新一代信息技术与传统农机融合发展之路探讨

时间：2024-05-23

庞亚茹

(双辽市农业机械化技术推广站，吉林双辽 136400)

0 引言

农业机械在解放劳动力、提高劳动效率、提升劳动质量方面发挥着重要作用。近年来，伴随着土地承包性质的改变，传统农机在进行大规模种植和耕作时表现出劳动能力有限、功能单一、对人的依赖性较强、维修难度大、安全性能低等不足，新一代信息技术的不断发展为解决上述问题提供了技术支撑。

现阶段，国内在农机装备智能升级方面的研究大多集中在新型设备推广和对融合发展的展望上，如张丽群[1]介绍了信息技术在农机推广的思路和方法，马雨秋、曹世龙等[2-3]介绍了现阶段的智能农用装备类型，陈学庚等[4]介绍了未来信息技术与农机融合发展的现状和方向，但其均未对如何对传统农机和新一代信息技术的融合方法进行探讨和说明。本文以农机产品的全生命周期管理角度出发，详细介绍了信息技术与传统农机融合发展的技术和方法。

1 新一代信息技术赋能传统农业机械的意义

农业机械是指在作物种植业和畜牧业生产过程中，以及农、畜产品初加工和处理过程中所使用的各种机械，通常包括农用动力机械、农田建设机械、土壤耕作机械、种植和施肥机械、植物保护机械、农田排灌机械、作物收获机械、农产品加工机械、畜牧业机械和农业运输机械等。新一代信息技术分为6个方面，分别是新一代通信网络、物联网、三网融合、新型平板显示、高性能集成电路和以云计算为代表的高端软件。新一代信息技术赋能传统农机具有以下意义。

1.1 助力传统农业转型升级

将新一代信息技术与传统农机融合发展是实施乡村振兴战略的需求，2018年12月国务院就下发了《关于加快推进农业机械化和农机装备转型升级的指导意见》，要求推动农业机械装备向高质量发展，升级设备性能、提升智能化程度，探索新一代信息技术与传统农机的融合发展，以新一代信息技术促进传统农机的优化升级将极大推动传统农业的升级转型。

1.2 提升农业生产效率，保障农业生产质量

传统粗犷式农业生产方式多采用通用性的农业机械进行劳动作业，对农机能耗与农户的时间和精力产生极大地浪费，该生产方式显然不适合现代化农业生产劳动。将新一代信息技术与传统农机融合发展，实现精细化作业，对减少农业生产过程中劳动力浪费、提升生产效率、保障生产质量具有重要意义。

1.3 科技成果巩固创新、提升农业现代化水平

实践是检验真理的唯一标准，农业机械的智能化升级是新一代信息技术的实际应用，并且检验和巩固科技创新成果，拓宽技术的应用领域，对于新技术的应用发展和提升现代化农业水平同样具有重要意义。

2 新一代信息技术助力传统农机性能优化升级

全生命周期是指产品从收集需求到最终从市场消失的整个过程，是对产品进行升级增值活动分析的必要过程，设计者通过市场调研确定生命周期中各环节的增值过程和所增加的价值，对产品的结构、功能进行分配。农机作为产品的一种，其性能优化升级同样可以从产品的生命周期内进行探讨，产品的全生命周期通常包括需求分析、功能设计、研发试制、批量投产、售后服务和信息反馈6个关键环节。

2.1 需求分析阶段

相对于传统农机设计中的需求分析，新一代信息技术加持下的现代化农机设计需求分析更为快速和全面，通讯技术的发展使得整个生命周期内产品各阶段形成信息回路，不同阶段的产品信息及客户均可对产品的性能进行评价并可以将反馈意见直接发送给农机设计者，极大减少了产品的需求分析阶段信息把控不足、信息收集不全面等问题，是实现满足客户需求的重要保证。

2.2 功能设计阶段

农机性能优化设计指在上一代产品的基础上，考虑产品在使用过程中出现的新的功能需求，进行产品功能添加或优化设计。云端技术的出现使得各代产品均能将各自的数据进行共享，农机设计者在进行功能设计时可直接进行调用和更改，极大缩短了产品的设计周期。

2.3 研发试制阶段

此阶段主要完成的是产品的试制工作，通过虚拟软件设计平台，如Pro.E进行结构设计、ANSYS对各部件的强度、刚度、柔性及寿命进行试验，将产品的细节和功能通过虚拟平台进行展示，收集仿真过程产生的数据，并与需求进行对比分析，能减少在农机的研发试制阶段产生的试机成本，且能对产品的性能属性有数据化的结果展示。

2.4 批量投产阶段

批量投产指经过前三阶段设计无误后，在生产中心进行大批量生产的过程，通过模式识别、云计算等技术能实现产品质量把控、生产计划安排、产品物料配送、车间物流规划等功能。

2.5 售后服务阶段

有别于其他产品，农机的售后服务涉及到产品使用者的人身安全和劳作时间，具有时效性和危险性，新一代信息技术如位置信息、5G无延时通信技术等能极大地应对此类问题，通过远程遥控指导和锁定农机的位置信息，快速进行售后服务，且能极大避免农户因不了解设备结构而导致的二次故障。

2.6 信息反馈阶段

作为全生命周期中首尾相连的环节，同时也是整个生命周期中的重要环节，它将从售后阶段收集到的设备故障信息和客户的新需求通过各种形式传达给需求分析端，用作下一代产品的需求分析中，使得整个农机设备生命周期形成闭环，为产品的升级换代提供数据支撑。

3 运用新一代信息技术构建新型农机适用的智慧农业生态集群

3.1 配套多形式操作培训

农机的操作培训与新一代信息技术的融合，是通过丰富的科学技术弥补传统行业亲身操作培训的短板，相对于传统农机操作说明书，新一代信息技术的发展为操作前培训提供了丰富多样的培训模式，如全景照片模式为农机使用者提供新型农机的全景照片和动态演示，让操作者完全了解设备的结构组成和工作原理，通过虚拟现实技术(VR)实现农户操作前的岗前培训，让操作者在无危险情况下了解农机设备的操作方法和应急处理预案。

3.2 建设农机设备运行状态监测机制

与现阶段民用汽车相类似，建立农用机械中各关键部件的运行状态实时监测机制，将各部件的运行状态及时展示给操作者，并提供相应的建议，如通过内燃机和传动装置的信号传感器，对内燃机和传动装置的运行状态数据进行收集和处理，借助云端计算器等技术，分析并判断部件的运行状态，当出现异常时，及时向操作者发出警报，保证操作者的人身财产安全。

3.3 探索全覆盖售后保障模式

农机的维修和服务问题一直是传统农机使用过程中困扰用户的大问题，新一代信息技术在农机维护中的使用将使这一问题得到解决。对于简单的故障问题，可通过视频通话、远程操作等技术手段对设备进行维护，对于较为复杂的设备故障问题，可通过卫星定位技术快速锁定农机的位置信息，选择最近的服务网点安排人员进行现场维护，减少用户的等待时间，同时可对故障信息进行收集和分类，为下一阶段产品的升级提供数据支持。