農(nóng)業(yè)機(jī)械化的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

摘要：農(nóng)業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)。農(nóng)業(yè)機(jī)械化是實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化不可逾越的歷史階段，也是衡量一個(gè)國(guó)家農(nóng)業(yè)發(fā)展水平的重要指標(biāo)。簡(jiǎn)要分析了我國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化政策的發(fā)展歷史，詳細(xì)闡述了我國(guó)和世界主要發(fā)達(dá)國(guó)家的農(nóng)業(yè)機(jī)械化發(fā)展歷程和農(nóng)機(jī)測(cè)試技術(shù)，并就農(nóng)業(yè)機(jī)械化的發(fā)展趨勢(shì)做了介紹。

關(guān)鍵詞：農(nóng)業(yè)機(jī)械；現(xiàn)狀；檢測(cè)；發(fā)展趨勢(shì)

中圖分類號(hào)：Ｓ２３文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：Ａ文章編號(hào)：0439－８114（２０11）10－1945-03

Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Tｒｅｎｄｓ ａｎｄ Pｒｅｓｅｎｔ Sｉｔｕａｔｉｏｎｓ ｏｆ Aｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Mｅｃｈａｎｉｚａｔｉｏｎ

ＺＨＯＮＧ Ｊｉａｎｇ，ＺＨＡＮＧ Ｘｉａｎ

（Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｓｐｅｃｉａｌ Ｐｕｒｐｏｓｅ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ａｎｄ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ of Ｍｉｎｉｓｔｒｙ ｏｆ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ，Ｚｈｅｊｉａｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｈａｎｇｚｈｏｕ ３１００１４， Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ ｉｓ ｔｈｅ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｎａｔｉｏｎａｌ ｅｃｏｎｏｍｙ． Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ ｍｅｃｈａｎｉｚａｔｉｏｎ ｉｓ ａｎ ｉｎｓｕｒｍｏｕｎｔａｂｌｅ ｈｉｓｔｏｒｉｃａｌ ｓｔａｇｅ ｔｏ ａｃｈｉｅｖｅ ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ ｍｏｄｅｒｎｉｚａｔｉｏｎ． Ｉｔ ｉｓ ａｌｓｏ ａｎ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｉｎｄｉｃａｔｏｒ ｏｆ a ｃｏｕｎｔｒｙ’ｓ ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ． Ａ ｂｒｉｅｆ ａｎａｌｙｓｉｓ of development history ｏｆ ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ ｍｅｃｈａｎｉｚａｔｉｏｎ’ｓ ｐｏｌｉｃｙ ｉｎ Ｃｈｉｎａ ｗａｓ ｓｈｏｗｎ． Ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ ｍｅｃｈａｎｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄ ｆａｒｍ ｍａｃｈｉｎｅｒｙ ｔｅｓｔｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ ｏｕｒ ｃｏｕｎｔｒｙ ａｎｄ ｔｈｅ ｗｏｒｌｄ’ｓ ｍａｊｏｒ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ ｃｏｕｎｔｒｉｅｓ ｗｅｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ． Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｔｒｅｎｄｓ ｏｆ ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ ｍｅｃｈａｎｉｚａｔｉｏｎ ｗｅｒｅ ａｌｓｏ ｅｘｐｏｕｎｄｅｄ．

Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ mechanization； ｐｒｅｓｅｎｔ ｓｉｔｕａｔｉｏｎ； ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ； ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｔｒｅｎｄｓ

現(xiàn)代社會(huì)，衡量一個(gè)國(guó)家農(nóng)業(yè)發(fā)展水平的一個(gè)重要標(biāo)志即為農(nóng)業(yè)機(jī)械化的程度。１９９９年秋，由美國(guó)工程院牽頭，《國(guó)家工程師周刊》、美國(guó)工程學(xué)會(huì)聯(lián)合會(huì)協(xié)同評(píng)選出２０世紀(jì)２０項(xiàng)最具代表性的工程技術(shù)成就。其中，農(nóng)業(yè)機(jī)械化名列第７位。農(nóng)業(yè)機(jī)械化在提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和推進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展中發(fā)揮了巨大作用。美國(guó)是最先實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)機(jī)械化的國(guó)家，它以占世界０．３％的農(nóng)業(yè)勞動(dòng)者生產(chǎn)了占世界１７．６％的谷物、４６．５％的大豆、２０％的棉花、１６％的肉類和１５．７％的牛奶，成為世界上最大的農(nóng)產(chǎn)品出口國(guó)［１］。因此，要改造傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式進(jìn)行擴(kuò)大再生產(chǎn)，要提高農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)效率，就必須加快農(nóng)業(yè)機(jī)械化的速度。

１我國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化政策的發(fā)展歷史

新中國(guó)成立后，政府就十分重視農(nóng)業(yè)機(jī)械化的發(fā)展。早在１９３７年，《矛盾論》中就指出“不同質(zhì)的矛盾，只有用不同質(zhì)的方法才能解決。在社會(huì)主義社會(huì)中工人階級(jí)和農(nóng)民階級(jí)的矛盾，用農(nóng)業(yè)集體化和農(nóng)業(yè)機(jī)械化的方法去解決。”

１９５８年３月，中共中央成都會(huì)議提出“三個(gè)為主”的方針，即農(nóng)業(yè)機(jī)器應(yīng)以小型為主，農(nóng)業(yè)機(jī)械的制造一般應(yīng)以地方為主，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)機(jī)械化主要靠農(nóng)業(yè)合作社自己的力量。”

１９６２年，在黨的八屆十中全會(huì)上，確定“我們黨在農(nóng)業(yè)問(wèn)題的根本路線是，第一步實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)集體化，第二步是在農(nóng)業(yè)集體化基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)機(jī)械化和電氣化。”

２０世紀(jì)８０年代初，由于農(nóng)村實(shí)行了家庭聯(lián)產(chǎn)承包責(zé)任制，分田到戶，土地經(jīng)營(yíng)規(guī)模小，使農(nóng)業(yè)機(jī)械化的發(fā)展一度受到挫折，發(fā)展速度減慢，甚至出現(xiàn)倒退［２］。

２００４年６月２５日，第十屆全國(guó)人民代表大會(huì)常務(wù)委員會(huì)第十次會(huì)議通過(guò)了《中華人民共和國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化促進(jìn)法》，標(biāo)志著我國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化走上了依法促進(jìn)的新階段，對(duì)推進(jìn)農(nóng)業(yè)機(jī)械化，建設(shè)現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)，發(fā)揮長(zhǎng)效機(jī)制，解決“三農(nóng)”問(wèn)題有著重要意義［３］。

２００８年，《中共中央、國(guó)務(wù)院關(guān)于切實(shí)加強(qiáng)農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)建設(shè)，進(jìn)一步促進(jìn)農(nóng)業(yè)發(fā)展、農(nóng)民增收的若干意見(jiàn)》中提出：“加快推進(jìn)農(nóng)業(yè)機(jī)械化。推進(jìn)農(nóng)業(yè)機(jī)械化是轉(zhuǎn)變農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式的迫切需要，也為振興農(nóng)機(jī)工業(yè)提供了重要機(jī)遇。加快推進(jìn)糧食作物生產(chǎn)全程機(jī)械化，穩(wěn)步發(fā)展經(jīng)濟(jì)作物和養(yǎng)殖業(yè)機(jī)械化。”

２主要發(fā)達(dá)國(guó)家的農(nóng)業(yè)機(jī)械化發(fā)展?fàn)顩r

在２０世紀(jì)６０年代世界上大多數(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家先后實(shí)現(xiàn)了農(nóng)業(yè)機(jī)械化［４］，繼而相繼實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化。美國(guó)在農(nóng)業(yè)上使用機(jī)械的歷史已有１００多年。從１９世紀(jì)中葉到２０世紀(jì)初為半機(jī)械化時(shí)期。這一時(shí)期，由于工業(yè)革命的興起和發(fā)展，鋼鐵開始應(yīng)用于農(nóng)具制造，農(nóng)具制造業(yè)也引進(jìn)了蒸汽動(dòng)力。１９１０年到第二次世界大戰(zhàn)為農(nóng)業(yè)基本機(jī)械化時(shí)期，內(nèi)燃機(jī)、電動(dòng)機(jī)在農(nóng)業(yè)機(jī)械上普遍應(yīng)用。二次世界大戰(zhàn)后，美國(guó)進(jìn)入了全面機(jī)械化時(shí)期，現(xiàn)在是農(nóng)業(yè)機(jī)械程度最高的國(guó)家之一［５］。目前美國(guó)在谷物聯(lián)合收割機(jī)、噴霧機(jī)、播種機(jī)等農(nóng)業(yè)裝備上已經(jīng)開始采用衛(wèi)星全球定位系統(tǒng)監(jiān)控作業(yè)等高新技術(shù)，向精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)方向發(fā)展已成趨勢(shì)［６－８］。

西歐國(guó)家在小麥、玉米的整地、播種、收獲、運(yùn)輸?shù)壬a(chǎn)環(huán)節(jié)已全面實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化，不少農(nóng)業(yè)機(jī)械還裝備了ＧＰＳ系統(tǒng)，進(jìn)行精確農(nóng)業(yè)作業(yè)［９］。２０世紀(jì)７０年代，德國(guó)實(shí)現(xiàn)了農(nóng)業(yè)機(jī)械化［１０］。法國(guó)農(nóng)業(yè)在歐盟中占有十分重要的地位，其農(nóng)業(yè)產(chǎn)值４ ２００億法郎，農(nóng)業(yè)產(chǎn)量占?xì)W盟總產(chǎn)量的２０％［１１］。法國(guó)早在１９世紀(jì)６０年代就開始生產(chǎn)農(nóng)業(yè)機(jī)械，二戰(zhàn)后幾乎全部實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化。

日本的國(guó)土面積小，且７０％是山地，糧食自給率僅為４０％。而日本的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)每一個(gè)環(huán)節(jié)幾乎已實(shí)現(xiàn)機(jī)械化作業(yè)［１２］，對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械化的促進(jìn)措施以經(jīng)濟(jì)和法律手段為主［１３］。在１９９５年開始的農(nóng)業(yè)機(jī)械發(fā)展計(jì)劃和實(shí)用促進(jìn)計(jì)劃中，包括了發(fā)展農(nóng)業(yè)機(jī)器人和農(nóng)田自動(dòng)導(dǎo)航［１４］。

３我國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化的發(fā)展?fàn)顩r

新中國(guó)的農(nóng)業(yè)機(jī)械始于１９５８年，１９５８年新中國(guó)生產(chǎn)的第一臺(tái)拖拉機(jī)誕生在洛陽(yáng)第一拖拉機(jī)廠。從此，中國(guó)農(nóng)機(jī)工業(yè)跨上了一個(gè)新的臺(tái)階，新中國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化的序曲在洛陽(yáng)正式奏響。我國(guó)農(nóng)機(jī)行業(yè)起步較晚，但發(fā)展很快。建國(guó)初期，農(nóng)機(jī)行業(yè)總產(chǎn)值３００萬(wàn)元，職工４ ０００余人，只能生產(chǎn)一些簡(jiǎn)單的農(nóng)業(yè)機(jī)械，主要是依靠進(jìn)口［１５］。經(jīng)過(guò)５０年的發(fā)展，我國(guó)已成為農(nóng)機(jī)制造大國(guó)。２００５年我國(guó)農(nóng)機(jī)行業(yè)的工業(yè)總產(chǎn)值超過(guò)１ ０００億元，躍居到世界第三，位居歐盟和美國(guó)之后［１６］。

目前，我國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平仍比較低，全國(guó)耕種收割綜合機(jī)械化水平只是３６．５％。同時(shí)，由于各地的地理環(huán)境、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和勞動(dòng)力素質(zhì)等存在差異，綜合機(jī)械化水平發(fā)展極不平衡。

隨著信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等高新技術(shù)的發(fā)展和大量應(yīng)用，我國(guó)的農(nóng)機(jī)行業(yè)在這方面也有大量的研究。侯學(xué)貴等［１７］建立了除草機(jī)器人模型，應(yīng)用ＶＣ＋＋開發(fā)了基于機(jī)器視覺(jué)的除草機(jī)器人雜草識(shí)別和導(dǎo)航系統(tǒng)軟件，引導(dǎo)除草機(jī)器人沿農(nóng)作物行自動(dòng)行走。提出新的圖像分割算法，在ＲＧＢ空間直接將農(nóng)作物分割出來(lái)，再利用優(yōu)化的Ｈｏｕｇｈ變換檢測(cè)出農(nóng)作物行中心線，根據(jù)攝像頭姿態(tài)和透視變換原理確定除草機(jī)器人位姿。劉繼展等［１８］基于多傳感器信息融合和開放式控制的智能型番茄采摘機(jī)器人而設(shè)計(jì)的末端執(zhí)行器，其硬件主要包括執(zhí)行系統(tǒng)、感知系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和供電系統(tǒng)，執(zhí)行系統(tǒng)中真空吸盤裝置使果實(shí)從果束中分離，手指夾持機(jī)構(gòu)對(duì)番茄可靠抓持，果梗切斷裝置利用激光對(duì)果梗切斷。中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)的何卿等［１９］為提高接觸式拖拉機(jī)導(dǎo)航系統(tǒng)性能和導(dǎo)航精度，針對(duì)玉米秸稈行間作業(yè)，設(shè)計(jì)了雙層控制器接觸式導(dǎo)航控制系統(tǒng)。張立彬等［２０］在綜合分析設(shè)施農(nóng)業(yè)用多功能作業(yè)機(jī)功能需求的基礎(chǔ)上，根據(jù)結(jié)構(gòu)可重構(gòu)模塊化設(shè)計(jì)方法的特點(diǎn)，對(duì)小型農(nóng)業(yè)作業(yè)機(jī)的方案設(shè)計(jì)過(guò)程進(jìn)行了研究，并應(yīng)用運(yùn)籌學(xué)的相關(guān)原理，將層次分析法與動(dòng)態(tài)規(guī)劃等結(jié)合起來(lái)，對(duì)其進(jìn)行尋優(yōu)組合評(píng)價(jià)，為最終實(shí)現(xiàn)作業(yè)機(jī)可重構(gòu)模塊化設(shè)計(jì)提供理論基礎(chǔ)。

４農(nóng)業(yè)機(jī)測(cè)試技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r

我國(guó)從２０世紀(jì)５０年代中期開始在農(nóng)機(jī)測(cè)試中應(yīng)用電測(cè)法，并用電測(cè)車跟蹤拖拉機(jī)或其它農(nóng)業(yè)機(jī)械進(jìn)行田間測(cè)試。７０年代中期以后，由于大規(guī)模集成電路的應(yīng)用，電子計(jì)算機(jī)技術(shù)、無(wú)線電遙控技術(shù)及快速試驗(yàn)技術(shù)等，在農(nóng)機(jī)試驗(yàn)中也逐漸獲得廣泛應(yīng)用。我國(guó)于20世紀(jì)８０年代出現(xiàn)的犁耕田間多信號(hào)測(cè)試系統(tǒng)，就可以同時(shí)測(cè)定耕深、耕寬、牽引力等參數(shù)。

國(guó)外在小型農(nóng)業(yè)作業(yè)機(jī)測(cè)試方面的研究明顯早于國(guó)內(nèi)，目前已較成熟且頗具規(guī)模。１９５９年４月２１日，由歐洲經(jīng)濟(jì)合作組織制訂了第一個(gè)農(nóng)用拖拉機(jī)的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)。２００５年３月，歐共體給出了最新農(nóng)用和林業(yè)拖拉機(jī)的官方測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)。國(guó)外在拖拉機(jī)及其作業(yè)機(jī)組方面應(yīng)用測(cè)試技術(shù)相比于國(guó)內(nèi)其技術(shù)更為先進(jìn)，對(duì)拖拉機(jī)的三點(diǎn)懸掛機(jī)構(gòu)而言，早在１９７８年德國(guó)奔馳公司在其生產(chǎn)的農(nóng)業(yè)拖拉機(jī)上就采用了電液控制的懸掛控制系統(tǒng)。意大利的研究人員為降低溫室中使用的農(nóng)業(yè)機(jī)械的噪聲和煙氣排放，提出雙電力驅(qū)動(dòng)的農(nóng)業(yè)拖拉機(jī)方案［２１］。

目前，國(guó)內(nèi)農(nóng)業(yè)機(jī)械測(cè)試系統(tǒng)多為大型農(nóng)用車或拖拉機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)、機(jī)架等單項(xiàng)測(cè)試系統(tǒng)，尚無(wú)小型農(nóng)業(yè)作業(yè)機(jī)綜合測(cè)試系統(tǒng)及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。整機(jī)綜合測(cè)試多針對(duì)汽車、摩托車或助動(dòng)車，基本沒(méi)有專門針對(duì)小型農(nóng)業(yè)作業(yè)機(jī)的整機(jī)測(cè)試系統(tǒng)。且國(guó)內(nèi)農(nóng)業(yè)機(jī)械的測(cè)試大多集中在大型農(nóng)機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架測(cè)試等單項(xiàng)測(cè)試中，不能實(shí)現(xiàn)整機(jī)的綜合性能測(cè)試。整機(jī)測(cè)試農(nóng)機(jī)的一些綜合性能，為農(nóng)機(jī)設(shè)計(jì)與制造提供更多的、全面的理論指導(dǎo)，這是單項(xiàng)測(cè)試無(wú)法比擬的。

５農(nóng)業(yè)機(jī)械技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

５．１ＣＡＤ／ＣＡＥ／ＣＡＭ技術(shù)廣泛應(yīng)用

目前，我國(guó)絕大多數(shù)的農(nóng)機(jī)生產(chǎn)企業(yè)都已不同程度地實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)二維繪圖，圖紙、文檔的計(jì)算機(jī)管理。但三維制圖軟件相比與二維制圖軟件其應(yīng)用還是偏少，一是由于三維制圖軟件的售價(jià)比二維制圖軟件要高；二是三維制圖軟件設(shè)計(jì)的機(jī)械產(chǎn)品須與加工中心的現(xiàn)代化的ＣＡＭ設(shè)備相連，才能發(fā)揮其三維軟件的優(yōu)勢(shì)，而加工中心等一類的設(shè)備其價(jià)格不菲。但是隨著國(guó)內(nèi)三維機(jī)械制圖軟件和加工中心的上市，上述價(jià)格因素會(huì)隨之減少，其應(yīng)用也必將更加廣泛。以ＣＡＸＡ軟件為代表的國(guó)內(nèi)三維實(shí)體造型設(shè)計(jì)軟件已在不少農(nóng)機(jī)企業(yè)使用，在三維ＣＡＤ基礎(chǔ)上，采用第三方產(chǎn)品如ＡＮＳＹＳ、ＡＢＡＱＵＳ、ＭＡＲＣ、ＬＳ－ＤＹＮＡ等，對(duì)一些大型農(nóng)機(jī)和高精度要求的復(fù)雜曲面零件進(jìn)行ＣＡＤ／ＣＡＥ／ＣＡＭ技術(shù)應(yīng)用。

５．２農(nóng)業(yè)機(jī)械大型化與小型化共同發(fā)展

隨著農(nóng)業(yè)耕作集體化、區(qū)域化發(fā)展，農(nóng)業(yè)機(jī)械在有中國(guó)糧倉(cāng)之稱的河南、吉林、黑龍江等地，由于農(nóng)業(yè)耕作的集團(tuán)化發(fā)展必將導(dǎo)致與之配套的農(nóng)業(yè)機(jī)械的大型化。而另一方面，江浙等地由于受到地理?xiàng)l件的限制，農(nóng)業(yè)耕作不可能朝著集團(tuán)化方向發(fā)展，由于多為山陵地帶，配套的農(nóng)業(yè)機(jī)械不可能很大，且大量溫室大棚的存在也需要大量的小型化農(nóng)業(yè)機(jī)械與之配套。因此農(nóng)業(yè)機(jī)械會(huì)朝著大型化和小型化的方向共同發(fā)展。

５．３模塊化方向發(fā)展

農(nóng)業(yè)機(jī)械種類繁多，結(jié)構(gòu)多樣，但其機(jī)械結(jié)構(gòu)也有類似之處，現(xiàn)有的產(chǎn)品其零件基本上很難互換，導(dǎo)致農(nóng)機(jī)產(chǎn)品生產(chǎn)周期的延長(zhǎng)，難以適應(yīng)快速變化的市場(chǎng)。而模塊化技術(shù)能很好地解決這一問(wèn)題。模塊化技術(shù)有利于促進(jìn)農(nóng)機(jī)產(chǎn)品技術(shù)和質(zhì)量的提升、降低成本，也有利于滿足多樣化的客戶需求。

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