起重机械 智能化系统 第1部分：术语和分级 编制说明

1根据国家标准化管理委员会文件国标委发〔2023〕37号《国家标准化管理委员会关于下达2023年第二批推荐性国家标准计划及相关标准外文版计划的通知》的要求，由全国起重机械标准化技术委员会（SAC/TC227）归口，北京起重运输机械设计研究院有限公司负责制定推荐性国家标准《起重机械智能化系统第1部分：术语和分级》，计划编号为20230608-T-604，计划应完成时间2025年2月6日。随着传感技术、5G技术、网络技术等新兴控制、感知技术的广泛应用，起重机械由自动化向智能化方向快速发展，世界各国的起重机生产企业都投入了大量的人力、物力和财力对起重机智能化的关键技术进行研究。国外如德国DEMAG、芬兰KONE等代表的“欧式起重机”，已具备较为成熟的精确定位、防摇摆、智能运维、健康监测等起重机智能化的关键技术，并在国内外细分市场快速占据了重要地位。国内起重机智能化起步较晚，多数还处于人工操作、半自动化、自动化阶段，但在港口、钢厂等局部领域的起重机智能化也如“雨后春笋”般发展，最为典型的就是自动化码头、智能化钢厂中的起重机智能化，物品的起吊、搬运、卸载全部由起重机通过感知、识别等动作实现，已完全实现了无人化搬运。这些国内外的应用实例，标志着起重机械智能化，已成为行业高质量发展的趋势和方向。但目前在智能化术语、分级、安全要求、技术可靠性和稳定性、检验方法、验收标准等方面标准缺失严重，给起重机械装备智能的设计、制造、使用和验收等工作带来了诸多困难，极不利于产业的高质量发展。因此需要迫切制定智能化相关的标准，特别是最基础的术语和分级标准，来规范市场和引领行业健康发展。预研阶段：2021年9月26日至28日，在上海市召开的“全国起重机械标准化技术委员会电气设备工作组一届五次扩大会议”上，确定了拟申报制定推荐性国家标准《起重机械智能化系统第1部分：术语和分级》。2022年4月8日组织成立了由北京起重运输机械设计研究院有限公司牵头的标准预研工作组。2022年4月18日，以视频形式组织召开该项标准的预研工作组第一次研讨会议，共16个单位25名代表出席此次会议。会议确定了该标准制定的原则、框架结构和主要内容。会后预研工作组形成了预研标准草案初稿。2022年9月8日，以视频形式召开该项标准的预研工作组第二次研讨会议，共16个单位25名代表出席此次会议。会上牵头单位汇报了第一次研讨会议后的主要工作情况，以及该标准草案相对于第一次研讨会做出的重大内容调整。与会专家对标准草案逐章逐条进行了认真的讨论，并重点对标准规定的主要术语、分级原则和划分要素进行了讨论并达成了一致。2022年11月16日至11月30日，由全国起重机械标准化技术委员会电气与智能化分技术委员会（以下简称“电气与智能化分会”）向全体委员（共46个单位）广泛征求了意见。截止到2022年11月30日，共收到15个单位的回函，回函并有建议或意见的单位14个，没有回函的单位有31个。本次征求意见共收集到143条反馈意见，预研工作组认真研究每条反馈意见，在此基础上对标准草案作了修改，2023年3月4日形成修改后的标准草案、编制说明等相关文件，并报至电气与智能化分会秘书处。2023年3月21日至23日在江苏省苏州市召开了电气与智能化成立大会暨一届一次会议，出席会议的有电气与智能化分会委员及委员代表45人、顾问1人、特邀代表5人机秘书处人员4人，共计46个单位55名代表，会上重点审议了该标准，各位委员及专家逐条审议了标准内容，在充分讨论的基础上，协商一致通过了标准草案并提出了进一步的修改建议。起草阶段：2023年8月，计划正式下达后，由电气与智能化分会组织在预研工作组的基础上成立了由北京起重运输机械设计研究院有限公司等单位组成的标准起草工作组。起草工作组根据电气与智能化分会成立大会暨一届一次会议上的讨论意见，对草案进行了修改和整理，于2023年9月21日形成标准征求意见稿及编制说明，并报至电气与智能化分会秘书处。本标准由北京起重运输机械设计研究院有限公司等单位共同负责起草。主要成员：所做的工作：在编制过程中，本着以下原则对标准进行了起草：——本标准按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定进行制定；——本标准制定工作遵循“面向市场、服务产业、自主制定、适时推出”的原则，与技术创新、试验验证、产业推进、应用推广相结合，统筹推进；——在内容表达科学、准确的同时，力求语言简练，通俗易懂。本标准界定了起重机械智能化系统的术语和定义，规定了起重机械智能化系统的分级原则、等级划分要素及各等级的功能要求和技术要求。本标准适用于GB/T6974(所有部分)定义的起重机械的智能化系统，其他起重机械的智能化系统可参照执行。3.1总体情况起重机械智能化系统术语和分级是智能化系统系列标准中最基础的标准，是其他智能化标准、检验法规的底层文件支撑。标准总体分为术语和分级两大部分。术语部分结合起重机械智能化市场的需求首先定义了什么是起重机械智能化，然后给出了相关的功能和技术指标类定义，如无人操作、远程操作、防摇等。分级部分首先给出了划分原则和划分的等级要素，为了更细致的区别各等级，对划分要素的感3知、决策、执行和其他能力提出了功能要求。为了保障智能化系统的安全性，对各等级又提出了技术要3.2具体内容说明3.2.1范围（见标准第1章）——明确标准的内容，包括两大部分：术语和分级。——明确标准适用的机种范围。本标准界定了起重机械智能化系统的术语和定义，规定了起重机械智能化系统的分级原则、等级划分要素及各等级的功能要求和技术要求。本标准适用于GB/T6974(所有部分)定义的起重机械的智能化系统，其他起重机械的智能化系统可参照执行。3.2.2术语和定义（见标准第3章）本标准包括术语和分级两部分内容，因此定义的术语可以单独存在，不用被后面的条文引用。通过向各起草单位征集术语，汇总后共计将近百条。术语部分着重编写了智能化系统的常用术语，以及关键技术指标术语，与智能化联系不够紧密的术语，不建议编写在本标准中。在经过与会专家的逐条术语讨论后，最后保留术语34条。（1）3.1起重机械智能化liftingapplianceintelligentization起重机械融合在计算机网络、大数据、物联网、人工智能等技术的支持下，以人、机、环境互为协调的整合体，通过感知、决策、执行及其他综合能力，满足吊运作业需求的属性。该条术语的定义参考了百度百科，首先智能化是一种属性，采用了计算机网络、大数据、物联网、人工智能等技术，又结智能化系统分级划分要素感知、决策、执行及其他综合能力进行定义，目的是满足吊运作业需求。（2）3.6远程操作remoteoperation起重机械司机离开起重机械本体，通过视频、可视化界面等人机交互方式实现设备对起重机械的控制方式。远程操作需要满足两点，首先是离开起重机械本体，其次是通过视频、可视化界面等人机交互方式实现控制，此处强调人机交互方式为视频、可视化界面等，主要为了突出非人眼直接看着起重机械操作，与传统的遥控设备进行区分。若使用可视化触摸式等遥控设备操作起重机则属于远程操作，此时“遥控设备”只是触发的方式，重点是通过了“可视化触摸式设备”。（3）3.8防摇swaycontrol、3.9载荷最大摆幅maximumswingamplitudeofload、3.10载荷最大摆角maximumswingangleofload、3.11载荷停摆时间stoptimeofswingforload此三条术语只给出了定义，未给出定量指标，本标准属于基础标准，定量指标在后续的标准系列中再给出。（4）3.12吊装运动方向directionofhoistingmovement起重机械按照X、Y、Z三维空间进行吊装作业的运行方向，其中X包括左、右两个相对方向，Y包括前、后两个相对方向，Z包括上、下两个相对方向。注：对于具有中心回转机构的起重机械，回转机构运动方向定义为R轴，以顺、逆时针为两个相对方向。对于注的内容解释：对于有变幅起重机，分为两种，一种是门座起重机，一种是塔式起重机。塔式起重机大车基本不运行，通过小车的变幅和回转来完成工作。门座起重机从应用角度分为两类，一种是装卸用起重机，一种是安装用起重机。装卸类起重机。在工作时也是大车不运行，主要是通过变幅和回转来完成装卸工作。这种工作方式类似于塔式起重机。安装类门座起重机，这四个工作机构都会进入工作。由于对效率的要求不高，他们一般不会同时工作。回转可以类似于大车运行的一种情况，变幅类似于小车运行。对于类似于集装箱起重机带有回转机构的，是一个独立的R轴，因此用R轴表示回转机构的运动比较合理。综上所述，具有回转机构的起重机，主要工作机构是X（或YR，Z，仍然为三维空间运行。（5）3.13路径规划pathplanning在起重机械作业区域范围内，起重机械智能化系统找到筛选出一条吊具或被吊运物品从起点到终点安全、高效的吊运路径的过程。路径规划首先保证的是安全，在安全的基础上提出了高效的要求，为了提高智能化的运行效率。（6）3.22语音识别speechrecognition、3.27边缘计算edgecomputing、3.34人机交互human-machineinteraction这三条术语非起重机械专用术语，但没有明确定义，为使用方便，参考其他行业意思，转化为起重机械术语。3.2.3分级部分（见标准第4章）本标准讨论稿的智能化系统分级原则、等级划分要素与框架有较大的改动。在标准草案框架及说明中分级原则为：按功能划分。等级划分要素为具体功能项。第一次研讨会后，通过征求各起草单位的意见，牵头起草单位梳理出功能项19项。因起重机械机种较多，且作业工艺千差万别，以19项功能的有无直接划分智能化等级不够合理，也难以执行。因此牵头单位在19项功能的基础进行了归纳总结，重新规划了等级划分要素，即以智能化系统的能力进行划分，划分等级要素为：感知能力、决策能力、执行能力以及其他综合能力。其他综合能力包括没有明确的归属类的那些功能，同时也为未来发展其他功能留有一定空间。智能化系统根据划分原则，划分为0~5级。在0到3级（含3级）的分级中，划分等级要素的要求都是“部分”，在4到5级的分级中，划分等级要素的要求都是“全部”。但是需要注意，这19项功能是最低要求，各项能力下的功能要求都是包括但不限于。作为起重机械，最重要的是完成吊装任务、完成吊装任务的过程中具有什么样的能力，以及智能化系统和操作人员在其中的任务职责。因此智能化系统分级原则有三条构成：1）起重机械智能化系统能够执行动态吊运任务的程度；2）智能化系统在执行动态吊运任务中的角色；3）有无设计运行范围限制。1）起重机械智能化系统能够执行吊运任务的程度执行吊运任务的程度，主要考虑的是智能化系统可以持续执行几维运动方向的运行。吊装运动的维度是起重机械的基本功能，实现智能化首先要实现最基本的功能，如果只是一个能一维运动的起重机械，具备的功能再多，它也属于低级的，强行给一个高级别没有意义，且吊装运动方向的维度只是其中的一个指标，划分等级还要结合其他指标一起看。51到3级分别完成1维到3维的运动方向。从3级开始都是能够完成3维运动方向，区别在于智能化系统在执行动态吊运任务中的角色和有无设计运行范围限制。2）智能化系统在执行动态吊运任务中的角色智能化系统的决策主要是能执行的动态吊运任务的能力。同时每级下的分级定义，加入了起重机械用户的角色要求，目的在于更加明确智能化系统和操作人员各自的任务。3）有无设计运行范围限制设计运行范围限制主要指起重机械智能化系统设计时确定的适用于其功能运行的外部环境条件，如对吊装对象的限制，是否包括不能运行到的子区域，是否要求封闭的作业环境。0到4级都有设计运行范围限制，5级没有运行范围限制。电气与智能化分会成立大会暨一届一次会议上，与会专家重点讨论了是否保留“0级”。经过会上充分讨论，及会后再次征求意见，决定保留“0”级，0级即无智能化，为了使智能化系统全面覆盖各个级别，包含“0”级是允许的。当智能化系统失效后退出，“0”级是必要的。除此之外，与会专家还针对是对“智能化”还是对“智能化系统”进行等级划分进行了充分的讨论。最终决定针对“智能化”进行等级划分。理由一是整个分级针对的是起重机械智能化，不是对系统划分，但是具体的划分要素对则是“智能化系统”，因为划分要素的实现，是依托于系统的;二是借鉴了GB/T40429-2021《汽车驾驶自动化分级》中的等级的划分方式，其是针对“自动化”进行等级划分，划分要素依托于“自动化系统”。资料性附录A对分级原则和划分要素进行列表式归纳总结，使用户、设计人员、监管人员更方便、更清晰的使用此等级标准。资料性附录B主要说明用户（主要是起重机械司机）在智能化系统中的参与程度，详细描述用户执行哪部分任务等。因为智能化系统相对比较复杂，因此各个等级对于用户的要求也不一样，为了保障设备和人员安全，需要对用户提出要求。该标准的制定，首先，要解决的是什么是起重机械智能化，起重机械智能化能达到什么水平，如何评价的问题。其次，该标准的制定使起重机械制造商、用户、监管机构三方能够在同一个平台上进行沟通，也有利于规范起重机械智能化市场，将起重机械安全从设计源头和应用上进行落实。三、主要试验（或验证）情况及预期达到的1主要试验（或验证）情况2预期达到的社会效益、对产业发展的作用等情况该标准的实施将为起重机械智能控制设备在工程报价、设计，研发，制造，验收管理方面提供文件支撑，提升起重机械的设计、使用性能，排除重大设备隐患，为保障人民和设备安全做出重大贡献。同时通过开展本标准的编制，系统性地研究和规划起重机械电气和智能化标准体系，为后续开展起重机械6智能化标准的研究和制定，进一步提高起重机械行业的电气设备产品质量和技术水平、引导我国起重机械产品向智能化方向健康有序发展，将发挥积极作用；并将为我国主导提出起重机械智能化国际标准提案打下基础。由深圳市市场监督管理局发布的指导性技术文件“SZDB/Z302-2018集装箱门式起重机