王冰，郝慶樂，黃森，程戰(zhàn)，丁天然，秦建，龍偉民

1.中機(jī)智能裝備創(chuàng)新研究院（寧波）有限公司 浙江寧波 315700

2.鄭州機(jī)械研究所有限公司 河南鄭州 450000

1 序言

制造業(yè)是立國之本，是國家實(shí)力的重要體現(xiàn)。制造業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的主體，打造具有全球競爭力的制造業(yè)，是提升國家綜合國力與核心競爭力的必由之路。國內(nèi)制造業(yè)發(fā)展迅猛，但部分高端裝備制造與國外差距仍然較大。而焊接產(chǎn)業(yè)是制造業(yè)不可或缺的重要組成部分，在制造業(yè)的發(fā)展過程中，焊接起著舉足輕重的作用[1]。

“中國制造2025”重點(diǎn)發(fā)展的十大領(lǐng)域中，與焊接[2]發(fā)展密切相關(guān)的有8項(xiàng)。焊接是高端裝備制造基礎(chǔ)技術(shù)，具有不可替代性。只有加強(qiáng)焊接產(chǎn)業(yè)的外延式發(fā)展，加速跨專業(yè)協(xié)同、多學(xué)科融合，提高焊接技術(shù)的成組成套能力，才能加快焊接技術(shù)與裝備的數(shù)字化、智能化發(fā)展，提升我國高端裝備制造的服務(wù)能力與水平[3]。

焊接材料、焊接工藝、焊接裝備[4]是焊接產(chǎn)業(yè)的三大核心板塊，三個(gè)板塊的飛速發(fā)展促進(jìn)了國內(nèi)焊接技術(shù)的快速進(jìn)步。由于焊接過程中產(chǎn)生的焊接煙塵、廢氣、殘?jiān)葞淼沫h(huán)境污染問題難以避免，焊接安全、健康與環(huán)境越加重要，因此改善操作環(huán)境勢在必行。

2 制造強(qiáng)國發(fā)展

縱觀美洲、歐洲等發(fā)達(dá)國家的強(qiáng)國之路可以看出[5]，具備規(guī)模雄厚、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、技術(shù)創(chuàng)新能力強(qiáng)、發(fā)展質(zhì)量好，以及產(chǎn)業(yè)鏈國際主導(dǎo)地位突出的制造業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展及國家安全的基礎(chǔ)。

通過對有代表性國家的制造業(yè)進(jìn)行梳理和研究，大致上可以將“制造強(qiáng)國”的內(nèi)涵概括為以下三個(gè)方面：一是規(guī)模和效益并舉。從美國、德國、法國及日本等世界公認(rèn)的制造強(qiáng)國的發(fā)展歷程來看，最基本的特征就是制造業(yè)規(guī)模日趨壯大，產(chǎn)業(yè)質(zhì)量不斷提高。二是具有較高國際分工地位。當(dāng)今多數(shù)制造強(qiáng)國中，高技術(shù)產(chǎn)業(yè)和服務(wù)型制造占比較高，尤其是信息技術(shù)的應(yīng)用使其擁有很強(qiáng)的核心競爭力。三是具有較好的發(fā)展?jié)摿?。不論是既有的制造?qiáng)國，還是具有后發(fā)優(yōu)勢的“潛在”制造強(qiáng)國，都要求具有良好的發(fā)展?jié)摿Γ詮?qiáng)大的自主創(chuàng)新能力實(shí)現(xiàn)制造業(yè)資源節(jié)約、環(huán)境友好、綠色發(fā)展，具備持續(xù)發(fā)展的能力。

制造強(qiáng)國主要表現(xiàn)出以下幾方面的特征：①擁有雄厚的產(chǎn)業(yè)規(guī)模。反映了制造業(yè)發(fā)展的實(shí)力基礎(chǔ)，表現(xiàn)為產(chǎn)業(yè)規(guī)模較大，具有成熟健全的現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)體系，在全球制造業(yè)中占有相當(dāng)比重。②優(yōu)化的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。反映了產(chǎn)業(yè)間的合理結(jié)構(gòu)，各產(chǎn)業(yè)之間和產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)之間的密切聯(lián)系，產(chǎn)業(yè)組織結(jié)構(gòu)優(yōu)化，基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)和裝備制造業(yè)水平較高，擁有眾多有較強(qiáng)競爭力的跨國企業(yè)。③良好的質(zhì)量效益。體現(xiàn)了制造業(yè)發(fā)展質(zhì)量和國際地位，表現(xiàn)為制造業(yè)生產(chǎn)技術(shù)水平世界領(lǐng)先、產(chǎn)品質(zhì)量水平高、勞動生產(chǎn)率高、創(chuàng)造價(jià)值高以及占據(jù)價(jià)值鏈高端環(huán)節(jié)等。④持續(xù)的發(fā)展能力。體現(xiàn)高端化發(fā)展能力和長期發(fā)展?jié)摿?，表現(xiàn)為具有較強(qiáng)的自主創(chuàng)新能力，能實(shí)現(xiàn)綠色可持續(xù)發(fā)展，信息化發(fā)展水平較高[6]。

2.1 中國制造業(yè)現(xiàn)狀

2018年，我國制造業(yè)增加值占世界的份額超過28%，接近美國、日本、德國的總和，數(shù)百種工業(yè)品產(chǎn)量位居全球首位。我國已擁有31個(gè)工業(yè)大類、191個(gè)中類、525個(gè)小類，形成了獨(dú)立完整的現(xiàn)代工業(yè)體系，是全世界唯一擁有聯(lián)合國產(chǎn)業(yè)分類中全部工業(yè)門類的國家。中國制造業(yè)面向全球市場，構(gòu)建起龐大而精細(xì)的生產(chǎn)分工體系，極大地提高了生產(chǎn)效率，形成世界其他地方很難達(dá)到的交付能力。我們正在由“跟跑者”轉(zhuǎn)變?yōu)椤安⑴苷摺?，甚至在一些領(lǐng)域正在成為“領(lǐng)跑者”。2018年，中國R&D經(jīng)費(fèi)投入強(qiáng)度（R&D經(jīng)費(fèi)與GDP的比值）為2.19%，比上年提高0.04%，連續(xù)5年超過2%，并再創(chuàng)歷史新高。中國R&D經(jīng)費(fèi)投入的三大主體：企業(yè)、研究機(jī)構(gòu)和高等學(xué)校R&D經(jīng)費(fèi)分別比上年增長11.5%、10.5%和15.2%，對R&D經(jīng)費(fèi)增長的貢獻(xiàn)分別為75.9%、12.4%和9.3%，企業(yè)依然是全社會R&D經(jīng)費(fèi)增長的主要拉動力量。根據(jù)數(shù)據(jù)顯示，2018年我國工業(yè)制成品出口額為2.35萬億美元，同比增長9.61%；工業(yè)制成品進(jìn)口額為1.43萬億美元，同比增長13.46%。

近年來，我國科技創(chuàng)新取得了顯著成就，但自主創(chuàng)新能力不強(qiáng)，我國在國際分工中尚處于技術(shù)含量和附加值較低的“制造-加工-組裝”環(huán)節(jié)，主要體現(xiàn)在質(zhì)量基礎(chǔ)相對薄弱，國家監(jiān)督抽查產(chǎn)品質(zhì)量不合格率較高，制造業(yè)每年直接質(zhì)量損失超過2000億元，間接損失超過萬億元，缺乏世界知名品牌。產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不盡合理，資源密集型產(chǎn)業(yè)比重過大，技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)和生產(chǎn)型服務(wù)業(yè)比重偏低，具有較強(qiáng)國際競爭力的大企業(yè)偏少，在細(xì)分領(lǐng)域掌握核心技術(shù)的“專、精、特”企業(yè)不多。能源利用效率偏低，一些地方和企業(yè)單純依靠大規(guī)模要素投入獲取經(jīng)濟(jì)增長速度和經(jīng)濟(jì)效益，造成能源利用率偏低和環(huán)境污染嚴(yán)重。信息化水平不高，信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和應(yīng)用水平仍然滯后于發(fā)達(dá)國家，利用信息技術(shù)改造傳統(tǒng)生產(chǎn)方式和工藝流程的水平亟待提升，關(guān)系國家經(jīng)濟(jì)、社會安全的高端核心工業(yè)軟件（設(shè)計(jì)、管理、控制、優(yōu)化等）主要依賴進(jìn)口。

2.2 中國制造業(yè)的機(jī)遇和挑戰(zhàn)

中國制造業(yè)的發(fā)展速度令世界矚目，未來較長一段時(shí)間內(nèi)，農(nóng)業(yè)的比重會下降，服務(wù)業(yè)的比重會提高，但制造業(yè)將一直占據(jù)重要的地位。雖然我國的制造業(yè)規(guī)模龐大，但仍有著很大的發(fā)展空間。從制造大國邁向制造強(qiáng)國，需要從提高效率入手，打造出規(guī)模與效益優(yōu)化、極具發(fā)展?jié)摿?、位居世界前列的制造業(yè)。

新工業(yè)革命與我國加快建設(shè)制造強(qiáng)國形成歷史性交匯，留下不少教訓(xùn)，但同時(shí)也是極大的機(jī)遇。發(fā)達(dá)國家以數(shù)字化、智能化制造技術(shù)應(yīng)用為重點(diǎn)，力圖依靠科技創(chuàng)新，搶占國際產(chǎn)業(yè)競爭制高點(diǎn)，謀求未來發(fā)展的主動權(quán)。而我國的現(xiàn)代化同西方發(fā)達(dá)國家的發(fā)展方式有很大不同，西方發(fā)達(dá)國家是一個(gè)“串聯(lián)式”的發(fā)展過程。德國的制造水平、信息化發(fā)展水平世界領(lǐng)先，已經(jīng)開始推進(jìn)工業(yè)4.0戰(zhàn)略。而按照德國的劃分標(biāo)準(zhǔn)，我國工業(yè)企業(yè)整體處于2.0的水平，需要補(bǔ)上從工業(yè)2.0到3.0的差距，才能實(shí)現(xiàn)4.0的方向發(fā)展。因此，我國要加快推動新一代信息技術(shù)與制造技術(shù)融合發(fā)展，把智能制造作為兩化深度融合的主攻方向，全面提升企業(yè)研發(fā)、生產(chǎn)、管理和服務(wù)的智能化水平。把握當(dāng)下，迎接挑戰(zhàn)。相信不久的將來，“中國制造”定會真正深化為“中國智造”與“中國創(chuàng)造”。

2.3 制造強(qiáng)國之路

“中國制造2025”是建設(shè)制造強(qiáng)國三步走的第一個(gè)10年行動綱領(lǐng)，提出了制造業(yè)國別比較的評價(jià)指標(biāo)體系，具體包括了規(guī)模發(fā)展、質(zhì)量效益、結(jié)構(gòu)優(yōu)化和可持續(xù)發(fā)展4個(gè)一級指標(biāo)，以及制造業(yè)增加值、制造業(yè)增加值率、全球“財(cái)富”500強(qiáng)中本國制造業(yè)企業(yè)營業(yè)收入占全部制造業(yè)企業(yè)營業(yè)收入比重、制造業(yè)研發(fā)投入強(qiáng)度等18個(gè)二級指標(biāo)。在國際政經(jīng)格局不發(fā)生重大變化的情況下，綜合考慮工業(yè)發(fā)達(dá)國家工業(yè)化進(jìn)程各階段綜合指數(shù)的增長率和我國GDP增長率，構(gòu)建適合我國國情的綜合指數(shù)預(yù)測模型，對未來我國制造業(yè)綜合指數(shù)發(fā)展趨勢進(jìn)行預(yù)測。

第一階段到2025年，綜合指數(shù)接近德國、日本實(shí)現(xiàn)工業(yè)化時(shí)的制造強(qiáng)國水平，基本實(shí)現(xiàn)工業(yè)化，中國制造業(yè)邁入制造強(qiáng)國行列，進(jìn)入世界制造業(yè)強(qiáng)國第二方陣。在創(chuàng)新能力、全員勞動生產(chǎn)率、兩化融合、綠色發(fā)展等方面邁上新臺階，形成一批具有較強(qiáng)國際競爭力的跨國公司和產(chǎn)業(yè)集群，在全球產(chǎn)業(yè)分工和價(jià)值鏈中的地位明顯提升，模型預(yù)測我國制造業(yè)綜合指數(shù)要達(dá)到98.81。而2018年，我國制造業(yè)綜合指數(shù)已經(jīng)到達(dá)109.94。

第二階段到2035年，綜合指數(shù)達(dá)到世界制造業(yè)強(qiáng)國第二方陣前列國家的水平，成為名副其實(shí)的制造強(qiáng)國。在創(chuàng)新驅(qū)動方面取得明顯進(jìn)展，優(yōu)勢行業(yè)形成全球創(chuàng)新引領(lǐng)能力，制造業(yè)整體競爭力顯著增強(qiáng)，我國制造業(yè)綜合指數(shù)最高可達(dá)到115～120，與德國2012年水平基本相當(dāng)，與其他國家工業(yè)化完成后10～15年水平基本相當(dāng)。

第三階段到2045年，綜合指數(shù)率略高于第二方陣國家的水平，進(jìn)入世界制造業(yè)強(qiáng)國第一方陣，成為具有全球引領(lǐng)影響力的制造強(qiáng)國。制造業(yè)主要領(lǐng)域具有創(chuàng)新引領(lǐng)能力和明顯競爭優(yōu)勢，建成全球領(lǐng)先的技術(shù)體系和產(chǎn)業(yè)體系。我國制造業(yè)綜合指數(shù)可達(dá)到125～130，略高于日本2012年水平，與其他國家工業(yè)化完成后20～25年水平基本相當(dāng)。

3 焊接產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀

3.1 焊接材料發(fā)展現(xiàn)狀

20年來，我國焊接材料總產(chǎn)量從快速上升到穩(wěn)中趨降，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)日趨合理。供需矛盾得到一定程度的緩解，但局部的不平衡依然存在，中低端產(chǎn)品產(chǎn)能過剩，高端產(chǎn)品國產(chǎn)化配套仍然不足。焊條比例已下降至38%以下，并將逐漸減少至30%以下，接近工業(yè)發(fā)達(dá)國家水平；而氣體保護(hù)實(shí)芯焊絲的生產(chǎn)比例逐年遞增，目前已超過40%，反映出自動焊比例在逐漸提升，制造業(yè)在逐漸向自動化制造轉(zhuǎn)變。藥芯焊絲占比較為平穩(wěn)，相比2010年度甚至有下降趨勢，表明藥芯焊絲電弧焊有待進(jìn)一步推廣。

隨著工程化對焊接效率需求的提高和焊接機(jī)器人的普及，我國適用于高效焊接的氣體保護(hù)實(shí)芯焊絲、藥芯焊絲、高效埋弧焊材產(chǎn)品發(fā)展明顯加快。氣體保護(hù)實(shí)芯焊絲已實(shí)現(xiàn)500～1000MPa強(qiáng)度級別系列化，盤狀、桶裝等供貨形式多樣化[7]；藥芯焊絲從無到有，歷經(jīng)從非金屬粉芯到金屬粉芯、從有縫到無縫、從氣體保護(hù)到自保護(hù)的發(fā)展過程[8]；埋弧焊從單絲發(fā)展到多絲，從常規(guī)發(fā)展到超大厚度窄間隙焊接等更加高效的工藝方法。近10年來，我國應(yīng)用于國家重點(diǎn)工程和重大裝備，諸如軍工、核電、超超臨界機(jī)組、大型加氫反應(yīng)器、高技術(shù)船舶、海洋工程和深冷工程[9，10]等的高端優(yōu)質(zhì)焊接材料自主化率不斷提升，由過去的不足10%提升至20%～30%，高端裝備制造業(yè)和新能源產(chǎn)業(yè)所需的高端優(yōu)質(zhì)焊接材料逐年增加，而智能制造對焊接材料適應(yīng)于高強(qiáng)高韌、高溫高壓、超低溫、耐強(qiáng)腐蝕、耐強(qiáng)輻射和高純凈度等提出更高要求。焊條制造已發(fā)展由高速拉絲切絲聯(lián)合、高精度自動配粉、天然氣烘干等節(jié)能環(huán)保制備[11]。為了滿足國內(nèi)電子封裝行業(yè)的要求，釬料無害化制備和應(yīng)用開展了一系列關(guān)鍵共性技術(shù)攻關(guān)，開發(fā)出系列無鉛釬料、無鎘釬料、無縫藥芯釬料、自黏結(jié)藥皮釬料等釬料/釬劑一體化的減排型復(fù)合釬料，減排有害物超過50%[12]。

由于有色金屬鋁、鎂、鈦及鎳等具有輕量、高強(qiáng)、記憶功能、耐高溫、耐腐蝕等特點(diǎn)，所以近年來在航空航天、高鐵、汽車、核電和化工等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。5000系列鋁鎂合金具有良好的焊接性和耐蝕性[13]，國內(nèi)用于動車車體制造的Al5183、Al5356等鋁鎂焊絲正在研發(fā)推廣，但焊絲的氣體及雜質(zhì)控制，以及表面處理工藝與國外相比仍有一定差距。另外，鈦基帶狀釬料[14]解決了不銹鋼及鈦合金板翅式散熱器的真空釬焊難題。

3.2 焊接制造技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

焊接技術(shù)圍繞減排、節(jié)材、提效、降耗的綠色化方向發(fā)展[15-17]，如開發(fā)了低煙塵焊絲，以降低發(fā)塵量，減少對環(huán)境的污染和人體的傷害；開發(fā)的無鍍銅焊絲避免了鍍銅過程中酸堿液體對環(huán)境的污染，也降低了能耗；開發(fā)的高速熔覆工藝替代高污染電鍍工藝，改善了表面改性質(zhì)量，提高了服役周期，降低了電鍍工藝對環(huán)境的污染；輕量化材料的使用降低了不可再生能源的消耗，減少了對環(huán)境的污染。傳統(tǒng)釬焊[18]存在危害健康、污染環(huán)境、能耗高與效率低等問題，為了減少釬焊過程中產(chǎn)生的煙塵、廢水等廢棄物的排放量，開發(fā)了一系列無害化釬料、高效綠色釬焊[19]技術(shù)等（見圖1），綠色焊接制造技術(shù)已成為焊接行業(yè)發(fā)展的主流方向。

圖1 低煙塵焊絲和超高速激光熔覆

長期以來，異質(zhì)材料連接一直是高端裝備制造業(yè)的難點(diǎn)和痛點(diǎn)，近年來國內(nèi)外陸續(xù)開發(fā)出了先進(jìn)的成形與連接技術(shù)，已逐漸成為異質(zhì)材料連接的主要途徑。由于異質(zhì)材料連接能發(fā)揮材料各自的優(yōu)良性能，因此在航空航天、新能源、軌道交通、制冷及超硬工具等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。目前，在異質(zhì)材料連接方面開發(fā)了許多新技術(shù)，如在線梯度復(fù)合技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了石墨與銅的高可靠連接；表面構(gòu)形與焊縫控形技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了異質(zhì)材料的有序潤濕；熱力耦合與應(yīng)力緩釋技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了界面強(qiáng)化和應(yīng)力緩沖。異質(zhì)材料連接技術(shù)難點(diǎn)的解決，推動了異質(zhì)材料連接結(jié)構(gòu)在國家重大工程中的應(yīng)用，助推了國內(nèi)高端裝備向高質(zhì)量發(fā)展。

隨著釬焊技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用行業(yè)的不斷拓展，實(shí)現(xiàn)釬焊自動化的要求越來越迫切[20]。自動化釬焊時(shí)，在裝配過程中需將釬料預(yù)制成形并裝于被釬焊組件上。自動化釬焊除了可提高生產(chǎn)效率并減少釬劑用量，還可減少釬劑污染夾具所造成的危險(xiǎn)。圖2為鋁制多管路接頭的自動火焰釬焊。由圖2可知，將釬料與釬劑復(fù)合為一體的連續(xù)型藥芯釬料與藥皮釬料是實(shí)現(xiàn)自動釬焊的新途徑，新型釬焊材料與技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)成功開發(fā)出此類產(chǎn)品。復(fù)合釬料可顯著提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性，自動釬焊設(shè)備數(shù)控化、智能化是必然的發(fā)展趨勢。

圖2 制冷行業(yè)自動化釬焊技術(shù)應(yīng)用

3.3 焊接裝備自動化發(fā)展現(xiàn)狀

在工業(yè)發(fā)達(dá)國家的焊機(jī)制造廠商全部進(jìn)入逆變焊機(jī)時(shí)代的今天，因需求不同，我國變壓器式交流電源的退出雖然還沒有結(jié)束，但相較交流電源而言，晶閘管等傳統(tǒng)直流焊接電源的退出卻在提速，尤其是2000年以后這一趨勢來得更快也更為徹底。未來數(shù)字化產(chǎn)品、自動化設(shè)備與基于逆變及數(shù)字化技術(shù)的各類焊接設(shè)備的需求會越來越多，這也必然是國內(nèi)焊接電源的發(fā)展方向。雖然相比國外，國內(nèi)在電源方面相對落后，但隨著近年來國內(nèi)智能傳感系統(tǒng)等技術(shù)的普遍應(yīng)用，可以看出這方面的差距正在不斷減小，不斷推出的數(shù)字化及自動化焊接電源產(chǎn)品也證明了這一點(diǎn)。

近年來，“數(shù)字化焊接車間”被引入焊接領(lǐng)域，自2005年開始，國內(nèi)外設(shè)備制造商基于數(shù)字焊接設(shè)備硬件平臺的焊接管理軟件，相繼推出了信息化焊接管理系統(tǒng)，如圖3所示。多年來國內(nèi)在此方面，類似的系統(tǒng)不斷推陳出新。以國內(nèi)某企業(yè)的群控管理、視覺識別與跟蹤系統(tǒng)在集裝箱焊接應(yīng)用為例，設(shè)備將圖像識別跟蹤系統(tǒng)整合于拼板直縫自動焊接專機(jī)上，用于薄板拼接無坡口直縫自動化焊接。該系統(tǒng)基于圖像處理的焊縫跟蹤系統(tǒng)，解決了機(jī)械探頭及激光跟蹤在0.5mm以下焊縫寬度時(shí)不能有效跟蹤的問題，并實(shí)現(xiàn)無需進(jìn)行掃描的實(shí)時(shí)跟蹤。系統(tǒng)適用于MAG、MIG、TIG、SAW等焊接方式，易與各種自動化焊接裝備配套使用，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量自動化焊接。

隨著以電阻焊、攪拌摩擦焊、爆炸焊等焊接方法為代表的壓力焊技術(shù)被廣泛應(yīng)用在航空航天、能源、電子與軌道交通等領(lǐng)域。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全世界每年由壓力焊完成的焊接量占總焊接量的33.3%，并呈現(xiàn)出繼續(xù)增加的態(tài)勢，尤其是日趨成熟的攪拌摩擦焊技術(shù)更是在鋁合金加工領(lǐng)域大放異彩。目前國內(nèi)電阻焊已能實(shí)現(xiàn)自主化生產(chǎn)，攪拌摩擦焊已實(shí)現(xiàn)40mm厚度鋁合金的焊接，爆炸焊已廣泛應(yīng)用于石油石化、海洋工程、燃?xì)膺\(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域復(fù)合板的制造，部分技術(shù)已達(dá)到或接近國際先進(jìn)水平。但目前壓力焊設(shè)備的核心部件，如電阻焊的中頻變壓器和大功率整流管、攪拌摩擦焊的高強(qiáng)攪拌頭等部件依然依賴進(jìn)口，需要相關(guān)企業(yè)提高創(chuàng)新研發(fā)能力，提高制造能力，從而進(jìn)一步推廣綠色低碳焊接技術(shù)。

圖3 信息化焊接管理系統(tǒng)

隨著工業(yè)對高生產(chǎn)效率和優(yōu)質(zhì)焊接質(zhì)量的迫切需求，以激光焊、激光復(fù)合焊、電子束焊、等離子弧焊及多電極復(fù)合焊等為代表的一批高效優(yōu)質(zhì)焊接方法不斷涌現(xiàn)。由我國自主開發(fā)的穿孔型變極性等離子弧焊設(shè)備已實(shí)現(xiàn)在我國“天宮一號”殼體上的焊接；在電子束焊方面，國內(nèi)在電子光學(xué)優(yōu)化、電子槍加工精度、電子束合軸系統(tǒng)方面取得了巨大成功。

隨著我國制造業(yè)的快速發(fā)展，先進(jìn)焊接技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛。一方面，由于焊接環(huán)境的惡劣，使新一代產(chǎn)業(yè)工人不愿從事焊接職業(yè)；另一方面，焊接產(chǎn)品的質(zhì)量要求提升和產(chǎn)品升級速度加快，使培訓(xùn)一名成熟焊工的成本越來越高，因此全自動化柔性焊接裝備和數(shù)字化定型焊接專機(jī)近年來成為國內(nèi)的研究熱潮。隨著國內(nèi)自主化機(jī)器人的技術(shù)突破和國內(nèi)外機(jī)器人價(jià)格的降低，國產(chǎn)的柔性化全自動焊接裝備的研發(fā)和設(shè)計(jì)已日益成熟且形成規(guī)模，大有取代國外進(jìn)口高端產(chǎn)品之勢。另外，輔助機(jī)具的大幅度提升，促使國內(nèi)在焊接專機(jī)方面呈現(xiàn)飛躍式發(fā)展，國產(chǎn)數(shù)字化定型焊接專機(jī)已在國內(nèi)多個(gè)重大工程中應(yīng)用，部分技術(shù)已達(dá)到國際先進(jìn)水平。

3.4 焊接安全、健康與環(huán)境

焊接是現(xiàn)代制造業(yè)的重要工藝之一，其操作過程產(chǎn)生的煙塵、廢氣、殘?jiān)葞淼沫h(huán)境污染難以控制。焊接作業(yè)產(chǎn)生的高溫、弧光、噪聲、電磁輻射和有害氣體等對人體健康和安全有較大危害[21，22]。我國在焊接環(huán)境和健康領(lǐng)域的相關(guān)法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)有待完善，焊接機(jī)械化和自動化程度也有待進(jìn)一步提高，因此焊接行業(yè)要通過開發(fā)無害化焊接產(chǎn)品與綠色焊接技術(shù)[23]，從源頭上有效避免有毒有害物質(zhì)進(jìn)入環(huán)境，減少焊接煙塵、有害氣體等污染物的產(chǎn)生，從而降低能源消耗，改善操作環(huán)境。

目前，我國綠色焊接材料、焊接整體防護(hù)和局部防護(hù)產(chǎn)品發(fā)展不平衡，大多實(shí)現(xiàn)了從無到有的發(fā)展，形成了較全面系統(tǒng)化的產(chǎn)品，但整體產(chǎn)品水平參差不齊，自主研發(fā)少，缺乏有效創(chuàng)新。首先，對焊接職業(yè)危害和有效防護(hù)措施的研究不夠，對焊工行為習(xí)慣研究不足；其次，部分企業(yè)對法律、法規(guī)與標(biāo)準(zhǔn)不了解，缺乏對人體參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)的深入研究；第三，缺乏對防護(hù)裝備的系統(tǒng)性研究，造成防護(hù)用品之間的兼容性差，影響實(shí)際防護(hù)效能。

因此，未來應(yīng)加強(qiáng)和鼓勵(lì)對低煙塵、低毒、無害、防潮及防銹等新一代焊接材料與技術(shù)的研發(fā)，開發(fā)環(huán)境污染小的新產(chǎn)品與新技術(shù)。加強(qiáng)自動化、智能化技術(shù)在焊接制造中的應(yīng)用，自主研發(fā)智能化高端焊接裝備，制訂并嚴(yán)格執(zhí)行焊接生產(chǎn)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)，提高對危害物質(zhì)的監(jiān)測，應(yīng)用和推廣綠色焊接技術(shù)和裝備。

3.5 焊接產(chǎn)業(yè)發(fā)展之路

雖然焊接產(chǎn)業(yè)“卡脖子”問題并不突出，但短板問題存在，有“卡脖子”的風(fēng)險(xiǎn)。想要改變焊接產(chǎn)業(yè)的被動局面，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注以下幾方面。

1）在政府頂層設(shè)計(jì)方面應(yīng)充分發(fā)揮制度優(yōu)勢，集中突破一批短板技術(shù)，強(qiáng)化政府與市場相結(jié)合，加大力度持續(xù)推進(jìn)工業(yè)強(qiáng)基工程，形成長效的政策機(jī)制；采取市場機(jī)制，培育“專、精、特”世界領(lǐng)軍企業(yè)。緊跟國家的政策方針，加強(qiáng)焊接行業(yè)的規(guī)劃工作，筑牢發(fā)展根基。提出高端裝備制造的配套需求，規(guī)劃焊接創(chuàng)新的新方向，制訂出綠色焊接材料及制備技術(shù)的實(shí)施技術(shù)路線。

2）隨著焊接行業(yè)綠色化、智能化的步伐加快，專業(yè)技能型人才是不可缺少的要素，因此政府方面需要出臺扶持政策，行業(yè)要打造高技能人才培養(yǎng)基地，企業(yè)建立健全激勵(lì)機(jī)制，加強(qiáng)培訓(xùn)力度，可以與高校、科研院所聯(lián)合培養(yǎng)復(fù)合型技術(shù)人才，按需培養(yǎng)，量身打造，助力制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級。

3）以“一帶一路”倡議為契機(jī)，促進(jìn)區(qū)域化協(xié)同發(fā)展和工業(yè)化與信息化深度融合，形成軍民融合發(fā)展，多專業(yè)、多學(xué)科交叉融合、協(xié)同發(fā)展的良好趨勢。焊接行業(yè)在關(guān)注跨專業(yè)、多學(xué)科協(xié)同的同時(shí)，要持續(xù)完善創(chuàng)新機(jī)制，增強(qiáng)調(diào)整品種結(jié)構(gòu)的主動性和前瞻性，拓展合作伙伴，加大力度開展與原材料廠商，行業(yè)協(xié)會、學(xué)會，科研院所及龍頭企業(yè)的合作，聯(lián)合研發(fā)更加適應(yīng)市場需求的焊接材料和裝備，加速科技成果的產(chǎn)業(yè)化，推動企業(yè)從生產(chǎn)制造型向服務(wù)制造型轉(zhuǎn)變。

4 結(jié)束語

1）制造業(yè)是強(qiáng)國之基，制造強(qiáng)國以強(qiáng)大的制造業(yè)為重要支撐，制造業(yè)強(qiáng)大的過程也是工業(yè)化逐步完成的過程。具有規(guī)模較大、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、產(chǎn)業(yè)質(zhì)量高的制造業(yè)是制造強(qiáng)國的核心。未來應(yīng)推動傳統(tǒng)制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級和健康穩(wěn)定發(fā)展，實(shí)現(xiàn)制造業(yè)高端化的跨越發(fā)展，從而提升產(chǎn)品質(zhì)量和國際競爭力。

2）我國制造強(qiáng)國綜合指數(shù)已過百，基本實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化，正穩(wěn)步向制造強(qiáng)國邁進(jìn)。但與發(fā)達(dá)國家相比，我國制造業(yè)總體上處于全球價(jià)值鏈中低端，“大而不強(qiáng)”是中國制造亟待解決的內(nèi)在問題，因此提升質(zhì)量效益和智能制造轉(zhuǎn)型升級迫在眉睫。

3）制造強(qiáng)國十大重點(diǎn)領(lǐng)域中，多個(gè)領(lǐng)域與焊接緊密相關(guān)。焊接作為制造業(yè)的重要基礎(chǔ)技術(shù)，支撐著航空航天、軌道交通、海洋工程、能源、化工、機(jī)械與電子等眾多領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

4）我國焊接領(lǐng)域已經(jīng)取得許多重大突破，如異質(zhì)材料連接技術(shù)和自動化釬焊技術(shù)，一些技術(shù)甚至處于世界領(lǐng)先地位。但我國焊接領(lǐng)域仍存在許多問題，焊接材料研發(fā)力量薄弱，焊接工藝穩(wěn)定性差，高端焊接裝備嚴(yán)重依賴進(jìn)口，因此優(yōu)化焊接產(chǎn)業(yè)迫在眉睫。

5）未來焊接產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要方向是智能化，其最終落點(diǎn)始終是優(yōu)質(zhì)、高效焊接技術(shù)的發(fā)展，有賴于先進(jìn)焊接工藝、焊接裝備的不斷突破和堅(jiān)實(shí)支撐；緊跟國家政策方針，加快產(chǎn)業(yè)和企業(yè)的轉(zhuǎn)型升級，發(fā)揮行業(yè)作用，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新發(fā)展；打造更多世界級品牌，為制造強(qiáng)國提供強(qiáng)有力的支撐。