智能起重機標準化發展與展望

唐艷同 余煥偉 陳仙鳳 任緒凱 杜錫勇

1紹興市特種設備檢測院 紹興 312071 2紹興市特種設備智能檢測與評價重點實驗室 紹興 312071

0 引言

當前我國制造業正在向轉變發展方式、優化產業結構、加快新舊動能轉換，加快推進智能制造，提升我國制造業高質量發展邁進。2021年5月發布的《關于支持浙江高質量發展建設共同富裕示范區的意見》支持浙江高質量發展建設共同富裕示范區，其中高質量發展包含發展先進制造業，推動傳統產業優化升級與設備更新改造，推動傳統產業向高端化、智能化、綠色化發展，夯實共同富裕的物質基礎[1]。

實體經濟高質量發展、傳統產業轉型升級、數字化示范工程建設是智能制造的重要方向。起重機械是制造業中物料運輸、轉運、存儲的關鍵物流設備，其智能化程度決定了智能制造領域中智能工廠或智能車間應用場景的成熟度。近年來隨著德國工業4.0、《中國制造2025》、英國工業2050等戰略實施以來，特種設備自動化、智能化、無人化應用越來越普遍，例如某發動機缸體鑄造車間應用金屬加配料自動化起重機，某銅加工車間應用銅材運輸自動化起重機，還有更多行業與應用場景的自動化、智能化特種設備隨著智能制造場景的成熟應用應運而生，但同時也產生了特種設備智能化進程中的一些問題亟需解決。

1 智能起重機存在的問題

1.1 智能化要求不明

起重機自動配料與銅加工車間物料運轉應用，作為物料運輸與轉運裝備的自動化應用場景與常規情況下人工操作相比，經常被誤認為是智能化應用。而這些場景僅是新出廠或升級改造后增加了自動配方、自動執行、自動定位、網絡與視頻監控等自動化功能，還不能完全實現智能化與無人化。2021年11月，工業和信息化部與國家標準化管理委員會印發《國家智能制造標準體系建設指南（2021版）》中明確：智能制造是基于先進制造技術與新一代信息技術深度融合，貫穿于設計、生產、管理、服務等產品全生命周期，具有自感知、自決策、自執行、自適應、自學習等特征[2]。當起重機自動化運行過程中發生人為操作不當、通訊故障、機械故障等各種情況后，該類設備起不到自感知、自決策、自執行、自適應、自學習的功能，不能及時有效地發現與消除自動化運行帶來的安全隱患。故目前起重機械行業缺少起重機智能化的相關安全要求。

1.2 缺少國家規范與國家標準

目前，起重機械作為特種設備被市場監管部門監管，但尚未對起重機的自動化、智能化、無人化以及遠程控制制定相關標準和法規，其自動化、智能化、無人化與遠程控制性能是否安全可靠，無設計、制造、安裝、驗收、檢驗規范與標準依據，更沒有與各行業、各企業內部的ERP、MES等上級管理系統連接的相關安全要求及標準，這將嚴重阻礙起重運輸機械助力制造業向智能制造發展[3]。

2 智能制造標準體系建設指南

《國家智能制造標準體系建設指南（2021版）》給出了包括建材、鋼鐵、有色金屬等多個細分行業智能制造標準化的重點方向。其中鋼鐵行業明確提出，針對鋼鐵生產流程連續、工藝體系復雜、產品中間態多樣化的流程制造業特點，圍繞生產場景的智能化技術應用，制定5G應用、無人行車、特種機器人應用等規范標準，有色金屬等多個行業也提出智能裝備與物流標準化重點建設方向，其中智能化起重機也作為智能裝備與智能物流設備在相關行業中的應用比例也越來越大，各行業同時也在研究起重機械智能化方向的技術標準。

3 起重機智能化領域標準現狀

為了解決自動化、智能化起重機安全技術問題，全國已經有相關的團體標準、地方標準、標準化指導文件相繼發布。2018年中國港口協會發布了團體標準T/CPHA 1—2018《岸邊集裝箱起重機遠程控制系統技術條件》和T/CPHA 2—2018《集裝箱門式起重機遠程控制系統技術條件》，該標準包括集裝箱起重機視頻監控、圖像傳輸、吊具姿態，定位精度等內容[4]；2018年5月，深圳市市場監督管理局發布了深圳市標準化指導性技術文件《集裝箱門式起重機遠程自動化控制系統檢驗規范》,對集裝箱門式起重機遠程自動化控制系統的檢驗要求進行了規范[5]；2019年河北省市場監督管理局相繼發布了河北省地方標準《無人值守起重機控制系統檢驗規則》與《無人值守橋（門）式起重機通用技術條件》，前者規定了無人值守起重機控制系統的性能要求和檢驗項目，后者規定了無人值守橋（門）式起重機的運行模式與基本參數、技術要求、主要性能及控制指標和試驗方法[6,7]；2022年4月，河南省市場監督管理局發布了《智能起重機通用技術要求》及《橋架型起重機自動化系統分級》2個地方標準，前者規定了智能起重機的術語、安全、功能、標識、和說明要求以及智能起重機評價，后者規定了橋架型起重機自動化程度的術語、定義與分級劃分[8,9]。

各行業在推進智能制造標準化進程中也在大力推進智能化起重機標準化工作。在鋼鐵行業智能制造領域正在起草《高溫熔融金屬吊運設備運行狀態在線監測》等4項關于吊運熔融金屬設備安全相關的智能制造標準；在有色金屬行業智能制造領域，2021年11月，全國有色金屬標準化技術委員會智能制造標準化工作組成立，此前在籌備會上論證了《有色企業散碎料智能化橋式抓斗起重機技術規范》等關于智能起重機的安全技術行業標準。

在起重機械行業，全國起重機械標準化技術委員會分別于2019～2021年舉辦了2屆中國起重機械安全、綠色、智能高質量發展大會，會上討論了起重機械智能制造核心技術及創新發展的思路，起重機智能化應用與安全風險防控等起重機安全、綠色、智能發展技術要求[10,11]。2021年11月，全國起重機械標準化技術委員會決定組建全國起重機械標準化技術委員會電氣與智能化分技術委員會（編號SAC/TC227/SC7），從而適應產業發展需要，提升起重機械電氣與智能標準化水平，服務國家戰略發展，支撐產業高質量發展，配合特種設備監管，優化標委會組織建設，引領起重機械行業朝自動化、智能化方向高質量發展[12]。

4 智能起重機安全技術標準建設

《智能制造標準體系建設指南（2021版）》的發布為智能制造各行業智能起重機的應用，管理及安全要求的標準建設提供了建設指南。前期已發布相關地方標準與團體標準也為特定區域和特定行業的智能化起重機標準研究與實施提供了依據。但是，從總體上看還缺乏全國范圍內通用的起重機智能化標準體系，更缺少基礎標準作為支撐。故建議智能起重機標準化建設應從以下幾點規劃與切入。

4.1 標準化體系建設

智能起重機標準研制需根據《智能制造標準體系建設指南（2021版）》確立標準化體系框架，研究基礎共性標準與關鍵技術標準。其中基礎共性標準研究該領域內的通用技術、安全技術、可靠性技術、檢測技術等內容；關鍵技術標準研究應用在各細分行業的智能化起重機的通用性技術內容，包括設計、產生、安裝、管理、運維、風險評估等內容，同時也要考慮起重作為智能工廠、數字車間內自動化執行機構的一部分，要制定起重機接收ERP、MES、MIS、SAP、WMS等上級管理系統的預設工作指令交互的數據與通訊安全性標準[13]。

4.2 標準化的途徑與類型

標準化文件起草有2種途徑：1）在遵守GB/T 1.1《標準化工作導則 第1部分：標準化文件的結構和起草規則》的基礎上自主研制標準化文件，根據標準化對象與研制目的確定標準化文件的功能類型：術語標準例如自動化控制系統術語，自動化專用吊具術語等；符號標準例如自動化、智能化操作或運行的警示與安全標志等；分類標準例如智能物流、智能轉運、智能加工等各類起重機的分類；試驗標準例如機械電氣安全試驗，各類載荷試驗等；規范標準例如安裝規范，檢驗規范等；規程標準例如操作規程，維護保養規程等。2）在遵守GB/T 1.1及GB/T 1.2《標準化工作導則 第2部分：以ISO/IEC標準化文件為基礎的標準化文件起草規則》的原則上以ISO/IEC標準化文件為基礎起草國家標準化文件[14]。隨著國際市場對起重機械安全技術要求的提高，積極采用國際標準對減少技術性貿易壁壘、適應國際貿易的需求具有非常重要的作用。因此，在遵守ISO/IEC相關版權與專利規則政策，結合國情等同或修改采用以ISO/IEC標準化文件為基礎起草我國的標準化文件，使我國生產的智能起重機與國際接軌，有助于提升我國智能起重機的技術水平。

4.3 各行業間標準協調

目前，鋼鐵、有色金屬等行業正根據國家智能制造標準體系建設指南制定包括無人起重機在內的智能制造標準。該類行業智能制造標準化技術委員主要由其行業內專家構成，業內專家對鋼鐵、有色金屬行業的開采、冶煉、加工、物流運輸等環節精通，但對起重機械作為特種設備的法律法規及安全技術要求并不專業，甚至制定的標準化文件可能會與起重機械領域內監管政策或行業標準不匹配。因此，各行業起草智能起重機相關標準化文件時應廣泛吸收起重機械行業專家，同時加強與起重機械標準化技術委員會的協調與溝通，使相關標準化文件與起重機械領域內政策標準相協調。

5 結語

智能制造正在向制造業高質量發展、傳統產業轉型升級、數字化示范工程建設發展。起重機械作為物料吊運、轉運、倉儲的關鍵物流裝備，是打通智能制造各個環節的橋梁，應加快智能起重機國家標準化工作進程，同時建議各行業與各社會團體緊密圍繞新產品、新業態、新模式的發展制定各行業與各種類型智能起重機的團體標準，達到充分釋放市場主體標準化活力，提高產品和服務競爭力，助推高質量發展。