智慧農機發展及其對策探討

摘要：指出了農業機械化是現代農業的重要標志和物質技術基礎，機械化程度對農業現代化發展影響越來越顯著，推進農業現代化，必須加速農業機械化智能發展步伐。通過分析國內智能化農業機械發展現狀，利用數據分析從不同的角度探究了我國智能化農機發展存在和面臨的一些主要問題，并針對性提出了未來發展對策。研究可在一定程度上為智慧農機在現代農業發展中的應用提供參考價值。

關鍵詞：智慧農機;現狀;主要問題;對策

中圖分類號：F323 文獻標識碼：A 文章編號：1674-9944（2020）2-0260-05

1 引言

2019年中央一號文件再次聚焦“三農”，提出了在全面建成小康社會中“三農”工作必須完成的硬任務，對“三農”工作作出了全面部署。連續16年聚焦，更突顯出了中央對我國農業的重視。目前，我國農業正處在從傳統農業轉型到現代農業的關鍵時期，農機作為農業現代化程度的重要指標，隨著計算機技術、信息技術、人工智能技術的發展，正向著智能化發展。

在“夯實農業基礎，保障重要農產品有效供給”方面，今年的一號文件提出“加快突破農業關鍵核心技術，培育一批農業戰略科技創新力量，推動生物種業、重型農機、智慧農業、綠色投入品等領域自主創新”，再次提到了智慧農業。本文擬通過分析智慧農機和智慧農業的關系，以及智能化農機在現代農業中的應用，總結國內農業機械智能化發展現狀，從多個角度探究我國智能化農機發展面臨的一些主要問題，并探討相關對策，為我國農業的現代化發展建言獻策。

2 智慧農機發展現狀分析

2.1 智慧農機與智慧農業

隨著農業科技的發展，“智慧農業”成為當前農業科學的研究熱點。對“智慧農業”的定義，學術界至今還未形成共識，但都涉及了這幾方面內容：采用高科技信息技術如云計算、大數據、物聯網等，實現農業生產環境的智能化，能夠根據生產環境的不同靈活的進行感知、預警、分析等，能為農業生產提供精準化種植、智能管理、智能決策等[1，2]。而智能化農業機械（簡稱為“智慧農機”）不僅是智能農業的重要組成部分，更是發展智慧農業的重要手段。從目前國內智能化農業機械發展有關情況來看，國內現有各種農業機械發展正積極向前進步發展，但是與發達國家水平相比較，不管是在作業功能上，還是效能和能源消耗等科技技術方面，還有一定的差距，同時農機的發展跟不上我國現代農業高速發展的需求。所以在當前大力推進現代農業發展的趨勢下，改造現有農機裝備、研制開發高效、節能、綠色環保的智能化農業機械勢在必行，通過努力實現智能化農業機械作業精確化與高效益，能夠高效推進現代農業發展。

智慧農機是智慧農業的重要組成部分，可以說智慧農機的發展是智慧農業發展的主要指標。智慧農機通俗化為智能化農業機械，是一種高科技現代化農業機械，利用計算機、信息、人工智能等技術，在機器裝備上安裝多種傳感器和中央處理芯片，以及無線通訊系統、衛星定位監測系統等，使農機形成一種智能化動態作業系統，農業機械可以在不同的作業環境下，發出不同的指令，以使作業工作準確無誤的完成[3]。該農機作業原理主要表現為：安裝在農業機械上的衛星定位檢測系統可以監測農機的各種作業信息，比如深松、播種、收割、玉米機收、插秧、旋耕、植保等作業，這些作業的深度、質量、面積等相關數據可以顯示在信息平臺上，并對這些數據進行分析、統計、處理;而傳感器可以傳輸各種作業信號，這些作業信號可以通過農機上安裝的微型電腦進行邏輯運算并傳導，從而實現一個有機循環的動態作業系統，使農業生產和管理智能化，從而最終實現農業作業標準化、效率化、高產高質化[4]。有關智能化農業機械系統組成結構如圖1所示。

智慧農機的主要特點體現在以下幾點：①提升農機作業時控制、診斷和通信等操作技術;②綠色環保、改善生態環境、作業成本降低、效率增加，對動植物、土壤、水等環境的污染減少了，節省了物資和能源的消耗，提高了經濟效益和環境效益;③操作過程精細化，能夠立即獲取信息和指令，針對不同的作業對象和環境精細執行控制命令以使準確作業;④衛星定位系統能夠實時監測，實施精細的動態農作，自動且高效，增大了實用性和使用效率;⑤安全、可靠，良好的人機接口，操作便捷且舒適，改善了勞動者的操作環境和條件，在降低工作強度的同時也提高了工作效率。

智能化農機與傳統功能性農機相比較，它有多方面的優勢，具體如表1所示。

我國農機行業已經由黃金發展期步入了升級轉型的調整期，因此發展智能制造是傳統產業轉型升級的必然趨勢。我國農機化水平在農機購置補貼政策的推動下發生了巨大改變且在不斷提高。智能制造相比傳統的生產，不管是在人工成本方面還是產品同質化方面或是提高效率方面等，都越來越起著舉足輕重的作用。伴隨著實踐“中國制造2025”的情境下，智慧農機將持續向智能化、高科技化、自動化、信息化等方向不斷地快速發展[5]。

2.2 國內智能化農機發展現狀

近些年來，國家已不斷出臺了一系列有關農機扶持政策以大力支持農業現代化，比如農機購置補貼、鼓勵開拓國際農機市場、農機貿易出口退稅等相關政策，有力促進了農機生產規模化和機械化;同時不斷提升農業機械裝備水平，小型和大型機農業械數量都在大幅增加，特別是大型農機。

根據全國農業普查數據，2016年底，全國聯合收割機114萬臺，相比10年前的聯合收割機55萬臺數量來說，增長了約107%，全國拖拉機2690萬臺，相比10年前農用大中小拖拉機1739萬臺數量來說，增長了約5. 5%。由于農業機械的規模化和農業機械裝備水平的提升，小麥、稻谷、玉米這三大糧食作物的機械化耕收程度都在提高，其綜合機械化率基本都達到了60%之多，特別是小麥綜合機械化率達到了80%以上。

從農機行業運營情況來看，2017年農機12個子行業企業主營業務收入為4291. 35億元，相比2016年增長了約6%，其中，子行業增速較高的是畜牧機械、林業機械和漁業機械，分別為26. 62%、44. 49%、54. 87%。

2018年底，國務院印發了《關于加快推進農業機械化和農機裝備產業轉型升級的指導意見》，該意見再一次體現了農業機械化推進農業現代化的重要性，意見中明確指出：“農業機械化和農機裝備是轉變農業發展方式、提高農村生產力的重要基礎，是實施鄉村振興戰略的重要支撐”。可見，發展農業現代化的重要標志和物質基礎就是發展農業機械化。

2019年2月，農業農村部等七部門聯合印發《國家質量興農戰略規劃（2018～2022年）》，規劃中提出加快農業綠色發展、推進農業全程標準化等7個重點任務，而農業機械化作為農業現代化重要的物質基礎，農機的發展是農業綠色發展的必然需求。大力推廣綠色高效的設施裝備和技術，提升農機裝備質量水平，推進農機高速發展。《中國制造2025》關于農業機械行業規劃中談到，到2020年，農業機械行業要構建形成核心功能部件與整機試驗檢測開發和協同配套能力，推動200馬力以上大型拖拉機和采棉機等高端產品市場占有率持續提升，提升化肥和農藥的利用率，并掌握農機的核心零部件制造和可靠性關鍵技術，提升拖拉機和聯合收割機的平均無故障時間。

當前用于衡量各國農業機械化水平的一個非常重要指標就是農業機械總動力。用于農、林、牧、漁業的各種動力機械的動力總和稱為農業機械總動力。圖2是2008～2017年近10年我國農業機械總動力變化趨勢圖，2015年達到這10年內的最高峰值為111728. 07萬kW，2016年的97245.6萬kW相數值比于2015年的高峰時期數值有所明顯下降，但是2017年有出現回升趨勢，接近10億kW。

2016年農業機械總動力數值出現下降主要有2個原因，一是由于近幾年一直在加速推進我國農業適度規模生產，淘汰了比較多的部分小功率農業機械以及環保水平不達標農機，取而代之的是效率更高的大功率農機，見圖3走勢情況;二是中央財政農機購置補貼從2008年開始一直是往上走的較高趨勢，帶動了農機更新換代速度的提高加，見圖4農機補貼走勢情況。

從圖4我國農機購置補貼10年情況走勢圖來看，國家財政規劃投入農機購置補貼約1826億元，但從國家農機購置補貼政策實施以來，實際上已經累計投入資金2000多億元，惠及3000多萬農戶，扶持4000多萬套農機具給農民以及各類農業經營主體，農業機械化得到了跨越式發展。農機購置補貼政策以來，截至到2017年，全國大中型拖拉機擁有量達到670萬臺之多，每百戶農民拖拉機擁有量達到13臺，畝均動力達到0. 49 kW。

從圖5全國耕種收綜合機械化水平走勢圖來看，一直是穩步增長，到2018年，農作物耕種收綜合機械化率已經達到了67%，相比2012年的57%，在6年里增加了10%，其中，小麥、稻谷、玉米這三大糧食作物的綜合機械化率基本都達到了60%之多，特別是小麥綜合機械化率達到了80%以上，農業機械化已進入發展階段。

從圖6近幾年我國農業機械制造行業收入規模走勢圖來看，2017年農機制造行業收入規模達到4291. 35億元，相比2015年增長15%，比2016年增加6%。12子行業基本上都實現了正增長，雖然2017年農機購置補貼金額有所下降，但是對農機行業運行情況幾乎沒有影響，反而促進農機行業市場競爭力增強。

從圖7的2015～2017年農機貿易近幾年進出口情況走勢圖看，我國農機出口大于進口，出口性價比高的中小型機械偏多，進口變化平穩，而出口波動較大，從出口貿易變化來，2016年相對2015年出現滑坡，但是在接下來的2017年又馬上回彈，主要原因兩個方面：一是我國“一帶一路”戰略的穩步推進等等諸多利好因素力助了2017年農機出口貿易市場;二是少數國家由于貿易保護主義的升溫偏離自由貿易原則和經濟全球化軌道，導致貿易摩擦增多。

關于近些年有關推進農機發展的諸多政策性文件，如《關于加快推進農業機械化和農機裝備產業轉型升級的指導意見》《國家質量興農戰略規劃（ 2018～2022年）》《中國制造2025》等給智能化農業機械的發展帶來了挑戰機遇，《中國制造2025》中提到要大力推動重點領域突破發展，而農機裝備作為其中之一，當中指出“重點發展糧、棉、油、糖等大宗糧食和戰略性經濟作物育、耕、種、管、收、運、貯等主要生產過程使用的先進農機裝備，加快發展大型拖拉機及其復式作業機具、大型高效聯合收割機等高端農業裝備及關鍵核心零部件，提高農機裝備信息收集、智能決策和精準作業能力，推進形成面向農業生產的信息化整體解決方案[4]。

2.3 智慧農機在現代農業中的應用

在實踐“中國制造2025”的大趨勢下，中國農機行業迎來了發展機遇，農機企業在大趨勢的推動下將進行智能化、自動化、信息化的大變革，以創新驅動引領企業轉型升級，不斷提升高端農業裝備產品的研發能力和供給能力。

2018年國際農機展可以說是中國農機智能化發展進步的體現，產品展示了農機五大技術板塊：農機北斗自動導航系統、農機作業遠程監測系統、農機精準作業控制系統、智慧農機平臺、智慧農場平臺。智能化技術供應商在顯著增加，智能化產品轉向農機精準作業控制領域發展，農業裝備制造企業轉向打造智能化農業裝備。如：深圳冰河展現了衛星平地儀等，該平地儀精度高，適宜多種復雜地形，且不受任何天氣影響，作業范圍大，利用率高;北京合眾思壯展示了自動駕駛系統，該系統定位準確，還可以擴展功能和應用;蘇測導航展示了北斗平地儀，打破了進口壟斷，該平地儀定位精度高，且可進行高精度作業，如起壟、施肥等作業;雷沃重工推出了阿波斯1204拖拉機，該拖拉機有自動駕駛輔助系統和自動變量施肥系統，可進行24小時作業，且可實時定位和定向，全程自動化工作，適宜于精量播種等田間作業;湖南省龍舟農機研發的履帶自走式旋耕機和水稻插秧同步精量施肥機，實現了一機多能，即：耕地、平田、開溝、起壟、埋茬、救援、推土、施肥八大功能集于一機，且少投入，快產出，該履帶自走式旋耕機和水稻插秧同步精量施肥機已經應用于農業作業當中，2018年又新推出了旋耕深施肥機和4.0Z減重收割機，下一步將加大力度研發無人駕駛的旋耕機、插秧機、收割機，力圖實現水稻全程智能機械化，讓智能機械化進一步推進農業現代化。

3 智慧農機發展存在的主要問題分析

綜合分析來看，中國農機的發展不在于技術，農機智能化科技技術相對國外落后僅僅只是一小部分原因，還存在深層的間接問題，智能化農機發展擬存在的主要問題總結如下：

3.1 機械應用智能化還沒有足夠支撐的環境

美國農業部數據顯示，在2017年，其國內農場有205萬個，農業機械化水平很高，糧食作物和經濟作物的全程機械化早在20世紀六七十年代就已經實現了，而中國具有農場數據2016年的統計數據僅1780多個，占總耕地的面積比例非常小，可以說還有很大的空間可開發。同時，根據統計局全國第三次農業普查數據顯示，截至2016年，①從農業生產經營人口數量和結構來看，受教育程度初中以下的比例非常之高，約91. 8%，高中或中專占7. 1%，而大專及以上僅1.2%，年齡在36歲之上的占了80. 9%，有92. 9%的人員集中從事種植業，林業和畜牧業僅2. 2%、3.5%，②從規模農業經營戶農業生產經營人員數量和結構來看，受教育程度在初中及以下也占到了89. 6%，大專及以上的僅1.5%，年齡在36歲以上的人員有79%，67. 7%人員主要從事種植業，21. 3%人員從事畜牧業，林業為2.7%，③從農業經營單位農業生產經營人員數量和結構來看，受教育程度在初中及以下的人員占72. 3%，大專及以上僅8%，年齡36歲以上的人員占80. 3%，有50. 3%人員從事種植業，林業和畜牧業分別為16. 4%和6.6%。不管從哪個角度，數據都有力的說明了農業經營者文化程度偏低數量比重較大，所以非常需要提升農民對智能化農機的認知水平。

3.2 中小型規模農戶購買意愿較低，對于智能農機認識不夠

首先，由于我國農業經營人員受教育程度偏低占比較大，所以很多智能農機的認識度不高，其次，智能農機系統成本很高，一套農機具需要大約十幾萬元的投入成本，每套系統的成本大約是3～5萬元，而一臺拖拉機產品的年均工作時間大致是200～400 h左右，所以投資大，成本高，回本時間長，導致農戶購買意愿非常低。

3.3耕地環境復雜，智能化農機應用場景不足，發展不平衡

比較先進的智能農機還處于試驗階段，短期內產量肯定不高，加上我國的耕地比重偏小，山地多，平地少，山區占了2/3，而平地僅1/3，所以耕地情況比較復雜，自動駕駛系統的農機很難適應這樣復雜的工作環境，應用場景還很少。同時，發展不平衡、不協調，生產機械化發展比較快的主要集中在糧食作物領域，還有一些領域發展緩慢，比如棉油糖等經濟作物、畜牧業、漁業、農產品初加工等領域;由于我國地形地勢氣候等因素，北方平原和旱田地區較多，所以北方較南方發展較快，而南方因水田地區偏多特別是西南丘陵山區，所以較北方發展緩慢。

3.4 農機產品區域適應性小，市場面較小

從農機產品出口貿易來看，我國農機出口個性化特征較為顯著，出口商品方面，一是主要出口有較大性價比且價格優勢比較強的商品;二是出口商品偏向以中小型農機居多;出口區域方面，多集中在經濟欠發達區域;所以我國農機企業有必要加大農機區域的拓展力度，從而進一步提高我國農機產品的區域適應范圍。

3.5 農機社會化服務質量低，流通服務網絡不夠健全

農機社會化服務涉及到農機作業、農機修理、技術推廣以及農機整機和配件等方面內容，而農機基層體系較弱，同時缺乏相關的專業技術人才，管理和監督機制都不太規范，經營缺乏競爭力，未形成一個系統培訓的農機信息服務隊伍，所以難以跟上社會化服務的需求。

4 智慧農機發展對策建議

我國農業機械化已進入發展階段，在“十三五”規劃中，明確指出加快農業機械化，推進主要作物生產全程機械化[6]，“智能農機裝備”納入了國家重點研發計劃，可見機械化程度對農業現代化發展影響越來越顯著，不只是替代人工勞力、減輕勞動強度的生產工具，更重要的是它影響著農業生產成本和農民種植意愿以及農業生產經營方式的改變，關系到農業投入品減量化使用率和廢棄物資源化利用率，同時，更進一步地關系到農業結構調整、產業鏈條延伸、農產品市場競爭力提升和農業可持續發展。

農業現代化的重要標志就是農業機械化，而農業機械化也是農業現代化的物質技術基礎。所以加快農業機械智能發展步伐對于推進農業現代化發展起著至關重要的作用。筆者從政府層面和企業層面兩個方向提出智能化農機發簪對策的幾點建議。

4.1 政府層面

4.1.1 用大數據引領智慧農機發展

當今已步人大數據信息時代，數據作為當今的重要元素，同時也將當之無愧成為現代化農業生產的新興要素;大數據作為推動全國農業現代化的新動力，更是啟動農業生產向智慧型轉變升級的助力器，所以加快現代農業大數據建設已成為現代農業發展的新趨勢。可以通過積極推動國家大數據綜合試驗區建設，建立數據創新應用示范區和創新應用先行，以及全國各種重要大數據創新創業基地等;還可以采用物聯網技術，衛星定位，RFID，GPS實時定位等多種技術獲取大數據，構筑智慧農機綜合服務平臺。

4.1.2 增強完善智慧農機管理系統工作

增強智慧農機管理系統對農機作業進行實時監管，通過系統實現自動生成作業面積、實時測畝、實時定位和軌跡查詢;實現內部辦公與業務自動化，建立農機監理、農機管理、農機推廣和農機化服務等農機業務管理信息系統，培養一支系統性、科學性的農機信息服務隊伍，提高社會化質量，將農機業務管理和社會服務完成有效融合。

4.1.3 優化農機購置補貼政策

完善扶持農業機械化發展的政策體系，對購置重點機具的經營者實施補貼，必要時可以加大力度;開展以舊換新業務，提高農機利用率;開展農機新產品和大型農機具金融租賃等示范試點;支持智能農機裝備研發項目快速啟動實施;積極探索農業機械化科研和成果轉化的投融資渠道;加大支持對智能農機新技術示范推廣和應用的力度;健全便民利民政策保障制度和體系，提供農機具抵押貸款、擔保貸款、貸款貼息、保險補助等通道，以便降低農機經營風險，拓寬農機市場。

4.1.4 培養高科技創新人才

社會的進步離不開創新型科技人才，人才也是國家發展進步的核心競爭力，可以健全政策措施營造良好的創新創業環境，提供法治保障;增強農機軟科學研究，培養農機科技領軍隊伍，包括管理人才、專業技術人才，推廣人才、企業家人才等，保障農機發展軟實力支撐。

4.1.5 營造良好氛圍，支持丘陵山區農業機械智能化

加快開展丘陵山區農業機械化發展扶持政策的研究，推進丘陵山區農業機械化智能化發展項目;丘陵山區受自然環境影響因素相對較大，出現無機可用的嚴重現象，應大力支持骨于企業針對丘陵山區適宜農機具的研發和供給;鼓勵多種多樣的形式適度進行規模經營發展，比如構建家庭農場、農民合作社等經營體系。

4.2 企業層面

4.2.1 開拓市場，市場是智慧農機發展的根本

中國是一個農業大國，農機市場廣闊。市場是農機工業發展的根本和依托，加大力度開發高端產品的新興市場，增強研發能力和供給能力，促進行業持續穩定發展;開展多元化經營方式，提供優質的服務和高質量的產品以滿足社會多樣化需求。

4.2.2 圍繞實施“一帶一路”戰略，引領農機產品走出去

圍繞“一帶一路”戰略的實施，充分發揮國內農機制造品牌企業在創新中的主體作用和引領作用，加快創制高效、節本、綠色化、智能化農機產品和關鍵零部件，提升產品的質量和產品可靠性。貫徹實施《農業科技創新能力條件建設規劃（2016 - 2020年》，建設農業機械化科研基地，積極推進科技進步帶動農業現代化，讓更多高質量、高效、可靠、自主研發的高端農機產品走向國際。

4.2.3 全程機械化和全面機械化

全程機械化就是全過程機械化，包括產前、產中和產后所有過程;全面機械化是指所有作物和所有地區的生產過程都實現機械化。目前國際上對農業機械產品的歸類大概有大約7000多種，而我國目前只擁有約3000多種，我國的丘陵山區農業裝備還很傳統，產前、產后的機械裝備仍有很多空余，所以企業有很大空間擴大智能化機械產品線。

4.2.4 提升機械裝備水平，實施“互聯網+”農業機械化

一是把發現人才、培訓人才和使用人才作為最重要的發展條件和部門職責;二是不斷引進、消化和吸收國內外最先進的機械裝備，著力推進農業機械化大數據應用。實施“互聯網+”農業機械化，利用“大數據十云計算”等先進技術構建農機物聯網管理平臺，農機生產作業時進行實時監控;還可以通過搭建互聯網電商平臺和互聯網保險服務平臺，方便農機的選購以及保障農機作業的風險。

參考文獻：

[1]鄭文鐘，國內外智能化農業機械裝備發展現狀[J].現代農機，2015（6）：4-8.

[2]李道亮，農業4.O即將來臨的智能農業時代[M].北京：機械工業出版社，2018.

[3]武欣竹，楊繼盛.我國智能化農業機械應用及發展建議[J].農業工程，2017（7）：41-59.

[4]國務院.關于印發《中國制造2025》的通知[Zl.北京：國務院，2015.

[5]劉輝等.農業機械智能化發展現狀及趨勢[J].信陽農林學院學報，2017（3）：86-89.

[6]農業部.關于印發《全國農業機械化發展第十三個五年規劃》的通知[EB/OL]. http：//www. moa. gov. cn/nybgb/2017/dyiq/201712/t20171227—6129917. htm.

作者簡介;周中林（1964-），男，博士，正高級經濟師，研究方向為企業管理及農業經濟管理。