因具有抗震性、耐久性、經濟性、環保性、節能性等特點，鋼結構廣泛應用于建筑、橋梁、船舶、工程機械、核電、鐵路等行業。可以說，鋼結構的質量決定著以上各行業質量，鋼結構的智能高效焊接有利于以上各行業提質增效。

《鋼結構行業“十四五”規劃及2035年遠景目標》提到，到2025年底，我國鋼結構用量達到1.4億噸左右，鋼結構建筑占新建建筑面積比例達到15%以上。到2035年，我國鋼結構建筑應用達到中等發達國家水平，鋼結構用量達到每年2.0億噸以上，鋼結構建筑占新建建筑面積比例逐步達到40%，基本實現鋼結構智能建造。焊接作為工業“裁縫”，將各種鋼結構裁剪拼接成可用構件，傳統焊接以人工焊為主，若按人均鋼材加工能力：400t/人·年，2025需要35萬焊工；2035年則需要50萬焊工。

隨著我國社會老齡化、勞動力資源短缺和勞動力成本的加深，鋼構件工廠迫切需要自動化設備來取代從事重復工作的勞動者；隨著社會分工的細化和行業集中度的增加，鋼結構工廠的門檻在不斷提高，數字化和自動化生產已成為主流。

在5月17~19日，由機械工業信息研究院金屬加工雜志社、武漢鋼鐵集團軋輥有限公司、武漢一冶鋼結構有限責任公司和中核集團高效智能化焊接重點實驗室等單位承辦的“2023鋼結構智能高效焊接技術交流會”上，來自鋼結構制造和應用企業與機器人企業以及行業專家近300余人參會，并有來自協會、企業和高校的22位嘉賓針對行業痛點技術，進行演講探討。從交流情況來看，讓我們更清楚了機器人在鋼結構智能高效焊接中的應用需求與發展趨勢。 ? | 鋼結構焊接發展趨勢：數字化、自動化和智能化

中國工程建設焊接協會常務副會長、教授級高級工程師劉景鳳在國家“碳達峰、碳中和”目標下要求推動鋼結構焊接工藝向綠色化、數字化轉型。具體表現為：以焊接機器人、智能焊接和綠色化焊接技術等為代表的先進焊接工藝技術、以數字化與綠色化推動傳統鋼結構焊接產業轉型升級，促進鋼結構產業高端化、智能化、綠色化，推進鋼結構創新發展、轉型升級、提質增效，推進制造強國建設。應提倡精益制造，加大推廣自動化、智能化焊接技術應用，加大技術創新力度，開發適合結構鋼鋼材焊接性要求和鋼結構構造特點的焊接新技術，提高機器人焊接應用比例，日本全國鋼結構工業協會會員單位焊接機器人引入比例達到了65%。

中國工程建設焊接協會常務副會長、教授級高級工程師 劉景鳳

近年來，我國建筑、船舶、核電、橋梁鋼結構焊接等行業進行了智能制造的探索與實踐，表現為設備智能化、產線自動化、工廠智慧化。其中，機器人被認為是制造業轉型升級的關鍵技術與競爭焦點。

建筑行業

對于建筑鋼結構而言，來自中建四局鋼結構工程事業部副總經理、教授級高級工程師劉曉斌介紹建筑鋼結構加工廠與施工現場的自動化現狀有：工廠的工裝設備條件比施工現場要好得多，焊接作業的自動化（或半自動化）程度要高很多；工廠的實際情況是大多數以自動化（或半自動化）埋弧焊為主，輔以部分手工焊接作業；鋼結構施工現場仍然以手工焊接作業為主，輔以部分自動焊或半自動焊作業。

隨著住房需求和不斷深化的基建，建筑鋼結構在我國獲得突飛猛進發展，為了與鋼結構大國的能力相匹配，應大力促進焊接技術和焊接裝備自動化的發展，提高我國鋼結構建造的質量和效率。焊接機器人是數字化焊接技術的重要核心組成部分，是整個集成系統的最終執行元件。

現有焊接機器人的優勢：無論是小車式的，還是機械臂式的，都可很大程度地減輕工人勞動強度；焊接質量基本上都能穩定（只要輸入的條件穩定，輸出的質量就沒問題）；焊接速度能加快，生產效率明顯提高。

不足之處：面對施工現場復雜多變的作業環境和作業工況，全方位的適應性還需大大改進；對厚鋼板的焊縫剖口的感知和識別，以及多層多道焊的編程有待于進一步攻克瓶頸（目前很多機械臂焊角焊縫很成功，但遇到深剖口的厚板焊接有待于積累更多的成功經驗）。焊接機器人的使用，存在焊前準備時間長、無法自動避開連接板等障礙、對剖口質量和安裝精度要求高等問題。

船舶行業

對于船舶行業而言，來自武船重型工程股份有限公司副總工程師張華談到，焊接工時約占鋼橋制造總工時的60%~70%，焊接高效化可有效縮短產品制造周期，降低制造成本；先進的焊接材料、焊接設備、焊接工藝是焊接高效化的有效手段；鋼橋產品的工廠化加工、標準化制作是焊接高效化的重要條件。

傳統的鋼橋焊接制造以人工焊接為主，生產效率低；受人為因素影響，焊接質量穩定性差；高技能人才招工難；進行產業技術升級，實現焊接自動化是提高生產效率和產品質量、解決勞動力短缺問題的有效途徑。

經過多年發展，機器人焊接技術在鋼箱梁制造中得到了全方位的應用。在板單元焊接中較為成熟，在節段拼裝焊接中的適應性有待進一步提高。武船重工板單元智能化焊接技術應用：橫隔板機器人、橫肋板機器人、面板立體單元機器人。

核電行業

對于核電行業而言，來自中國核工業二三建設有限公司設計公司總工程師馮英超介紹到，核電、航天、石油化工、民用建筑等工程建設中有大量鋼結構焊接任務，鋼結構焊接技術是各工程現場建安施工的關鍵技術方法，鋼結構焊接質量對重大工程建造和長期運行具有關鍵性作用，鋼結構焊接周期直接影響工程的整體施工周期。

太平嶺核電等形成標準數字化焊接應用場景，實現任務在線管理、焊材自動發放回收、焊接數據實時采集及智能控制、焊接全流程數據統一可視化呈現。該技術可遷移至各鋼結構焊接作業行業，并進行定制開發應用。但同時也要思考一些與多品牌設備通訊銜接的問題，數據安全性的問題，數據深加工為智能化焊接提供數據支撐、數據賦能、輔助生產的問題等。

橋梁行業

對于橋梁行業而言，來自中鐵寶橋集團有限公司專家、焊接專業帶頭人張劍峰介紹了U肋+面板焊接相關內容以及板單元矯形技術和智能生產線，中鐵寶橋通過集成實施信息化系統以及先進的智能生產設備群，基本建成了上下聯通、業務閉環、典型覆蓋的板單元智能制造生產線，其中，龍門式U肋多頭組裝機具備U肋卡緊定位功能，可同時采用兩條焊接機器人進行定位焊。

通過該公司深中通道鋼箱梁等項目的實施，驗證了鋼箱梁智能生產線，U肋板單元焊接及矯形等關鍵技術全面達到預定目標。該生產線為智能制造打下了堅實基礎，提升了鋼橋梁制造品質，在行業內具有示范作用。

|?現場對接，機器人助力鋼結構智能高效焊接

2023政府工作報告明確指出我國要“扎實推進中國式現代化”“促進傳統產業改造升級”“加快建設現代化產業體系”，為推進機械工業高質量發展指明了方向，機器人被認為是制造業轉型升級的關鍵技術與競爭焦點，因此，打通鋼結構應用企業與智能焊接企業之間的溝通渠道至關重要。在本次會議期間，有數十家機器人企業參加，針對建筑、橋梁、船舶、工程機械、核電、鐵路等行業鋼結構高效焊接提出了具體解決方案。會議期間，不少的機器人企業直接跟鋼結構應用企業達成合作意向，充分地說明機器人在賦能鋼結構高效焊接方面的重要作用。

鋼結構焊接機器人應用現狀究竟如何？針對這一問題，來自北京石油化工學院副教授羅雨介紹了鋼結構現場安裝焊接機器人技術現狀及趨勢，羅教授在報告中列舉了眾多鋼結構機器人焊接的應用案例，總結出通過機器人、專機的組合，可使用最大的焊接電流焊接，實現高精度的焊縫。與鋼結構工廠預制機器人焊接相比，鋼結構現場安裝焊接機器人工作環境差、工況復雜，應針對現場工況，研發各種體積小巧、質量輕、安裝方便、操控簡單的模塊化便捷式移動機器人。新型高效焊接工藝及焊接自動化裝備應用研究，可以推進高效焊接工藝的應用。

從會議現場情況來看，各機器人企業紛紛展示自家特色產品。

中集飛秒（上海）機器人科技有限公司研發總監張兆彪介紹了中集飛秒FESINWELD免示教多層多道智能焊接系統。采用了自主開發3D內核，強大三維引擎可導入STP、IGS、STL等格式，可視化操作復雜構件焊接，三維動畫操作式交互體驗，一個普工通過操作電腦控制2~3臺智能焊接工作站，真正意義實現工作站群控，一人頂替多人，減少了成本，提高了工作效率。

蕪湖行健智能機器人有限公司副總經理王大江介紹了行健機器人的技術特點，自主研發復合視覺、Al、工藝深度積累。王經理總結到，檢驗鋼結構行業焊接設備價值的唯一標準是高質量、高效率。2019年，該公司智能產品運用到了江南造船廠，實現了吊馬自動焊接機器人工作站，綜合AI+視覺+工藝深度積累打造高度智能化，是當時船舶行業最先進的吊馬生產線。

深圳市智流形機器人技術有限公司智能焊接產品線總監商大偉談到，建筑鋼結構作為一種低碳環保的建筑類型，需求量不斷攀升。焊接是鋼結構生產過程中耗時最長的一道工序，目前依舊是人工為主。目前年輕人普遍不想從事焊接這一類的高強度體力勞動，未來十年焊工將有很大的人才缺口。他提出了云網邊端智能焊接方案，云焊接專家系統提供知識模型到離線編程機器人接到指令，上傳實時數據再給到焊接系統，商總監介紹了智流形的核心優勢，控制、軟件以及算法，同時持續探索更高效的焊接技術，讓他們的焊接系統發揮出更出色的水平，為鋼結構行業產業升級貢獻一份力量。

通過本次會議，我們深入了解了鋼結構焊接的技術走向、鋼結構智能高效焊接的技術的難點，數字化、自動化、智能化對于鋼結構焊接的重要意義，以及工業機器人、協作機器人在助力鋼結構智能高效焊接中的應用現狀與發展趨勢。未來，我們將持續關注行業發展，并進一步搭建交流平臺、探討相關問題，共同促進鋼結構的高效、智能焊接。

編輯：黃飛