基于設(shè)計鏈構(gòu)建與推廣農(nóng)業(yè)機械新技術(shù)應(yīng)用研究
——以農(nóng)機新技術(shù)免耕播種機應(yīng)用為例

祁志倫

（即墨市農(nóng)業(yè)綜合行政執(zhí)法大隊，山東 即墨 266200）

基于設(shè)計鏈構(gòu)建與推廣農(nóng)業(yè)機械新技術(shù)應(yīng)用研究
——以農(nóng)機新技術(shù)免耕播種機應(yīng)用為例

祁志倫

（即墨市農(nóng)業(yè)綜合行政執(zhí)法大隊，山東 即墨 266200）

文章基于在傳統(tǒng)農(nóng)機產(chǎn)品開發(fā)模式下，開發(fā)的農(nóng)機產(chǎn)品存在質(zhì)量差、科技投入的效率不夠高、研發(fā)周期長等問題，文章引入設(shè)計鏈開發(fā)農(nóng)業(yè)機械新產(chǎn)品，并針對農(nóng)機產(chǎn)品開發(fā)的特殊性，重點關(guān)注應(yīng)用設(shè)計鏈開發(fā)農(nóng)機新產(chǎn)品的適用性、設(shè)計鏈構(gòu)建以及運作中存在的問題。

農(nóng)業(yè)機械；農(nóng)機推廣；設(shè)計鏈；農(nóng)產(chǎn)品

農(nóng)業(yè)的穩(wěn)定、快速發(fā)展，需要科技進步，科學(xué)技術(shù)要以有形商品形式為載體進入生產(chǎn)領(lǐng)域。農(nóng)機產(chǎn)品作為現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的載體，一般是科研部門研究、工業(yè)部門生產(chǎn)、農(nóng)業(yè)部門使用，其實現(xiàn)過程橫跨三大產(chǎn)業(yè)。同時，農(nóng)機產(chǎn)品的研發(fā)涉及到基礎(chǔ)科學(xué)和應(yīng)用科學(xué)、工學(xué)和農(nóng)學(xué)等不同領(lǐng)域，基本上包容了工科的全部學(xué)科和部分農(nóng)業(yè)學(xué)科以及經(jīng)濟學(xué)科。由于使用對象農(nóng)業(yè)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)和弱質(zhì)產(chǎn)業(yè)特性，要求農(nóng)業(yè)機械產(chǎn)品以低價或福利方式進入農(nóng)業(yè)市場，即由國家以二次分配方式對農(nóng)業(yè)機械產(chǎn)品的其余價值量給予補償。簡言之，就是對農(nóng)機研發(fā)機構(gòu)給予相應(yīng)的政策資金投入。否則，農(nóng)業(yè)機械產(chǎn)品的研發(fā)單位將不能實現(xiàn)其全部商品價值，不能進行“擴大再生產(chǎn)”而陷入困境中。

1 農(nóng)業(yè)機械新產(chǎn)品與農(nóng)業(yè)機械新產(chǎn)品開發(fā)

農(nóng)業(yè)機械主要是指田間作業(yè)機具，包括部分場上作業(yè)機械——耕整機械、播種施肥機械、田間管理機械、植保機械、排灌機械、收獲機械等。農(nóng)業(yè)機械新產(chǎn)品是指在原理、用途、性能材質(zhì)、結(jié)構(gòu)以及元器件等某些方面比老產(chǎn)品有顯著改進或提高，并在市場上初次出現(xiàn)的農(nóng)業(yè)機械產(chǎn)品。企業(yè)中的農(nóng)業(yè)機械新產(chǎn)品存在不同的創(chuàng)新程度，“新”字歸結(jié)起來有兩層含義：第一，對農(nóng)機企業(yè)來說是新的。在這個層面上，公司從來沒有制造或銷售過該類產(chǎn)品，但其他公司也許做過；第二，對市場來說是新的，或是革新產(chǎn)品，該類產(chǎn)品第一次進入市場。

農(nóng)業(yè)機械新產(chǎn)品開發(fā)就是指農(nóng)機工業(yè)企業(yè)為了滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需求，挖掘潛在的市場需求和開拓未來的市場，在長期的市場競爭中保持與強化自己在市場中的競爭力與競爭地位，通過對某種農(nóng)機新產(chǎn)品開發(fā)方式的選擇，在企業(yè)總體規(guī)劃與戰(zhàn)略的指導(dǎo)下，以最小化的資金與人力投入，開發(fā)得到最具競爭力和最受農(nóng)業(yè)生產(chǎn)所接受的新產(chǎn)品，從而獲取最大化的社會與經(jīng)濟效益的活動。

2 產(chǎn)品設(shè)計鏈與農(nóng)業(yè)機械產(chǎn)品開發(fā)的設(shè)計鏈

（1）產(chǎn)品設(shè)計鏈在農(nóng)機新技術(shù)產(chǎn)品中的應(yīng)用。相關(guān)學(xué)者將產(chǎn)品設(shè)計鏈定義為由制造商與供應(yīng)商組成的協(xié)同設(shè)計網(wǎng)絡(luò)。而Grady等人進一步拓展了設(shè)計鏈的概念，提出設(shè)計鏈應(yīng)該包括制造商、供應(yīng)商和客戶等。但至今為止，產(chǎn)品設(shè)計鏈尚無一個公認(rèn)的定義，一般認(rèn)為，產(chǎn)品設(shè)計鏈?zhǔn)怯梢蝗航M織(供應(yīng)商、制造商和客戶等）協(xié)同進行產(chǎn)品開發(fā)以滿足用戶需求的網(wǎng)絡(luò)組織。從以上定義來看，產(chǎn)品設(shè)計鏈?zhǔn)腔谑袌鲂枨螅僧a(chǎn)品價值形成過程中所涉及的主要技術(shù)相關(guān)者組成，通過利用一定的軟硬件平臺將地理上分散的組成一個協(xié)同開發(fā)網(wǎng)絡(luò)，其協(xié)同過程主要由一些互不相同但又相互關(guān)聯(lián)的設(shè)計活動構(gòu)成。文章將農(nóng)業(yè)機械新產(chǎn)品開發(fā)的設(shè)計鏈定義為由一群組織在一定環(huán)境和規(guī)則約束下協(xié)同開發(fā)農(nóng)機產(chǎn)品以滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需要的動態(tài)網(wǎng)絡(luò)組織形式。

（2）農(nóng)機新產(chǎn)品開發(fā)的設(shè)計鏈探析。①農(nóng)機新產(chǎn)品開發(fā)的設(shè)計鏈構(gòu)建和運行以一定的環(huán)境和規(guī)則為基礎(chǔ)。農(nóng)機產(chǎn)品開發(fā)過程是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程，涉及到多個學(xué)科，如工程技術(shù)、農(nóng)業(yè)科學(xué)和經(jīng)濟管理等領(lǐng)域的知識，同時，農(nóng)機新產(chǎn)品開發(fā)主要是科研部門研究、工業(yè)部門生產(chǎn)和農(nóng)業(yè)部門使用，具有跨學(xué)科、跨部門的特殊性。農(nóng)機新產(chǎn)品開發(fā)的設(shè)計鏈構(gòu)建和運行中的環(huán)境和規(guī)則基礎(chǔ)包括制度環(huán)境和開發(fā)平臺技術(shù)。前者表現(xiàn)為政府宏觀政策、成員合作協(xié)議等，主要為設(shè)計鏈的構(gòu)建提供政策支持，為設(shè)計鏈構(gòu)建和有效運行提供保證；后者表現(xiàn)為產(chǎn)品開發(fā)的軟硬件環(huán)境，如設(shè)計交流平臺、知識共享平臺、零件圖紙庫模塊和構(gòu)件庫模塊等，主要為設(shè)計鏈運行中開發(fā)成員的知識共享，特別是農(nóng)機與農(nóng)藝信息的充分共享提供條件。②產(chǎn)品設(shè)計鏈通過整合創(chuàng)新資源降低研發(fā)成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量。農(nóng)機院校和科研機構(gòu)擁有豐富的創(chuàng)新資源和優(yōu)越的創(chuàng)新條件，充分利用這些資源，一方面，可以避免創(chuàng)新資源的重復(fù)投入；另一方面，通過整合各類創(chuàng)新優(yōu)勢資源能夠?qū)崿F(xiàn)優(yōu)勢互補、互利合作、充分利用現(xiàn)代各種先進設(shè)計理念和科學(xué)技術(shù)，如虛擬設(shè)計、并行工程、ERP等，迅速開發(fā)低成本、高質(zhì)量的產(chǎn)品，以盡可能地獲得更多的利潤，其最終目標(biāo)是縮短產(chǎn)品從概念構(gòu)思到用戶手中的時間，降低研發(fā)成本和風(fēng)險，滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的多樣化需求，使用戶更加滿意。

3 農(nóng)業(yè)機械新技術(shù)應(yīng)用以免耕播種機為例

在綜合分析國內(nèi)外保護性耕作技術(shù)及免耕播種機發(fā)展現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，對破茬入土部件圓盤破茬刀工作過程進行了分析，對三種圓盤破茬刀的田間工作性能進行了試驗，對工作部件運動穩(wěn)定性進行了分析，研究了破茬部件參數(shù)化設(shè)計及自動裝配的關(guān)鍵技術(shù)并開發(fā)了相應(yīng)的系統(tǒng)，利用虛擬樣機技術(shù)對播種機仿形機構(gòu)進行了參數(shù)優(yōu)化。通過受力分析，得出了免耕條件下地表覆蓋秸稈被破茬刀切斷而不沿地面被推走的條件。結(jié)果表明，破茬刀入土深度能滿足切開地表下根茬即可，不宜太大；增大圓盤破茬刀直徑有利于切割地表上覆蓋的秸稈。分析了破茬刀切茬過程中刀刃滑切角的變化。刀刃上任一點隨著切割過程的進行，距溝底高度逐漸減小，其滑切角也隨著減小。破茬刀入土深度相同的情況下，半徑越大，滑切角越小，越不利于破茬刀入土和減小切茬阻力。因此，在條件允許的情況下，破茬刀半徑應(yīng)取小值。分析了破茬刀滑移對刀刃上任一點滑切角和速度變化的影響，結(jié)果表明:破茬刀滑移使得實際滑切角比理論滑切角要小，滑移程度越大，滑切角越小，切茬阻力越大。波紋圓盤破茬刀與平面圓盤破茬刀相比較，由于波紋與土壤緊密接觸，破茬刀不易滑移，刀刃滑切作用較強，因此切斷根茬效果較好。滑移率對破茬刀刃上任一點的速度影響與該點運動所處的位置有關(guān)，在破茬過程中的絕大多數(shù)時間內(nèi)破茬刀滑移對切割速度產(chǎn)生不利影響，因此要盡量減小破茬刀的滑移。

對影響免耕播種機工作部件側(cè)向位移和側(cè)移速度的因素進行了分析，結(jié)果表明：機組作業(yè)速度和工作部件與拖拉機驅(qū)動輪軸線距離增加，都會使工作部件側(cè)位移和側(cè)移速度增大。為了保證壟作免耕作業(yè)質(zhì)量，要求機組速度不宜過高。對免耕播種機設(shè)計而言，可以通過增加兩下懸掛點距離來增大拖拉機兩下拉桿之間的夾角，從而使播種機工作部件與驅(qū)動輪軸線距離減小。建立了四桿仿形機構(gòu)安裝拉力彈簧的免耕播種機單體受力模型及開溝深度穩(wěn)定性數(shù)學(xué)模型，分析表明:增大機器質(zhì)量、增加機器對通過重心軸線的轉(zhuǎn)動慣量，有利于提高機器運行過程中的開溝深度穩(wěn)定性，對免耕播種機的設(shè)計具有指導(dǎo)意義。增大拉力彈簧剛度系數(shù)有利于開溝深度穩(wěn)定，但上仿形時會使仿形輪下陷深度增加而減小播深，增大阻力，因此要綜合考慮。

［1］李鳳芝，侯春玲.農(nóng)用機械閑置期間的維護與保管［J］.吉林農(nóng)業(yè)，2013，（7）.

Research on Application of New Technology in Construction and Promotion of Agricultural M achinery Based on Design Chain——Taking App lication of New Technology of No-tillage Planter for Agricultural M achinery as an Exam p le

QI Zhi-lun
（Jimo City Agricultural Comprehensive Administrative Law Enforcement Battalion，Jimo，Shandong 266200，China）

Based on the problem of poor quality of agricultural products，low efficiency of investment in science and technologyand long length of research and development under the development mode of traditional agricultural machinery，the paper introduces the design chain to develop new products of agricultural machinery and specializes in the development of agricultural machinery products，focuses on the problems in the application of design chain development of new agricultural products applicability，design chain construction and operation.

agricultural machinery；agricultural extension；design chain；agricultural products

F323.3

A

2095-980X（2017）06-0019-02

2017-05-26

祁志倫（1987-），男，山東德州人，助理工程師。