焊接标准的数字化

焦琳，储继君，齐万利

(1.中国合格评定国家认可中心，北京 100062；2.中国机械总院集团哈尔滨焊接研究所有限公司，哈尔滨 150028)

0 前言

当前，中国正处于制造业结构调整与高质量发展的新时期，焊接是金属材料加工的关键技术之一，在深入推进信息技术与制造业的融合、向数字化转型的过程中，通过数字化技术加快和加强对传统焊接所依靠的“经验信息”及其不确定性机理的解构和深度分析，大力推动焊接行业在标准制定过程中的科学性、规范性与统一性，具有十分重要的意义。

多年来，虽然以行业为基础的传统标准化组织架构在指导行业技术、产品质量的规范化、通用性、基础性等方面已取得了较大的成效，但在面对跨国家、跨地区、跨行业、跨部门、跨技术、跨领域融合和创新时，在技术快速发展、行业高度细分、企业竞争激烈的时代背景下，传统标准形式已不能满足数字经济发展需要。比如，标准以非结构化的文档格式编写，其编写复杂、标引和检索困难；在结构与内容等方面存在断点多，局部、离散、相关标准关系的缺失等问题；在实施中主要依赖于操作人员的阅读、理解与实施的能力；标准缺乏动态关联的更新，标准变化了，但引用它的文件却难以同步，造成企业内部和供应链的标准及相关文件不一致，等等[1-3]。

2019 年，国际标准化组织（International Organization for Standardization,ISO）就提出了“SMART”标准的新概念[2,4]。同时，ISO-IEC 面向标准应用端，围绕标准机器可读提出了标准数字化能力5 级模型，即：0 级为传统文本格式，1 级为开放数字化格式，2 级为机器可读文件，3 级为机器可理解内容，4 级为机器可交互内容。其中，机器对标准的可读与理解是标准数字化的核心内容和关键难点，包括数学模型的变量计算、基于数据的逻辑推理、大概率事件的预测；“机器-标准-数据”之间的互操作；不同标准/数据之间内容的自动关联与融合等。

在《国家标准化发展纲要》的文件中，对标准数字化工作给出了明确的方向：推动标准化工作向数字化、网络化、智能化转型。在《“十四五”推动高质量发展的国家标准体系建设规划》提出深入推进国家标准数字化，探索增加机器可读标准、开源标准、数据库标准等新型国家标准供给形式，推动包括制造业在内的各行业中，由龙头企业和行业组织根据行业自身特点，开展标准数字化工作的探索与实施。这项工作不仅关系到行业数字化转型的能力和效果，也决定了数字经济发展的动力和潜力，更决定了未来参与国际合作与竞争的实力、融入国际贸易体系以及引领国际发展的领导力[4]。

文中以正在制定和完善中的《焊机材料质量评价通则》认可认证标准为契机[5]，通过对标准数字化的核心要素及其内涵的分析与认识，结合目前焊材认证标准制定中的技术思路与特点，对焊接标准数字化的发展作一讨论和展望。

1 标准数字化的现状与发展

从标准化原理上看，制定标准是现代工业社会一种有序化的工作，而标准数字化的实质是利用数字技术促进标准更有效的实施。数字化转型的实质是利用数字技术建立和强化“秩序”的过程[5]，是数字化社会建设的一个重要内容。因此，标准数字化的目标就是利用数字技术对标准本身及生命周期全过程赋能，使标准承载的规则及其技术信息能够通过数字设备进行读取、传输与使用。

中国标准现存形式是由传统纸质标准和开放数据标准组成，以文本或电子版PDF 格式发布（即在“SMART”标准的0～1 级之间），未开展数据属性、形态、统计方法等规范化的研究，尚未形成焊接标准数据库及其资源的开通共享，对不同标准之间关联关系、引用关系、参考关系等信息维度的表达仍是模糊的，对用户在标准使用中知识化、价值化、风险预测以及可操作性等指导不力，长期以来影响并制约了焊接生产企业、焊接产品研发与管理部门、焊接及相关的工程技术人员在标准传递与实施中的效果与效率，在相当大的程度上阻碍了焊接企业与焊接产品走向国际市场。

焊接标准数字化通过数字化技术对标准进行关系推理与关联内容的链接，实现标准类别（国标、行标、团标、企标等）、分支标准领域（如焊材制造、焊接接头检验、人员资质、环境与安全等）、引用文件等相关性、系统性等深层次解读与分析，提供各类标准之间数据信息的关联关系，并进一步在各类焊接装备（如计算机、高端焊接机器人、自动化焊接专机、焊接过程检测分析平台等）在相关标准的指导下自行完善焊接的工艺规范。应对新时期包括焊接在内的制造业向高质量发展过程中提出的稳定性、可靠性、精细化，高精度、高效率，多品种、小批量、定制化等方面的新需求，

通过大数据与相关资源建立的关联关系，使制造企业与各部门技术人员在思维方式、行为方式、决策方式等方面都不再局限于传统的低维度“因果逻辑”分析。而是以机器作为标准的直接使用对象，不断加强对机器解析与执行标准内容的技术支撑，建立“标准即数据”、“标准即软件”、“标准即服务”等新型标准应用模式。

2 在焊接认可认证标准制定中的数字化工作

在该次焊接认可认证标准的起草与制定工作中，重点表现在“焊材质量评价通则”的科学性、前瞻性和可行性方面。在制定与完善中已取得了以下进展。

（1）关注当前国内外的行业发展趋势，开展标准数字化典型场景与应用实例的研讨。根据焊接材料产品种类、特殊技术要求、绿色属性、应用领域要求等提出与制定质量评价实施细则，对评价项目采取评分或符合性判定方式，充分发挥数字化转型的思维，做到有的放矢和有效引导。具体提出了对绞股焊丝、铝合金实心焊丝、碳钢、低合金钢无镀铜焊丝、绿色不锈钢药芯焊丝、核电用镍合金焊条、无铅钎料等高端、优质、高效、绿色焊接材料等产品的质量评价方案[5]。例如，对于碳钢、低合金钢焊丝，除了耐候钢焊丝之外，对Cu 元素的含量限制在0.20%以内；在铝合金焊丝的等级评价数据信息中，给出了铝合金原材料“液态氢”含量的定量指标及相关的等级划分，为铝合金焊丝原材料的供货方和使用方的质量调控提供了重要技术评价依据。在不锈钢药芯焊丝焊接烟尘成分的绿色化指标中，对Cr3+，Cr6+，Ni，Mn，Fe，F等有害物质浓度均做了限定；对带状、丝状、粉状、药芯等无铅钎料及其试验方法、结果评价等均提供了详细的数据信息。

（2）随着ISO 3 834-2: 2021[6]的出版与实施，进一步提出了加强对焊接产品质量、焊接性能、焊接生产环境与操作安全等方面的力度；加强焊接工艺、过程管理中对焊接质量的监控；加强与焊接应用领域及其专业化需求的联系等要求。这将推动中国现行焊接标准内容的更新与补缺，消除现行标准中指标的陈旧、重复或不一致等问题；同时也将促进中国在焊接新标准的制定中，加快采用大数据技术与数据统计分析的方法，实现基于数据与数学模型的精准评价，尽快形成对焊材质量与其工艺性能、焊接效果的全要素数字监管以及对焊材产品在不同工况下质量稳定性的完整认识。

（3）在该次对“焊材质量评价通则”的细则制定与完善中，根据具体的焊接产品属性及相关参数信息建立数据及其特征量物理意义的定义，根据具体生产过程采集质量控制数据等。具体行业应用实践为推进焊接标准数字化提供素材和案例。使标准数字化工作从“文本表达”为主转变为“数据信息表达”为主的技术拐点，但从“不可能”到“有可能”、“能可行”还存在诸多技术瓶颈。例如，对标准的服务内容和范围相对较小，服务方式也相对单一；相关行业之间缺少数据共享，数据孤岛现象严重；在关键词检索、指标/参数比对、相似/同类标准推荐、标准撰写人员用词的准确性与科学性等诸多方面还有大量的工作要做。

3 结束语

标准数字化转型是标准化工作适应全球数字化发展的必然趋势。当前，作为中国传统制造的焊接行业，应努力在标准数字化进程中实现与国际发展进程的并跑，大力推进行业标准在应用场景、管理服务运营理念与新一代数字技术的“融合与创新”，促进行业认证认可实验室战略、业务、研发、管理、服务、财务、供应链等的数字化转型与升级，实现在实验室人员、设施环境、仪器设备、计量溯源系统及外部支持服务等的数字化管理与运维，确保实验室检测或校准结果的正确性和可靠性。在积极制定基础通用标准和关键应用技术标准的同时，开展典型用例收集和试点验证工作，构建标准数字化技术体系，为中国发展标准数字化转型提供技术、标准和实践的支撑。可以预见，对标准数字化方法与技术的深度讨论将会持续的进行，随着现代社会与工业化的发展进程，标准数字化的路径将日趋清晰可行，让我们齐心协力，为加快实现焊接技术领域标准数字化做出中国焊接人应有的贡献。