焊接標準的數字化

焦琳，儲繼君，齊萬利

(1.中國合格評定國家認可中心，北京 100062；2.中國機械總院集團哈爾濱焊接研究所有限公司，哈爾濱 150028)

0 前言

當前，中國正處于制造業結構調整與高質量發展的新時期，焊接是金屬材料加工的關鍵技術之一，在深入推進信息技術與制造業的融合、向數字化轉型的過程中，通過數字化技術加快和加強對傳統焊接所依靠的“經驗信息”及其不確定性機理的解構和深度分析，大力推動焊接行業在標準制定過程中的科學性、規范性與統一性，具有十分重要的意義。

多年來，雖然以行業為基礎的傳統標準化組織架構在指導行業技術、產品質量的規范化、通用性、基礎性等方面已取得了較大的成效，但在面對跨國家、跨地區、跨行業、跨部門、跨技術、跨領域融合和創新時，在技術快速發展、行業高度細分、企業競爭激烈的時代背景下，傳統標準形式已不能滿足數字經濟發展需要。比如，標準以非結構化的文檔格式編寫，其編寫復雜、標引和檢索困難；在結構與內容等方面存在斷點多，局部、離散、相關標準關系的缺失等問題；在實施中主要依賴于操作人員的閱讀、理解與實施的能力；標準缺乏動態關聯的更新，標準變化了，但引用它的文件卻難以同步，造成企業內部和供應鏈的標準及相關文件不一致，等等[1-3]。

2019 年，國際標準化組織（International Organization for Standardization,ISO）就提出了“SMART”標準的新概念[2,4]。同時，ISO-IEC 面向標準應用端，圍繞標準機器可讀提出了標準數字化能力5 級模型，即：0 級為傳統文本格式，1 級為開放數字化格式，2 級為機器可讀文件，3 級為機器可理解內容，4 級為機器可交互內容。其中，機器對標準的可讀與理解是標準數字化的核心內容和關鍵難點，包括數學模型的變量計算、基于數據的邏輯推理、大概率事件的預測；“機器-標準-數據”之間的互操作；不同標準/數據之間內容的自動關聯與融合等。

在《國家標準化發展綱要》的文件中，對標準數字化工作給出了明確的方向：推動標準化工作向數字化、網絡化、智能化轉型。在《“十四五”推動高質量發展的國家標準體系建設規劃》提出深入推進國家標準數字化，探索增加機器可讀標準、開源標準、數據庫標準等新型國家標準供給形式，推動包括制造業在內的各行業中，由龍頭企業和行業組織根據行業自身特點，開展標準數字化工作的探索與實施。這項工作不僅關系到行業數字化轉型的能力和效果，也決定了數字經濟發展的動力和潛力，更決定了未來參與國際合作與競爭的實力、融入國際貿易體系以及引領國際發展的領導力[4]。

文中以正在制定和完善中的《焊機材料質量評價通則》認可認證標準為契機[5]，通過對標準數字化的核心要素及其內涵的分析與認識，結合目前焊材認證標準制定中的技術思路與特點，對焊接標準數字化的發展作一討論和展望。

1 標準數字化的現狀與發展

從標準化原理上看，制定標準是現代工業社會一種有序化的工作，而標準數字化的實質是利用數字技術促進標準更有效的實施。數字化轉型的實質是利用數字技術建立和強化“秩序”的過程[5]，是數字化社會建設的一個重要內容。因此，標準數字化的目標就是利用數字技術對標準本身及生命周期全過程賦能，使標準承載的規則及其技術信息能夠通過數字設備進行讀取、傳輸與使用。

中國標準現存形式是由傳統紙質標準和開放數據標準組成，以文本或電子版PDF 格式發布（即在“SMART”標準的0～1 級之間），未開展數據屬性、形態、統計方法等規范化的研究，尚未形成焊接標準數據庫及其資源的開通共享，對不同標準之間關聯關系、引用關系、參考關系等信息維度的表達仍是模糊的，對用戶在標準使用中知識化、價值化、風險預測以及可操作性等指導不力，長期以來影響并制約了焊接生產企業、焊接產品研發與管理部門、焊接及相關的工程技術人員在標準傳遞與實施中的效果與效率，在相當大的程度上阻礙了焊接企業與焊接產品走向國際市場。

焊接標準數字化通過數字化技術對標準進行關系推理與關聯內容的鏈接，實現標準類別（國標、行標、團標、企標等）、分支標準領域（如焊材制造、焊接接頭檢驗、人員資質、環境與安全等）、引用文件等相關性、系統性等深層次解讀與分析，提供各類標準之間數據信息的關聯關系，并進一步在各類焊接裝備（如計算機、高端焊接機器人、自動化焊接專機、焊接過程檢測分析平臺等）在相關標準的指導下自行完善焊接的工藝規范。應對新時期包括焊接在內的制造業向高質量發展過程中提出的穩定性、可靠性、精細化，高精度、高效率，多品種、小批量、定制化等方面的新需求，

通過大數據與相關資源建立的關聯關系，使制造企業與各部門技術人員在思維方式、行為方式、決策方式等方面都不再局限于傳統的低維度“因果邏輯”分析。而是以機器作為標準的直接使用對象，不斷加強對機器解析與執行標準內容的技術支撐，建立“標準即數據”、“標準即軟件”、“標準即服務”等新型標準應用模式。

2 在焊接認可認證標準制定中的數字化工作

在該次焊接認可認證標準的起草與制定工作中，重點表現在“焊材質量評價通則”的科學性、前瞻性和可行性方面。在制定與完善中已取得了以下進展。

（1）關注當前國內外的行業發展趨勢，開展標準數字化典型場景與應用實例的研討。根據焊接材料產品種類、特殊技術要求、綠色屬性、應用領域要求等提出與制定質量評價實施細則，對評價項目采取評分或符合性判定方式，充分發揮數字化轉型的思維，做到有的放矢和有效引導。具體提出了對絞股焊絲、鋁合金實心焊絲、碳鋼、低合金鋼無鍍銅焊絲、綠色不銹鋼藥芯焊絲、核電用鎳合金焊條、無鉛釬料等高端、優質、高效、綠色焊接材料等產品的質量評價方案[5]。例如，對于碳鋼、低合金鋼焊絲，除了耐候鋼焊絲之外，對Cu 元素的含量限制在0.20%以內；在鋁合金焊絲的等級評價數據信息中，給出了鋁合金原材料“液態氫”含量的定量指標及相關的等級劃分，為鋁合金焊絲原材料的供貨方和使用方的質量調控提供了重要技術評價依據。在不銹鋼藥芯焊絲焊接煙塵成分的綠色化指標中，對Cr3+，Cr6+，Ni，Mn，Fe，F等有害物質濃度均做了限定；對帶狀、絲狀、粉狀、藥芯等無鉛釬料及其試驗方法、結果評價等均提供了詳細的數據信息。

（2）隨著ISO 3 834-2: 2021[6]的出版與實施，進一步提出了加強對焊接產品質量、焊接性能、焊接生產環境與操作安全等方面的力度；加強焊接工藝、過程管理中對焊接質量的監控；加強與焊接應用領域及其專業化需求的聯系等要求。這將推動中國現行焊接標準內容的更新與補缺，消除現行標準中指標的陳舊、重復或不一致等問題；同時也將促進中國在焊接新標準的制定中，加快采用大數據技術與數據統計分析的方法，實現基于數據與數學模型的精準評價，盡快形成對焊材質量與其工藝性能、焊接效果的全要素數字監管以及對焊材產品在不同工況下質量穩定性的完整認識。

（3）在該次對“焊材質量評價通則”的細則制定與完善中，根據具體的焊接產品屬性及相關參數信息建立數據及其特征量物理意義的定義，根據具體生產過程采集質量控制數據等。具體行業應用實踐為推進焊接標準數字化提供素材和案例。使標準數字化工作從“文本表達”為主轉變為“數據信息表達”為主的技術拐點，但從“不可能”到“有可能”、“能可行”還存在諸多技術瓶頸。例如，對標準的服務內容和范圍相對較小，服務方式也相對單一；相關行業之間缺少數據共享，數據孤島現象嚴重；在關鍵詞檢索、指標/參數比對、相似/同類標準推薦、標準撰寫人員用詞的準確性與科學性等諸多方面還有大量的工作要做。

3 結束語

標準數字化轉型是標準化工作適應全球數字化發展的必然趨勢。當前，作為中國傳統制造的焊接行業，應努力在標準數字化進程中實現與國際發展進程的并跑，大力推進行業標準在應用場景、管理服務運營理念與新一代數字技術的“融合與創新”，促進行業認證認可實驗室戰略、業務、研發、管理、服務、財務、供應鏈等的數字化轉型與升級，實現在實驗室人員、設施環境、儀器設備、計量溯源系統及外部支持服務等的數字化管理與運維，確保實驗室檢測或校準結果的正確性和可靠性。在積極制定基礎通用標準和關鍵應用技術標準的同時，開展典型用例收集和試點驗證工作，構建標準數字化技術體系，為中國發展標準數字化轉型提供技術、標準和實踐的支撐?？梢灶A見，對標準數字化方法與技術的深度討論將會持續的進行，隨著現代社會與工業化的發展進程，標準數字化的路徑將日趨清晰可行，讓我們齊心協力，為加快實現焊接技術領域標準數字化做出中國焊接人應有的貢獻。