基于知网大数据分析的我国起重机械标准化策略研究*

王 爽 王 兵

1南京市特种设备安全监督检验研究院 南京 211899

2南京市江北新区建设和交通工程质量安全监督站 南京 211800

0 引言

起重机械是指用于垂直升降或垂直升降并水平移动重物的机电设备，可以完成物料搬运工作，减轻人们的体力劳动，提高劳动生产率，实现物料搬运的自动化，在工厂、矿山、车站、港口、建筑工地、仓库、电站等多个国民经济领域和部门得到广泛的应用。

起重机械是代替人力对物料进行近距离运送的机电设备。该设备自20世纪50年代起在我国逐步发展，并短时间内深得各行各业青睐，迅速占领了搬运市场，广泛用于机械、制造、建筑、水利、交通、冶金、电力等重要的经济领域，由原来的简单搬运渐渐发展为半自动、全自动的智慧工具。如今，起重机的应用已远远超出其工业用途，在人们的日常生产和生活中起着不可替代的作用。

起重机械标准用于规范起重机从设计制造到使用报废等全生命过程，标准是相应技术规范制定的参考依据和技术支持。没有完善的起重机标准化体系，将无法适应工业大市场日新月异的需求和变革，更无法保证起重机械在各过程中的安全、节能、环保等性能。产业发展和社会的安定将会受到标准化短板的遏制。我国技术机构在不断周密标准体系，但由于市场的变革和技术的勃发，此进程仍需加速[1-7]。

1 国外起重机发展状况

1.1 国外起重机行业发展现状

国际上起重机的发展历史悠久，其应用早在工业革命时期既已初见端倪。目前起重机的产量大国为德、美、日、法、意等国家。其中，欧洲国家的轮式起重技术遥遥领先，美国次之，但在轮胎起重机、履带起重机、全路面起重机和汽车起重上有所建树。再者日本起重产品因其质量技术高超而亚洲领先[8-11]。

1.2 国外起重机标准化现状

上述起重强国的标准化体系已相对成熟，体系均覆盖了安全、节能、绿色环保等诸多方面，完善的体系建设强烈遏制了起重事故的发生发展。对于进口设备，多国采用强制性技术标准符合政策，并由海关进口法规督促实施。即要求进口设备必须满足本国技术标准准则，方可进入国门[12-14]。

1.2.1 欧盟机械安全指令的要求

欧洲发源的机械安全指令自1989年颁布至今已有100多年历史，其几乎涵盖了所有的机械产品分类。机械指令主要注重安全结构和健康发展，其产品协调标准分3类：A类为基本标准/通用标准，定义产品的基本概念、术语和设计原则；B类为处理机械安全的特定方面或特定类型的保护措施的标准；C类为产品标准，为给定的机械类别提供明细规范。

1.2.2 美国起重机标准化状况

美国具有多个标准化机构，其中以国家标准协会(ANSI)、电气制造商协会(NEMA)、机械工程师学会(ASME)、石油学会(API)等为主。修订的产品安全标准又涵盖桥门式起重机、堆垛起重机、臂架起重机、单轨起重机、单双梁葫芦和简易起升设备等。美国标准多数为推荐性标准而非强制，时常修新，且不受各部门职能划分影响，更便捷实用。加之企业竞争激烈，责任心强，多数企业均制定较高的内部标准，保证产品质量性能优越，满足市场需求。

1.2.3 日本起重机标准化状况

日本起重机协会制定了协会标准(JCA标准)，标准防治起重机械造成的职业危害，并规定起重机在以下方面的结构标准要求：起重机结构标准、移动起重机结构标准、井架结构标准、电梯结构标准、简单电梯结构标准、施工电梯结构标准、起重机或移动式起重机超载防护装置结构标准、吊船结构标准。此外，日本标准协会(Japanese Standards Association，JSA)制定了起重相关的工业标准，用于工业起重机作业指导。

2 知网大数据分析我国起重机研究现状

知网自1998年被世界银行提出，逐步成为我国最权威也是最全面的知识资源总库，在我国学术界得以全面认可并成熟应用。知网收录了历年来最完整的起重机械知识产权相关信息。利用知网云计算模块开展统计分析，分析结果可为我国起重的标准化提供策略指导。以下统计数据结果截止于2022年4月12日。

2.1 论文研究分析

根据知网数据查询统计，近10 a（2012年～2022年）我国起重机械领域发表期刊论文共计17 342项，并由2012年开始逐年呈现递减趋势，根据论文发文量曲线图知网预计2022年期刊论文发文将达到1 405篇（见图1），发表人员多来自相关技术企业、检验检测技术机构和高校院所（见图2、图3）。研究集中于技术研究和技术开发，且自2016年起研究量直线飞跃，相对的，应用基础和工程与项目管理等类型研究保持较低水平，按照年份推移并无较大变化（见图4、图5）。

图1 2012年～2022年论文发文量趋势图

图2 2012年～2022年间论文发表量单位排行

图3 2012年～2022年间论文发表量作者排行

图4 2012年～2022年间论文发表研究类型分布

图5 论文发表研究类型逐年变化趋势比较

期刊论文数量（见图6）统计其中：SCI科学索引2篇，EI工程索引145篇，中文社会科学引文11篇，北大中文核心期刊1 814篇。论文的学科方向（见图7）大多集中在机械工业领域（占比34.51%）和建筑科学与工程（占比28.88%），其次是公路与水路运输和工业经济等方向。研究的主题方向（见图8）主要集中在通用、塔式、桥式、门式、汽车、履带等起重机，由于上述起重产品多见于机械工业、建筑业，故研究技术方向和学科方向间互相呼应紧密关联。此外，近10 a来起重机械相关的博硕论文研究总量达到2 376篇，预示着将不断融入新生力量将持续促进行业发展。

图6 2012年～2022年间论文发表层次分布

图7 2012年～2022年论文发表主要学科占比

图8 2012年～2022年论文发表主要主题

2.2 专利研究分析

根据知网数据查询统计，近10 a（2012年～2022年）我国起重机械领域申请加授权专利共计44 139项，并由2012年开始逐年呈现递增趋势，根据专利发文量曲线图知网预计2022年专利发文将达到8 500项以上（见图9），发明单位多为相关技术企业。其中，实用新型专利占比56.17%，发明专利占比41.76%（授权仅占10.61%）（见图10）。专利技术的学科方向（见图11）大多集中在机械工业领域（占比78.20%），是第二热点学科金属学及金属工艺（占比3.33%）的23倍。研究的技术方向（见图12）主要集中在塔式、桥式、门式等起重机，其中塔式起重机研究在众技术研究热点中占有较大比重，研究也相对成熟，由于塔式起重机多用于机械工业、建筑业，故研究技术方向和学科方向间互相呼应紧密关联。

图9 2012年～2022年专利发文量趋势图

图10 专利类型分布图

图11 专利发表主要学科分布

图12 2012年～2022年专利发表主要主题分布

2.3 成果研究分析

根据目前知网收录的成果数据查询统计，近10 a（2012年～2022年）我国起重机械领域公开成果量共计565项（见图13），成果由2012年开始逐年呈现递减趋势，分析主要原因可能是由于我国对知识产权作品的大力支持，越来越多的成果被用作专利和论文公开发表，为避免科研成果的公开与论文专利相冲突，科研成果目前多处于保密形式。

图13 2012年～2022年起重机科研成果公开量趋势图

发表人员（见图14）多来自相关技术企业或检验检测技术机构，研究集中于机械工业领域（见图15）。我国起重机科研成果公开前10的地区为豫、浙、粤、鲁、桂、苏、沪、川、湘、皖（见图16）。研究的高新技术类别（见图17）主要集中在光机电一体化、电子信息、新能源与高效节能、软件等，其中光机电一体化占比84.10%，为主要研究类别。科研成果应用方向（见图18）集中于制造业（占比95.58%）。成果（见图19、图20）主要为自主创新，其次为国内技术二次开发，国外引进消化吸收的占比极小（占3.97%），成果水平（见图20）主要分布于国内领先，仍有较大部分为国际先进，再次证明我国是起重机械技术研发大国。

图14 2012年～2022年间科研成果公开量单位排行

图15 2012年～2022年起重机科研成果方向图

图16 2012年～2022年间我国起重机科研成果公开前10的地区

图17 2012年～2022年间起重机已公布科研成果研究方向

图18 2012年～2022年间起重机已公布科研成果应用方向

图19 2012年～2022年间起重机已公布科研成果属性

图20 2012年～2022年间起重机已公布科研成果水平

3 我国起重机标准化不足与研究策略

3.1 我国起重机标准化不足

1）安全评价标准体系尚未健全

在起重机全生命周期的过程中，安全事故多发阶段为使用时期，然而该阶段的安全评价却少之又少，仅有GB/T 33080—2016《塔式起重机安全评估规程》一个标准。且以知网统计知识产权对起重机研究方向分析来看，该方向的研究亦较少，使用隐患均依靠检验规程和产品手册防患，无法得到科学论证。

2）节能标准体系亟需建立

节能已在全球能源危机的情况下反复提列到重要高度。我国在各项规定中均秉持节约耗能的原则，并将其不断列为国家经济战略要素。根据知网论文数据搜集，我国高校、企业、技术机构均有节能、降耗技术的研发和创造。例如我国自主研发的高性能二次元件等核心零部件，实现了节能技术的系统性创新突破与应用，但目前各技术效果和影响均无相应标准指导验证，严重阻碍了节能化的发展。

3）智能化标准体系有待建设

根据知网的起重机相关数据可以看到[15-17]，在起重机智能化方面的专利和成果相对较多，许多成果已投入市场开展应用，在“互联网+”及智能制造大背景下，起重机械的设计在重要应用环节呈现信息化、数据化的智慧模式，加之原有技术不断进行技术升级和创新，智能化将成为未来发展的一大趋势，但是起重机的智能化标准制定尚未开启，智能化的发展缺乏标准化运维将会产生诸多问题，效果褒贬不一，产生较大市场风险。

4）多行业的起重运行标准化建设仍属空白

根据知网知识产权行业、学科种类和创作单位的大数据分析计算可知，起重机的研究基本由企业、高校和科研院所提出，研究热点多集中在工业制造和建筑机械行业，其他行业（如金属、电梯、仪器仪表、轻工、船舶、水利等）研究较少，在标准查询中也发现起重机标准主要针对建设、制造、施工等，多行业的起重标准仍属空白。

3.2 我国起重机标准化研究策略

1）建立起重机的安全评估标准化体系 制定通用和特定起重机安全评估标准、报废标准，评估起重机全生命周期安全性能，为起重机使用环节保驾护航。

2）建立起重机节能标准体系 构建设计、制造、运行、测试、评价等全生命环节的节能标准化研究，以填补该领域的空白。

3）建立起重机智能化标准体系 制定健全起重机自动化、安全监控、无线传输、远程控制、智慧运行、信息共享等方面的标准，为智慧起重营造良好运营环境。

4）加速定向行业的起重运行标准化建设 针对行业特点和使用环境制定特定行业场所的起重机标准体系，加快起重机标准化向着各行各业稳健发展。

4 结论

基于知网大数据分析技术和知网云计算技术深入挖掘了我国起重机械研究趋势和标准化现状，得出以下结论：

1）根据对知网统计知识产权起重机研究方向分析，提出安全评价标准体系尚未健全的问题，并提出建立起重机的安全评估标准化体系的策略。

2）根据知网论文大数据分析，提出我国节能标准体系亟需建立的问题，并提出建立起重机节能标准体系的策略。

3）根据知网统计专利和成果大数据分析，提出我国智能化标准体系有待建设的问题，并提出建立起重机智能化标准体系的相关策略。

4）根据知网知识产权行业、学科种类和创作单位的大数据分析计算可知，提出多行业的起重运行标准化建设仍属空白的问题，并提议加速定向行业的起重运行标准化建设相关策略。