国际标准ISO 4301-1:2016《起重机—分级—第1部分:总则》比对
2024-05-29皮君丽林夫奎
皮君丽 林夫奎
1 北京起重运输机械设计研究院有限公司 北京 100007 2 北京市自动化物流装备工程技术研究中心 北京 100007 3 机械工业起重机械轻量化技术重点实验室 北京 100007
0 引言
2016年7月,国际标准ISO 4301-1:2016《起重机—分级—第1部分:总则》(以下简称ISO 4301-1:2016)正式出版。作为重要的起重机基础标准之一,ISO 4301-1:2016出版后,引发了国际起重机行业专家的普遍关注。与上一版本国际标准ISO 4301-1:1986《起重机和起重机械—分级—第1部分:总则》相比,ISO 4301-1:2016主要的4点技术内容变化在于:细化整机级别划分、变更机构分级参数、新增平均位移分级方法及新增零部件分级规定。
本文通过比对ISO 4301-1:1986与ISO 4301-1:2016,以ISO 4301-1:2016上述4点主要技术内容变化入手,简要分析在ISO 4301系列其他国际标准中引用及国内外标准中采用情况,以期从国际层面审视我国标准化工作整体发展,为相关方提供有效参考、发挥好标准化工作在中国经济高质量发展中的引领与促进作用。
1 国际标准ISO 4301-1:1986 与ISO 4301-1:2016比对分析
1.1 总体比对与特殊共存现象
与国际标准ISO 4301-1:1986相比,ISO 4301-1:2016主要技术内容变化有4点:1)细化整机级别划分,增加了起重机使用等级为U9的最大工作循环数范围、增加起重机载荷谱系数名义值和对应的载荷状态级别、并进一步细化了起重机整机分级。2)变更机构分级参数,统一整机、机构与零部件的分级参数为总工作循环次数。1986年版中,整机分级基于工作循环数(Cycle-Based),机构分级基于工作时间(Time-Based),起重机整机分级与起重机机构分级参数未达成一致;2016年版中,起重机整机、机构与零部件分级均基于工作循环数(Cycle-Based),整机、机构与零部件分级参数达成一致。3)2016年版增加了平均位移(Average Displacement)的分级方法,用于起重机整机、机构及零部件分级。4)2016年版增加了起重机零部件(Component)分级的规定。
按照国际标准化组织相关规定,国际标准编号对应唯一的国际标准,即国际标准编号ISO 4301-1只能对应一项国际标准。ISO 4301-1:2016出版后,ISO 4301-1:1986应予以撤销,然而ISO 4301-1:2016是否能够完全替代ISO 4301-1:1986成为市场上唯一通用的一版国际标准却引发了行业讨论。2017年,国际起重机行业利益相关方反映ISO 4301-1:1986中基于工作时间的起重机分级方法依然普遍使用。于是,基于实际需要,2017年国际标准化组织起重机技术委员会(ISO/TC96)日本年会上各国参会代表提出要暂时保留1986年版本。此后,ISO 4301-1:1986与ISO 4301-1:2016在实际应用中并存使用,并在ISO/TC96起重机技术委员会及其下属各分委会引发了广泛关注与持续研讨。2021年ISO/TC96起重机技术委员会年会上,经各国参会代表协商一致,形成会议决议正式要求ISO 4301-1:2016与ISO 4301-1:1986这2项国际标准共存。2022年ISO/TC96起重机技术委员会年会上形成会议决议,决定成立起重机械—分级特别任务工作组,由中国牵头负责研讨ISO 4301-1:2016在ISO/TC96及其分委会项下所有相关国际标准中的引用问题。2023年3月,鉴于目前国际起重机行业实际需求,ISO技术管理局(Technical Management Board,TMB)通过了ISO/TC96起重机技术委员会要求保留ISO 4301-1:1986的官方申请,形成技术管理局22/2023号决议决定保留ISO 4301-1:1986,保留期为4年或直至现有所有引用1986年版本的相关国际标准修订更新完毕。目前,国际上同一国际标准编号的ISO 4301-1:2016与ISO 4301-1:1986的2个版本同时共存有效。
1.2 ISO 4301-1:2016与ISO 4301-1:1986整机级别划分对比与细化
在ISO 4301-1:1986版国际标准的基础上,ISO 4301-1:2016增加了起重机使用等级为U9的最大工作循环数范围;增加起重机载荷谱系数名义值和对应的载荷状态级别,即载荷谱系数名义值增加了0.031 3和0.062 5共2档,由1986版4个值增改为6个值,载荷状态级别由1986版Q1~Q4共4个级别修改为QP0~QP5共6个级别;进一步细化了起重机整机分级,按整机使用等级和整机载荷状态,由1986版A1~A8共8个级别修改为A03~A11共15级别,具体内容如表1及GB/T 20863.1—2021《起重机 分级 第1部分:总则》(以下简称GB/T 20863.1—2007)中的表4所示。
表1 ISO 4301-1:1986与ISO 4301-1:2016整机级别划分对比
1.3 ISO 4301-1:2016与ISO 4301-1:1986机构分级参数比对与参数变更
在ISO 4301-1:1986中,规定起重机整机分级基于总工作循环数,规定机构分级基于总使用时间(小时数),起重机整机与机构分级参数不一致。依据总使用时间、机构使用等级划分为10个等级,详见GB/T 20863.1—2007中的表4。
机构的载荷状态表明机构承受载荷的轻重程度,1986版给出4种名义载荷状态,详见GB/T 20863.1—2007中的表2。
表2 ISO 4301系列其他国际标准引用情况
在ISO 4301-1:1986中,根据机构的使用等级和载荷状态,机构的工作级别可根据GB/T 20863.1—2007中的表6确定。
在ISO 4301-1:2016中,变更了机构分级参数,首次提出了起重机整机、机构及零部件均以工作循环数为基础的分级计算方法,附录B中给出了与1986版机构工作级别的换算指南。对于满载循环(即Kcp=1),机构工作级别对应的总使用时间Tf,具体详见GB/T 20863.1—2021中的附录表B.1。
对于给定的机构工作级别,对应的零部件工作级别可以通过一个工作循环的平均时间tav确定,计算公式为
式中:Xav为平均位移,vav为平均速度。
满载总工作循环次数的设计值Cf为
对应零部件的工作级别见GB/T 20863.1—2021中的表5。
通过比对,2016版规定起重机机构及零部件分级计算方法是基于工作循环数,就起重机械理论层面而言,相对于1986版更加准确;2016版提出起重机整机、机构及零部件分级均以工作循环数为基础,工作循环数成为整机、机构及零部件通用的分级参数,整机、机构与零部件分级参数达成一致;2016版附录B中给出的机构工作级别换算指南,从理论层面上解决了新旧2版机构分级参数不同而引发的分级转化问题。
1.4 ISO 4301-1:2016新增平均位移分级方法
ISO 4301-1:2016首次增加了平均位移分级方法,提出了平均线位移与平均角位移的分级级别划分。其中,起升机构、大小车运行机构的平均线位移规定为10个级别;平均角位移的分级规定为6个级别,详见GB/T 20863.1—2021中的表6和表7。
1.5 ISO 4301-1:2016新增零部件分级内容
ISO 4301-1:2016首次增加了零部件分级及确定分级的主要参数,包括总工作循环次数、载荷状态、平均位移、每次运动加速次数的平均值等。其中,总工作循环次数、载荷状态、平均位移等参数参考整机分级规定;零部件加速次数平均值p分为4个级别,详见GB/T 20863.1—2021中的表8。
2 引用及采用情况分析
2.1 ISO 4301系列其他国际标准引用情况分析
ISO 4301系列国际标准共分为5个部分,包括ISO 4301-1总则、ISO 4301-2流动式起重机、ISO 4301-3塔式起重机、ISO 4301-4臂架起重机、ISO 4301-5桥式和门式起重机。ISO 4301-1:2016正式出版后,依据最新技术内容变化,4301-2:2020《起重机—分级—第2部分:流动式起重机》与ISO 4301-3:2021《起重机—分级—第3部分:塔式起重机》已相继完成了修订并分别于2020年11月、2021年5月正式出版。ISO 4301-4《起重机—分级—第4部分:臂架起重机》与ISO 4301-5《起重机—分级—第5部分:桥式和门式起重机》目前正在修订中。ISO 4301系列其他国际标准引用情况如表2所示。
综上所述,ISO 4301系列其他国际标准修订过程中均会充分考虑到2016年版ISO 4301-1内容的引用,但由于起重机种类较多,工作特点、使用场合、应用领域、作业工艺等差异较大,其具体引用范围与形式不尽相同。4301-2:2020流动式起重机部分直接引用ISO 4301-1:2016内容的比重较大;ISO 4301-3:2021则根据塔式起重机特点,另行给出了具体的级别规定。从总体趋势上来说,ISO 4301系列其他部分国际标准将ISO 4301-1:2016为基础对分级规定进行细化,2016年版ISO 4301-1的认可度正在整个起重机行业国际标准体系中逐步提升。
2.2 国外与国内标准采用情况分析
ISO 4301-1:2016出版后,国外与国内标准采用情况不尽相同,如表3所示。
表3 国外与国内标准采用情况示例
近年来,中国标准化工作相关政策频繁出台,进一步明确了国内国际相互转化始终是标准化工作的重要课题、是促进中国高质量发展的有效途径。国家标准化管理委员会印发的《国家标准采用国际标准工作指南(2020年版)》中指出:“采标项目制定周期原则上不超过18个月”;2021年10月10日,中共中央、国务院印发了《国家标准化发展纲要》指出国家标准化发展目标为“到2025年,实现标准供给由政府主导向政府与市场并重转变,标准运用由产业与贸易为主向经济社会全域转变,标准化工作由国内驱动向国内国际相互促进转变,标准化发展由数量规模型向质量效益型转变。标准化更加有效推动国家综合竞争力提升,促进经济社会高质量发展,在构建新发展格局中发挥更大作用”;2023年4月15日,国家市场监督管理总局标准创新司印发了《市场监管总局标准创新司关于进一步加强国际标准跟踪和信息反馈工作的通知》,要求国际标准化组织(ISO)国内技术对口单位通过国际标准跟踪转化工作平台完成对口领域国际标准跟踪、动态维护、确保国际标准库的数据完备与准确,规定国际标准信息更新工作应在国际标准组织发布标准或发布标准更新信息的当月或不晚于10个工作日完成,并作为年度考核依据。我国标准化政策对起重机专业领域国际标准采标工作产生了有效推动作用,截至2022年12月,起重机专业领域的国际标准转化率达到了97%。基于上述中国国际标准化工作成果,在国际标准ISO 4301-1各国采用情况表11中,相比其他各国,中国得以在国际层面体现出采标及时性与高度一致性。
3 ISO 4301-1:2016起重机分级技术内容变化及引用思考
起重机分级有2方面实际用途:1)作为商业贸易往来中采购商与制造商达成协议合同的参考;2)为设计人员提供计算基础,以便设计分析。鉴于起重机分级在实际工作中的广泛作用,ISO 4301-1在整个起重机领域国际标准体系中居于关键基础地位。
1)中国在世界范围内牵头研讨ISO 4301-1:2016引用问题,体现出中国高质量标准化工作发展的阶段性成果,标志着我国起重机行业国际标准化工作从参与到主导的大跨越。从2003年开始,中国(SAC)参加ISO/TC96系列年会;2013年中国正式成为ISO/TC96秘书处与主席承担国;2020年中国首个起重机行业国际标准(制定);目前中国牵头负责ISO/TC 96/AHG1 “起重机械—分级”特别工作组、研讨ISO 4301-1:2016在ISO 4301系列其他部分中的引用。在中国标准化工作政策引导下,在行业企业的共同推进下,中国起重机行业领域国际标准化工作成功完成了从参与到主导的历史阶段性跨越。
2)ISO 4301-1:2016级别划分的进一步细化,预示着全球层面起重机产品的技术升级。增加起重机载荷谱系数名义值和对应的载荷状态级别,将起重机整机分级增改为A03~A11共15级别,ISO 4301-1:2016在起重机领域范围内树立起更加细化的起重机产品分级标杆,有助于行业企业提升制造工艺,保持起重机产品先进性、实用性和前沿性,实现国内市场与国际市场的无缝接轨;与此同时,便于起重机使用方甄别挑选适宜产品,在同等工况条件下制定最优使用方案,促进起重机行业实现优胜劣汰。
3)ISO 4301-1:2016起重机机构分级参数的变化,体现出实践探索与科学理论的更深层次有效结合。1986年版中起重机机构分级计算所用的总使用时间相较于总工作循环数,虽然在生产中更易于统计,但实质上是通过公式与总工作循环数产生换算关系而产生的间接性理论计算依据。ISO 4301-1:2016首次提出了起重机整机、机构及零部件统一以总工作循环数为基础的分级计算方法,并提出了换算指南。相较于1986年版基于工作时间的分级计算方法,2016年版中工作循环数是科学理论层面相对更为准确的计算依据。ISO 4301-1:2016提出起重机整机、机构及零部件均以总工作循环数为分级参数,标志着起重机统计方法在现实应用层面与理论的进一步结合。
4)2016年版ISO 4301-1新增的平均位移分级方法引发了ISO 4301系列其他国际标准修订过程中引用的具体问题具体分析。2016年版ISO 4301-1出版后,ISO 4301系列其他国际标准修订均会充分考虑到2016年版中新增的平均位移分级方法的引用,但由于起重机种类较多,其在起重机具体门类中的引用形式不尽相同。国际标准ISO 4301-2:2020中,流动式起重机零部件和机构平均位移分级并没有另行具体规定。国际标准ISO 4301-3:2021中,给出了塔式起重机起升机构、变幅机构、回转机构、大小车运行机构以及绳的具体平均位移分级。由于起重机种类较多,起重机配置(如取物装置)、工作特点、使用场合、应用领域、作业工艺等差异较大,起重机细化分类后是否全部照搬ISO 4301-1:2016中的平均位移分级方法,则需具体问题具体分析。
5)基于2016年版ISO 4301-1中新增的零部件分级规定,ISO 4301系列其他国际标准对零部件与机构的级别规定将进一步具化,推动起重机各类型产品分级划分更加严谨、科学。例如,在国际标准ISO 4301-3:2021中,根据ISO 4301-1:2016零部件工作级别划分及塔式起重机零部件特性,对塔式起重机用绳、车轮及吊钩等零部件进行了更深层次的细分并给出了对应的具体工作级别,从而促进更加精确地确定塔式起重机相关机构与整机的分级划分。
4 结语
综上所述,ISO 4301-1:1986中基于工作时间的起重机分级方法因其统计实际操作的简单易行,在一定时间内、一定层面上具备存在必要性。ISO 4301-1:2016则标志着起重机产品分级细分时代的来临,为起重机设计、制造和使用方提供了更加科学合理的参考,有利于推动起重机产品流通,促进起重机械行业商贸发展。
近年来,在中国各项国际标准化工作利好政策的大力支持下,在行业企业的共同努力下,中国起重机行业领域国际标准化工作实现了大跨越,从而有效提升了我国起重机械行业企业在国际市场上的判断力与综合竞争力,助力中国起重机行业迅速抢占市场份额。