李连胜，李爱民，李波，黄彩艳，吴妍

1.哈尔滨焊接研究院有限公司 黑龙江哈尔滨 150028

2.中国焊接协会 黑龙江哈尔滨 150028

1 焊接行业工业互联网应用概况

发展工业互联网已成为世界主要国家重塑制造业竞争优势、推动制造业转型和经济高质量发展的共识。主要国家相继发布加快制造业发展的系列战略，如美国的“先进制造战略”、德国的“工业4.0”、日本的“互联工业”计划、法国的“新工业法国”和“未来工业”等。这些战略规划虽然名称各异，实则与工业互联网战略理念相近、技术趋同，是各国巩固和扩大技术产业领先优势的共同路径和战略方向。据统计，截至2019年11月20日，我国工业互联网标识解析二级节点已建成30个，注册量突破了9亿。平台的供给能力在不断强化，具有一定影响力的工业互联网平台超过了50个，基于平台的数字化、网络化、智能化解决方案不断涌现。工业互联网与实体经济融合，新模式、新业态也在加速推进和普及，特别是5G与工业互联网加快融合，互为动力，工业互联网生态发展进一步加速构建。

随着我国自主创新投入比例大幅提高，国家原始创新能力得到加强。深入焊接技术的基础领域研究，加强外延式发展，加速跨专业协同、多学科融合，提高焊接技术的成组、成套能力；加快焊接技术与装备的数字化、网络化、智能化发展，是我国当前焊接装备自主创新的主攻方向。以云计算、大数据、人工智能、物联网、5G移动互联网为代表的新一代网络信息技术，正加速与经济社会各领域深入渗透融合。制造业是国民经济的主体，是实施“互联网+”的主战场，因此需推动制造业与互联网融合，找到两者的契合点和“焊点”。

“十三五”期间，我国焊接行业重点发展的专利技术数量迅猛增长。从表1可以看出，2016年、2017年、2018年专利总和有爆炸式增长，特别是3D打印技术、焊接机器人、搅拌摩擦焊、激光复合焊等重点发展的专利技术在2016年（“十三五”开局后）取得显著发展，提高了我国焊接产业的总体技术水平。但是，在无铅钎料、无镉钎料、高强钢焊材、耐热钢焊材、焊接数据系统等焊接基础研究领域，专利发布数量提升缓慢。

由表1还可以看出，2015—2018年我国大数据相关专利发布数量增长迅猛，但相对于焊接数据系统专利数总计才30项，工业互联网专利总计86项，而焊接行业没有相关成果问世。智能焊接专利总数量199项，但都是相关焊接设备（系统）组成部件（或子系统），不能形成整套焊接系统的智能控制。

焊接行业工业互联网应该持续在“四基”——基础工艺、基础材料、基础零部件及基础共性技术公共服务平台，同时还要在“新四基”——自动控制与感知、核心工业软件、工业云及智能服务平台，两个“四基”的强化协同与融合发展。近年来，焊接产业的工业互联网普及和应用表明，焊接行业在网络协同制造、工业焊接数据系统、产品数据采集分析等工业互联网基础信息传输标准、规范方面的短板是制约其发展的重要原因。由于我国制造业发展的不平衡，在推行工业互联网所必需的机械化、自动化等基础条件尚不够完善，如仅仅把物理对象连接在互联网上，致使不同行业的产品、设备的数据信息传输标准不统一，则不能产生预期的社会和经济效益。因此，在工业互联网发展中，焊接产业有大量规范化、标准化工作要做。

表1 国家知识产权局专利局2015－2018年公布的焊接行业重点发展专利技术及大数据系统相关专利数量汇总 （项）

2 加强信息化标准体系建设，布局工业互联网

先进标准是指导智能焊接制造顶层设计及其发展方向的重要手段，必须前瞻部署。中国焊接协会与全国焊接标准化技术委员会已试探在智能焊接制造标准化参考模型和标准体系框架上，从总体控制、智能焊接装备、工业互联网、工业云和大数据、服务型制造和行业应用等方面，规划了智能焊接制造技术标准布局，将以先进标准引领“中国焊接制造”智能转型并向高端提档升级。

2017年6月，中国焊接协会根据国家“十三五”规划中对工业互联网和行业大数据的指导精神，对焊接行业工业互联网实施中的各企业产品编码规则多样、数据结构标准不统一、产品数据采集不规范等严重制约焊接行业工业互联发展的情况，进行了大规模的行业调研[1]。

2018年1—4月，中国焊接协会就该调研结果所反映的问题，召集焊接协会专家委员会、理事会成员进行了多次研讨。5月，确定了为解决当前焊接行业工业互联网实施过程中基础产品信息编码和产品数据结构的标准不统一问题，在没有相关国家及行业标准的前提下，中国焊接协会前瞻性地制定了相关焊接产品、焊接术语的信息化标识团体标准，先期为焊接行业工业互联网统一的数据编码和数据结构信息传输标准打下了坚实基础。6月5日，经中国焊接协会审查，批准CWAN团体标准“焊接材料可追溯信息化标识”“焊接术语-焊接材料”“焊接术语-焊接基础”“焊接术语-熔化焊”“焊接术语-焊接检验”等五项标准立项（2018年11月已完成），标准编号为CWAN 0006—2018、CWAN 0007—2018、CWAN 0008—2018、CWAN 0009—2018、CWAN 0010—2018。2018—2019年中国焊接协会完成了“焊接术语-钎焊”“焊接术语-切割”“焊接术语-压力焊”“焊接术语-热喷涂”“焊接术语-焊接结构”“焊接术语-焊接设备”等一系列团体标准的制定工作[1]。

工业和信息化部《工业互联网平台建设及推广指南》的发布，为中国焊接协会制定团体标准“焊接材料可追溯信息化标识”等确定了坚实的政策上实施推广依据，为协会制定统一的焊接行业工业互联网数据编码和信息结构标准打下了坚实基础，为焊接工业互联网的先期布局做了数据传输准备。

3 发展行业大数据探索工业互联网

大数据是工业互联网网络、平台、安全功能体系建设的关键技术要素。因此，深入实施工业互联网创新发展战略，系统推进焊接工业互联网基础设施和数据资源管理体系建设，才能发挥焊接大数据在行业资源和应用创新的引擎作用，进而加快形成以共享、创新为主要引领和支撑的焊接工业互联网生态。

3.1 建立“焊接产品认证识别系统”

2016年11月，中国焊接协会为了抢占我国行业大数据系统管理、认证、发布领域的先机，增强焊接行业企业在网络营销、市场拓展中的话语权，满足我国焊接产业的发展需求，与机械科学研究总院积极洽谈合作事宜，确定了“焊接产品认证识别系统”作为子系统加入“中机云创平台”，获得项目资金支持，并确定相关的功能框架和数据结构。

该系统于2017年2月完成程序主体结构功能框架。10月完成了黑龙江省通讯管理局的网站备案，“焊接产品认证识别系统”正式建成。2018年1月起该系统的10个版块信息开始全面更新，进入实质性推广阶段，协会秘书处动用所有的网站、媒体和行业资源进行该系统的应用推广。到2018年底，该系统召集50家行业企业注册使用，目前该系统运行稳定，获得业内好评。

“焊接产品认证识别系统”的建立，以开放协作、资源共享的模式进行行业资源的优化配置，为焊接行业大数据建设做出初步的探索。

3.2 建立“焊接产品溯源平台”

为满足我国焊接产品信息的网络化、数字化、可追溯发展的需求；给政府及相关行业组织提供具有时效性、真实性的数据作为参考依据；解决焊接产品在销售和质量追溯过程中存在的真伪难以识别的问题；同时为贯彻落实《关于深化“互联网+先进制造业”发展工业互联网的指导意见》，提升焊接行业线上服务水平，2018年11月，依据中国焊接协会制定的“焊接材料可追溯信息化标识”“焊接术语-焊接材料”等11项焊接工业互联网应用团体标准的数据定义和模型规范，授权旗下焊接行业应用网络平台“焊接互联”，共同合作研发“焊接产品溯源平台（https：//www.hjsuyuan.com）”，平台的运营及软件著作权归中国焊接协会所有，“焊接互联”负责该平台的开发和后期维护。

2019年2月，该平台具体结构框架和功能模块确定，3—4月该平台主控程序和功能模块设计完成，5月完成服务器调试和网站备案，6月进入内网测试阶段，8月溯源平台获得国家版权局计算机软件著作权登记证书（见图1），9月正式进行网上数据测试服务，12月3日，向国家知识产权局递交发明专利申请并于12月18日获得受理通知书。目前，四川西冶新材料股份有限公司、烟台凯普生物工程有限公司、长春市三威特种焊接材料有限公司、伊萨焊接切割器材（上海）管理有限公司等10家焊材企业正式入驻平台。

图1 焊接产品溯源平台软件著作权证书

“焊接产品溯源平台”主要由前端溯源查询、总控中心和厂商管理中心三大平台组成。

前端溯源查询平台：用户通过PC和移动浏览器或手机微信、支付宝扫一扫功能，直接扫描溯源产品包装或质保单的溯源二维码进行验证，能提供产品可追溯标识查询、防伪验证、溯源信息展示、生产厂商查询及异议产品投诉举报等服务。

总控中心：中国焊接协会作为应用管理方，提供生产厂商入驻审核，产品代码、区域代码、厂商识别码管理，接收用户投诉举报，以及数据统计分析与监控管理等服务。

厂商管理中心：由各厂商在线发起注册申请，总控中心通过审核后，对产品进行溯源标识生成，项目代码、批次代码分码，信息登记、审核、上线，以及处理用户投诉举报等功能管理；通过产品验证异常报警，分时段用户验证折线图及验证记录，区域验证数占比视图显示等执行用户验证数据汇总分析；通过分时段统计厂商按材质和制品形式的所有产品数据分析，以柱状图与饼状图呈现执行厂商生产数据汇总分析；由厂商后台管理员根据需求创建管理子账号，通过选择不同角色设置权限，进行编辑、删除等管理员分级操作；产品信息添加支持超文本格式输入，新牌号产品信息支持首次智能录入存储，产品理化指标、力学性能等信息支持批量导入，产品质保书和说明书支持图片添加。

系统主要特点：溯源产品对企业和用户双向开放，数据来源可靠，所有数据均由生产厂商提供；一物一码，焊接产品生成一个唯一的、不可重复的可追溯信息化标识及相对应的“质量认证证书”，一经审核生效后不可更改，具有行业权威性；验证灵活，基于互联网云端的追溯查询系统，用户可以通过计算机登录、手机微信、支付宝和平台移动版进行扫码查询，不受空间、时间限制；防伪防窜货，按照一物一码规则，通过单品验证记录和物流销往地记录分析假货及窜货的可能性，并加以监管；海量大数据智能分析，自动汇总和分类相关数据；数据中心拥有访问双向加密，DDoS、木马、暴力破解等多种网络攻击防护手段，权限管理多级分配、操作日志不可删除、数据自动备份、灾难预警等高安全性数据处理功能[2]。

“焊接产品认证识别系统”和“焊接产品溯源平台”是为行业用户打造的深入了解焊接产品生产信息及企业可信度的第三方认证平台，为焊接行业提供了权威的产品身份真实性证明和品质保证平台，解决供需双方信息不对称、不透明和焊接产品售后质量追溯存在的真伪难以识别问题，为焊接行业工业互联网的发展做了良好的基础大数据积累和前期的应用探索。

4 工业互联网的行业布局

2019年11月19日，工业和信息化部发布《关于印发“5G+工业互联网”512工程推进方案的通知》（以下简称“512工程推进方案”），“512工程推进方案”明确要求：到2022年，突破一批面向工业互联网特定需求的5G关键技术，“5G+工业互联网”的产业支撑能力显著提升；打造5个产业公共服务平台，构建创新载体和公共服务能力；加快垂直领域“5G+工业互联网”的先导应用，内网建设改造覆盖10个重点行业；打造一批“5G+工业互联网”内网建设改造标杆、样板工程，形成至少20大典型工业应用场景；培育形成5G与工业互联网融合叠加、互促共进、倍增发展的创新态势，促进制造业数字化、网络化、智能化升级，推动经济高质量发展。

根据“512工程推进方案”要求，中国焊接协会对焊接行业工业互联网布局如下。

（1）推动自主创新平台共享机制 鼓励焊接科技人员创新机制，释放闲置资源，推动焊接产业设计研发、生产制造、物流仓储、专业人才等重点领域开放共享，增加有效供给。推动高等院校、科研院所构建科学有效的利益分配机制与资源调配机制，推动科研仪器设备与试验能力有效配置。加强创新激励机制，引导行业资源的利益相关方积极开放生产设备的数据接口，推进数据共享。大力进行焊接技术专利与科技成果展示平台建设，完善行业资源共享过程中的知识产权保护机制，加强焊接协会在成果推广、技术鉴定和行业仲裁工作。

（2）继续优化完善焊接行业大数据标准体系建设 聚焦行业非标产品标准化、生产流程标准化等领域，联合相关行业组织、企业、大学、研究院所优化大数据标准体系，明确产品属性和生产工艺要求。继续制定“焊接设备可追溯信息化标识”“切割设备可追溯信息化标识”“焊接配件可追溯信息化标识”等行业大数据团体标准。设立“焊接标准科技进步奖”，调动标准化工作者的积极性和创造性，推动焊接领域的科技进步。尽快形成系统的焊接行业工业互联网信息交互标准体系，推动行业资源在“5G+工业互联网”环境下的可操作、可度量、可交易、可评估。

（3）推动焊接行业信用体系建设 努力完善“焊接产品认证识别系统”和“焊接产品溯源平台”建设。收集、解决企业针对自身平台应用场景和运行模式的不同要求，综合利用大数据监测、用户双向评价和行业第三方认证等手段，构建焊接行业供需双方分级分类信用评价体系，提供企业征信查询、质量能力认证、产品质量追溯、履约能力评价等信用体系服务。

（4）发展各类焊接应用平台，构建焊接工业互联网产业生态 引导会员单位、研究机构、行业组织开放各类标准兼容、协议转换的技术，实现焊接大数据在多源设备、异构系统之间的有序流动，确保设备“联得上”。针对自身平台应用场景和运行模式积极参与所在领域工业互联网平台，共同研发控制工具、知识组件、算法组件，构建开放共享、资源富集、创新活跃的开发生态，确保设备控制机理和应用模型“跟得上”。加强焊接工业APP控制和应用程序的开发，支持行业企业、研发机构、专业组织等进行应用项目联合开发、协作共享，打造基于焊接工业互联网平台的“双创”新生态。

根据“512工程推进方案”指导精神，中国焊接协会将遴选出5家工业互联网应用内网建设改造企业和5个焊接工业互联网应用场景。对于以上应用机构，协会将给予优先的行业应用和技术推广支持，争取所在领域的政策和资金支持。加强应用领域的横向产业合作，以此为突破口，引导和推动焊接工业互联网深层次发展和应用。

5 结束语

我国是制造大国，也是互联网大国，丰富的应用场景和广阔的市场空间为推动工业互联网创新发展提供了强大动能。“5G+工业互联网”更给焊接产业提供了无限的想象空间、更广阔的应用前景。鉴于焊接产业在国民经济中的比重较小，面对工业互联网广阔和专业的应用场景，焊接工业互联网平台和场景应用控制模式若一味地追求“大而全”，则很难达到预期的社会效益和经济效益，因此只有突破本领域的边缘智能研发、焊接大数据分析、应用机理建模和场景应用开发等关键性技术，做到“专而精”，才能达到预期的应用前景。