深耕学术沃土 守望教育初心 -- 记天津大学焊接专业二级教授胡绳荪

编者按：当焊枪划过钢板，飞溅的焊花不仅是连接祖国发展筋骨的工业星火，更织就了一名学者半个世纪的科研与育人之路。从投身焊接专业领域探索，到牵头攻克多个行业关键技术难题，从跟随前辈脚步搭建学科平台，到为国家培养一代又一代焊接领域专业人才，胡绳荪教授始终扎根天大校园，把学术追求融进祖国工业发展的脉络里，把育人初心落在每一堂课、每一次指导中。本期，我们有幸邀请到胡绳荪教授，聆听他与焊接结缘、深耕学术、立德树人半个世纪的故事。

人物志：深耕学术沃土 守望教育初心 

      ——记天津大学焊接专业二级教授胡绳荪

胡绳荪（1956年4月-），天津大学二级教授，天津大学现代连接技术天津市重点实验室首任主任，天津大学材料成型及控制工程专业天津市优秀教学团队负责人。退休前历任天津大学焊接系副主任、党支部书记、主任，天津大学材料学院副院长，同时兼任中国焊接学会副秘书长及常务理事、中国工程建设焊接协会常务理事、天津市焊接学会理事长。

一、胡绳荪老师与焊接研究结缘半个世纪的故事

胡教授与焊接事业结缘始于1977年恢复高考之际。1977年12月参加全国统一高考，他以优异成绩考入天津大学焊接专业，实现由机械工人向高等院校本科生的身份转变，正式投身焊接这一兼具技术挑战性与时代发展性的关键领域。1981年12月本科毕业，留校任教，成为天津大学焊接专业教师队伍中的一员；1984年成为天津大学焊接专业研究生，师从我国著名焊接专家赵家瑞教授，攻读焊接专业工学硕士学位；1987年5月研究生毕业后，继续在天津大学焊接专业从事教学与科研工作，始终坚守教书育人、科研报国初心，直至2021年5月光荣退休。四十余年来，他始终扎根焊接教育科研一线，从本科生成长为助教、讲师、副教授，最终成长为天津大学二级教授，实现了个人学术成长与国家焊接事业发展同频共振。特别是天津大学焊接学科奠基人孟广喆教授，以及其本科毕业论文指导教师、研究生导师赵家瑞教授，对其学术品格塑造与职业道路选择产生了深远影响。所以他始终秉持“传道授业解惑”之责，致力于将老一辈焊接教育家的精神薪火相传、赓续不辍。

胡教授数十年如一日坚守焊接领域教学与科研一线，始终秉持服务国家重大战略需求、支撑制造业高质量发展的初心使命。其一，深刻把握焊接作为制造业“钢铁裁缝”的基础性、关键性地位，自觉将学科发展置于国家装备制造业技术进步全局中谋划推进；工程实践中的技术瓶颈持续激发科研动力，科技迭代催生的新知识、新技术不断赋予焊接学科旺盛生命力，使其成为兼具理论深度与应用广度的重要研究方向。其二，始终牢记为党育人、为国育才根本任务，坚持把立德树人成效作为检验教育教学工作的根本标准；依托焊接学科显著的交叉融合特征，以科研反哺教学，持续推动前沿成果转化为优质教学资源，着力提升学生分析问题、解决问题和创新实践的综合能力。

胡教授始终坚持焊接科学研究面向世界科技前沿、面向经济主战场、面向国家重大需求，聚焦解决焊接过程中的关键科学技术问题。他明确提出并践行两项核心原则：一是坚持需求导向，紧密对接国家重大工程实际，着力突破制约高端装备自主可控的焊接技术瓶颈；强调科研成果必须走出实验室、走向生产线、服务主战场，切实转化为现实生产力；二是强化创新引领，充分发挥高校在知识创新、技术储备和人才培养方面的独特优势，注重跨学科协同，主动吸纳材料科学、控制工程、人工智能等相关领域最新进展，系统开展原创性、引领性技术攻关，前瞻焊接领域未来技术研究，夯实领域核心创新实力。

在服务国家重大需求方面，胡教授带领团队勇挑重担、攻坚克难，取得一系列标志性成果。20世纪90年代初，率先为企业研制国内首条海洋石油平台导管架自动焊接生产线，集成应用导管平台车、液压举升机构及PLC控制系统，成功实现大型导管稳定传输、工位灵活转换及直缝环缝全自动焊接，为我国重大工程结构焊接自动化提供了重要技术范式。与宝武集团建立长期稳定合作关系，系统开展国产钢铁材料焊接性与工艺适配研究，特别是攻克国产殷瓦钢机器人焊接关键技术，打破国外垄断，有力支撑了我国LNG船建造材料国产化进程。2016年，面对盾构机盾体大厚度、大直径、多层多道焊受限于现场施工条件的突出难题，主动承接企业委托，成功研制全国首套可旋转悬臂梁式双机器人焊接系统及配套立焊横焊工艺，填补了国内空白；该成果应用于企业智能焊接车间，获批江苏省示范智能车间，树立了行业标杆。2021年以来，进一步创新发展机器人蜂群协同焊接技术，采用4~8台机器人环绕作业模式，有效提升焊接效率并精准控制筒体变形，为超大直径盾构机盾体制造提供了系统性解决方案。

在强化创新引领方面，胡教授始终坚持原始创新与集成创新并重，多项研究成果具有开创性和引领性。20世纪80年代，主持开展晶体管高频脉冲弧焊电源与工艺研究，基于麦克斯韦电磁理论提出“附加电磁力”理论假说，科学阐释了高频脉冲压缩电弧机制及“高频效应”，相关成果获教育部科技进步奖；同步研发“双脉冲”TIG焊接工艺，实现高频脉冲稳定性与低频热量调节双重优化，成功解决薄板高质量焊接难题，并完成产品化转化，获天津市科技进步奖；该技术现已拓展至熔化极气体保护焊等领域，实现规模化工程应用。20世纪90年代，胡教授所在科研团队率先在国内开展“激光+电弧”复合热源焊接技术研究，通过系统实验与理论分析，提出“电弧强化激光”“激光引导电弧”等重要学术观点，发表系列高水平论文，奠定该领域理论基础，推动技术由实验室走向工程化应用。同期，在国内最早启动“电弧增材制造”研究，围绕成形机理、参数调控、组织性能及多种材料的电弧增材制造关键问题进行研究，发表多篇具有影响力的学术论文；目前电弧增材制造技术已在航空航天、能源装备等领域得到了广泛应用。智能焊接始终是其团队重点方向，从20世纪逆变弧焊电源与数字控制技术研究，到焊缝自动跟踪中模糊控制、PI+模糊控制等智能算法应用，再到21世纪初加氢反应器球管相贯结构机器人焊接中数学建模、数据库构建与智能决策系统开发，系统推进焊接数字化、智能化进程。相关项目均获得国家自然科学基金的资助。

在教学改革方面，胡教授坚持科研反哺教学、理论联系实际，着力打造高水平焊接人才培养体系。作为课程负责人，他将逆变电源、数字控制等科研成果深度融入教学内容，主编了不同于国内经典教材编写模式和内容的3本弧焊电源新教材，天津大学弧焊电源课程成为全国焊接本科教学四大核心课程中唯一的国家精品课程。此外，还开创了“焊接自动化技术与应用”校本课程，率先开展了课程项目设计，主编了3版《焊接自动化技术与应用》教材，将团队科研成果有机嵌入教学体系，被全国数十所高校焊接专业选用，形成广泛示范效应。作为中国工程教育专业认证资深专家，应机械工业出版社邀请主编《工程导论》教材；牵头组织编写《焊接制造导论》，近期将出版《智能焊接制造基础》教材，系统构建面向新工科建设的焊接专业导论课程体系，为新时代焊接工程人才培养提供坚实支撑。

二、提升焊接学科的吸引力及当前高校的人才培养方案的调整优化

焊接是我国工科教育体系中的传统优势专业，天津大学与哈尔滨工业大学于1952年同步设立焊接专业，开创了我国系统化培养焊接专门人才的先河。截至目前，全国已有70余所高等院校设立焊接专业或焊接方向，形成了覆盖广泛、层次分明、特色鲜明的人才培养格局。

当前，焊接技术正加速迈向数字化、智能化、绿色化发展新阶段。机器人焊接系统广泛应用，智能感知与自适应控制技术持续突破，低碳高效焊接工艺加快推广，标志着焊接制造已由经验驱动全面转向数据驱动、模型驱动和智能驱动。实践表明，在船舶、能源、轨道交通、航空航天等国家重大装备制造领域，自动化焊接产线覆盖率已达85%以上，智能焊接工艺参数自主优化系统应用率逐年提升。未来一个时期，焊接作业将更加突出“机器代人、系统决策、协同管控”的特征，普通焊接工程师岗位将向智能焊接系统运维工程师、焊接数字孪生建模师、焊接大数据分析工程师等新型技术岗位转型升级。据多家头部装备制造企业反馈，其对焊接类人才的需求结构正在发生根本性变化：既精通焊接原理与工艺，又掌握人工智能基础、工业软件应用、产线系统集成能力的复合型人才，已成为企业重点引进和优先培养的核心力量。

面对产业变革趋势，当前社会认知、招生宣传与人才培养体系尚未实现同步更新。多数学生及家长仍存在“焊接即手工电弧焊、环境差、技术含量低”的刻板印象；部分高校课程设置滞后于智能焊接装备迭代速度，实验教学仍以传统焊接实验验证为主，缺乏数字孪生仿真平台、视觉引导机器人焊接系统等先进教学载体；师资队伍中兼具工程实践能力和前沿技术视野的“双师型”教师占比有待提升。上述问题在一定程度上制约了专业吸引力提升和高质量人才供给能力增强。推动焊接专业高质量发展，关键在于坚持目标导向与问题导向相统一，系统推进“重塑专业形象、对接国家战略、拓宽发展路径、重构培养体系”四项重点任务。

一是重塑专业形象，扭转社会认知偏差。要主动传播现代焊接科技内涵，突出“机器人焊接工程师”“智能焊接工艺规划师”“焊接数字孪生系统架构师”等新兴职业定位，依托“免示教编程”“多源传感融合监控”“焊接过程数字孪生体构建”等典型技术场景开展科普宣传，增强专业时代感、科技感与使命感，切实提升对优秀青年学子的吸引力。二是对接制造强国、质量强国、海洋强国、航天强国等国家重大战略部署，深度挖掘焊接技术在核电主设备制造、国产大飞机机体装配、深海油气平台建造、大型桥梁智能架设、高速列车车体轻量化焊接等关键环节中的支撑作用，将“大国重器、焊铸脊梁”的价值理念有机融入课程思政全过程，强化学生服务国家急需的使命担当。三是拓宽职业发展通道，增强行业认同感。焊接工程技术人员长期处于国家重点支持的紧缺人才目录，尤其在智能制造快速发展背景下，具备跨学科能力的智能焊接系统集成人才供需缺口持续扩大。毕业生就业面广、成长路径清晰、职业晋升空间广阔，已在高端装备制造、新能源装备、智能工厂建设等领域形成稳定且具竞争力的职业发展生态。

在人才培养体系重构方面，要坚持守正创新、产教协同。一方面，推动课程体系从“传统焊接知识本位”向“未来焊接能力本位”转型。在夯实数学、物理、材料科学等基础理论前提下，系统增设计算思维导论、工业大数据分析、人工智能基础、机器人焊接技术、数字模拟与仿真、智能焊接制造基础、焊接数字孪生技术等前沿课程模块；另一方面，深化产教融合、校企协同育人机制。推行“校企双主体、双导师制”，推动企业技术骨干走进课堂授课、高校青年教师赴一线车间挂职锻炼；增加综合性课程设计、真实工程项目实践、智能焊接系统集成开发等高阶实践环节，着力提升学生解决复杂工程问题的能力、系统集成能力与技术创新能力。

三、焊接和材料学、控制科学、人工智能等多个学科交叉融合的发展方向

焊接学科属于交叉学科，涉及材料、机械、控制等众多学科。传统焊接学科方向，主要包括焊接机理研究、焊接工艺与过程控制研究、焊接结构寿命评估研究等。因焊接过程复杂且充满不确定性，故传统的研究模式以实验积累、经验归纳、定性分析为主。随着大数据、人工智能技术的发展，焊接学科正在向模型驱动、数据赋能的现代计算连接科学转型，实现计算驱动+智能闭环新范式。这一变革的底层逻辑，源于焊接过程强非线性、多场耦合、高不确定性的固有复杂特征。传统经验方法难以精准刻画复杂焊接演化规律，而数值计算、大数据建模与智能算法可实现复杂过程的量化解析与规律挖掘，支撑焊接全流程的精准预判与智能决策，推动学科迈向计算驱动、数据闭环、智能迭代的全新发展范式。

在焊接机理研究层面，学科将实现从定性解释向数据驱动定量化机理解析发展。依托深度学习、物理信息融合算法，可实现焊接冶金过程逆向反演、微观组织精准量化、缺陷萌生与演化机制精细化解析，推动焊接机理研究，由传统经验性阐释与理论定性分析，升级为可计算、可量化、可预测的系统化定量理论体系，夯实焊接学科的理论根基。

在焊接工艺与过程控制层面，将从焊接工艺开环控制向自适应智能闭环控制发展。依托多源传感监测、工业大数据与强化学习，实现焊接工艺智能设计、焊接过程实时感知、焊接参数动态自调整、机器人自主精准施焊。焊接过程由“被动执行工艺”转变为智能感知、自主调控、无人化精准成形。原有焊接自动化方向也将迭代升级为焊接智能机器人动态控制特色方向，深度融合机器视觉与在线智能调控，形成区别于通用自动化领域的专属学科研究特色。

在焊接结构安全评估研究层面，依托大数据建模与数字孪生技术，构建全链条智能化评估体系。可实现焊前缺陷风险预判、焊后应力变形精准溯源与评估、服役损伤演化实时追踪、构件寿命动态预测，真正实现从“事后抽样检测”向焊接结构全生命周期、全维度、可预判的智能化安全管控模式转变。

总体而言，在人工智能与大数据的赋能下，现代焊接学科呈现清晰的升级趋势：焊接机理由定性描述走向定量分析、焊接工艺由经验走向智能调控、焊接结构寿命评估由局部抽检走向全生命周期预测。焊接学科将彻底突破传统研究属性，完成向精准化、数字化、智能化的现代先进连接科学的系统性跃升。

四、焊接技术研究的未来展望及行业寄语

焊接将持续作为高端制造的连接核心：新能源汽车动力电池、轻量化车身依靠精密激光焊保障安全；陆上风电整机、海上风电平台依靠高性能焊接实现长久抗腐蚀服役；航空航天飞行器、深海载人潜水器所用钛合金、高温合金关键承力构件，性能要求严苛，唯有特种焊接工艺能够保障结构强度；氢能储运设备、半导体精密器件、医用植入器械，对焊接气密性、微尺度精度有着刚性依赖。可以说，高端新兴产业发展到哪里，高质量焊接技术就支撑到哪里，这是不可替代的。

胡绳荪教授对我国焊接学术发展与产业升级的寄语期望：

（1）在学术研究层面，需兼顾焊接基础机理探究与工程落地创新，二者不可偏废。深耕焊接冶金定量演化机制、多物理场耦合变化规律，加速搭建物理信息融合模型与焊接数字孪生完整理论体系，构建我国自主的焊接计算科学体系。围绕智能闭环焊接全新科研范式搭建跨学科交叉平台，将数据驱动分析、计算建模融入机理解析、工艺设计、全生命周期评估全链条。针对高端焊接电源、高精度视觉传感系统、特种焊接材料、焊缝缺陷智能检测等一系列“卡脖子”核心难题，集中攻关，产出原创性科研成果。

（2）在产业升级层面，全面推进焊接数智化、绿色化的转型升级，普及机器人焊接与自动化产线，落地智能生产管控体系，实现全流程精细化管控，压缩生产成本、提升生产效率与产品一致性，完成传统焊接产业的数智化迭代。

胡绳荪教授寄语即将踏入焊接领域的青年学子：

切莫被固有刻板的传统印象束缚眼界，焊接是融合机械、材料、自动化、人工智能的前沿交叉学科，欢迎各位青年走进焊接领域，你们手中连接的不仅是中国制造的现在，更是智能制造的未来。新一代焊接工程师将成为打通物理实体生产场景与数字仿真世界的核心架构师，在焊接数智制造转型升级的浪潮中，必将大有可为、大有作为！

—— 转载自 《焊接技术》