核电管道无人焊接系统构建——核工业工程研究设计有限公司焊接研究所特种焊接研究中心副主任任静心

2025年11月14日，核工业工程研究设计有限公司焊接研究所特种焊接研究中心副主任任静心在深圳核博会“AI+核能创新应用场景路演”上发表《核电管道无人焊接系统构建》主旨报告。

汇报介绍了“核电管道无人焊接系统构建”应用案例，目标是在核电建安领域通过物联网、大数据、人工智能、数字孪生以及大小模型协同，减少焊接过程中的人为干预。项目针对核电建设增长、焊工短缺和传统焊接方式转型需求，提出以数据采集、专家数据库、数字孪生体和焊接智能体为核心的无人焊接系统。预期效果包括降低用工和培训门槛、提升焊接合格率与工程效率，并产生人工成本节省、周期缩短及行业推广价值。

关键点
1. 项目定位与建设背景（00:15）
项目名称为“核电管道无人焊接系统构建”，技术方向是大小模型协同，主要应用于核电建安领域。背景包括国家推动核电建设、在建和拟核准机组增加，以及全球技能工种人员短缺；目前核电现场焊接仍以手工焊和机械化焊为主，其中手工焊约占70%，未来自动焊比例预计到2028年提升至70%。

2. 焊工缺口与现有自动焊痛点（01:37）
根据未来五年在建和拟核准机组预判，公司焊工缺口约1000人，整个核电建安领域约3000人。成熟核级焊工培养周期约2到3年，焊接操作工也需3到4个月；而当前自动焊仍需人工输入工艺参数，并在焊接过程中观察焊池状态、进行调整和干预，核心人为环节包括工艺参数推荐、焊接路径规划和焊接过程控制。

3. 无人焊接系统的解决思路（02:41）
方案计划利用物联网、大数据、人工智能和数字孪生等技术打造核电焊接无人焊接系统，目标是取消焊接过程中的人为操作环节，实现焊接质量一致性和稳定性的智能保障。

4. 已有研究与数据基础（02:58）
项目依托综合高校智能化焊接重点实验室，已搭建自动焊装备、焊接物联网终端和焊接机器人等硬件产品，并在核电现场开展大规模应用。团队还建成焊接数字化管理平台，实现焊接全过程数据采集、整理和上传，并完成本地化服务器部署；自2022年以来已采集约6亿多条原始参数数据，并围绕华龙一号、AP等核电堆型开发21种材料、300余项工艺参数。

5. 总体技术方案（03:51）
系统依托焊接物联网和自动焊装备基础，结合人工智能、数字孪生等算法模型，实现焊接过程的智能管控，消除过程中的人为干预，推动核电焊接无人化。

6. 核心研究内容（04:17）
研究内容包括焊接数据采集与处理、典型焊接材料专家数据库建设、焊接过程数字孪生模型搭建，以及基于DeepSeek大模型框架构建焊接智能知识体。系统可采集电参数、熔池、坡口和设备信息，并支持不同坡口和组对间隙下焊接参数的自动推荐与精准匹配；智能知识体可辅助标准查询、自然语言问答和预焊接规程等技术文件编制。

7. 系统构成与关键技术（05:51）
无人焊接系统由硬件和软件两部分组成：硬件是集多元传感于一体的无人干预设备，软件平台主要包括焊接数字孪生体和焊接智能体。关键技术包括数字孪生模型的模型集成与实时交互、焊接智能体的集成与交互设计，以及大数据采集的全面性和准确性。

8. 方案创新点（06:31）
方案提出在核电领域利用人工智能解决焊接操作工短缺问题，具有行业引领性和创新性。它还融合焊接设备、物联网系统、焊接工艺库以及大小模型等多领域技术，实现焊接全流程闭环控制，并通过高精度算法和模型驱动构建无人焊接系统，实现焊接过程全面自动化和高精度操作。

9. 预期实施成果（07:16）
预期成果包括减少人工需求、降低准入门槛和提高工程进度。传统自动焊通常一台设备对应一名专业焊接操作工，而系统应用后，培训工人可同时管控多台设备并主要负责管道装卸；培训时间可由传统机械化焊的3到4个月降至约3天。系统预计将焊接合格率由机械化焊约95%提升至99%甚至100%，从而提高整体焊接效率。

10. 社会与经济价值（08:20）
社会价值体现在应对技能型人才减少趋势，降低并逐步取消对焊接人工操作的依赖，推动标准化、智能化焊接施工流程。经济价值包括节省人工和培训成本、缩短建造周期，并具备行业外技术推广价值；以每个项目约50台无人操作自动焊设备为例，可减少人工成本约1000余万元、节省培训成本约300万元，管道预制焊接效率可能提高20%，周期可能缩短到30天。

时间线
00:00 - 汇报人问候与自我介绍，说明将分享核电管道无人焊接系统的应用案例。
00:15 - 介绍项目基本情况、技术方向、应用领域，并展开核电建设增长、焊工短缺和焊接方式结构变化等背景。
01:37 - 进一步说明核电建安领域焊工缺口、培养周期和现有自动焊依赖人工干预的问题，引出无人焊接系统建设需求。
02:58 - 说明项目研究基础，包括实验室平台、自动焊硬件、数字化管理平台、数据积累和工艺参数积累，并概述总体技术路线。
04:17 - 展开系统研发内容，包括数据采集处理、专家数据库、数字孪生模型和焊接智能知识体，并说明系统软硬件构成及关键技术。
06:31 - 总结方案创新点，随后介绍预期成果，包括减少人工、降低培训难度、提升焊接合格率与工程效率。
08:20 - 介绍项目社会价值和经济价值，强调其在成本节省、周期缩短和技术推广方面的意义，并结束汇报。

AI 延伸阅读(下文由AI生成，其内容可能存在偏差，请注意甄别)：

核电管道无人焊接系统构建：以AI推动核电焊接施工智能化升级

2025年11月14日，在深圳核博会“AI+核能创新应用场景路演”上，核工业工程研究设计有限公司围绕《核电管道无人焊接系统构建》作了主旨报告。该项目面向核电建安领域，技术路线聚焦大小模型协同，旨在通过物联网、大数据、人工智能、数字孪生等技术，构建适用于核电管道施工场景的无人焊接系统，减少焊接过程中对人工经验和人工干预的依赖，提升核电工程焊接质量、效率和标准化水平。

项目提出的背景与核电建设需求快速增长密切相关。当前国家层面积极有序推进核电建设，在建机组和拟核准机组数量持续增加，对核电建安施工能力提出了更高要求。与此同时，焊工等技能型人才供给不足的问题日益突出。全球人口红利下降，技能工人短缺已成为行业共性问题，法国电力等企业存在数千名焊工及技能工种缺口；中国2024年数据显示焊工缺口约349万人。面向未来五年，核电建安领域预计焊工缺口约3000人，其中企业自身缺口约1000人。由于成熟核级焊工培养周期通常需要2至3年，即便核级焊接操作工也需要3至4个月培训，传统人员培养模式难以快速匹配大规模核电建设需求。

核电现场焊接方式也正在发生结构性变化。目前现场焊接仍以手工焊和机械化焊为主，手工焊占比约70%，焊接质量的一致性和稳定性很大程度依赖焊工经验。随着工程建设对效率、质量和安全的要求不断提高，机械化焊和自动焊比例将大幅提升，预计到2028年自动焊比例有望达到约70%。但现有自动焊并不等同于无人焊，焊前仍需人工输入焊接工艺参数，焊接过程中仍需人员观察焊池状态，并根据焊接变化进行参数调整、路径优化和过程干预。也就是说，当前自动焊系统的关键环节仍依赖专业操作工，自动化程度尚不足以支撑未来核电建设规模化、标准化和高效率施工需求。

针对这些痛点，项目提出构建核电焊接无人焊接系统，核心目标是取消焊接过程中关键人为操作环节，实现焊接过程智能管控和核电管道焊接无人化。系统并非单纯替代某一台设备，而是围绕焊接全过程建立数据采集、参数推荐、过程感知、仿真映射、智能决策和闭环控制能力，使焊接从依赖“人看、人调、人控”转向由系统自主感知、自主判断和自主执行。

项目具备较好的研究基础。依托综合高校智能化焊接重点实验室，团队已形成自动焊装备产品货架，具备焊接物联网终端、焊接机器人等硬件产品基础，相关设备已经在核电现场实现大规模应用。在数字化管理方面，已建成焊接数字化管理平台，能够实现焊接全过程数据采集、整理和上传，并完成本地化服务器部署。自2022年以来，平台已累计采集原始数据约6亿多条，为后续算法训练、工艺优化和智能控制提供了坚实的数据基础。同时，团队围绕华龙一号、AP等多个核电堆型开展工艺开发，覆盖21种材料，形成300余项焊接工艺参数，为专家数据库和参数自动推荐奠定了基础。

在研究内容上，项目首先强调焊接数据采集与处理。通过物联网系统和多元传感数据搭建实验平台，系统采集焊接电参数、熔池状态、坡口信息、设备运行信息等关键数据，并对数据进行清洗、整理、标注和结构化处理，使其能够被后续模型调用和分析。数据采集的全面性和准确性是无人焊接系统的基础，直接决定参数推荐、过程识别和闭环控制的可靠性。

在数据基础上，项目将建设焊接专家数据库。该数据库面向典型焊接材料、不同坡口形式和不同组对间隙等复杂工况，沉淀已有工艺经验和现场数据，实现焊接参数的自动推荐与精准匹配。过去由焊接操作工根据经验选择和调整参数的工作，将逐步转化为由数据库和模型共同完成，从而降低对个人经验的依赖，提高工艺选择的一致性。

数字孪生模型是无人焊接系统的关键组成部分。项目计划针对焊接过程各环节搭建数字孪生模型，每个模型对应特定功能，重点覆盖原本需要人工干预的环节，最终形成完整的焊接数字孪生体。该数字孪生体能够对真实焊接过程进行实时映射、模拟仿真和状态反馈，使系统在焊接前能够辅助规划，在焊接中能够实时感知和预测，在出现偏差时能够支撑控制策略调整，从而实现从“现场人工判断”到“模型驱动控制”的转变。

项目还将借助DeepSeek等大模型框架构建焊接智能知识体，服务核电现场焊接技术人员。该智能知识体可支持标准查询、自然语言问答、技术文件辅助编制等功能，并与数字化平台、工艺库和现场数据协同工作。通过大模型与焊接业务场景结合，系统不仅能够回答技术人员提出的规范、工艺和质量控制问题，还能辅助形成预焊接规程等技术文件，提高现场技术支持效率。

从系统组成看，核电管道无人焊接系统包括硬件和软件两部分。硬件侧集成多元传感能力，与自动焊设备、物联网终端和焊接机器人协同，实现无人干预焊接操作所需的感知、执行和数据回传。软件侧则由焊接数字孪生体和焊接智能体组成，支撑数据分析、参数推荐、过程控制和智能辅助决策。二者结合后，系统可形成从数据采集到智能判断、从模型仿真到设备执行的闭环。

该方案的关键技术主要体现在三个方面：一是焊接数字孪生模型构建，通过模型集成实现焊接过程实时交互，支撑映射、仿真与控制；二是焊接智能体集成与交互设计，使大模型能够真正嵌入核电焊接业务流程，服务查询、问答、文件编制和现场决策；三是大数据采集能力，通过高质量、全流程、可追溯的数据为模型训练、参数推荐和闭环控制提供支撑。这些能力共同决定了无人焊接系统能否从实验室走向核电施工现场。

项目的创新之处在于，首次从人工智能角度系统性解决核电焊接操作工短缺问题，面向行业人员不足这一核心痛点提出了可落地的技术路径。同时，方案融合焊接设备、物联网系统、焊接工艺库、大模型与小模型技术，推动焊接全流程闭环控制。通过高精度算法和模型驱动，系统有望实现焊接过程全面自动化，支撑核电管道焊接向更高精度、更高稳定性和更少人工依赖的方向发展。

从预期成果看，系统应用后将显著减少专业焊接操作工需求。传统自动焊通常需要一台设备配置一名专业操作工，而无人焊接系统投入应用后，经短期培训的普通工人即可同时管控多台设备，人员主要负责管道装卸等辅助工作。传统机械化焊操作工培训周期约3至4个月，新系统下普通装卸人员培训时间可缩短至约3天，施工准入门槛和培训难度明显降低。

在工程质量和进度方面，当前机械化焊合格率约95%，项目预期系统应用后焊接合格率可提升至99%甚至100%。合格率提升将直接减少返修工作量，降低质量风险，并提高整体焊接效率。对于核电工程而言，焊接质量稳定性不仅关系施工效率，也关系工程安全和后续运行可靠性，因此无人焊接系统的价值不仅在于“少用人”，更在于通过标准化和智能化控制提升工程建设质量。

该系统还具有显著社会价值、经济价值和推广价值。社会层面，它有助于应对技能型人才逐步减少的趋势，从根本上降低并逐步取消对高技能焊接人工操作的依赖，推动形成标准化、智能化的焊接施工流程，助力构建核电无人焊接施工模式和智能施工工程。经济层面，以每个项目约50台无人操作自动焊设备为例，可减少人工成本约1000余万元，节省培训成本约300万元，并缩短核电工程建造周期；以预制厂管道焊接为例，系统应用后效率预计提升约20%，管道预制焊接周期有望缩短至约30天。推广层面，该技术不仅可在核电建安领域进一步应用，也具备向其他高要求焊接场景拓展的潜力。