密涂布结合特种印刷、薄层加工技术，现已成为新材料、新能源、电子信息等战略性产业的核心制造工艺，也是发展新质生产力的重要抓手。

依托精密涂布衍生的导电油墨印刷、柔性线路印刷、连续湿法涂布等工艺，光伏、显示、柔性电子、储能电池、高端功能膜材生产线得以实现功能层制备、微细线路成型、材料性能改性等关键工序，是相关产业规模化量产的必备环节。依托印刷及衍生涂布技术，国内新材料产业实现低成本规模化生产，为高端制造国产化提供差异化工艺解决方案。

二、印刷涂布智能制造的行业特征与全域带动作用

和离散加工、连续流程制造行业相比，印刷涂布智能化改造兼具两类生产模式特点，项目实施复杂度、产业联动性更高。行业智能化升级不等于单台设备、单条产线自动化改造，而是覆盖多行业、多工艺、多合规标准的复合型系统工程。

生产端来看，印刷订单零散、产品更新快、个性化定制需求旺盛，具备离散制造柔性生产特征；而服务食品、医药、锂电、显示领域的印刷、涂布产线，需要直接嵌入下游客户连续生产线，既要满足频繁换单的柔性需求，又要保障长时间稳定连续加工。多应用场景、跨行业合规要求、复合工艺叠加，大幅提升智能改造落地难度与适配门槛。

产业联动层面，印刷涂布作为全行业通用配套，数字化、精密加工、智能化水平直接决定整体制造业升级上限。上游锂电、光伏、功能新材料的量产精度，中游轻工、工业品品控能力，下游消费品数字化溯源、柔性定制产能，全部与印刷涂布智能生产体系深度绑定。 

由此可见，印刷涂布智能化转型是实体经济整体升级的前置基础与关键衔接环节。补齐行业智能化短板，能够跨产业释放赋能效应，带动全链条制造能力同步提升。

三、“十四五”期间印刷涂布智能工厂建设阶段性成效

2018年全国印刷业创新大会启动行业智能制造专项行动后，在国家新闻出版署统筹推动、工信部支持下，印刷、包装、精密涂布领域逐步完成智能化基础布局，在标准搭建、工艺数字化、全流程自动化方面取得阶段性进展，为后续深度升级打下基础。

（一）搭建行业智能制造标准框架

行业牵头编制出台《印刷智能工厂参考模型》《印刷智能工厂构建规范》《印刷产品智能设计与仿真指南》《印刷智能制造术语》《印刷智能工厂 制造执行系统（MES）功能体系结构》等系列标准，形成完整的印刷智能制造标准体系。统一明确智能工厂建设架构、实施流程、关键技术指标与专业术语，为企业改造项目落地、行业项目评审、产业发展评估提供统一技术依据。

（二）工艺数字化落地，一线实操经验实现标准化留存

本轮智能化改造的核心转变，是推动生产从人工经验驱动转向数字化规则管控。印刷环节的印刷压力、水墨配比、供墨量、ICC色彩补偿曲线，涂布环节的涂布张力、烘箱温度、涂布速度等核心工艺参数，全部实现全程采集存储。以往依赖资深技工口传心授的实操经验，经系统梳理固化为标准化作业流程，嵌入MES、ERP管理系统，有效缓解人员流动带来的工艺流失问题，图文印刷、功能涂布两类生产工艺均可稳定复刻、批量复制。

（三）头部企业打通全流程自动化，实现三流协同

头部包装印刷、功能涂布企业依托行业标准落地，在印前、印中、印后及连续涂布工段部署AGV智能物流，打通MES与ERP数据通道。一批包装印刷标杆智能工厂率先实现业务流、信息流、物流一体化协同，形成可供行业借鉴的改造范本；部分精密涂布示范产线落地在线厚度检测、缺陷识别、温湿度自适应调节、张力闭环控制等数字化管控功能。

四、当前智能制造体系存在的突出短板

“十四五”阶段智能化改造重点解决成熟工艺数字化、标准化复刻问题，仅覆盖生产中显性、易管控工序，高端新材料量产、精密涂布、高端彩印生产中的深层次问题仍未破解，现存短板集中体现在四方面。

（一）多变量耦合隐性工艺难以数字化建模优化

现有数字化系统仅能记录、复刻成熟固定工艺参数，无法厘清新材料涂布、高端定制印刷里多变量非线性耦合的内在规律。

涂布生产中，锂电隔膜、光学功能膜成型过程，湿膜厚度波动、干燥梯度、设备张力、车间温湿度互相影响，各类隐性变量难以精准量化建模。传统DOE试验覆盖工况有限，反复试产拉长周期、抬高生产成本，工艺优化高度依赖线下试制，产出效果难以预判，业内将这类难以把控的生产规律称作“工艺玄学”。

高端彩印、防伪标签生产同样存在多重条件联动问题，水墨平衡、油墨转移量、干燥模式、承印物材质、印刷压力相互牵制，套印偏差、色彩不均、墨皮等缺陷诱因交织，依靠固定参数很难提前预判、精准调控。

与此同时，多数存量、新增印刷涂布设备厂商未开放底层数据接口，涂布端刮刀压力、涂布头间隙、实时膜张力，印刷端滚筒压力、水墨循环流量、套印微调行程等核心工艺参数无法实时读取，工艺深度分析缺少数据支撑。

（二）国产高端装备长期运行稳定性存在差距

国内印刷涂布设备核心功能指标已接近国际一线产品，但长时间连续生产稳定性、跨批次产品一致性、微小缺陷抑制能力，和海外顶尖装备仍有明显差距。涂布设备短板集中在长期生产下膜厚波动控制不足；高端印刷设备则容易在高速生产中出现套印精度衰减、水墨供给不稳等问题。

根源在于基础零部件加工均匀度、整机装配精度长效保持能力、复杂工况动态调控稳定性不足，单纯依靠硬件迭代，很难彻底消除不同批次产品的品质偏差。

（三）设备互联互通缺少统一数据标准，数据孤岛现象普遍

工业AI建模、工艺仿真、品质预判的前提，是连续、规范、标准化的工业数据。现阶段行业设备底层接口碎片化问题突出：多数设备厂商不开放底层数据；不同品牌设备分别采用私有协议、Modbus、Profinet等通讯方式，跨品牌产线集成改造成本偏高；各设备测点命名、计量单位、检测精度、采集频率无统一规范，印刷墨层厚度、涂布膜厚等核心数据原始格式杂乱，需要大量人工清洗才能入库，数据资产利用率偏低。行业普遍出现算法具备优化能力，但缺少合规可用数据的困境，工业AI模型难以获取足量标准化工艺数据完成训练验证。

（四）通用工业平台适配细分工艺场景能力不足

现有工业互联网平台面向全行业通用场景开发，缺少适配精密涂布微米级膜材管控、多物理场仿真，以及高端彩印色彩闭环调控、套印精度动态补偿的垂直模块，仅能实现设备基础运行状态监控，无法支撑印刷、涂布两大赛道工艺深度优化与品质溯源，平台数字化赋能价值未能充分释放。

五、下一代智能制造升级核心路径：由自动化生产转向AI驱动创新

行业新一代智能化建设，核心转变在于跳出单纯记录生产数据、支撑自动化运转的阶段，依托标准化工业数据搭配工业AI，同步赋能配方研发、工艺迭代、品质动态补偿，针对性破解隐性工艺建模难、国产装备稳定性不足、行业数据孤岛等短板，精准满足精密涂布、高端印刷提质增效需求。

（一）依托AI优化新材料与印刷工艺，压缩多参数耦合试错成本

针对精密涂布多变量强耦合、机理模型不完善、线下试验成本高的现实痛点，结合高端彩印水墨调节、套印精度管控需求，搭建“机器学习+多物理场仿真”一体化协同优化体系。

涂布生产环节，整合企业生产线、中试、实验室积累的海量数据训练AI模型，精准识别热风温湿度、干燥梯度、张力波动、车间湿度等参数对膜材性能的非线性影响，快速锁定稳定工艺区间。把以往无规律反复试产，调整为AI仿真推演搭配小批量快速验证的迭代模式，大幅缩短新材料从配方研发到稳定量产的周期。对于锂电隔膜、质子交换膜、光学功能膜等高端涂布赛道，建议新建智能工厂配套搭建AI配方-工艺协同优化平台。

印刷生产环节，依托海量色彩图像、产品缺陷样本训练AI模型，自动匹配水墨配比、滚筒压力、干燥参数最优组合，缓解新品打样色差、批量生产瑕疵等问题，缩短印刷包装新品交付周期。

（二）AI动态工艺补偿，弥补国产装备短板实现换道超车

搭建振动、声发射多维传感监测网络，全域覆盖车间温湿度场、多段张力场等关键点位，依托工业AI算法预判工艺偏移，自适应调整生产参数；配套高精度机器视觉系统，自动识别涂布微米级膜面缺陷、印刷细微套印与色彩偏差，同步定位缺陷产生根源。

涂布生产通过算法对冲膜厚波动、张力失衡、烘箱温差带来的批次差异；印刷环节针对性修正高速走纸张力、水墨供给、滚筒压力细微变化。在不批量更换硬件设备的前提下，依靠智能算法实时修正运行参数，抵消设备老化、工况波动引发的品质差异，弥补国产装备长期稳定性、批次一致性短板。这套“算法补偿硬件”的技术路线，是国内精密印刷、功能涂布产业突破海外高端装备壁垒、向高端制造迈进的重要机遇。

需要客观说明，AI仿真、工艺动态补偿、品质预判等技术落地，高度依赖统一、互通、完整的设备底层数据体系。当前行业通讯协议杂乱、设备接口封闭、数据标准不统一的现状，会直接制约AI模型训练与规模化落地。推进技术升级的同时，需同步谋划国家级装备数据标准化顶层设计，打通全行业数据流通底层通道。

六、国家级标准化建设与“十五五”产业升级落地举措

想要彻底破除智能制造数据互通壁垒，夯实印刷涂布及下游全产业链数字化底座，建议国家层面统筹推进印刷、涂布装备数据接口标准化强制改造，明确“十五五”行业智能升级重点任务，分领域、分阶段落地实施，资源适度向精密涂布高端赛道倾斜，同步兼顾包装印刷提质升级。

1.统一推行OPC UA国标通用设备接口

全面落地GB/T 33863《OPC统一架构》系列标准，将标准化开放接口、合规数据读写协议，纳入印刷、涂布智能装备市场准入、智能工厂示范项目评审硬性要求。新出厂印刷机、涂布、精密加工设备，需开放带安全认证的底层数据接口，放开滚筒压力、水墨流量、涂布间隙、膜材张力等全部核心工艺参数读写权限，逐步推动相关要求纳入强制性标准管理。

2.统一全行业工艺数据元规范

参照GB/T 38869‑2020《基于OPC UA的数字化车间互联网络架构》，统一涂布厚度、运行速度、辊压压力、车间温湿度，以及印刷墨层厚度、套印偏差、水墨浓度等核心监测指标的命名、计量单位、检测精度、采集周期、元数据格式，实现跨品牌印刷、涂布设备数据可采集、可识别、可互通、可复用。

3.分梯度、分时段推进改造落地

新建精密涂布产线、高端印刷智能工厂优先采购搭载标准化接口的智能装备；通过专项政策扶持锂电、光学膜涂布项目数字化改造，引导存量通用印刷、涂布设备加装协议转换网关完成数字化升级。借鉴消费电子统一充电接口治理经验，设置3—5年改造过渡期，逐步实现行业主流装备全覆盖，从源头解决AI模型缺少合规工艺数据的行业难题。

4.立足产业痛点攻关垂直工业智能体、行业专用大模型

各类AI平台、智能系统研发，要紧扣精密涂布新材料、高端包装印刷两大领域真实生产痛点，优先攻克膜材性能多因素耦合、印刷色彩与套印协同调控难题，以工艺优化、品质提升、成本压降为核心目标，杜绝单纯堆砌技术、重硬件采购轻场景落地。以锂电隔膜、质子交换膜、光学功能膜精密涂布、精品商业印刷为实践载体，布局AI工艺区间智能搜索、多物理场仿真一体化示范平台，打造全AI驱动新一代智能工厂样板项目。

5.分阶段推广AI自适应精细制造补偿技术

优先在精密涂布产线落地AI工艺偏移预判、动态闭环调控功能，后续逐步向高端商业印刷、医药包装印刷延伸应用，对冲国产装备稳定性短板，全面提升膜材、印刷品跨批次一致性与长期连续生产稳定性。

6.多方联动共建脱敏工艺高质量数据集

由行业协会、涂布与印刷龙头企业、科研院所协同搭建脱敏工艺数据库，按照功能膜涂布、高端包装印刷两大板块搭建工艺-性能关联数据集，打造垂直行业专属训练资源库，支撑印刷涂布领域工业大模型持续迭代优化。

7.搭建复合型技术人才协同培育体系

建立工艺专家、算法工程师、装备研发人员常态化联合攻关机制，定向培养兼具印刷涂布生产机理、智能算法实操能力的复合型人才，持续完善产学研协同创新产业生态。

印刷涂布产业兼具文化建设、全行业配套双重职能，承担文化传播、民商品配套、高端新材料赋能、全域智能制造基础支撑四项关键作用。经过“十四五”智能化改造，行业基本完成图文印刷、精密涂布工艺经验数字化、基础生产自动化建设。面向“十五五”推进下一代智能制造转型，核心路径清晰：依靠工业AI破解印刷、涂布多要素耦合工艺难题，依托算法补偿补齐国产装备性能短板，借助国家级统一数据标准打通全产业链数据壁垒，推动行业从“自动化生产”向“智能化创新”实现根本性转变。

印刷涂布行业智能化建设成效，直接关系国内制造业整体升级节奏、高端新材料国产化推进速度、新质生产力培育质量。其中精密涂布作为新能源、电子信息底层核心工艺，是行业智能升级的攻坚重点；高端印刷配套实体经济提质增效同样不可或缺。立足装备数据标准化底座，以AI工艺协同创新为核心抓手，统筹推进全链条一体化智能改造，持续夯实“一业托百业”产业配套根基，才能充分释放印刷行业基础性、配套性、引领性价值，为文化强国、制造强国长远建设提供坚实产业支撑。