農(nóng)機(jī)無(wú)人化與信息化產(chǎn)品創(chuàng)新研究

方 嘯 王保國(guó) 王新果

（中聯(lián)重機(jī)股份有限公司，安徽 蕪湖 241080）

隨著科技的日新月異，我國(guó)農(nóng)業(yè)科技得到了飛速發(fā)展，相應(yīng)的農(nóng)業(yè)機(jī)械智能化及自動(dòng)化技術(shù)水平在逐年提升。運(yùn)用現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機(jī)械智能化、自動(dòng)化技術(shù)，不僅大幅減少了農(nóng)民的工作量，提升了勞動(dòng)生產(chǎn)效率和勞動(dòng)舒適性，而且節(jié)約了生產(chǎn)成本，改善了農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量。“十二五”期間，我國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備發(fā)展取得了明顯成效，已成為農(nóng)業(yè)機(jī)械生產(chǎn)的大國(guó)，農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)化水平也在持續(xù)提升。但在農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品智能化，尤其是高端農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品方面，我國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品性能與外資品牌產(chǎn)品相比還存在不小的差距。在農(nóng)業(yè)機(jī)械升級(jí)發(fā)展中，無(wú)人化與信息化技術(shù)的發(fā)展已成為農(nóng)業(yè)機(jī)械升級(jí)發(fā)展的關(guān)鍵，成為我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要方向［1］。

1　我國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品發(fā)展現(xiàn)狀

近年來(lái)，我國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品種類不斷增加、生產(chǎn)能力日益增強(qiáng)，一些大型高效、精準(zhǔn)、節(jié)能型裝備研發(fā)制造取得了積極進(jìn)展，為我國(guó)農(nóng)機(jī)化事業(yè)快速發(fā)展提供了良好保障。十多年來(lái)，全國(guó)農(nóng)作物耕種收綜合機(jī)械化水平持續(xù)提升，2016年綜合機(jī)械化率已達(dá)66%（見圖1）。其中，機(jī)耕率為81.4%，機(jī)播率為52.76%，機(jī)收率為56.01%，農(nóng)業(yè)機(jī)械總動(dòng)力逐年上升（見圖2）。

圖1　我國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械耕種收綜合機(jī)械化率走勢(shì)

我國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備在新時(shí)代得到了飛速發(fā)展，但與美國(guó)約翰迪爾、凱斯紐荷蘭、日本洋馬、久保田等國(guó)外農(nóng)業(yè)機(jī)械品牌相比，我國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備競(jìng)爭(zhēng)力明顯不足，存在著產(chǎn)品品種不全、品質(zhì)不高、中高端產(chǎn)品供給不足、關(guān)鍵零部件受制于人、共性技術(shù)研究基礎(chǔ)薄弱以及農(nóng)機(jī)農(nóng)藝融合不緊密等諸多問題。因我國(guó)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不合理，高端農(nóng)機(jī)產(chǎn)品技術(shù)不成熟，產(chǎn)品可靠性難以滿足市場(chǎng)需要，與外資品牌存在較大差距，180馬力以上拖拉機(jī)等高端農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備基本被外資品牌壟斷（見圖3），我國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械的發(fā)展亟待轉(zhuǎn)型升級(jí)。

圖2　我國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械總動(dòng)力走勢(shì)

圖3　我國(guó)高端農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備國(guó)外品牌市場(chǎng)份額

2　農(nóng)機(jī)升級(jí)發(fā)展關(guān)鍵技術(shù)分析

面對(duì)我國(guó)當(dāng)前農(nóng)業(yè)機(jī)械化程度較國(guó)外品牌相比綜合水平存在一定差距的發(fā)展困境，國(guó)家層面正試圖通過(guò)借助人工智能、“互聯(lián)網(wǎng)+”等新一輪產(chǎn)業(yè)革命的歷史機(jī)遇，推動(dòng)農(nóng)業(yè)機(jī)械化綜合水平的提升，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品升級(jí)，實(shí)現(xiàn)彎道超車［2］。

近三年來(lái)，國(guó)家不斷出臺(tái)關(guān)于農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備發(fā)展的指導(dǎo)文件，如《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》《農(nóng)機(jī)裝備發(fā)展行動(dòng)方案（2016—2025）》《“互聯(lián)網(wǎng)+”人工智能三年行動(dòng)實(shí)施方案》等紛紛指出，農(nóng)業(yè)機(jī)械的發(fā)展是國(guó)家重大戰(zhàn)略，農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品升級(jí)對(duì)國(guó)家農(nóng)業(yè)發(fā)展有重要意義。當(dāng)前，農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品升級(jí)的重點(diǎn)應(yīng)放在農(nóng)業(yè)機(jī)械無(wú)人化、信息化上。

農(nóng)業(yè)機(jī)械無(wú)人化是指利用傳感器技術(shù)、導(dǎo)航定位技術(shù)，使拖拉機(jī)、收獲機(jī)等農(nóng)業(yè)機(jī)械實(shí)現(xiàn)作業(yè)自動(dòng)化、智能化、精準(zhǔn)化乃至無(wú)人化，其典型應(yīng)用為農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)駕駛；農(nóng)業(yè)信息化（農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)）是指利用傳感器技術(shù)對(duì)農(nóng)業(yè)信息數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，利用通信技術(shù)將傳感器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行連接，形成監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)與農(nóng)業(yè)環(huán)境、農(nóng)業(yè)機(jī)械的互聯(lián)，其典型應(yīng)用為農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)［3］。農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)駕駛具有提高作業(yè)精度、延長(zhǎng)工作時(shí)間、減少油料、降低勞動(dòng)強(qiáng)度、提升作物產(chǎn)量以及提高規(guī)?；a(chǎn)等優(yōu)勢(shì)，農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)具有實(shí)現(xiàn)科學(xué)耕種收、實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)操控、提高自動(dòng)化效率、實(shí)時(shí)監(jiān)控環(huán)境、實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操控、有利于大數(shù)據(jù)分析以及有利于農(nóng)產(chǎn)品追溯等優(yōu)勢(shì)［4］。

農(nóng)業(yè)機(jī)械無(wú)人化與信息化是當(dāng)前農(nóng)業(yè)機(jī)械彎道超車的關(guān)鍵技術(shù)，是農(nóng)業(yè)機(jī)械升級(jí)發(fā)展的基石，是落實(shí)人工智能、“互聯(lián)網(wǎng)+”發(fā)展的核心推力。

3　農(nóng)機(jī)無(wú)人化與信息化產(chǎn)品創(chuàng)新能力分析

知識(shí)產(chǎn)權(quán)是產(chǎn)品升級(jí)與創(chuàng)新的核心，知識(shí)產(chǎn)權(quán)的數(shù)量與質(zhì)量是產(chǎn)品升級(jí)發(fā)展的衡量標(biāo)準(zhǔn)［5］。

3.1　農(nóng)機(jī)無(wú)人化專利分析

近幾年來(lái)，我國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)駕駛專利申請(qǐng)情況如圖4所示。由圖4可以看出，自2010年起，我國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)駕駛領(lǐng)域的專利申請(qǐng)數(shù)量逐年遞增，但2015年后出現(xiàn)了下滑趨勢(shì)，發(fā)明專利授權(quán)數(shù)量也在2013年后出現(xiàn)持續(xù)下降，2017年更是下降至個(gè)位數(shù)，農(nóng)業(yè)機(jī)械無(wú)人化產(chǎn)品創(chuàng)新情況不容樂觀。

圖4　農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)駕駛專利申請(qǐng)情況

對(duì)以上專利進(jìn)行類型展開分析，分析結(jié)果如圖5所示。從圖5可以看出，專利申請(qǐng)類型多集中在設(shè)備、裝置、原理、方法和零部件的設(shè)計(jì)上，在核心的智能控制方面（一般控制、調(diào)節(jié)及非電變量控制）的專利少之又少。此外，專利質(zhì)量方面，對(duì)比發(fā)明申請(qǐng)數(shù)量與發(fā)明授權(quán)數(shù)量，在一般控制、調(diào)節(jié)方面的發(fā)明專利授權(quán)率僅為34%，在非電變量控制方面發(fā)明專利授權(quán)率僅為19%。

3.2　農(nóng)機(jī)信息化專利分析

近幾年來(lái)，我國(guó)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)專利申請(qǐng)情況如圖6所示。從圖6可以看出，自2010年起，我國(guó)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的專利申請(qǐng)數(shù)量逐年遞增，但2016年后出現(xiàn)了下滑趨勢(shì)，而發(fā)明專利授權(quán)數(shù)量一直處于低谷，仍在個(gè)位數(shù)徘徊，農(nóng)業(yè)機(jī)械信息化產(chǎn)品創(chuàng)新情況不容樂觀。

圖5　農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)駕駛專利類型分析

圖6　農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)專利申請(qǐng)情況

對(duì)以上專利進(jìn)行類型展開分析，分析結(jié)果如圖7所示。從圖7可以看出，專利申請(qǐng)類型最多的仍在設(shè)備、裝置方面，但相比自動(dòng)駕駛，農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)核心的方向（計(jì)算、推算、控制、調(diào)節(jié)和電通信）專利申請(qǐng)數(shù)量較為可觀。但是，對(duì)比發(fā)明申請(qǐng)數(shù)量及發(fā)明授權(quán)數(shù)量可以發(fā)現(xiàn)，在農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)核心方向的授權(quán)率極低，計(jì)算、推算方面發(fā)明專利授權(quán)率僅為14%，控制、調(diào)節(jié)方面專利授權(quán)率僅為18%，電通信方面專利授權(quán)率僅為8%。

圖7　農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)專利類型分析

4　農(nóng)機(jī)升級(jí)發(fā)展對(duì)策

隨著無(wú)人化、信息化技術(shù)井噴式的發(fā)展，傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)知識(shí)體系已不滿足農(nóng)業(yè)機(jī)械升級(jí)發(fā)展的需求。新興的無(wú)人化、信息化技術(shù)需要農(nóng)業(yè)機(jī)械融入自動(dòng)化技術(shù)、信息化技術(shù)、傳感器技術(shù)、人工智能技術(shù)等綜合型技術(shù)。農(nóng)機(jī)產(chǎn)品升級(jí)發(fā)展應(yīng)加大跨界合作，以“人工智能+”“互聯(lián)網(wǎng)+”的模式帶動(dòng)農(nóng)機(jī)升級(jí)發(fā)展。

4.1　加大農(nóng)機(jī)內(nèi)部跨界人才培養(yǎng)

新型產(chǎn)業(yè)的市場(chǎng)尚處于萌芽階段，企業(yè)內(nèi)部或市場(chǎng)上具備覆蓋各專業(yè)領(lǐng)域的農(nóng)業(yè)機(jī)械智能化培訓(xùn)項(xiàng)目、完善的理論與實(shí)踐一體化的培訓(xùn)體系、培訓(xùn)機(jī)構(gòu)嚴(yán)重缺少。即使有少量企業(yè)和社會(huì)培訓(xùn)機(jī)構(gòu)推出培訓(xùn)項(xiàng)目，由于缺乏實(shí)精湛的教育教學(xué)資源、完善規(guī)范的培訓(xùn)體系，難以形成系統(tǒng)的教學(xué)流程，尤其是人工智能、互聯(lián)網(wǎng)、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機(jī)械等領(lǐng)域的專業(yè)培訓(xùn)機(jī)構(gòu)少之又少。企業(yè)內(nèi)部及社會(huì)培訓(xùn)機(jī)構(gòu)應(yīng)以融入新型產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的技術(shù)為指南，以系統(tǒng)集成為切入點(diǎn)，以創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)自主體系平臺(tái)建設(shè)為載體，制訂突出職業(yè)行動(dòng)和社會(huì)能力的專業(yè)人才培養(yǎng)體系、培訓(xùn)方案。培訓(xùn)體系、培訓(xùn)方案應(yīng)由淺入深地為人才提供跨越式成長(zhǎng)環(huán)境，可先為企業(yè)員工提供普及人工智能、互聯(lián)網(wǎng)知識(shí)的基礎(chǔ)培訓(xùn)，再為企業(yè)員工提供具備人工智能、互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的技術(shù)培訓(xùn)，最后結(jié)合企業(yè)自身發(fā)展需求，依托市場(chǎng)導(dǎo)向，為企業(yè)員工提供專項(xiàng)的技術(shù)技能培訓(xùn)，實(shí)現(xiàn)新型產(chǎn)業(yè)從教育培養(yǎng)到人才應(yīng)用的跨越式發(fā)展。

4.2　借助人工智能、物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品跨界發(fā)展

我國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品存在技術(shù)創(chuàng)新不足問題，但我國(guó)人工智能、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在國(guó)際上數(shù)一數(shù)二。應(yīng)加快現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機(jī)械與人工智能、互聯(lián)網(wǎng)的跨界融合，引導(dǎo)國(guó)內(nèi)科研機(jī)構(gòu)圍繞細(xì)分市場(chǎng)向差異化方向發(fā)展，開展與企業(yè)、市場(chǎng)相關(guān)的產(chǎn)業(yè)鏈橫向和縱向整合，使互聯(lián)網(wǎng)、人工智能與現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機(jī)械緊密結(jié)合。以聯(lián)合開發(fā)的方式，為互聯(lián)網(wǎng)、人工智能提供農(nóng)業(yè)機(jī)械領(lǐng)域應(yīng)用場(chǎng)景，加速現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機(jī)械無(wú)人化與信息化的創(chuàng)新發(fā)展。一方面，讓人工智能、互聯(lián)網(wǎng)方面的專家、學(xué)者了解農(nóng)機(jī)市場(chǎng)痛點(diǎn)，了解企業(yè)需求；另一方面，讓企業(yè)了解人工智能、互聯(lián)網(wǎng)的最新技術(shù)進(jìn)展，尋找與企業(yè)相關(guān)的技術(shù)落地點(diǎn)，推進(jìn)成果轉(zhuǎn)化，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)落地。

5　結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)農(nóng)機(jī)升級(jí)發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，并給出相應(yīng)對(duì)策，指出農(nóng)業(yè)機(jī)械的升級(jí)發(fā)展，尤其是無(wú)人化、信息化關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展，應(yīng)結(jié)合人工智能、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)跨界發(fā)展，才能在產(chǎn)品升級(jí)與創(chuàng)新上實(shí)現(xiàn)彎道超車。