智能起重机标准化发展与展望

唐艳同 余焕伟 陈仙凤 任绪凯 杜锡勇

1绍兴市特种设备检测院 绍兴 312071 2绍兴市特种设备智能检测与评价重点实验室 绍兴 312071

0 引言

当前我国制造业正在向转变发展方式、优化产业结构、加快新旧动能转换，加快推进智能制造，提升我国制造业高质量发展迈进。2021年5月发布的《关于支持浙江高质量发展建设共同富裕示范区的意见》支持浙江高质量发展建设共同富裕示范区，其中高质量发展包含发展先进制造业，推动传统产业优化升级与设备更新改造，推动传统产业向高端化、智能化、绿色化发展，夯实共同富裕的物质基础[1]。

实体经济高质量发展、传统产业转型升级、数字化示范工程建设是智能制造的重要方向。起重机械是制造业中物料运输、转运、存储的关键物流设备，其智能化程度决定了智能制造领域中智能工厂或智能车间应用场景的成熟度。近年来随着德国工业4.0、《中国制造2025》、英国工业2050等战略实施以来，特种设备自动化、智能化、无人化应用越来越普遍，例如某发动机缸体铸造车间应用金属加配料自动化起重机，某铜加工车间应用铜材运输自动化起重机，还有更多行业与应用场景的自动化、智能化特种设备随着智能制造场景的成熟应用应运而生，但同时也产生了特种设备智能化进程中的一些问题亟需解决。

1 智能起重机存在的问题

1.1 智能化要求不明

起重机自动配料与铜加工车间物料运转应用，作为物料运输与转运装备的自动化应用场景与常规情况下人工操作相比，经常被误认为是智能化应用。而这些场景仅是新出厂或升级改造后增加了自动配方、自动执行、自动定位、网络与视频监控等自动化功能，还不能完全实现智能化与无人化。2021年11月，工业和信息化部与国家标准化管理委员会印发《国家智能制造标准体系建设指南（2021版）》中明确：智能制造是基于先进制造技术与新一代信息技术深度融合，贯穿于设计、生产、管理、服务等产品全生命周期，具有自感知、自决策、自执行、自适应、自学习等特征[2]。当起重机自动化运行过程中发生人为操作不当、通讯故障、机械故障等各种情况后，该类设备起不到自感知、自决策、自执行、自适应、自学习的功能，不能及时有效地发现与消除自动化运行带来的安全隐患。故目前起重机械行业缺少起重机智能化的相关安全要求。

1.2 缺少国家规范与国家标准

目前，起重机械作为特种设备被市场监管部门监管，但尚未对起重机的自动化、智能化、无人化以及远程控制制定相关标准和法规，其自动化、智能化、无人化与远程控制性能是否安全可靠，无设计、制造、安装、验收、检验规范与标准依据，更没有与各行业、各企业内部的ERP、MES等上级管理系统连接的相关安全要求及标准，这将严重阻碍起重运输机械助力制造业向智能制造发展[3]。

2 智能制造标准体系建设指南

《国家智能制造标准体系建设指南（2021版）》给出了包括建材、钢铁、有色金属等多个细分行业智能制造标准化的重点方向。其中钢铁行业明确提出，针对钢铁生产流程连续、工艺体系复杂、产品中间态多样化的流程制造业特点，围绕生产场景的智能化技术应用，制定5G应用、无人行车、特种机器人应用等规范标准，有色金属等多个行业也提出智能装备与物流标准化重点建设方向，其中智能化起重机也作为智能装备与智能物流设备在相关行业中的应用比例也越来越大，各行业同时也在研究起重机械智能化方向的技术标准。

3 起重机智能化领域标准现状

为了解决自动化、智能化起重机安全技术问题，全国已经有相关的团体标准、地方标准、标准化指导文件相继发布。2018年中国港口协会发布了团体标准T/CPHA 1—2018《岸边集装箱起重机远程控制系统技术条件》和T/CPHA 2—2018《集装箱门式起重机远程控制系统技术条件》，该标准包括集装箱起重机视频监控、图像传输、吊具姿态，定位精度等内容[4]；2018年5月，深圳市市场监督管理局发布了深圳市标准化指导性技术文件《集装箱门式起重机远程自动化控制系统检验规范》,对集装箱门式起重机远程自动化控制系统的检验要求进行了规范[5]；2019年河北省市场监督管理局相继发布了河北省地方标准《无人值守起重机控制系统检验规则》与《无人值守桥（门）式起重机通用技术条件》，前者规定了无人值守起重机控制系统的性能要求和检验项目，后者规定了无人值守桥（门）式起重机的运行模式与基本参数、技术要求、主要性能及控制指标和试验方法[6,7]；2022年4月，河南省市场监督管理局发布了《智能起重机通用技术要求》及《桥架型起重机自动化系统分级》2个地方标准，前者规定了智能起重机的术语、安全、功能、标识、和说明要求以及智能起重机评价，后者规定了桥架型起重机自动化程度的术语、定义与分级划分[8,9]。

各行业在推进智能制造标准化进程中也在大力推进智能化起重机标准化工作。在钢铁行业智能制造领域正在起草《高温熔融金属吊运设备运行状态在线监测》等4项关于吊运熔融金属设备安全相关的智能制造标准；在有色金属行业智能制造领域，2021年11月，全国有色金属标准化技术委员会智能制造标准化工作组成立，此前在筹备会上论证了《有色企业散碎料智能化桥式抓斗起重机技术规范》等关于智能起重机的安全技术行业标准。

在起重机械行业，全国起重机械标准化技术委员会分别于2019～2021年举办了2届中国起重机械安全、绿色、智能高质量发展大会，会上讨论了起重机械智能制造核心技术及创新发展的思路，起重机智能化应用与安全风险防控等起重机安全、绿色、智能发展技术要求[10,11]。2021年11月，全国起重机械标准化技术委员会决定组建全国起重机械标准化技术委员会电气与智能化分技术委员会（编号SAC/TC227/SC7），从而适应产业发展需要，提升起重机械电气与智能标准化水平，服务国家战略发展，支撑产业高质量发展，配合特种设备监管，优化标委会组织建设，引领起重机械行业朝自动化、智能化方向高质量发展[12]。

4 智能起重机安全技术标准建设

《智能制造标准体系建设指南（2021版）》的发布为智能制造各行业智能起重机的应用，管理及安全要求的标准建设提供了建设指南。前期已发布相关地方标准与团体标准也为特定区域和特定行业的智能化起重机标准研究与实施提供了依据。但是，从总体上看还缺乏全国范围内通用的起重机智能化标准体系，更缺少基础标准作为支撑。故建议智能起重机标准化建设应从以下几点规划与切入。

4.1 标准化体系建设

智能起重机标准研制需根据《智能制造标准体系建设指南（2021版）》确立标准化体系框架，研究基础共性标准与关键技术标准。其中基础共性标准研究该领域内的通用技术、安全技术、可靠性技术、检测技术等内容；关键技术标准研究应用在各细分行业的智能化起重机的通用性技术内容，包括设计、产生、安装、管理、运维、风险评估等内容，同时也要考虑起重作为智能工厂、数字车间内自动化执行机构的一部分，要制定起重机接收ERP、MES、MIS、SAP、WMS等上级管理系统的预设工作指令交互的数据与通讯安全性标准[13]。

4.2 标准化的途径与类型

标准化文件起草有2种途径：1）在遵守GB/T 1.1《标准化工作导则 第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的基础上自主研制标准化文件，根据标准化对象与研制目的确定标准化文件的功能类型：术语标准例如自动化控制系统术语，自动化专用吊具术语等；符号标准例如自动化、智能化操作或运行的警示与安全标志等；分类标准例如智能物流、智能转运、智能加工等各类起重机的分类；试验标准例如机械电气安全试验，各类载荷试验等；规范标准例如安装规范，检验规范等；规程标准例如操作规程，维护保养规程等。2）在遵守GB/T 1.1及GB/T 1.2《标准化工作导则 第2部分：以ISO/IEC标准化文件为基础的标准化文件起草规则》的原则上以ISO/IEC标准化文件为基础起草国家标准化文件[14]。随着国际市场对起重机械安全技术要求的提高，积极采用国际标准对减少技术性贸易壁垒、适应国际贸易的需求具有非常重要的作用。因此，在遵守ISO/IEC相关版权与专利规则政策，结合国情等同或修改采用以ISO/IEC标准化文件为基础起草我国的标准化文件，使我国生产的智能起重机与国际接轨，有助于提升我国智能起重机的技术水平。

4.3 各行业间标准协调

目前，钢铁、有色金属等行业正根据国家智能制造标准体系建设指南制定包括无人起重机在内的智能制造标准。该类行业智能制造标准化技术委员主要由其行业内专家构成，业内专家对钢铁、有色金属行业的开采、冶炼、加工、物流运输等环节精通，但对起重机械作为特种设备的法律法规及安全技术要求并不专业，甚至制定的标准化文件可能会与起重机械领域内监管政策或行业标准不匹配。因此，各行业起草智能起重机相关标准化文件时应广泛吸收起重机械行业专家，同时加强与起重机械标准化技术委员会的协调与沟通，使相关标准化文件与起重机械领域内政策标准相协调。

5 结语

智能制造正在向制造业高质量发展、传统产业转型升级、数字化示范工程建设发展。起重机械作为物料吊运、转运、仓储的关键物流装备，是打通智能制造各个环节的桥梁，应加快智能起重机国家标准化工作进程，同时建议各行业与各社会团体紧密围绕新产品、新业态、新模式的发展制定各行业与各种类型智能起重机的团体标准，达到充分释放市场主体标准化活力，提高产品和服务竞争力，助推高质量发展。