李昊軒
(山西省農(nóng)業(yè)機(jī)械發(fā)展中心,山西 太原 030002)
農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備設(shè)計環(huán)節(jié)是生產(chǎn)農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備的先導(dǎo)因素。在智能化高速發(fā)展的背景下,如果在農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計環(huán)節(jié)還固步于單一依靠傳感技術(shù)或者是控制系統(tǒng)等傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計理念來進(jìn)行操作,就很難適應(yīng)市場需求。農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備設(shè)計要對市場需求和與農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備相契合度智能化發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行分析,開展智能化農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備的設(shè)計應(yīng)用和推廣。智能化農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備必須要根據(jù)目前各種不同類型的農(nóng)業(yè)機(jī)械在實踐中的應(yīng)用優(yōu)勢及特點,對各類機(jī)械設(shè)計情況進(jìn)行綜合分析,對其展開有針對性的信息和需求的收集以及再處理,重點是對各種不同類型的傳感器、數(shù)據(jù)處理平臺進(jìn)行設(shè)計和適配應(yīng)用,實現(xiàn)預(yù)期智能化設(shè)計效果,為農(nóng)業(yè)機(jī)械機(jī)具生產(chǎn)后續(xù)各環(huán)節(jié)工作的有序開展打下良好基礎(chǔ),使其適用、應(yīng)用范圍得到有效擴(kuò)展,真正實現(xiàn)農(nóng)業(yè)機(jī)械作業(yè)節(jié)本增效,推動農(nóng)業(yè)機(jī)械作業(yè)穩(wěn)定、可持續(xù)發(fā)展。
農(nóng)機(jī)購置補(bǔ)貼政策是國家強(qiáng)農(nóng)惠農(nóng)政策的重要舉措,自2004年實施至今,實施效益突出,指導(dǎo)助推作用明顯,農(nóng)業(yè)機(jī)械數(shù)量持續(xù)增長,農(nóng)機(jī)化水平不斷提高。近年來,隨著農(nóng)業(yè)機(jī)械保有量的提高和精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的發(fā)展,農(nóng)機(jī)產(chǎn)品需求結(jié)構(gòu)逐漸出現(xiàn)轉(zhuǎn)變,科技精準(zhǔn)化的智能化農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備的需求在不斷增加?,F(xiàn)階段,東北、新疆等地的大型農(nóng)業(yè)合作社、農(nóng)墾集團(tuán)等已經(jīng)走在了智能化農(nóng)業(yè)機(jī)械前端,河南、河北等部分省份已將植保無人機(jī)納入農(nóng)機(jī)購置補(bǔ)貼范圍;尤其是在小麥、水稻主產(chǎn)區(qū),農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備的智能化發(fā)展已經(jīng)逐漸成為重要的發(fā)展趨勢,整體應(yīng)用效果相對比較良好,有利于保證小麥及水稻產(chǎn)量和質(zhì)量的提升。
現(xiàn)階段,我國已成為農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備的生產(chǎn)國之一,與發(fā)達(dá)國家之間雖然存在差距,但是差距一直在不斷縮小,整體發(fā)展成效比較明顯。目前我國自主研發(fā)農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備的效率以及能力得到有效提升,適用于我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn),價格也相對合理。目前我國農(nóng)業(yè)機(jī)械生產(chǎn)技術(shù)逐漸朝著智能化、自主化的趨勢轉(zhuǎn)變和發(fā)展,東方紅等大型的農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備制造商研發(fā)投產(chǎn)的農(nóng)業(yè)機(jī)械智能化設(shè)備數(shù)量一直在增加,新興的農(nóng)機(jī)智能化企業(yè)也有突出表現(xiàn),深圳市大疆創(chuàng)新科技有限公司、廣州極飛科技股份有限公司等新興企業(yè)已走在了世界前列,發(fā)揮了農(nóng)業(yè)機(jī)械智能化設(shè)備以及技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢及特點。
智能化設(shè)計是農(nóng)業(yè)機(jī)械制造發(fā)展中非常重要的一部分,同時也是未來的主要發(fā)展趨勢,其最為明顯的優(yōu)勢及特點就是可以盡量滿足不同用戶提出的個性化需求。智能化技術(shù)在投入應(yīng)用時,通過信息采集建立數(shù)據(jù)庫,結(jié)合數(shù)據(jù)庫中的內(nèi)容對用戶的信息內(nèi)容進(jìn)行客觀合理的分析,隨后突出優(yōu)勢及特點提出針對性可行性的作業(yè)方案。如智能化技術(shù)可以高效地應(yīng)用在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)中,對設(shè)計方案進(jìn)行合理編制和落實,可以滿足用戶的個性化需求。
農(nóng)業(yè)機(jī)械裝置在機(jī)械部件設(shè)置和具體應(yīng)用中,涉及到的母系統(tǒng)以及子系統(tǒng)相對較多,而農(nóng)業(yè)作業(yè)環(huán)境差別較大,通過對智能化設(shè)計技術(shù)在其中的合理利用,可以針對系統(tǒng)之間的關(guān)系進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整和優(yōu)化,這樣才能最大限度保證和滿足目前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的個性化需求[1]。在設(shè)計環(huán)節(jié),如果在相同的時間段內(nèi)出現(xiàn)較多的任務(wù),單純依靠母系統(tǒng)設(shè)計很有可能會導(dǎo)致數(shù)據(jù)出現(xiàn)嚴(yán)重偏差。如果針對子系統(tǒng)以及母系統(tǒng)展開合理的任務(wù)分配,那么對于不同的系統(tǒng)來說,可以體現(xiàn)出的優(yōu)勢特點及功能作用也具有明顯的不同,可以避免出現(xiàn)任務(wù)交叉等問題。
針對農(nóng)業(yè)機(jī)械裝置進(jìn)行設(shè)計時,會涉及到的影響因素普遍較多,尤其是各種不同類型的數(shù)據(jù)在實踐中的應(yīng)用需要引起足夠的關(guān)注和重視。傳統(tǒng)設(shè)計工作在具體開展中,數(shù)據(jù)數(shù)量普遍較多,很有可能會對項目的開展造成嚴(yán)重限制和影響。通過對智能化設(shè)計技術(shù)的合理利用,可以實現(xiàn)對各種不同類型數(shù)據(jù)信息的精準(zhǔn)分類,以此來保證設(shè)計工作的有序開展。
現(xiàn)階段我國的農(nóng)業(yè)主產(chǎn)區(qū)主要分布在東北平原、華北平原、長江中下游平原和四川盆地,其余均為零星分散地塊和山區(qū)丘陵地塊,這也是我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動分布的主要特點。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動在開展過程中,由于受地理環(huán)境、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平等諸多條件和因素的限制影響,我國大部分地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效益并不是很高。農(nóng)業(yè)機(jī)械智能化技術(shù)在實踐中的普及,可以實現(xiàn)對該問題的妥善有效破解。通過農(nóng)業(yè)機(jī)械生產(chǎn)設(shè)備智能化以及農(nóng)業(yè)現(xiàn)代生產(chǎn)技術(shù)在實踐中的共同發(fā)力,對丘陵山區(qū)地塊及部分零散區(qū)域的農(nóng)業(yè)耕地流失和丟荒棄耕現(xiàn)象也能得到及時控制。智能化農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備在實踐中的合理利用,可以促使農(nóng)業(yè)耕地的高效利用,也可以對農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)開支進(jìn)行有效管理和控制,有利于推動農(nóng)業(yè)的轉(zhuǎn)型和升級,減少體力型人力資源的投入,提高農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)建設(shè)和發(fā)展速度。
隨著我國城鎮(zhèn)化建設(shè)進(jìn)程的高速發(fā)展,外出務(wù)工和轉(zhuǎn)移就業(yè)已成為農(nóng)民增加收入的主要手段,農(nóng)村人口老齡化、青壯年勞動力短缺等問題突出,“誰來種地”“怎么種地”是我國必將面臨和必須回答的問題。隨著農(nóng)業(yè)機(jī)械智能化建設(shè)和發(fā)展速度的不斷加快,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)逐漸朝著規(guī)?;厔蒉D(zhuǎn)變和發(fā)展。通過對機(jī)械化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的合理利用,不僅能夠促使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)規(guī)模得到有效擴(kuò)充,而且能夠保證農(nóng)業(yè)生產(chǎn)質(zhì)量得到提升,促使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)收入水平得到有效增加,逐漸縮小農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及工業(yè)生產(chǎn)的收入比例。對于城市就業(yè)困難的人員來說,可以提供全新的就業(yè)途徑,這樣能夠保證人民群眾日常生活水平得到提升,尤其是積極鼓勵農(nóng)業(yè)人才回到農(nóng)村就業(yè)。要對機(jī)械化設(shè)備使用人才提出更高的要求,特別是收割機(jī)以及粉碎機(jī)等各種不同類型的大型機(jī)械設(shè)備逐漸進(jìn)入到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場,要圍繞現(xiàn)有諸多設(shè)備的演化進(jìn)行準(zhǔn)確合理的操作,保證整個技術(shù)操作水平得到提升,滿足市場設(shè)備提出的個性化需求,這樣才能夠?qū)⒓夹g(shù)性人才在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的作用和價值充分發(fā)揮出來。中國工程院李德毅院士提出,黃牛退休、鐵牛耕地、農(nóng)民進(jìn)城、專家種田。在機(jī)械智能化發(fā)展背景下,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對智能化農(nóng)機(jī)作業(yè)具有剛性需求,更有可期的商業(yè)價值,農(nóng)業(yè)機(jī)械智能化的建設(shè)和發(fā)展,能夠吸引更多具有一定技術(shù)水平的青年人從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn),農(nóng)業(yè)生產(chǎn)也將逐漸成為年輕人高收益工作的選擇之一。
4.1.1 加強(qiáng)研發(fā)和推廣宣傳力度
隨著農(nóng)業(yè)機(jī)械智能化發(fā)展需求的持續(xù)提升和我國信息化技術(shù)的高速發(fā)展,在農(nóng)機(jī)購置補(bǔ)貼、農(nóng)機(jī)深松補(bǔ)貼等國家惠農(nóng)相關(guān)政策的大力支持下,我國智能化農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備行業(yè)蓬勃發(fā)展。我國雷沃重工、中聯(lián)重科、中國一拖等巨頭農(nóng)機(jī)企業(yè)紛紛發(fā)力,廣州極飛科技股份有限公司等新興智能農(nóng)機(jī)企業(yè)在無人植保機(jī)等領(lǐng)域更是頗有建樹。但是與國外優(yōu)秀的農(nóng)機(jī)企業(yè)相比,國內(nèi)農(nóng)機(jī)企業(yè)的發(fā)展依然存在力量薄弱、分散等問題,農(nóng)機(jī)智能化自主創(chuàng)新能力不強(qiáng),核心技術(shù)亟待突破。國家農(nóng)業(yè)機(jī)械制造商必須要加強(qiáng)農(nóng)機(jī)智能化的研發(fā)力度,政府以及相關(guān)部門要對相關(guān)項目研發(fā)提供一定的財政支持。農(nóng)業(yè)機(jī)械公司應(yīng)合理利用政府給出的激勵措施,保證農(nóng)業(yè)機(jī)械自主研發(fā)水平得到有效提升。農(nóng)業(yè)機(jī)械制造商要有長遠(yuǎn)的戰(zhàn)略眼光,增加研發(fā)創(chuàng)新經(jīng)費,重視智能化人才的引進(jìn)和培養(yǎng)力度,提高科研人員的薪資水平和福利待遇等,為科研技術(shù)人員提供良好的科研環(huán)境。這樣才能保持發(fā)展的原動力,保證我國農(nóng)業(yè)機(jī)械研發(fā)水平得到提升,為農(nóng)業(yè)機(jī)械智能化設(shè)計技術(shù)的長效穩(wěn)定發(fā)展打下良好的基礎(chǔ)。
農(nóng)業(yè)機(jī)械智能化具有高效以及便捷等生產(chǎn)特點,對于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)建設(shè)的實施具有非常重要的影響和作用[3]。智能化農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備的推廣應(yīng)用是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)建設(shè)的重要組成部分,在一定程度上成為了現(xiàn)代農(nóng)業(yè)建設(shè)的風(fēng)向標(biāo)。各地將農(nóng)業(yè)機(jī)械智能化發(fā)展以及落實作為實施重點,對農(nóng)業(yè)機(jī)械智能化指導(dǎo)機(jī)制進(jìn)行科學(xué)合理的構(gòu)建和落實,促使普通群眾可以看到農(nóng)業(yè)機(jī)械智能化的生產(chǎn)價值,這樣才能對農(nóng)業(yè)機(jī)械智能化相關(guān)建設(shè)要求等給予足夠的關(guān)注。具體到田間地頭,需要政府有關(guān)部門、智能化農(nóng)機(jī)生產(chǎn)廠商共同全面有序地開展引導(dǎo)和宣傳工作。農(nóng)民在接觸智能化農(nóng)機(jī)設(shè)備的基礎(chǔ)上,積極主動接受農(nóng)業(yè)機(jī)械智能化理念,同時將該理念真正有效落到實處,對農(nóng)業(yè)機(jī)械智能化服務(wù)機(jī)制進(jìn)行科學(xué)合理的構(gòu)建和落實,對大型耕地設(shè)備進(jìn)行合理利用,與農(nóng)村地區(qū)相關(guān)單位之間建立密切聯(lián)系,這樣才能為當(dāng)?shù)厝罕娞峁┛煽康霓r(nóng)業(yè)機(jī)械智能化服務(wù)作為支持,促使其能夠真正感受到農(nóng)業(yè)機(jī)械智能化在生產(chǎn)時帶來的一系列優(yōu)勢特點。
4.1.2 確定農(nóng)業(yè)管理新思路
大規(guī)模以及集體化機(jī)械設(shè)備的投入使用以及開發(fā)等可以被看作是農(nóng)業(yè)機(jī)械現(xiàn)代化的重要基礎(chǔ),要想從根本上實現(xiàn)個體作業(yè)逐漸朝集約化作業(yè)的趨勢轉(zhuǎn)變和發(fā)展,保證農(nóng)業(yè)機(jī)械智能化規(guī)模以及推進(jìn)速度得到有效提升,相關(guān)農(nóng)業(yè)管理單位需要與地區(qū)之間建立密切聯(lián)系,對農(nóng)業(yè)機(jī)械現(xiàn)代化管理格局進(jìn)行科學(xué)合理的構(gòu)建和落實,這樣才能從源頭處實現(xiàn)對現(xiàn)有諸多問題的妥善處理[4]。相關(guān)單位可以將農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備的投放作為出發(fā)點,促使農(nóng)業(yè)機(jī)械智能化整體執(zhí)行力度得到提升,對符合要求的農(nóng)業(yè)機(jī)械現(xiàn)代化管理機(jī)制進(jìn)行構(gòu)建和落實,針對市場中的農(nóng)機(jī)設(shè)備銷售單位以及制造單位等進(jìn)行質(zhì)量抽檢和可靠性、實用性試驗。從生產(chǎn)以及銷售等各方面,保證農(nóng)機(jī)設(shè)備質(zhì)量管控工作的有效推進(jìn),避免在硬件設(shè)備等各方面出現(xiàn)一系列矛盾沖突。結(jié)合各地方農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平,對機(jī)械智能化服務(wù)單位進(jìn)行構(gòu)建,保證農(nóng)產(chǎn)品加工以及農(nóng)副產(chǎn)品回收等經(jīng)營管理工作全面有序開展,這樣不僅能夠保證農(nóng)產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)價值得到有效提升,而且能夠?qū)崿F(xiàn)對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)廢料的及時有效處理,為地方生態(tài)環(huán)境保護(hù)提供保證。
4.2.1 智能化農(nóng)業(yè)機(jī)械技術(shù)的應(yīng)用
滿足發(fā)展需求,我國農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備的發(fā)展,會依賴于智能化技術(shù)[5]。信息技術(shù)的應(yīng)用,有利于保證農(nóng)業(yè)機(jī)械智能化設(shè)計水平得到有效提升,盡可能降低農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的生產(chǎn)成本投入。人工智能、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等前沿科技技術(shù)與農(nóng)業(yè)機(jī)械存在天然的技術(shù)聯(lián)系和應(yīng)用發(fā)展前景,不斷推進(jìn)關(guān)鍵核心部件及農(nóng)業(yè)機(jī)器人、植保無人機(jī)等智能化農(nóng)機(jī)裝備的創(chuàng)新,將成為農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備的智能化水平得到有效提升的關(guān)鍵所在。
4.2.2 大型復(fù)合智能化農(nóng)機(jī)設(shè)備具有發(fā)展使命
“十三五”期間,我國雷沃重工、中聯(lián)重科、中國一拖等大型農(nóng)機(jī)生產(chǎn)企業(yè)在大型智能化農(nóng)機(jī)設(shè)備研發(fā)中不懈努力,取得了豐碩的發(fā)展成果。在2022年2月22日中共中央、國務(wù)院發(fā)布的2022年中央一號文件中,明確提出推廣大型復(fù)合智能化農(nóng)機(jī),重點支持糧食烘干、履帶式作業(yè)、玉米大豆帶狀復(fù)合種植、油菜籽收獲等農(nóng)業(yè)機(jī)械。這為我國農(nóng)機(jī)大型企業(yè)指明了發(fā)展道路。我國農(nóng)機(jī)大型企業(yè)需將農(nóng)機(jī)制造業(yè)與信息化深度融合,在加強(qiáng)自主研發(fā)、行業(yè)融合、關(guān)鍵部件攻堅的基礎(chǔ)上,走出一條具有我國特色的大型復(fù)合智能化農(nóng)機(jī)發(fā)展之路,以期實現(xiàn)我國平原地區(qū)主要糧食作物產(chǎn)區(qū)全面普及以導(dǎo)航技術(shù)為主、具備自動作業(yè)能力的大型智能農(nóng)機(jī)裝備成為作業(yè)主力,建設(shè)集中連片的大型智慧農(nóng)場。
4.2.3 植保無人機(jī)保持高位發(fā)展
自2019 年以來,我國植保無人機(jī)經(jīng)過快速發(fā)展,技術(shù)逐漸趨于成熟和完善,為植保無人機(jī)發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)。2019年—2022年,我國農(nóng)機(jī)購置補(bǔ)貼在河北、河南、廣州等省份開展植保無人機(jī)補(bǔ)貼試點工作,植保無人機(jī)購機(jī)補(bǔ)貼范圍擴(kuò)大,補(bǔ)貼資金明顯增加。國家對植保無人機(jī)相關(guān)扶持政策無疑為植保無人機(jī)生產(chǎn)企業(yè)注入了一劑“助推針”,植保無人機(jī)迎來了行業(yè)洗牌、配套技術(shù)持續(xù)突破的雙重良性競爭,使得其產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展更加延申。目前我國植保無人飛機(jī)的保有量、作業(yè)面積已經(jīng)居于世界首位,飛控技術(shù)也處于世界領(lǐng)先地位,且處于發(fā)展上升期。深圳大疆、廣州極飛、廈門天源歐瑞這些公司的植保無人機(jī)得到廣泛認(rèn)可,深受國內(nèi)外客戶的一致好評。植保無人機(jī)的諸多優(yōu)勢特性加速凸顯,植保無人機(jī)生產(chǎn)企業(yè)需更加重視人工智能、大數(shù)據(jù)等現(xiàn)代信息技術(shù)在植保無人機(jī)發(fā)展中的深度融合,實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中的精準(zhǔn)管理和智能控制,繼續(xù)保持高位運行。
4.2.4 智能施肥以及灌溉設(shè)備的生態(tài)作用
生態(tài)農(nóng)業(yè)是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的一個重要組成部分。目前我國大部分農(nóng)村地區(qū)現(xiàn)有的農(nóng)業(yè)智能設(shè)備普及范圍并不是很廣,由于我國缺水問題越來越嚴(yán)重,在未來的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展過程中,必須要保證用水效率得到有效提升。結(jié)合目前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)狀,在傳統(tǒng)灌溉模式的基礎(chǔ)上,可以引進(jìn)和利用先進(jìn)的滴灌以及噴灌方式,有利于保證灌溉效率以及質(zhì)量得到有效提升?,F(xiàn)階段農(nóng)業(yè)機(jī)械智能化設(shè)計銜接、計算機(jī)技術(shù)以及傳感器技術(shù)相互之間的高效結(jié)合,有利于為作物的生長提供保證,同時還可以對土壤的濕度等情況進(jìn)行客觀合理的分析,對土壤中是否需要澆水進(jìn)行確定。智能施肥系統(tǒng)的原理以及智能灌溉原理基本一致,兩者都可以保證施肥以及灌溉效率和水平得到提升,避免給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來不良影響。
未來的國際國內(nèi)農(nóng)機(jī)裝備行業(yè)的競爭不再是規(guī)模化競爭,而是智能化的競爭和科技運用能力的競爭。我國智能化農(nóng)業(yè)機(jī)械的發(fā)展對于增強(qiáng)我國農(nóng)業(yè)綜合競爭力至關(guān)重要,可謂前途廣闊,大有可為。但是路漫漫其修遠(yuǎn)兮,智能化農(nóng)業(yè)機(jī)械生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)緊緊抓住我國從農(nóng)機(jī)大國向農(nóng)機(jī)強(qiáng)國轉(zhuǎn)變的重大戰(zhàn)略機(jī)遇期,把握好政策導(dǎo)向,尋求政策支持,實現(xiàn)新的突破,為我國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展提供關(guān)鍵助力。