近年來我國(guó)智能制造業(yè)發(fā)展呈現(xiàn)良好態(tài)勢(shì)，其中，起重機(jī)械作為工業(yè)設(shè)施中在特定場(chǎng)合應(yīng)用的物料搬運(yùn)設(shè)備，其智能化轉(zhuǎn)型和發(fā)展的需求愈發(fā)迫切。當(dāng)前，起重機(jī)械智能化尚處于起步階段，一方面需要加大技術(shù)創(chuàng)新力度，加快智能化發(fā)展水平；另一方面，應(yīng)持續(xù)加強(qiáng)起重機(jī)械使用安全，減少安全事故發(fā)生，保證操作人員安全，滿足起重機(jī)械行業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展。

本文針對(duì)起重機(jī)械智能化的發(fā)展趨勢(shì)和發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行分析，提出了起重機(jī)械智能化發(fā)展的標(biāo)準(zhǔn)需求，主要包括基礎(chǔ)共性標(biāo)準(zhǔn)、關(guān)鍵技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)2大類，以此指導(dǎo)和約束起重機(jī)械智能化的健康、可持續(xù)發(fā)展。

1、國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀

起重機(jī)械發(fā)展至今，早已成為工業(yè)生產(chǎn)中重要的搬運(yùn)設(shè)備。隨著人口紅利降低，自動(dòng)化工廠、智慧工廠的快速發(fā)展，客戶對(duì)起重機(jī)的性能要求越來越高，起重機(jī)械面臨著向自動(dòng)化、智能化高端設(shè)備的快速轉(zhuǎn)變。

以科尼、利勃海爾、馬尼托瓦克和神鋼等公司為代表的國(guó)外大型起重機(jī)械廠商，在智能化方面較為突出，市場(chǎng)占有率較高。科尼公司以橋式起重機(jī)為主的智能起重機(jī)，自動(dòng)化水平較高，占據(jù)著部分高端市場(chǎng)。利勃海爾公司的產(chǎn)品系列較全，技術(shù)先進(jìn)，其生產(chǎn)的履帶式起重機(jī)最大起重量已達(dá)到1?200?t。馬尼托瓦克公司主打31000型履帶式起重機(jī)，與使用普通的吊運(yùn)能力增強(qiáng)附件相比，可大量減少所需的地面準(zhǔn)備工作。神鋼公司開發(fā)的起重機(jī)系列化程度高、性價(jià)比高，推廣力度較強(qiáng)。

當(dāng)前國(guó)內(nèi)起重機(jī)械智能化在各行各業(yè)發(fā)展如火如荼。以岸邊集裝箱起重機(jī)和集裝箱門式起重機(jī)為代表的港口起重機(jī)，實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)碼頭向自動(dòng)化碼頭和“無(wú)人港口”的轉(zhuǎn)變。智能橋式起重機(jī)在鋼鐵、運(yùn)輸、水泥、垃圾焚燒、造酒等行業(yè)，配合多種智能化吊具廣泛應(yīng)用。

總體來說，國(guó)內(nèi)外起重機(jī)械大型化、人性化設(shè)計(jì)以及智能化發(fā)展的趨勢(shì)非常明顯。智能化發(fā)展趨勢(shì)體現(xiàn)在：

（1）網(wǎng)絡(luò)控制的應(yīng)用，提高監(jiān)控水平，保障安全措施，提升智能系統(tǒng)控制的創(chuàng)新技術(shù)研發(fā)；

（2）將機(jī)械技術(shù)與電子技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)起重機(jī)的自動(dòng)化和智能化。

目前，起重機(jī)械行業(yè)自動(dòng)化較多仍以人工干預(yù)關(guān)鍵工藝節(jié)點(diǎn)為主要操作方式，完全脫離人工，實(shí)現(xiàn)完全自動(dòng)化運(yùn)行的起重機(jī)械占比較少。因此，在完全自動(dòng)化的基礎(chǔ)上向智能化方向發(fā)展，還有比較長(zhǎng)的一段路要走。

作為特種設(shè)備，起重機(jī)械智能化不僅僅是技術(shù)上的突破，還有標(biāo)準(zhǔn)和監(jiān)管方面的完善。目前，國(guó)內(nèi)外起重機(jī)械智能化的開發(fā)和應(yīng)用還處于發(fā)展階段，都沒有相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)可參考，不利于行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。因此，在研究起重機(jī)械智能化的同時(shí)，也需要制定相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，約束關(guān)鍵技術(shù)條件，保障人員和設(shè)備安全，引領(lǐng)行業(yè)健康發(fā)展。

2、起重機(jī)械智能化功能分析

從傳統(tǒng)手動(dòng)起重機(jī)、自動(dòng)化起重機(jī)、到智能化起重機(jī)的發(fā)展歷程中，是技術(shù)的一代代更新與變革。

起重機(jī)械智能化依托自動(dòng)化、信息化技術(shù)實(shí)現(xiàn)，代替或輔助人工勞動(dòng)。即通過將感知與控制系統(tǒng)同起重機(jī)集成，使其具有定位與路徑規(guī)劃、環(huán)境感知、任務(wù)選擇與執(zhí)行控制功能，實(shí)現(xiàn)人、機(jī)、物的交互、融合。其核心功能主要有感知功能、決策功能和執(zhí)行功能。感知包括環(huán)境感知、空間感知、搬運(yùn)目標(biāo)對(duì)象感知。決策是其最核心的功能，是其具有人的思考力、判斷力的體現(xiàn)，其通過從本機(jī)數(shù)據(jù)管控系統(tǒng)獲取信息或通過DCS、ERP、MES、MIS、SAP接收上級(jí)管理系統(tǒng)的指令，做出綜合判斷，最終由執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行。執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要由驅(qū)動(dòng)裝置組成，要求安全、可靠、高效、精準(zhǔn)。智能化的基礎(chǔ)功能主要包括信息管理、安全防護(hù)等。起重機(jī)械智能化功能層框圖如圖所示。

3、起重機(jī)械智能化相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀及需求分析

起重機(jī)械智能化近年來發(fā)展迅速，應(yīng)用日趨廣泛，但相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)研制滯后，目前行業(yè)內(nèi)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)中，起重機(jī)械智能化從設(shè)計(jì)、制造、安裝、調(diào)試到驗(yàn)收等各個(gè)環(huán)節(jié)，嚴(yán)重缺失，導(dǎo)致技術(shù)要求難以統(tǒng)一，影響了產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。標(biāo)準(zhǔn)是產(chǎn)業(yè)發(fā)展和質(zhì)量保障、技術(shù)發(fā)展的核心要素，在產(chǎn)業(yè)發(fā)展中具有基礎(chǔ)性和引導(dǎo)性作用。因此，應(yīng)充分調(diào)動(dòng)起重機(jī)械智能化產(chǎn)業(yè)生態(tài)鏈的各方力量，體系化開展國(guó)家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的制定，重點(diǎn)開展產(chǎn)業(yè)亟需標(biāo)準(zhǔn)研制，推動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)驗(yàn)證平臺(tái)的建設(shè)和完善，為標(biāo)準(zhǔn)的制定提供技術(shù)支撐和保障。

總體來說，起重機(jī)械智能化標(biāo)準(zhǔn)由基礎(chǔ)共性和關(guān)鍵技術(shù)2個(gè)層次的標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)成?；A(chǔ)共性標(biāo)準(zhǔn)主要包括通用、安全、可靠性、檢測(cè)、維護(hù)、評(píng)價(jià)等部分，主要用于統(tǒng)一相關(guān)概念，解決基礎(chǔ)共性問題。關(guān)鍵技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)主要包括物品識(shí)別、信息管控、空間感知、控制系統(tǒng)、安全防護(hù)等部分，主要規(guī)范關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)，促進(jìn)行業(yè)健康發(fā)展。

（1）制定起重機(jī)械智能化相關(guān)的基礎(chǔ)共性標(biāo)準(zhǔn)

制定起重機(jī)械智能化基礎(chǔ)共性標(biāo)準(zhǔn)，首先要制定術(shù)語(yǔ)和分級(jí)等通用基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)，為其他標(biāo)準(zhǔn)的制定提供支撐。

目前，市場(chǎng)上已經(jīng)存在大量智能起重機(jī)械,國(guó)內(nèi)外也有不少學(xué)者和工程技術(shù)人員在深入研究智能起重機(jī)，但什么是智能起重機(jī),智能起重機(jī)與自動(dòng)化起重機(jī)有什么區(qū)別，具備什么功能或者關(guān)鍵技術(shù)條件，才能被稱為智能起重機(jī)，目前國(guó)內(nèi)外沒有相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)文件對(duì)這些內(nèi)容進(jìn)行明確定義。行業(yè)內(nèi)關(guān)于智能起重機(jī)的相關(guān)術(shù)語(yǔ)使用也較為混亂，如防搖、減擺，無(wú)人值守、無(wú)人駕駛、無(wú)人操作、本地控制、遠(yuǎn)程控制等。由于沒有術(shù)語(yǔ)界定，造成用戶和制造商不在同一個(gè)平臺(tái)上溝通，技術(shù)和服務(wù)不對(duì)等。

因不同行業(yè)、不同機(jī)型、不同作業(yè)工藝，起重機(jī)差別較大，如何在同一個(gè)維度下，評(píng)價(jià)起重機(jī)的智能化水平，是目前需要解決的難題。技術(shù)較先進(jìn)的其他行業(yè)，如城市軌道交通行業(yè)、汽車行業(yè)，在自動(dòng)駕駛方面發(fā)展迅速、水平較高、投入較大、競(jìng)爭(zhēng)激烈。在標(biāo)準(zhǔn)方面，各類城市軌道交通系統(tǒng)的無(wú)人駕駛或無(wú)人干預(yù)的自牽引列車適用的標(biāo)準(zhǔn)GB/T?32588.1—2016《軌道交通自動(dòng)化的城市軌道交通安全要求》，將自動(dòng)化等級(jí)分為5級(jí)。在汽車行業(yè)，GB/T 40429—2021《汽車駕駛自動(dòng)化分級(jí)》以美國(guó)SAE?J3016作為主要參考文件進(jìn)行編制，建立符合中國(guó)國(guó)情的駕駛自動(dòng)化分級(jí)定義，該標(biāo)準(zhǔn)將自動(dòng)駕駛分為6級(jí)。起重機(jī)械與軌道交通、汽車有一定的相似性，可相互借鑒，行業(yè)內(nèi)目前對(duì)起重機(jī)械智能化分級(jí)的必要性已達(dá)成共識(shí)，但如何劃分還需要進(jìn)一步的研究。

（2）制定智能起重機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)

在遠(yuǎn)程控制技術(shù)中，涉及到遠(yuǎn)程控制方式和遠(yuǎn)程控制臺(tái)等關(guān)鍵技術(shù)。遠(yuǎn)程控制臺(tái)未安裝在起重機(jī)械上，而是安裝在建筑物的控制室中，操作人員不能直視到起重機(jī)械，通過輔助設(shè)備，如視頻監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)起重機(jī)械進(jìn)行操作；通過遠(yuǎn)程控制臺(tái)進(jìn)行作業(yè)的起重機(jī)械的智能化控制，需要對(duì)其中涉及到的關(guān)鍵技術(shù)和關(guān)鍵指標(biāo)在相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中明確和約束。制定電磁干擾標(biāo)準(zhǔn)，用于客觀評(píng)價(jià)電子電氣元器件的起重機(jī)械零部件、整機(jī)和系統(tǒng)的電磁兼容性能。對(duì)于其他一些涉及設(shè)備安全、人員安全、創(chuàng)新發(fā)展等關(guān)鍵技術(shù)，如運(yùn)行機(jī)構(gòu)定位偏差和起升機(jī)構(gòu)定位偏差，需要考慮器件自身的精度、實(shí)際檢測(cè)的偏差、精準(zhǔn)程度等，進(jìn)一步通過標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行指標(biāo)約束。

4、展望

在未來“智慧工廠”架構(gòu)中，起重機(jī)械不再是一個(gè)獨(dú)立個(gè)體設(shè)備，而是作為其中的一個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其數(shù)據(jù)交互系統(tǒng)接收上級(jí)控制系統(tǒng)發(fā)來的指令，通過起重機(jī)本體的判斷，做出決策，執(zhí)行任務(wù)，實(shí)現(xiàn)起重機(jī)械的自動(dòng)路徑規(guī)劃、全面感知及決策控制，保證起重機(jī)械設(shè)備的操作更加精準(zhǔn)平穩(wěn)、更舒適便捷。在物品識(shí)別、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)分析、空間感知、安全防護(hù)、故障診斷、智能運(yùn)維等方面，結(jié)合應(yīng)用大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、數(shù)字孿生等新興技術(shù),進(jìn)一步提升起重機(jī)械的智能化水平，是未來起重機(jī)械智能化技術(shù)發(fā)展方向。

起重機(jī)械智能化健康發(fā)展離不開創(chuàng)新技術(shù)的推動(dòng)和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范和約束。一方面是向具備環(huán)境識(shí)別能力并具有安全防護(hù)意識(shí)的方向發(fā)展。未來起重機(jī)械大型化發(fā)展趨勢(shì)明顯，起重設(shè)備在協(xié)同工作過程中，吊裝作業(yè)效率低，安全隱患大。需要發(fā)展環(huán)境感知及實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)技術(shù)及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，滿足多機(jī)協(xié)同控制及自主安全防護(hù)需求；另一方面，需要具備更加精準(zhǔn)靈活的操作并配合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的約束，使設(shè)備運(yùn)行更安全可靠。

起重機(jī)械智能化對(duì)用戶也將提出較高的要求，操作者通過培訓(xùn)以及自身學(xué)習(xí)，掌握智能控制方面使用技能，且具備綜合判斷處理能力，才能更好地應(yīng)用起重機(jī)械。管理者需要建立清晰合理的工藝流程，完善的安全管理制度，才能使起重機(jī)械智能化更好地發(fā)揮作用。

5、結(jié)語(yǔ)

本文總結(jié)了起重機(jī)械智能化發(fā)展現(xiàn)狀，分析了智能化的基礎(chǔ)功能，展望了智能化未來發(fā)展方向，并提出了智能化基礎(chǔ)共性標(biāo)準(zhǔn)和關(guān)鍵指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)需求，從安全管理、科學(xué)技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范上提高起重機(jī)械的智能化地安全性、可持續(xù)發(fā)展性。