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摘要：根据江苏省工业机器人标准体系发展现状及其在应用过程中出现的问题，首先对现有标准体系与地方产业发展和企业实际应用需求之间的差异进行了深入分析，明确了现行标准体系的不足之处。通过组织专家评审会，广泛听取来自工业机器人领域和相关制造业的专家建议，并对三家代表性企业进行了实地调研，详细了解其在实际应用中的痛点与需求。结合专家评审会意见及多家具有代表性企业的应用反馈，对现有工业机器人标准体系进行优化调整。该研究提出了一种更加贴合江苏省工业机器人产业需求的标准体系结构框架以更好适应江苏省产业发展需求。
关键词：工业机器人；标准化；体系结构
0引言
工业机器人标准体系是机器人科研、生产、使用三者之间的桥梁，标准体系可使新技术和新科研成果快速得到推广应用，从而促进技术进步[1]。
我国的工业机器人应用市场规模约占全球的1/3。在工业机器人产业蓬勃发展的同时必须清醒地认识到[2]，现有的标准体系在面对江苏省特有的产业环境和企业实际应用时，显现出不适应的问题。一些标准在处理地方企业特定需求时显得过于笼统，无法提供切实可行的解决方案。国内外在这一领域的研究也表明，标准体系的优化调整对于提升产业效率和技术水平至关重要。
在已有研究中，国际标准化组织机器人技术委员会出台了23项国际标准，国际电工委员会制定出台了6项机器人方面的标准，美国有关组织出台了41项机器人标准，日本出台了26项，德国出台了39项，英国出台了12项[3]。这些研究为本研究提供了理论基础，但大多集中于通用标准的优化，而未能针对地方产业特点进行深入分析。
工业机器人的标准化工作着重于通过系统梳理、分析工业机器人对技术标准的需求，一套先进的标准体系对产业的健康发展有着重要的指导意义[4]。因此，本研究通过对现行标准体系的系统梳理，识别出其在应对江苏省特定需求中的不足之处。主要通过专家访谈、案例研究、问卷调查、数据统计等方法，量化企业对现行标准的满意度及改进需求。针对江苏省工业机器人产业的特殊需求，对标准体系进行系统性的优化调整。这一优化框架旨在提升标准体系的实用性和前瞻性，提供针对性的解决方案。通过解决现有标准体系的不足，本研究将有助于推动江苏省工业机器人产业向高端化发展，提高核心竞争力[5]。
1国内外工业机器人产业标准化现状
1.1国外工作现状
国际电工委员会（IEC）在2015年成立机器人技术应用顾问委员会（ACART）在国际标准化组织（ISO）和IEC间协调和促进有关技术事宜[6]。ISO设有中央标准化委员会，名为机器人技术委员会TC299，负责制定大多数与机器人及其相关的标准。IEC则建立了一个分布式组织，机器人标准主要由其技术委员会及各个领域的附属委员会制定。为解决各技术委员会间的交叉协同问题，IEC建立了机器人应用技术咨询委员会。经检索，ISO制修订机器人相关标准44项，其中工业机器人标准29项[7]。
1.2国内工作现状
2015年，经国家标准化管理委员会批准，成立国家机器人标准化总体组和专家咨询组，负责对机器人标准化工作进行自上而下的统筹协调，加快推进机器人标准化工作[8]。目前，总体组共汇集了全国微电机标准化技术委员会、信息技术标准化委员会[9]、国内的特种机器人标准化工作组及15个技术委员会涉及医疗、自动化和机械等多个技术领域。然而，各委员会在机器人标准化方面的职责尚需进一步界定，标准的制定与修订仍面临不少挑战。
2021年，贯彻落实《“十四五”机器人产业发展规划》，支撑机器人产业高质量发展，在国家标准化管理委员会、工业和信息化部等相关部门的支持下，全国机器人标准化技术委员会（SAC/TC591）（下称“标委会”）正式成立[10]。近10年，我国已发布了134项和机器人相关的标准，涉及工业机器人标准的有37项。同时检索到地方标准12项，团体标准224项。需要注意的是，对于未来产业发展需要重点关注的绿色环保领域，目前仅有《工业机器人能效评估导则》这1项国家标准[11]。
1.3江苏省工作现状
通过查阅资料、问卷调查、实地调研等形式，从标委会建设、标准起草等方面，全面把握江苏省标准化现状和存在问题，并进行需求分析。
1.3.1标委会建设情况
江苏省积极加入国家机器人标准化总体组及下属委员会。2018年9月，经原江苏省质量技术监督局批准，江苏省机器人与机器人装备标准化技术委员会正式成立。标委会成立以来，积极组织和参与机器人领域的标准化工作，为江苏省在国内最先建设机器人标准体系打下基础，也为机器人产业提供了技术支撑。
1.3.2标准化调研
为全面了解江苏省工业机器人标准体系建设状况，以便更好地开展工业机器人标准化的制修订工作，课题组于2022年7—9月进行了专题调研。本次调研通过查找企业名录采用随机抽样调查了96家江苏省相关制造企业，采用线上问卷结合现场座谈等方式完成，共回收有效问卷87份，总体情况如下。
（1）在对当前标准应用中存在的主要问题调研中发现，部分领域标准缺失是企业首要考虑的问题，占比73.58%，还有56.6%的企业认为虽然有标准，但是不适用、不好用。调研中也发现，没有一家企业认为当前对机器人标准的应用中不存在任何问题。73.56%的企业不是工业机器人标准化技术委员会委员单位，属于省级标准化技术委员会委员单位的有21家，占比24.13%，属于国家级的仅为2家，占比2.3%，说明江苏省制造企业更多的是在使用标准，即使参与到相关标准的制定和管理中的企业，更多的也是在省级层面，国家层面的还比较少。
（2）企业目前检验/检测过程执行的标准类型绝大部分集中在企业内部标准，共有85家，占比97.7%，选择执行国家标准的仅有34家，占比39.08%。
针对安全绿色环保标准的实施调研发现，绝大部分企业只是按照现有标准进行机器人的使用监督，绝大部分企业标准中没有考虑绿色环保，占比高达72.41%。
从企业需要加强的工业机器人标准化工作上分析，新标准征求意见范围、加入标准化组织渠道和新标准宣贯占据前3位，分别占比86.79%、83.02%和71.7%。
根据上述调研分析，江苏省工业机器人标准化需求体现出“一缺失、两薄弱”的特点。
一缺失：工业机器人绿色环保及应用方面的标准缺失。“双碳”浪潮下，机器人如何做到减排、帮助制造业实现低碳减排，探索前瞻性对策，是机器人运用行业面临的重要问题。但是84.91%的企业在机器人标准选择、运用和制定中没有考虑绿色环保，调研也发现虽然部分企业在制定企业标准时有绿色环保运用说明，但是制定标准的主体还是从控制成本，提高效率的角度考虑。机器人作为制造业实现转型升级、碳达峰、碳中和的重要抓手，加强工业机器人绿色环保及应用标准体系的构建势在必行。
两薄弱：部分领域的工业机器人标准亟须完善。我国目前已制定发布的标准多为通用标准，企业生产的特定领域用的工业机器人尚无相关标准。73.58%的企业认为部分领域标准缺失是企业首要考虑的问题，访谈发现主要集中在引导产业发展的产品标准、检测认证等体系尚未健全完善。而且在对工业机器人标准需要完善的环节的选择上，整机标准、基础标准和系统集成标准位列需完善前3位，即使已经发布的基础标准，仍有56.6%的企业认为一些通用标准不适用企业实际状况，因此健全机器人标准和检测认证体系，完善基础和检测评定方法标准，以及产量大、应用领域广的整机标准全覆盖工作有待加强。工业机器人标准的高端人才亟待培养。工业机器人行业属于技术密集型行业，对从业人员的行业经验和技术水平具有较高要求。研究工业机器人标准的高端技术人才较为缺乏，调研中发现37.73%的企业没有专业的标准化管理人员，56.6%的企业虽然有专职人员，但是更多的还是从事企业标准实施监督和为员工标准化宣传培训工作，仅有的32.08%设立专职部门的企业也主要趋向于企业内部标准研发和管理，高端人才缺口较大。
2江苏省工业机器人行业发展现状及趋势
目前，相对其他省份而言，江苏省的机器人产业生态体系已经较为完善，形成了具有城市地方特色的产业集群，在产业规模效益、产业创新能力、产业创新环境等方面均走在全国前列，发展现状呈现出以下特点。
（1）产业规模效益逐步显现。江苏省具有较为完整机器人产业体系。在机器人产业链中，既引进国际领先的研发基地和产品中心，又依托区域内的龙头企业，形成了以大带小、以点带面的发展模式。截至2022年6月，国内工业机器人相关企业数量达到11.4万家，其中江苏省聚集的工业机器人厂商最多，达到2.4万家，比较集中的园区有苏州吴中机器人产业园、苏深机器人协同创新产业基地、昆山高新区机器人产业园、常州机器人产业园、南京麒麟机器人产业园[12]。
（2）核心零部件等环节国产化进程持续加速。依托国内外先进龙头企业的示范集聚效应，江苏省重点发力减速器控制系统、伺服电机研发生产，本体装备制造、系统集成供应服务等产业链环节，力求实现全产业链的有效增值在核心零部件开发方面，南通振康、绿的谐波已实现大批量生产，其中，绿的谐波在2021年的产能达到30万台/年，国内谐波减震器市场渗透率达到了80%。
（3）产业创新能力持续增强。通过持续投入，投入产出效果明显，工业机器人专利申报数量连续好几年位列全国第一，集聚了一批具有创新活力和成果转化能力的高校与企业，在产品创意开发、专利设计、标准制定等方面具备良好的积累与实践。比如绿的谐波于2022年推出新一代e系列谐波减速器，在保持原有各项优异的性能参数基础上，可显著减小谐波减速器运转时的振动、进一步提高密封性。
未来，江苏省将继续完善产业特色鲜明、企业集聚发展、配套链条完善、公共服务齐全的机器人产业体系，持续提升技术创新能力和国际竞争能力[13]，在产业规模效益、产业创新能力、产业创新环境等方面均走在全国前列，发展现状呈现出以下特点。
（1）产业规模持续增长。随着技术的不断进步和市场需求的增加，相关企业纷纷加大投入，推动创新发展。政策支持与产业链的完善，为机器人产业的扩展提供了有力保障。此外，人才培养和科研合作也在助力行业的进一步提升。整体来看，江苏的机器人产业正朝着更高水平迈进，展现出广阔的前景。
（2）创新能力有效提升。在技术创新方面，多个企业与高校合作，建立了多个产学研合作基地，推动了新技术的转化应用。通过持续的创新驱动，江苏省的机器人产业正逐步向高端智能化迈进，提升了整体竞争力。
（3）推广应用取得显著成效。服务机器人在医疗和物流领域的应用正在增加，政府支持的多个示范项目推动了智能制造的实施，使得多家企业成功引入机器人技术，显著提高了生产效率和产品质量。这些成果表明，江苏省正积极迈向智能化转型的新阶段。
综上考虑，现有标准化体系内容及结构与江苏省工业机器人发展需求匹配度不高。为促进江苏省工业机器人的快速发展，因此，在现有的机器人标准化结构基础上，开展标准化结构的梳理和研究迫在眉睫。
3江苏省工业机器人产业标准化体系结构建设
3.1指导思想
我国一直高度重视工业机器人的产业发展，这为江苏省工业机器人标准化工作提供了助力[14]。我们应该全面贯彻落实《国家标准化体系建设发展规划》《“十四五”机器人产业发展规划》和《装备制造业标准化和质量提升规划》要求，创新标准化体制机制，加强工业机器人标准的统筹规划，加快标准的研制和实施[15]，提升江苏省工业机器人标准化的水平，建立动态完善的机制，努力构建满足市场需求、规范行业有序发展、与相关领域标准体系协调配套的工业机器人标准体系。
3.2基本原则
统筹标准资源，创新体制机制，加强与相关标准体系衔接，共同推进标准体系建设[16]。创新驱动，跨界融合[17]。通过科技创新促进标准的研究与形成，加强标准制修订与研究开发协调，加快技术成果转化为标准，保证标准的先进性和适用性。需求导向，急用先行。在工业机器人需求激增和产业快速发展的背景下，产品质量不均匀的问题愈发显著。
因此，迫切需要将提升产品质量、确保协作安全以及促进互联互通作为主要关注点。为此，制定符合产业需求的标准显得尤为重要，这将为行业的健康发展奠定基础。立足行业，开放合作。在江苏省工业机器人发展的背景下，必须全面考虑标准的适用性，强化自主知识产权的标准制定。这将有助于提升行业的整体水平，推动技术创新和市场竞争力的提升。积极参与各类标准化活动，争取在相关国家标准制定中发挥更大的作用。
3.3编制依据
编制依据包括《国家标准化体系建设发展规划》《装备制造业标准化和质量提升规划》《“十四五”机器人产业发展规划》《国家机器人标准体系建设指南》、GB/T13016—2018《标准体系表编制原则和要求》、GB/T13017—2018《企业标准体系表编制指南》、GB/T 15496—2017《企业标准体系要求》[18]。
3.4建设目标
工业机器人标准体系的建设目标为促进工业机器人产业产品开发和技术进步；提升工业机器人企业的经营管理水平和核心竞争力；将最新技术、专利等科技成果融入标准中，使自身具备参与市场竞争的能力[19]，从而促进产品市场竞争更有序。
3.5标准体系结构
基础通用标准、方法标准、产品标准和应用标准这4部分构成了工业机器人标准体系。其中基础通用标准是工业机器人标准体系的基石和保障，产品标准是工业机器人标准体系的主体，它是根据工业机器人的集成关系而进行分类获得的；方法标准是基础标准的基础上形成的产品评价的实现手段，应用标准是工业机器人产品在使用过程中应用的要求。工业机器人标准结构如图1所示。
工业机器人标准体系框架是通过工业机器人标准体系结构下行映射形成的。该体系包括4个主要部分：基础通用标准、方法标准、产品标准和应用标准。工业机器人标准体系结构如图2所示。
4标准体系应用验证
4.1应用单位的选取
常州机器人产业聚集了安川、纳博特斯克、快克智能等研发生产及配套企业70余家，已经形成江苏省内具有一定代表性的、零部件生产到整机装配的完整产业链，国内每4台工业机器人中就有1台“常州造”。因此，选取快克智能装备股份有限公司、常州固高智能装备技术研究院有限公司作为应用企业，考虑标准体系在检验检测行业中的试验要求，同时邀请了江苏省减速机产品质量监督检验中心作为应用单位。
4.2应用过程
聚焦工业机器人标准体系的完整性、协调性、适用性、前瞻性等，开展标准体系在应用单位的运行工作，重点考察标准体系在上述应用单位运行中呈现的5个方面。
（1）工业机器人标准体系结构是否完整，是否全面覆盖标准化对象，包括工业机器人领域生产、检测、应用等环节。
（2）工业机器人标准体系中的各项标准是否与我国现行法律法规及技术规范相一致，是一个重要的问题。确保标准的协调性对于行业的规范发展至关重要。
（3）工业机器人标准体系是否与江苏省在特定时期的经济发展和工业机器人设计、生产、使用水平相匹配，以及是否充分考虑标准实施的可行性和技术可操作性，是值得关注的关键问题。
（4）拟定的标准是否具备一定的前瞻性，是否能够兼顾相关行业的发展趋势，以及对工业机器人产业的成长是否能提供有效指导，都是值得深入探讨的重要问题。
（5）是否突出行业当前发展趋势和重点。
其中，快克智能装备股份有限公司使用了体系中的132项标准，应用覆盖面占体系的68%；常州固高智能装备技术研究院有限公司使用了体系中的101项标准，应用覆盖面占体系的52%；江苏省减速机产品质量监督检验中心使用了体系中的98项标准，应用覆盖面占体系的50.5%。经过一段时期运行后，应用单位的反馈意见集中体现为：工业机器人应用标准版块相关标准以及特定条件下的工业机器人整机标准缺失严重，对于当前紧急需要的标准建议以地方标准或者团体标准形式进行制定，加快标准研制速度，在短时间内解决企业急用标准的需求；建议增加工业机器人调试、操作培训方面的标准；建议加快相关试验方法标准的制订、发布，帮助生产企业提高产品质量。
4.3应用效果
通过应用单位反馈，一方面普遍认为该标准体系与我国现行工业机器人法律法规、技术规范衔接较好，符合企业发展实际，在充分考量江苏省工业机器人产业发展需求，有针对性地制定了相关产品标准和应用标准，并充分考虑了工业机器人行业当前发展趋势和重点，制定了绿色环保相关标准，对工业机器人的制造、调试、安装、检测、安全等方面有较大指导意义，待制定标准发布后应当能够取得较好的应用效果。另一方面快克智能装备股份有限公司计划在该体系基础上构建更为适用的企业标准体系，包括该体系应用标准、企业内部标准等，且多次反馈标准化体系建设工作能规范企业运行管理、促进产品质量提升，后续将积极参与标准化试点建设、标准研制等标准化活动。
5结束语
本文通过对比分析了国际、国内和江苏省机器人产业标准化体系修订现状，结合专家评审会的意见以及代表性企业的反馈，开展研究并明确了江苏省工业机器人产业标准体系在实际应用中的主要问题。
研究表明，现行标准体系在面对江苏省特定的产业需求时显得不够灵活和具体，这直接影响了企业的操作效率和技术应用效果。
本研究提出的优化框架通过细化和调整标准内容，提供了针对地方行业的具体解决方案，更好地匹配江苏省的产业实际情况，解决了标准体系在地方应用中的实际问题，增强了标准的可操作性，从而提升了企业的应用效果和技术水平。不仅在理论上填补了现有标准体系优化的空白，还在实践中为江苏省工业机器人产业的标准制定提供了新的思路。
通过针对性的调整建议，此次标准体系创新为标准化发展注入了新的活力、为标准的创新与实践提供了宝贵的国际视野和前沿技术支撑[20]。
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江苏省工业机器人产业标准化体系结构研究论文
人参与 2025-01-09 10:10:05 分类 : 理学 点这评论 作者：团论文网 来源：https://www.tuanlunwen.com/
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