Чем шире внедряются цифровые технологии в полиграфическом производстве, тем острее встает вопрос – как правильно и эффективно организовывать работу с цифровыми данными.
Как и в любой системе в допечатном производстве присутствуют “узкие места”, ограничивающие производительность комплекса в целом, причем простое увеличение числа единиц оборудования в “узком месте” не всегда позволяет решить проблему. В результате на входе “узкого места” образуется очередь невыполненных работ, тогда как на других участках в это же время возможен простой. Возникает необходимость построения оптимизированного рабочего потока.
В последние несколько лет появился целый ряд систем управления цифровыми данными, которые позволяют объединить различные этапы допечатного производства под управлением единой централизованной системы (системы Workflow). Они призваны решить определенные проблемы, являющиеся характерными для допечатного производства. Однако подобные системы далеки от совершенства и предлагают лишь частичное решение проблемы, а в некоторых случаях “непригодны к использованию” [Курсив №4, 2000].
Таким образом, возникает задача математического моделирования процессов допечатного производства с целью дать оценку эффективности применения той или иной системы Workflow в раках конкретного допечатного производства. В частности, рассмотрим программы построения рабочего потока на базе технологии OPI.
В 1989 году компанией Aldus Corporation была разработана спецификация OPI. Open Prepress Interfase (OPI) является расширением языка PostScript фирмы Adobe, позволяющее использование изображений низкого разрешения для верстки.
В соответствии с этой спецификацией, растровое изображение разделяется OPI сервером (рис.1) на два изображения: изображение низкого разрешения (LowRes, обладающее малым размером и экранным разрешением) и изображение высокого разрешения (HiRes, оригинал растрового изображения). Разделение происходит автоматически при помещении изображений в специальную папку на OPI-сервере.
|
|
|
Рис. 1. Структурная
схема OPI-сервера
|
После получения изображений, OPI сервер автоматически генерирует файл низкого разрешения для каждого поступившего файла высокого разрешения. Файлы низкого разрешения, используемые при верстке, занимают объем как минимум в 15-20 раз меньше, чем файлы высокого разрешения. При этом файлы низкого разрешения обеспечивают корректное представление изображения на экране и на корректурных отпечатках. Файлы низкого разрешения доступны по сети для верстки и печати из любых приложений. Файлы высокого разрешения доступны для ретуши, цветокоррекции, создания обтравок и других операций, не затрагивающих размер изображения, в любых растровых приложениях.
После завершения корректуры полоса посылается на Rip. OPI-сервер отслеживает посылку и подменяет файлы низкого разрешения, файлами высокого разрешения, производя над ними те же действия, которые производились над файлами низкого разрешения в программе верстки (позиционирование, масштабирование). Следовательно, файлы высокого разрешения передаются по сети только 2 раза: от графической станции на OPI-сервер и с OPI-сервера на Rip.
Одним из главных достоинств технологии является возможность выполнять процесс верстки и обработки иллюстраций одновременно, что значительно сокращает общее время выполнения заказа.
Простейший вариант реализации OPI-технологии вообще не требует специального приложения и сервера. Растровые картинки делятся с помощью Adobe Photoshop в Quark DCS-формат на мастер файл (LoRes) и четыре файла-сепарации. Подстановка осуществляется приложением верстки при печати сепарации. Этот метод достаточно популярен, его преимущество – нулевая цена, недостатки – из всех преимуществ достигается только разгрузка сети, при этом велики затраты времени и велика вероятность ошибок на этапе создания мастер файла и файлов-сепараций. В настоящее время этот способ становится все менее актуальным. В отличие от подобной технологии, при использовании OPI-сервера, вероятность ошибки при замене иллюстраций низкого разрешения на иллюстрации высокого разрешения стремится к нулю, так как исключен ручной труд и нет необходимости масштабировать и кадрировать изображение при подстановке.
OPI сервер имеет программную реализацию, и работает как приложение на выделенном сетевом сервере, или входит в состав ПО растрового процессора и выполняется на RIP – сервере. Программы OPI серверов существуют для большинства платформ таких как, Windows, Unix, MacOS.
Актуальность внедрения OPI-сервера при обработке высоко-иллюстрированных изданий, объясняется тем, что верстка полос, содержащих большое количество изобразительной информации, приводит к значительному замедлению работы верстальных станций и перегрузке сетевого окружения. Так как предназначенные для полиграфического репродуцирования файлы, имеют достаточно большие объемы, передача таких файлов по сети и загрузка их в программу верстки занимает значительное время и требует больших затрат ресурсов верстальной станции.
Использование OPI-сервера позволяет решить поставленные задачи, значительно уменьшив загруженность сети и снизив требования к мощности и размеру оперативной памяти верстальных станций, так как изображения низкого разрешения, применяемые при верстке, несравнимо малы по сравнению с полноцветными изображениями высокого разрешения.
Имитационное моделирование является признанным методом экспериментального исследования в области анализа процессов обработки информации [Марков,1999,С.11].
В качестве математического аппарата используем теорию систем массового обслуживания. Системами массового обслуживания (СМО) называют системы, предназначенные для многократного выполнения некоторых операций, осуществляемых по заявкам или требованиям, поступающим в случайные моменты времени. Каждая СМО состоит из обслуживаемых единиц (в нашем случае - графических, верстальных станций, фотонаборного автомата) называемых каналами обслуживания. В зависимости от числа таких единиц обслуживания СМО могут быть одноканальными и многоканальными.
Рассмотрим участок допечатных процессов в который входят:
Предположим, что в рассматриваемой СМО вероятность отказа в обслуживании заявки по причине поломки оборудования близка к нулю, и данную систему можно рассматривать как СМО без отказов.
Случайный характер потока заявок может привести к тому, что в некоторые моменты времени на входе СМО образуется очередь на обслуживание заявок.
Основными характеристиками потока заявок является интенсивность поступления заявок a и интенсивность обслуживания b .
При анализе систем переработки текста и иллюстраций в качестве отдельных фаз СМО могут быть рассмотрены:
Структура многофазной СМО типового репроцентра показана на рис. 2.
 |
|
Рис. 2. Типовая структура
репроцентра как многофазной СМО (a -
интенсивность поступления заявок [заявок/час],
b -
интенсивность обслуживания [заявок/час])
|
Структура репроцентра на рис.3 отражает особенности применения OPI-технологии: параллельно выполняются цветокоррекция, ретушь и верстка, корректура; разгрузка сети и рабочих станций отмечена в увеличении интенсивности обслуживания каналов СМО.
Целью исследования СМО является установление зависимости между параметрами потока заявок, их производительностью, правилами обслуживания СМО и эффективностью обслуживания заявок.
Рассмотрим систему обслуживания, которая включает в себя несколько последовательно включенных линий участок цветокоррекции и ретуши, участок верстки, участок фотовывода. Заявки последовательно обслуживаются каждой из линий, при этом они могут включать в себя различное количество каналов. Если линия свободна, то заявка обслуживается этой линией. Если линия занята, то заявка становится в очередь. Затем заявка поступает на следующую линию и обслуживается этой линией, если она свободна, или становится в очередь. Каждая заявка последовательно обслуживается всеми линиями.
 |
|
Рис. 3. Структура репроцентра
с OPI сервером как многофазная СМО (a
- интенсивность поступления заявок
[заявок/час], b -
интенсивность обслуживания [заявок/час] )
|
Участок ретуши и цветокоррекции как СМО.
Исследуем первую фазу системы обслуживания – участок ретуши и цветокоррекции.
Участок верстки содержит 2 машины, таким образом, система обслуживания является многоканальной. Зададимся интенсивностью обслуживания равной b =0,333 заявок в час для типовой структуры и b =0,357 для структуры с OPI сервером (время ретуши и цветокоррекции одного листа форматом А3 равно 3 часа в традиционной структуре и 2,8 в структуре с OPI сервером).
Сделаем следующие допущения:
Для СМО репроцентра характерно случайное поступление заявок.
Система является многоканальной (2 канала).
Поток заявок – стационарный пуассоновский с интенсивностью a =0,198.
Время обслуживания для каждого канала распределено по показательному закону с параметром b =0,333 и b =0,357.
Заявка, пришедшая в момент t>0 и заставшая систему занятой, если ее длина не превышает n=6.
Состояние СМО различается по признакам занятости и изменения длины очереди:
| P0 – все каналы свободны, | P6 –4 заявки в очереди, |
| P1 – один канал занят, один канал свободен, | P7 –5 заявок в очереди, |
| P8–6 заявок в очереди, | |
| P2 – два канала занято, | |
| P3 –1 заявка в очереди, | |
| P4 –2 заявки в очереди, | |
| P5 –3 заявки в очереди, |
Матрица переходов имеет вид (1):
Уравнения Колмогорова, соответствующие этой матрице, имеют вид:
,
,
,
,
,
,
|
|
(2)
|
Найдем решение данных уравнений для установившегося режима (начальные условия: Р1=Р2=Р3=Р4=Р5=Р6=Р7=Р8=0, Р0=1).
Для решения воспользуемся средой автоматизированного проектирования MATCAD.
По полученным данным можно определить следующие значения:
Вероятность отказа в выполнении заявки:
 ; |
(3)
|
где a – интенсивность поступления заявок, b – интенсивность обслуживания заявок, n – число каналов обслуживания, m – длина очереди.
Относительную пропускную способность:
 ; |
(4)
|
Абсолютную пропускную способность СМО:
 . |
(5)
|
Среднее число занятых каналов:
 |
(6)
|
Среднюю длину очереди:
 |
(7)
|
Среднее число заявок, находящихся в СМО:
|
me=mz+mk
|
(8)
|
Среднее время ожидания заявки в очереди:
 |
(9)
|
Среднее время обслуживания заявки:
|
mtобс=A0/b
|
(10)
|
Среднее время пребывания заявки в СМО:
|
mtпр=
mtобс+mk
|
(11)
|
Результаты расчетов приведены в табл. 1.
Таблица 1.
| Типовая структура |
Структура
с OPI сервером |
|
Вероятность
отказа в выполнении заявки, 
|
8.39*10-7 | 2.95*10-7 |
| Относительную пропускную способность, А0 | 0.999 | 0.999 |
| Абсолютную пропускную способность СМО, А, з/час. | 0.6249 | 0.6249 |
| Среднее число занятых каналов, mz | 1.877 | 1.751 |
| Средняя длина очереди, mk | 0.024 | 0.016 |
| Среднее число заявок в СМО, me | 1.9 | 1.767 |
| Среднее время ожидания заявки в очереди, mtож, час. | 0.062 | 0.04 |
| Среднее время обслуживание заявки, mобс, час. | 3.003 | 2.8 |
| Среднее время пребывания заявки в СМО, mtпр, час. | 3.065 | 2.841 |
Таким образом, внедрение OPI сервера позволило повысить производительность участка ретуши и цветокоррекции, сократить время обслуживания заявки приблизительно на 7%, за счет разгрузки ЛВС.
Участок верстки состоит из 5 машин. Заявка равна формату А3. Интенсивность поступления заявок равна интенсивности обслуживания первой фазы 0.625 заявок в час. Так как, если поток на входе линии L1 a =const пуассоновский, и интенсивность обслуживания b =const, то поток заявок на выходе линии L1 и на входе линии L2 также будет пуассоновским a =const. [Ефимов, 1994, С. 486].
Сделаем следующие допущения:
Состояние СМО различается по признакам занятости и изменения длины очереди:
| P0 – все каналы свободны, | P9 – 4 заявки в очереди, |
| P1 – один канал занят,Остальные свободны, | P10 – 5 заявок в очереди, |
| P11– 6 заявок в очереди, | |
| P2 – два канала занято, | P12 – 7 заявок в очереди, |
| P3 – три канала занято, | P13 – 8 заявок в очереди, |
| Р4 – четыре канала занято, | P14 – 9 заявок в очереди, |
| Р5 – пять каналов занято, | P15 – 10 заявок в очереди, |
| P6 – 1 заявка в очереди, | Р16 – 11 заявок в очереди. |
| P7 – 2 заявки в очереди, | |
| P8 – 3 заявки в очереди, |
Матрица переходов имеет вид:
 |
 |
(12)
|
Уравнения Колмогорова, соответствующие этой матрице, имеют вид:
,
,
,
,
,
,
,
,
,
...
,
|
|
(13)
|
Аналогично рассмотренной первой фазы цветокоррекции и ретуши, определим параметры фазы верстки:
Результаты расчетов приведены в табл. 2.
Таблица 2.
| Типовая
структура |
Структура с OPI сервером | |
Вероятность
отказа в выполнении заявки, 
|
0.0288 | 0.00039 |
| Относительную пропускную способность, А0 | 0.971 | 0.999 |
| Абсолютную пропускную способность СМО, А, з/час. | 0.607 | 0.625 |
| Среднее число занятых каналов, mz | 3.635 | 2.81 |
| Средняя длина очереди, mk | 2.075 | 0.028 |
| Среднее число заявок в СМО, me | 5.709 | 3.090 |
| Среднее время ожидания заявки в очереди, mtож, час. | 11.146 | 1.00 |
| Среднее время обслуживание заявки, mобс, час. | 5.816 | 4.503 |
| Среднее время пребывания заявки в СМО, mtпр, час. | 16.961 | 5.504 |
Таким образом, внедрение OPI сервера позволяет повысить производительность этапа верстки, сократив общее время обработки заявки более чем в 3 раза.
Участок верстки состоит из одной машины. Заявка равна формату А3. Интенсивность поступления заявок равна интенсивности обслуживания первой фазы 0.625 заявок в час. Если поток на входе линии L1 a =const пуассоновский, и интенсивность обслуживания b =const, то поток заявок на выходе линии L1 и на входе линии L2 также будет пуассоновским a =const.
Сделаем следующие допущения:
Состояние СМО различается по признакам занятости и изменения длины очереди:
| P0 – канал свободен, | P9 –8 заявок в очереди, |
| P1 –канал занят | P10 –9 заявок в очереди, |
| P2 –1 заявка в очереди, | P11–10 заявок в очереди, |
| P3 – 2 заявки в очереди, | P12 –11 заявок в очереди. |
| Р4 – 3 заявки в очереди, | P13 –12 заявок в очереди. |
| Р5 – 4 заявки в очереди, | P14 –13 заявок в очереди. |
| P6 –5 заявок в очереди, | P15 –14 заявок в очереди. |
| P7 –6 заявок в очереди, | Р16 –15 заявок в очереди. |
| P8 –7 заявок в очереди, |
Матрица переходов имеет вид:
 |
 |
(14)
|
Уравнения Колмогорова, соответствующие этой матрице, имеют вид:
,
,
,
,
,
,
,
,
,
...
,
|
|
(15)
|
Аналогично рассмотренным фазам, определим параметры фазы вывода фотоформ:
Результаты расчетов приведены в табл. 3.
Таблица 3.
| Типовая структура |
Структура с OPI сервером | |
Вероятность
отказа в выполнении заявки, 
|
0.000014 | 0.000005 |
| Относительную пропускную способность, А0 | 0.999985 | 0.999995 |
| Абсолютную пропускную способность СМО, А, з/час. | 0.62499 | 0.62499 |
| Средняя длина очереди, mk | 0.566 | 0.462 |
| Общее число заявок в СМО, me | 1.087 | 0.948 |
| Среднее время ожидания заявки в очереди, mtож, час. | 0.905 | 0.739 |
| Среднее время обслуживание заявки, mобс, час. | 0.833 | 0.779 |
| Среднее время пребывания заявки в СМО, mtпр, час. | 1.739 | 1.517 |
Таким образом, внедрение OPI сервера позволяет повысить производительность этапа фотовывода, сократив общее время обработки заявки на 13%.
Общее среднее время пребывания заявки в системе в типовой структуре равно:
|
Tsum=tL1+ tL2+ tL3,
|
(16)
|
где tL – среднее время пребывания заявки на каждой фазе.
|
Tsum=3.065+16.961+1.739=21.765
часа
|
Общее среднее время пребывания заявки в системе в структуре с OPI сервером равно:
 |
(17)
|
|
Tsum=5.504+1.517=7.021
часа.
|
Следовательно, внедрение OPI сервера позволяет сократить время полной обработки заказа более чем в 3 раза.
Рассмотренная методика позволят дать примерную оценку эффективности применения OPI технологии на участке допечатных процессов малых и средних, что может послужить, критерием для принятия решения о применении подобной системы. Однако модель является достаточно грубой. Для удобства рассмотрения, сделаны ряд допущений, которые могут сказаться на точности полученного результата. Так, операции верстки и корректуры были рассмотрены как одна операция с усредненной интенсивностью обслуживания, в то время как на практике процесс корректуры и согласования с заказчиком может значительно затягиваться.
,
.
.