基于知網(wǎng)大數(shù)據(jù)分析的我國(guó)起重機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)化策略研究*

王 爽 王 兵

1南京市特種設(shè)備安全監(jiān)督檢驗(yàn)研究院 南京 211899

2南京市江北新區(qū)建設(shè)和交通工程質(zhì)量安全監(jiān)督站 南京 211800

0 引言

起重機(jī)械是指用于垂直升降或垂直升降并水平移動(dòng)重物的機(jī)電設(shè)備，可以完成物料搬運(yùn)工作，減輕人們的體力勞動(dòng)，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，實(shí)現(xiàn)物料搬運(yùn)的自動(dòng)化，在工廠、礦山、車站、港口、建筑工地、倉(cāng)庫(kù)、電站等多個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域和部門得到廣泛的應(yīng)用。

起重機(jī)械是代替人力對(duì)物料進(jìn)行近距離運(yùn)送的機(jī)電設(shè)備。該設(shè)備自20世紀(jì)50年代起在我國(guó)逐步發(fā)展，并短時(shí)間內(nèi)深得各行各業(yè)青睞，迅速占領(lǐng)了搬運(yùn)市場(chǎng)，廣泛用于機(jī)械、制造、建筑、水利、交通、冶金、電力等重要的經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域，由原來的簡(jiǎn)單搬運(yùn)漸漸發(fā)展為半自動(dòng)、全自動(dòng)的智慧工具。如今，起重機(jī)的應(yīng)用已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出其工業(yè)用途，在人們的日常生產(chǎn)和生活中起著不可替代的作用。

起重機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)用于規(guī)范起重機(jī)從設(shè)計(jì)制造到使用報(bào)廢等全生命過程，標(biāo)準(zhǔn)是相應(yīng)技術(shù)規(guī)范制定的參考依據(jù)和技術(shù)支持。沒有完善的起重機(jī)標(biāo)準(zhǔn)化體系，將無(wú)法適應(yīng)工業(yè)大市場(chǎng)日新月異的需求和變革，更無(wú)法保證起重機(jī)械在各過程中的安全、節(jié)能、環(huán)保等性能。產(chǎn)業(yè)發(fā)展和社會(huì)的安定將會(huì)受到標(biāo)準(zhǔn)化短板的遏制。我國(guó)技術(shù)機(jī)構(gòu)在不斷周密標(biāo)準(zhǔn)體系，但由于市場(chǎng)的變革和技術(shù)的勃發(fā)，此進(jìn)程仍需加速[1-7]。

1 國(guó)外起重機(jī)發(fā)展?fàn)顩r

1.1 國(guó)外起重機(jī)行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

國(guó)際上起重機(jī)的發(fā)展歷史悠久，其應(yīng)用早在工業(yè)革命時(shí)期既已初見端倪。目前起重機(jī)的產(chǎn)量大國(guó)為德、美、日、法、意等國(guó)家。其中，歐洲國(guó)家的輪式起重技術(shù)遙遙領(lǐng)先，美國(guó)次之，但在輪胎起重機(jī)、履帶起重機(jī)、全路面起重機(jī)和汽車起重上有所建樹。再者日本起重產(chǎn)品因其質(zhì)量技術(shù)高超而亞洲領(lǐng)先[8-11]。

1.2 國(guó)外起重機(jī)標(biāo)準(zhǔn)化現(xiàn)狀

上述起重強(qiáng)國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)化體系已相對(duì)成熟，體系均覆蓋了安全、節(jié)能、綠色環(huán)保等諸多方面，完善的體系建設(shè)強(qiáng)烈遏制了起重事故的發(fā)生發(fā)展。對(duì)于進(jìn)口設(shè)備，多國(guó)采用強(qiáng)制性技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)符合政策，并由海關(guān)進(jìn)口法規(guī)督促實(shí)施。即要求進(jìn)口設(shè)備必須滿足本國(guó)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)則，方可進(jìn)入國(guó)門[12-14]。

1.2.1 歐盟機(jī)械安全指令的要求

歐洲發(fā)源的機(jī)械安全指令自1989年頒布至今已有100多年歷史，其幾乎涵蓋了所有的機(jī)械產(chǎn)品分類。機(jī)械指令主要注重安全結(jié)構(gòu)和健康發(fā)展，其產(chǎn)品協(xié)調(diào)標(biāo)準(zhǔn)分3類：A類為基本標(biāo)準(zhǔn)/通用標(biāo)準(zhǔn)，定義產(chǎn)品的基本概念、術(shù)語(yǔ)和設(shè)計(jì)原則；B類為處理機(jī)械安全的特定方面或特定類型的保護(hù)措施的標(biāo)準(zhǔn)；C類為產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，為給定的機(jī)械類別提供明細(xì)規(guī)范。

1.2.2 美國(guó)起重機(jī)標(biāo)準(zhǔn)化狀況

美國(guó)具有多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)構(gòu)，其中以國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)(ANSI)、電氣制造商協(xié)會(huì)(NEMA)、機(jī)械工程師學(xué)會(huì)(ASME)、石油學(xué)會(huì)(API)等為主。修訂的產(chǎn)品安全標(biāo)準(zhǔn)又涵蓋橋門式起重機(jī)、堆垛起重機(jī)、臂架起重機(jī)、單軌起重機(jī)、單雙梁葫蘆和簡(jiǎn)易起升設(shè)備等。美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)多數(shù)為推薦性標(biāo)準(zhǔn)而非強(qiáng)制，時(shí)常修新，且不受各部門職能劃分影響，更便捷實(shí)用。加之企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)激烈，責(zé)任心強(qiáng)，多數(shù)企業(yè)均制定較高的內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)，保證產(chǎn)品質(zhì)量性能優(yōu)越，滿足市場(chǎng)需求。

1.2.3 日本起重機(jī)標(biāo)準(zhǔn)化狀況

日本起重機(jī)協(xié)會(huì)制定了協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)(JCA標(biāo)準(zhǔn))，標(biāo)準(zhǔn)防治起重機(jī)械造成的職業(yè)危害，并規(guī)定起重機(jī)在以下方面的結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)要求：起重機(jī)結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)、移動(dòng)起重機(jī)結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)、井架結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)、電梯結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)、簡(jiǎn)單電梯結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)、施工電梯結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)、起重機(jī)或移動(dòng)式起重機(jī)超載防護(hù)裝置結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)、吊船結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)。此外，日本標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)(Japanese Standards Association，JSA)制定了起重相關(guān)的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，用于工業(yè)起重機(jī)作業(yè)指導(dǎo)。

2 知網(wǎng)大數(shù)據(jù)分析我國(guó)起重機(jī)研究現(xiàn)狀

知網(wǎng)自1998年被世界銀行提出，逐步成為我國(guó)最權(quán)威也是最全面的知識(shí)資源總庫(kù)，在我國(guó)學(xué)術(shù)界得以全面認(rèn)可并成熟應(yīng)用。知網(wǎng)收錄了歷年來最完整的起重機(jī)械知識(shí)產(chǎn)權(quán)相關(guān)信息。利用知網(wǎng)云計(jì)算模塊開展統(tǒng)計(jì)分析，分析結(jié)果可為我國(guó)起重的標(biāo)準(zhǔn)化提供策略指導(dǎo)。以下統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)果截止于2022年4月12日。

2.1 論文研究分析

根據(jù)知網(wǎng)數(shù)據(jù)查詢統(tǒng)計(jì)，近10 a（2012年～2022年）我國(guó)起重機(jī)械領(lǐng)域發(fā)表期刊論文共計(jì)17 342項(xiàng)，并由2012年開始逐年呈現(xiàn)遞減趨勢(shì)，根據(jù)論文發(fā)文量曲線圖知網(wǎng)預(yù)計(jì)2022年期刊論文發(fā)文將達(dá)到1 405篇（見圖1），發(fā)表人員多來自相關(guān)技術(shù)企業(yè)、檢驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)機(jī)構(gòu)和高校院所（見圖2、圖3）。研究集中于技術(shù)研究和技術(shù)開發(fā)，且自2016年起研究量直線飛躍，相對(duì)的，應(yīng)用基礎(chǔ)和工程與項(xiàng)目管理等類型研究保持較低水平，按照年份推移并無(wú)較大變化（見圖4、圖5）。

圖1 2012年～2022年論文發(fā)文量趨勢(shì)圖

圖2 2012年～2022年間論文發(fā)表量單位排行

圖3 2012年～2022年間論文發(fā)表量作者排行

圖4 2012年～2022年間論文發(fā)表研究類型分布

圖5 論文發(fā)表研究類型逐年變化趨勢(shì)比較

期刊論文數(shù)量（見圖6）統(tǒng)計(jì)其中：SCI科學(xué)索引2篇，EI工程索引145篇，中文社會(huì)科學(xué)引文11篇，北大中文核心期刊1 814篇。論文的學(xué)科方向（見圖7）大多集中在機(jī)械工業(yè)領(lǐng)域（占比34.51%）和建筑科學(xué)與工程（占比28.88%），其次是公路與水路運(yùn)輸和工業(yè)經(jīng)濟(jì)等方向。研究的主題方向（見圖8）主要集中在通用、塔式、橋式、門式、汽車、履帶等起重機(jī)，由于上述起重產(chǎn)品多見于機(jī)械工業(yè)、建筑業(yè)，故研究技術(shù)方向和學(xué)科方向間互相呼應(yīng)緊密關(guān)聯(lián)。此外，近10 a來起重機(jī)械相關(guān)的博碩論文研究總量達(dá)到2 376篇，預(yù)示著將不斷融入新生力量將持續(xù)促進(jìn)行業(yè)發(fā)展。

圖6 2012年～2022年間論文發(fā)表層次分布

圖7 2012年～2022年論文發(fā)表主要學(xué)科占比

圖8 2012年～2022年論文發(fā)表主要主題

2.2 專利研究分析

根據(jù)知網(wǎng)數(shù)據(jù)查詢統(tǒng)計(jì)，近10 a（2012年～2022年）我國(guó)起重機(jī)械領(lǐng)域申請(qǐng)加授權(quán)專利共計(jì)44 139項(xiàng)，并由2012年開始逐年呈現(xiàn)遞增趨勢(shì)，根據(jù)專利發(fā)文量曲線圖知網(wǎng)預(yù)計(jì)2022年專利發(fā)文將達(dá)到8 500項(xiàng)以上（見圖9），發(fā)明單位多為相關(guān)技術(shù)企業(yè)。其中，實(shí)用新型專利占比56.17%，發(fā)明專利占比41.76%（授權(quán)僅占10.61%）（見圖10）。專利技術(shù)的學(xué)科方向（見圖11）大多集中在機(jī)械工業(yè)領(lǐng)域（占比78.20%），是第二熱點(diǎn)學(xué)科金屬學(xué)及金屬工藝（占比3.33%）的23倍。研究的技術(shù)方向（見圖12）主要集中在塔式、橋式、門式等起重機(jī)，其中塔式起重機(jī)研究在眾技術(shù)研究熱點(diǎn)中占有較大比重，研究也相對(duì)成熟，由于塔式起重機(jī)多用于機(jī)械工業(yè)、建筑業(yè)，故研究技術(shù)方向和學(xué)科方向間互相呼應(yīng)緊密關(guān)聯(lián)。

圖9 2012年～2022年專利發(fā)文量趨勢(shì)圖

圖10 專利類型分布圖

圖11 專利發(fā)表主要學(xué)科分布

圖12 2012年～2022年專利發(fā)表主要主題分布

2.3 成果研究分析

根據(jù)目前知網(wǎng)收錄的成果數(shù)據(jù)查詢統(tǒng)計(jì)，近10 a（2012年～2022年）我國(guó)起重機(jī)械領(lǐng)域公開成果量共計(jì)565項(xiàng)（見圖13），成果由2012年開始逐年呈現(xiàn)遞減趨勢(shì)，分析主要原因可能是由于我國(guó)對(duì)知識(shí)產(chǎn)權(quán)作品的大力支持，越來越多的成果被用作專利和論文公開發(fā)表，為避免科研成果的公開與論文專利相沖突，科研成果目前多處于保密形式。

圖13 2012年～2022年起重機(jī)科研成果公開量趨勢(shì)圖

發(fā)表人員（見圖14）多來自相關(guān)技術(shù)企業(yè)或檢驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)機(jī)構(gòu)，研究集中于機(jī)械工業(yè)領(lǐng)域（見圖15）。我國(guó)起重機(jī)科研成果公開前10的地區(qū)為豫、浙、粵、魯、桂、蘇、滬、川、湘、皖（見圖16）。研究的高新技術(shù)類別（見圖17）主要集中在光機(jī)電一體化、電子信息、新能源與高效節(jié)能、軟件等，其中光機(jī)電一體化占比84.10%，為主要研究類別?？蒲谐晒麘?yīng)用方向（見圖18）集中于制造業(yè)（占比95.58%）。成果（見圖19、圖20）主要為自主創(chuàng)新，其次為國(guó)內(nèi)技術(shù)二次開發(fā)，國(guó)外引進(jìn)消化吸收的占比極?。ㄕ?.97%），成果水平（見圖20）主要分布于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先，仍有較大部分為國(guó)際先進(jìn)，再次證明我國(guó)是起重機(jī)械技術(shù)研發(fā)大國(guó)。

圖14 2012年～2022年間科研成果公開量單位排行

圖15 2012年～2022年起重機(jī)科研成果方向圖

圖16 2012年～2022年間我國(guó)起重機(jī)科研成果公開前10的地區(qū)

圖17 2012年～2022年間起重機(jī)已公布科研成果研究方向

圖18 2012年～2022年間起重機(jī)已公布科研成果應(yīng)用方向

圖19 2012年～2022年間起重機(jī)已公布科研成果屬性

圖20 2012年～2022年間起重機(jī)已公布科研成果水平

3 我國(guó)起重機(jī)標(biāo)準(zhǔn)化不足與研究策略

3.1 我國(guó)起重機(jī)標(biāo)準(zhǔn)化不足

1）安全評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)體系尚未健全

在起重機(jī)全生命周期的過程中，安全事故多發(fā)階段為使用時(shí)期，然而該階段的安全評(píng)價(jià)卻少之又少，僅有GB/T 33080—2016《塔式起重機(jī)安全評(píng)估規(guī)程》一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。且以知網(wǎng)統(tǒng)計(jì)知識(shí)產(chǎn)權(quán)對(duì)起重機(jī)研究方向分析來看，該方向的研究亦較少，使用隱患均依靠檢驗(yàn)規(guī)程和產(chǎn)品手冊(cè)防患，無(wú)法得到科學(xué)論證。

2）節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)體系亟需建立

節(jié)能已在全球能源危機(jī)的情況下反復(fù)提列到重要高度。我國(guó)在各項(xiàng)規(guī)定中均秉持節(jié)約耗能的原則，并將其不斷列為國(guó)家經(jīng)濟(jì)戰(zhàn)略要素。根據(jù)知網(wǎng)論文數(shù)據(jù)搜集，我國(guó)高校、企業(yè)、技術(shù)機(jī)構(gòu)均有節(jié)能、降耗技術(shù)的研發(fā)和創(chuàng)造。例如我國(guó)自主研發(fā)的高性能二次元件等核心零部件，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能技術(shù)的系統(tǒng)性創(chuàng)新突破與應(yīng)用，但目前各技術(shù)效果和影響均無(wú)相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)指導(dǎo)驗(yàn)證，嚴(yán)重阻礙了節(jié)能化的發(fā)展。

3）智能化標(biāo)準(zhǔn)體系有待建設(shè)

根據(jù)知網(wǎng)的起重機(jī)相關(guān)數(shù)據(jù)可以看到[15-17]，在起重機(jī)智能化方面的專利和成果相對(duì)較多，許多成果已投入市場(chǎng)開展應(yīng)用，在“互聯(lián)網(wǎng)+”及智能制造大背景下，起重機(jī)械的設(shè)計(jì)在重要應(yīng)用環(huán)節(jié)呈現(xiàn)信息化、數(shù)據(jù)化的智慧模式，加之原有技術(shù)不斷進(jìn)行技術(shù)升級(jí)和創(chuàng)新，智能化將成為未來發(fā)展的一大趨勢(shì)，但是起重機(jī)的智能化標(biāo)準(zhǔn)制定尚未開啟，智能化的發(fā)展缺乏標(biāo)準(zhǔn)化運(yùn)維將會(huì)產(chǎn)生諸多問題，效果褒貶不一，產(chǎn)生較大市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)。

4）多行業(yè)的起重運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)仍屬空白

根據(jù)知網(wǎng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)行業(yè)、學(xué)科種類和創(chuàng)作單位的大數(shù)據(jù)分析計(jì)算可知，起重機(jī)的研究基本由企業(yè)、高校和科研院所提出，研究熱點(diǎn)多集中在工業(yè)制造和建筑機(jī)械行業(yè)，其他行業(yè)（如金屬、電梯、儀器儀表、輕工、船舶、水利等）研究較少，在標(biāo)準(zhǔn)查詢中也發(fā)現(xiàn)起重機(jī)標(biāo)準(zhǔn)主要針對(duì)建設(shè)、制造、施工等，多行業(yè)的起重標(biāo)準(zhǔn)仍屬空白。

3.2 我國(guó)起重機(jī)標(biāo)準(zhǔn)化研究策略

1）建立起重機(jī)的安全評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)化體系 制定通用和特定起重機(jī)安全評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)、報(bào)廢標(biāo)準(zhǔn)，評(píng)估起重機(jī)全生命周期安全性能，為起重機(jī)使用環(huán)節(jié)保駕護(hù)航。

2）建立起重機(jī)節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)體系 構(gòu)建設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)行、測(cè)試、評(píng)價(jià)等全生命環(huán)節(jié)的節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)化研究，以填補(bǔ)該領(lǐng)域的空白。

3）建立起重機(jī)智能化標(biāo)準(zhǔn)體系 制定健全起重機(jī)自動(dòng)化、安全監(jiān)控、無(wú)線傳輸、遠(yuǎn)程控制、智慧運(yùn)行、信息共享等方面的標(biāo)準(zhǔn)，為智慧起重營(yíng)造良好運(yùn)營(yíng)環(huán)境。

4）加速定向行業(yè)的起重運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè) 針對(duì)行業(yè)特點(diǎn)和使用環(huán)境制定特定行業(yè)場(chǎng)所的起重機(jī)標(biāo)準(zhǔn)體系，加快起重機(jī)標(biāo)準(zhǔn)化向著各行各業(yè)穩(wěn)健發(fā)展。

4 結(jié)論

基于知網(wǎng)大數(shù)據(jù)分析技術(shù)和知網(wǎng)云計(jì)算技術(shù)深入挖掘了我國(guó)起重機(jī)械研究趨勢(shì)和標(biāo)準(zhǔn)化現(xiàn)狀，得出以下結(jié)論：

1）根據(jù)對(duì)知網(wǎng)統(tǒng)計(jì)知識(shí)產(chǎn)權(quán)起重機(jī)研究方向分析，提出安全評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)體系尚未健全的問題，并提出建立起重機(jī)的安全評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)化體系的策略。

2）根據(jù)知網(wǎng)論文大數(shù)據(jù)分析，提出我國(guó)節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)體系亟需建立的問題，并提出建立起重機(jī)節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)體系的策略。

3）根據(jù)知網(wǎng)統(tǒng)計(jì)專利和成果大數(shù)據(jù)分析，提出我國(guó)智能化標(biāo)準(zhǔn)體系有待建設(shè)的問題，并提出建立起重機(jī)智能化標(biāo)準(zhǔn)體系的相關(guān)策略。

4）根據(jù)知網(wǎng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)行業(yè)、學(xué)科種類和創(chuàng)作單位的大數(shù)據(jù)分析計(jì)算可知，提出多行業(yè)的起重運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)仍屬空白的問題，并提議加速定向行業(yè)的起重運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)相關(guān)策略。