Armor公司生产用于产品识别和其他功能的热转移打印中使用的油墨色带，该公司在2011年的销售收入是1.37亿欧元。色带的生产方式是在纸幅涂层工艺中将油墨涂抹到聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）薄膜上面。在涂层过程中，纸幅的速度、张力和位置以及其他一些变量都需要进行精确的控制CONTROL ENGINEERING China版权所有，这样才能保证最高的产品质量和最大的产能。
        Gildas Hubert是Armor公司的项目经理www.cechina.cn，他曾经使用多体动态软件和多域建模和仿真软件模拟过公司很多涂层机和控制系统。
        “仿真可以帮助我们找到最优的涂层条件，对我们的机器进行工程变更，”Hubert说：“在一年多的时间里，我们将产能提升了20%，同时也提高了薄膜制成品的质量。仿真是一种提升制造过程的优秀方法，成本较低，也不需要像物理实验那样中断生产。”
        Armor公司的总部位于法国南特，是世界上最早生产碳膜的公司之一，是打字机色带盒的发明者，并且在上个世纪80年代早期开发出了热转移技术。这家公司在全球拥有760名员工，每天在位于全世界各地的五家基地生产11万卷热转移薄膜。Armor公司是欧洲的领先厂商，占据53%的市场份额。该公司提供超过12000种色带配置方案。
        热转印技术
        热转印使用由打印机散发的热源熔化油墨。热转移色带在与标签面相对的涂层一侧通过打印头。每一点产生的热能都会使颜料转移到薄膜载体上，与标签表面结合。热转印最大的一个应用领域就是在制造过程中为产品进行标记，包括产品型号编码、序列号、最佳使用日期、成分、价格等等。其他的应用还包括柔性包装、打票、人员识别以及传真机等等。

        在制造过程中，透明的PET薄膜是展开的，在其一侧可以涂抹一层或者多层油墨，而在另外一层则是称为后备涂层的保护层。作为载体的PET薄膜弧度为3.2毫米到5毫米，抗撕裂能力很好，具有很高的热导性和耐热性。后备涂层让色带展开从而保护打印头，提供很好的热导性用来向打印介质导热CONTROL ENGINEERING China版权所有，减少了静电。可以使用各种油墨，包括蜡、蜡-树脂和树脂这几种材料。
        使用一个橡胶涂层的计量辊为凹印辊提供油墨，然后这个凹印辊再为纸幅中的格式转印辊提供油墨。涂层的重量由辊的速度以及计量辊和凹印辊之间的距离决定。所有的辊子都采用热油加热。20公里长的巨型辊经过涂层，根据客户应用的需要，可以展开到小辊上。
        从物理实验到仿真
        “我们一直都关注消除缺陷，保证良好的客户体验，同时提升我们纸幅涂层工艺的效率控制工程网版权所有，”Hubert说：“过去，改进运营主要的方法就是物理实验。但是这种方法有几个问题。首先，利用涂层机进行物理实验会中断生产过程，可以进行实验的时间有限，实验的费用也很高昂，我们不可能设计若干种情况逐一进行评估比较。另外，物理实验提供的信息也有限。在实验中能够捕捉到的物理变量会受到涂层机仪表安装的困难限制。”

        Armor公司长久以来对于使用仿真来评价更多流程情况以及同时减少生产过程中断存在着浓厚的兴趣。但是在过去，公司发现对这些复杂的机制以及辊子涂层运动控制系统建模是非常困难的。仿真软件需要将控制系统集成到机械系统当中，才能优化系统性能。

        多体动力学仿真软件的自动应用可以建立并且求解运动学、静态、半静态和动态仿真的运动公式。基于图形的软件工具可以对数字和模拟控制系统中使用的带有微分、差分和代数方程的多域动态系统进行建模。软件模型还提供了软件包之间的输入，为实现集成创造了接口模块。
        优化辊子涂层性能
        Hubert建立了一个机器的软件模型。他将辊子定义为圆柱体，并在辊子之间加入了连接，表示机器中的齿轮传动。他还定义了PET纸幅的材料属性，根据物理测量的情况在纸幅和辊子之间输入了摩擦。软件还对控制器的比例-积分-微分（PID）闭环运动进行了仿真。
        他发现使用软件“非常容易定义物理和控制模型”。Hubert在一台他认为有性能提升余地的机器上开始了自己的仿真工作。这台机器需要不停的调整才能避免缺陷。最开始，Hubert模拟机器当前的运行条件。仿真结果与物理测量的比较（尤其是在纸幅张力方面）显示，仿真准确地反映了机器的性能。
        仿真结果显示CONTROL ENGINEERING China版权所有，运营条件的微小改变都可能会引起机器产生缺陷。Hubert对运行条件的变化，尤其是PID控制值的改变进行了评价，他修改了模型，又重新运行了几次仿真，希望让机器处于一个运行条件微小变化不会对输出质量产生影响的环境当中。最终，他发现，稳定的运行条件可以减少因为调整运行条件带来的停机，从而显著的提升机器的产能。
        根据这次成功的经历，Hubert开始将注意力投向其他运行良好但是还是可以在产能和质量方面有所提高的机器。在这个过程中，他发现了准确确定纸幅和辊子之间的摩擦对于提供精确的仿真结果至关重要。
        Hubert评估了更多公司的机器，以寻找最佳的运行条件。他对每台机器上薄膜的厚度进行设置，以评估不同的产品。对于每一款产品，他还评估不同的PID控制值，识别可以保证稳定运行没有缺陷的值。在这个过程中，他对每一个薄膜厚度的控制值进行了优化，这需要进行比可能的物理实验更多次数的仿真。使用软件进行虚拟实验，也可以消除生产停顿所带来的费用。
        精确的PID值
        通过优化控制值，Armor公司在一年多的时间里将其涂层机的产能提升了20%。主要的改善源于机器可靠性和稳定性的提升，因此需要修理和调整的时间减少了。此外，很多机器上的纸幅速度也有所提升。
        “我们现在可以更加精确地设置PID值，从而针对特定的产品优化机器的性能，”Hubert说：“我们通过仿真还进行了其他方面的改进，比如将切割机的产能提升了8%。我们计划将仿真应用于更多的领域，比如我们的倒筒机。我们也希望能够通过将流程相关的热现象集成到分析回路当中，提高模型的精确度。此外，我们也看到了仿真对于提升标签机智能的潜力。”
        “我们的目标是改善涂层过程，这需要控制喷洒墨水的载体-薄膜的张力，”Hubert说道，“搭配使用多体仿真软件和多域建模以及仿真软件，是滚轴机和控制系统建模的理想方法。通过对机器的运行进行仿真，我们能够确定生产各种产品时候的机器理想参数。这些计算可以帮助我们找到每一台机器的最优涂层条件，最终的结果就是我们可以改进质量，并大幅提高生产效率。”