中國焊接協會在工業互聯網上的探索與布局

李連勝，李愛民，李波，黃彩艷，吳妍

1.哈爾濱焊接研究院有限公司 黑龍江哈爾濱 150028

2.中國焊接協會 黑龍江哈爾濱 150028

1 焊接行業工業互聯網應用概況

發展工業互聯網已成為世界主要國家重塑制造業競爭優勢、推動制造業轉型和經濟高質量發展的共識。主要國家相繼發布加快制造業發展的系列戰略，如美國的“先進制造戰略”、德國的“工業4.0”、日本的“互聯工業”計劃、法國的“新工業法國”和“未來工業”等。這些戰略規劃雖然名稱各異，實則與工業互聯網戰略理念相近、技術趨同，是各國鞏固和擴大技術產業領先優勢的共同路徑和戰略方向。據統計，截至2019年11月20日，我國工業互聯網標識解析二級節點已建成30個，注冊量突破了9億。平臺的供給能力在不斷強化，具有一定影響力的工業互聯網平臺超過了50個，基于平臺的數字化、網絡化、智能化解決方案不斷涌現。工業互聯網與實體經濟融合，新模式、新業態也在加速推進和普及，特別是5G與工業互聯網加快融合，互為動力，工業互聯網生態發展進一步加速構建。

隨著我國自主創新投入比例大幅提高，國家原始創新能力得到加強。深入焊接技術的基礎領域研究，加強外延式發展，加速跨專業協同、多學科融合，提高焊接技術的成組、成套能力；加快焊接技術與裝備的數字化、網絡化、智能化發展，是我國當前焊接裝備自主創新的主攻方向。以云計算、大數據、人工智能、物聯網、5G移動互聯網為代表的新一代網絡信息技術，正加速與經濟社會各領域深入滲透融合。制造業是國民經濟的主體，是實施“互聯網+”的主戰場，因此需推動制造業與互聯網融合，找到兩者的契合點和“焊點”。

“十三五”期間，我國焊接行業重點發展的專利技術數量迅猛增長。從表1可以看出，2016年、2017年、2018年專利總和有爆炸式增長，特別是3D打印技術、焊接機器人、攪拌摩擦焊、激光復合焊等重點發展的專利技術在2016年（“十三五”開局后）取得顯著發展，提高了我國焊接產業的總體技術水平。但是，在無鉛釬料、無鎘釬料、高強鋼焊材、耐熱鋼焊材、焊接數據系統等焊接基礎研究領域，專利發布數量提升緩慢。

由表1還可以看出，2015—2018年我國大數據相關專利發布數量增長迅猛，但相對于焊接數據系統專利數總計才30項，工業互聯網專利總計86項，而焊接行業沒有相關成果問世。智能焊接專利總數量199項，但都是相關焊接設備（系統）組成部件（或子系統），不能形成整套焊接系統的智能控制。

焊接行業工業互聯網應該持續在“四基”——基礎工藝、基礎材料、基礎零部件及基礎共性技術公共服務平臺，同時還要在“新四基”——自動控制與感知、核心工業軟件、工業云及智能服務平臺，兩個“四基”的強化協同與融合發展。近年來，焊接產業的工業互聯網普及和應用表明，焊接行業在網絡協同制造、工業焊接數據系統、產品數據采集分析等工業互聯網基礎信息傳輸標準、規范方面的短板是制約其發展的重要原因。由于我國制造業發展的不平衡，在推行工業互聯網所必需的機械化、自動化等基礎條件尚不夠完善，如僅僅把物理對象連接在互聯網上，致使不同行業的產品、設備的數據信息傳輸標準不統一，則不能產生預期的社會和經濟效益。因此，在工業互聯網發展中，焊接產業有大量規范化、標準化工作要做。

表1 國家知識產權局專利局2015－2018年公布的焊接行業重點發展專利技術及大數據系統相關專利數量匯總 （項）

2 加強信息化標準體系建設，布局工業互聯網

先進標準是指導智能焊接制造頂層設計及其發展方向的重要手段，必須前瞻部署。中國焊接協會與全國焊接標準化技術委員會已試探在智能焊接制造標準化參考模型和標準體系框架上，從總體控制、智能焊接裝備、工業互聯網、工業云和大數據、服務型制造和行業應用等方面，規劃了智能焊接制造技術標準布局，將以先進標準引領“中國焊接制造”智能轉型并向高端提檔升級。

2017年6月，中國焊接協會根據國家“十三五”規劃中對工業互聯網和行業大數據的指導精神，對焊接行業工業互聯網實施中的各企業產品編碼規則多樣、數據結構標準不統一、產品數據采集不規范等嚴重制約焊接行業工業互聯發展的情況，進行了大規模的行業調研[1]。

2018年1—4月，中國焊接協會就該調研結果所反映的問題，召集焊接協會專家委員會、理事會成員進行了多次研討。5月，確定了為解決當前焊接行業工業互聯網實施過程中基礎產品信息編碼和產品數據結構的標準不統一問題，在沒有相關國家及行業標準的前提下，中國焊接協會前瞻性地制定了相關焊接產品、焊接術語的信息化標識團體標準，先期為焊接行業工業互聯網統一的數據編碼和數據結構信息傳輸標準打下了堅實基礎。6月5日，經中國焊接協會審查，批準CWAN團體標準“焊接材料可追溯信息化標識”“焊接術語-焊接材料”“焊接術語-焊接基礎”“焊接術語-熔化焊”“焊接術語-焊接檢驗”等五項標準立項（2018年11月已完成），標準編號為CWAN 0006—2018、CWAN 0007—2018、CWAN 0008—2018、CWAN 0009—2018、CWAN 0010—2018。2018—2019年中國焊接協會完成了“焊接術語-釬焊”“焊接術語-切割”“焊接術語-壓力焊”“焊接術語-熱噴涂”“焊接術語-焊接結構”“焊接術語-焊接設備”等一系列團體標準的制定工作[1]。

工業和信息化部《工業互聯網平臺建設及推廣指南》的發布，為中國焊接協會制定團體標準“焊接材料可追溯信息化標識”等確定了堅實的政策上實施推廣依據，為協會制定統一的焊接行業工業互聯網數據編碼和信息結構標準打下了堅實基礎，為焊接工業互聯網的先期布局做了數據傳輸準備。

3 發展行業大數據探索工業互聯網

大數據是工業互聯網網絡、平臺、安全功能體系建設的關鍵技術要素。因此，深入實施工業互聯網創新發展戰略，系統推進焊接工業互聯網基礎設施和數據資源管理體系建設，才能發揮焊接大數據在行業資源和應用創新的引擎作用，進而加快形成以共享、創新為主要引領和支撐的焊接工業互聯網生態。

3.1 建立“焊接產品認證識別系統”

2016年11月，中國焊接協會為了搶占我國行業大數據系統管理、認證、發布領域的先機，增強焊接行業企業在網絡營銷、市場拓展中的話語權，滿足我國焊接產業的發展需求，與機械科學研究總院積極洽談合作事宜，確定了“焊接產品認證識別系統”作為子系統加入“中機云創平臺”，獲得項目資金支持，并確定相關的功能框架和數據結構。

該系統于2017年2月完成程序主體結構功能框架。10月完成了黑龍江省通訊管理局的網站備案，“焊接產品認證識別系統”正式建成。2018年1月起該系統的10個版塊信息開始全面更新，進入實質性推廣階段，協會秘書處動用所有的網站、媒體和行業資源進行該系統的應用推廣。到2018年底，該系統召集50家行業企業注冊使用，目前該系統運行穩定，獲得業內好評。

“焊接產品認證識別系統”的建立，以開放協作、資源共享的模式進行行業資源的優化配置，為焊接行業大數據建設做出初步的探索。

3.2 建立“焊接產品溯源平臺”

為滿足我國焊接產品信息的網絡化、數字化、可追溯發展的需求；給政府及相關行業組織提供具有時效性、真實性的數據作為參考依據；解決焊接產品在銷售和質量追溯過程中存在的真偽難以識別的問題；同時為貫徹落實《關于深化“互聯網+先進制造業”發展工業互聯網的指導意見》，提升焊接行業線上服務水平，2018年11月，依據中國焊接協會制定的“焊接材料可追溯信息化標識”“焊接術語-焊接材料”等11項焊接工業互聯網應用團體標準的數據定義和模型規范，授權旗下焊接行業應用網絡平臺“焊接互聯”，共同合作研發“焊接產品溯源平臺（https：//www.hjsuyuan.com）”，平臺的運營及軟件著作權歸中國焊接協會所有，“焊接互聯”負責該平臺的開發和后期維護。

2019年2月，該平臺具體結構框架和功能模塊確定，3—4月該平臺主控程序和功能模塊設計完成，5月完成服務器調試和網站備案，6月進入內網測試階段，8月溯源平臺獲得國家版權局計算機軟件著作權登記證書（見圖1），9月正式進行網上數據測試服務，12月3日，向國家知識產權局遞交發明專利申請并于12月18日獲得受理通知書。目前，四川西冶新材料股份有限公司、煙臺凱普生物工程有限公司、長春市三威特種焊接材料有限公司、伊薩焊接切割器材（上海）管理有限公司等10家焊材企業正式入駐平臺。

圖1 焊接產品溯源平臺軟件著作權證書

“焊接產品溯源平臺”主要由前端溯源查詢、總控中心和廠商管理中心三大平臺組成。

前端溯源查詢平臺：用戶通過PC和移動瀏覽器或手機微信、支付寶掃一掃功能，直接掃描溯源產品包裝或質保單的溯源二維碼進行驗證，能提供產品可追溯標識查詢、防偽驗證、溯源信息展示、生產廠商查詢及異議產品投訴舉報等服務。

總控中心：中國焊接協會作為應用管理方，提供生產廠商入駐審核，產品代碼、區域代碼、廠商識別碼管理，接收用戶投訴舉報，以及數據統計分析與監控管理等服務。

廠商管理中心：由各廠商在線發起注冊申請，總控中心通過審核后，對產品進行溯源標識生成，項目代碼、批次代碼分碼，信息登記、審核、上線，以及處理用戶投訴舉報等功能管理；通過產品驗證異常報警，分時段用戶驗證折線圖及驗證記錄，區域驗證數占比視圖顯示等執行用戶驗證數據匯總分析；通過分時段統計廠商按材質和制品形式的所有產品數據分析，以柱狀圖與餅狀圖呈現執行廠商生產數據匯總分析；由廠商后臺管理員根據需求創建管理子賬號，通過選擇不同角色設置權限，進行編輯、刪除等管理員分級操作；產品信息添加支持超文本格式輸入，新牌號產品信息支持首次智能錄入存儲，產品理化指標、力學性能等信息支持批量導入，產品質保書和說明書支持圖片添加。

系統主要特點：溯源產品對企業和用戶雙向開放，數據來源可靠，所有數據均由生產廠商提供；一物一碼，焊接產品生成一個唯一的、不可重復的可追溯信息化標識及相對應的“質量認證證書”，一經審核生效后不可更改，具有行業權威性；驗證靈活，基于互聯網云端的追溯查詢系統，用戶可以通過計算機登錄、手機微信、支付寶和平臺移動版進行掃碼查詢，不受空間、時間限制；防偽防竄貨，按照一物一碼規則，通過單品驗證記錄和物流銷往地記錄分析假貨及竄貨的可能性，并加以監管；海量大數據智能分析，自動匯總和分類相關數據；數據中心擁有訪問雙向加密，DDoS、木馬、暴力破解等多種網絡攻擊防護手段，權限管理多級分配、操作日志不可刪除、數據自動備份、災難預警等高安全性數據處理功能[2]。

“焊接產品認證識別系統”和“焊接產品溯源平臺”是為行業用戶打造的深入了解焊接產品生產信息及企業可信度的第三方認證平臺，為焊接行業提供了權威的產品身份真實性證明和品質保證平臺，解決供需雙方信息不對稱、不透明和焊接產品售后質量追溯存在的真偽難以識別問題，為焊接行業工業互聯網的發展做了良好的基礎大數據積累和前期的應用探索。

4 工業互聯網的行業布局

2019年11月19日，工業和信息化部發布《關于印發“5G+工業互聯網”512工程推進方案的通知》（以下簡稱“512工程推進方案”），“512工程推進方案”明確要求：到2022年，突破一批面向工業互聯網特定需求的5G關鍵技術，“5G+工業互聯網”的產業支撐能力顯著提升；打造5個產業公共服務平臺，構建創新載體和公共服務能力；加快垂直領域“5G+工業互聯網”的先導應用，內網建設改造覆蓋10個重點行業；打造一批“5G+工業互聯網”內網建設改造標桿、樣板工程，形成至少20大典型工業應用場景；培育形成5G與工業互聯網融合疊加、互促共進、倍增發展的創新態勢，促進制造業數字化、網絡化、智能化升級，推動經濟高質量發展。

根據“512工程推進方案”要求，中國焊接協會對焊接行業工業互聯網布局如下。

（1）推動自主創新平臺共享機制 鼓勵焊接科技人員創新機制，釋放閑置資源，推動焊接產業設計研發、生產制造、物流倉儲、專業人才等重點領域開放共享，增加有效供給。推動高等院校、科研院所構建科學有效的利益分配機制與資源調配機制，推動科研儀器設備與試驗能力有效配置。加強創新激勵機制，引導行業資源的利益相關方積極開放生產設備的數據接口，推進數據共享。大力進行焊接技術專利與科技成果展示平臺建設，完善行業資源共享過程中的知識產權保護機制，加強焊接協會在成果推廣、技術鑒定和行業仲裁工作。

（2）繼續優化完善焊接行業大數據標準體系建設 聚焦行業非標產品標準化、生產流程標準化等領域，聯合相關行業組織、企業、大學、研究院所優化大數據標準體系，明確產品屬性和生產工藝要求。繼續制定“焊接設備可追溯信息化標識”“切割設備可追溯信息化標識”“焊接配件可追溯信息化標識”等行業大數據團體標準。設立“焊接標準科技進步獎”，調動標準化工作者的積極性和創造性，推動焊接領域的科技進步。盡快形成系統的焊接行業工業互聯網信息交互標準體系，推動行業資源在“5G+工業互聯網”環境下的可操作、可度量、可交易、可評估。

（3）推動焊接行業信用體系建設 努力完善“焊接產品認證識別系統”和“焊接產品溯源平臺”建設。收集、解決企業針對自身平臺應用場景和運行模式的不同要求，綜合利用大數據監測、用戶雙向評價和行業第三方認證等手段，構建焊接行業供需雙方分級分類信用評價體系，提供企業征信查詢、質量能力認證、產品質量追溯、履約能力評價等信用體系服務。

（4）發展各類焊接應用平臺，構建焊接工業互聯網產業生態 引導會員單位、研究機構、行業組織開放各類標準兼容、協議轉換的技術，實現焊接大數據在多源設備、異構系統之間的有序流動，確保設備“聯得上”。針對自身平臺應用場景和運行模式積極參與所在領域工業互聯網平臺，共同研發控制工具、知識組件、算法組件，構建開放共享、資源富集、創新活躍的開發生態，確保設備控制機理和應用模型“跟得上”。加強焊接工業APP控制和應用程序的開發，支持行業企業、研發機構、專業組織等進行應用項目聯合開發、協作共享，打造基于焊接工業互聯網平臺的“雙創”新生態。

根據“512工程推進方案”指導精神，中國焊接協會將遴選出5家工業互聯網應用內網建設改造企業和5個焊接工業互聯網應用場景。對于以上應用機構，協會將給予優先的行業應用和技術推廣支持，爭取所在領域的政策和資金支持。加強應用領域的橫向產業合作，以此為突破口，引導和推動焊接工業互聯網深層次發展和應用。

5 結束語

我國是制造大國，也是互聯網大國，豐富的應用場景和廣闊的市場空間為推動工業互聯網創新發展提供了強大動能。“5G+工業互聯網”更給焊接產業提供了無限的想象空間、更廣闊的應用前景。鑒于焊接產業在國民經濟中的比重較小，面對工業互聯網廣闊和專業的應用場景，焊接工業互聯網平臺和場景應用控制模式若一味地追求“大而全”，則很難達到預期的社會效益和經濟效益，因此只有突破本領域的邊緣智能研發、焊接大數據分析、應用機理建模和場景應用開發等關鍵性技術，做到“專而精”，才能達到預期的應用前景。