信息化在拖拉機制造業中的發展應用

張永楨

（一拖（洛陽）福萊格車身有限公司 河南 洛陽 471003）

1 引言

近幾年來，信息技術不再是科技相關人員陌生的領域，科學技術的飛速發展為農機行業帶來了無數次的創新。如今，所有行業開始在往智能技術的方向發展，在拖拉機的制造發展中，信息技術擔任著越來越重要的角色，制造設備、工藝、工廠人員的靈活調動是一個企業發展的最主要的特點。農機制造公司，尤其是拖拉機制造公司將面臨管理創新等局面。在這種轉型中，拖拉機制造技術的升級將朝著精密化、信息化、智能化以及綠色化的發展方向前進[1]。

2 信息化控制技術在拖拉機中的發展

由于信息化的技術發展，拖拉機的制造發展慢慢往信息化、智能化的方向不斷靠攏，信息控制技術已開始朝著自動化、遠程化和智能化的方向發展。現在的多種行業的發展是基于CAN總線技術，結合網絡管理方面的3S技術來促進農業的飛速發展。智能的監控系統被廣泛使用，可視化和實時性能得到顯著提高[2-3]。

地面管理、自動故障診斷、智能四輪驅動系統、胎壓自動調節等在大型拖拉機中得到了廣泛的應用。國外有許多企業已經使用了精準農業系統，如CNH的PLM system、JohnDeere的Green system等，諸如這些系統不但實現了對機器的遠程控制，還能在管理的基礎上實現智能導航、自動轉向等[4]。2016年9月發布了相關政策，提出了無人駕駛拖拉機的概念。在現有的基礎上，拖拉機的基本要求與軟件設備等是通用的，傳統的橋梁被取消了，使用GPS和實時記錄進行超高精度的引導，以及通過最準確的衛星傳輸現場進行數據校正信號，完成這些操作后，遠程配置基本完成，通過實時的智能操作與監控，來實現自動操作的信息化拖拉機[5]，具體圖像如圖1所示。

圖1 Case無人駕駛概念拖拉機

國產拖拉機信息控制技術和電氣控制技術是同步發展的。拖拉機電氣系統在早期發展中結構單一，其智能控制操作主要是對拖拉機發動機的啟動和照明。隨著信息化的發展以及技術的升級，電氣控制開始擴展到電子控制液壓系統控制、動力換擋；隨著拖拉機近幾年在車載控制器的發展，北斗全球定位（GPS）和計算機大數據云計算的發展，國產拖拉機等農機已經開始朝著信息控制技術的自動化、智能化、遠程化發展。隨著國Ⅲ排放發動機的相關資料的普及，結合北斗導航系統以及大數據云計算技術，使得國產拖拉機的控制技術進入Can全面控制時代，互聯網大數據云計算技術，拖拉機的相關技術逐漸進入遠程控制，精準農業系統技術結合差速定位系統已經在拖拉機自動駕駛中得以應用[6-7]。

3 信息化在拖拉機生產中現狀

3.1 設計制造系統

現在流行的計算機輔助設計不再能快速、方便地滿足拖拉機在日常用途中的復雜要求，并且對于圖紙設計，有著更加嚴格的要求，以使這種設計流行起來。在原始設計要求方面，需要更多的3D產品設計和開發，通過這種方式才能更加直觀地接近自己的設計產品。可以在3D軟件中的設計對象上執行更實際的效果，例如裝配干涉檢查、材料質量檢查和設計結構的動態演示。隨后，基于3D產品模型的數字化設計和制造系統已逐漸開始在傳統拖拉機制造業中使用，并得到初步發展。

3.2 物料計劃系統

傳統的拖拉機制造公司主要通過物料需求計劃系統直接從所需零件的數量和時間，加工零件，采購零件和外包零件以及建議計劃訂單數量。計劃結果轉換為生產計劃和采購申請。以先進的ERP管理模式與電商系統，不但方便了采購部門操作，為其提供數據支持，更為供應商存儲提供了基礎。

3.3 產品生命周期系統

對于整個解決方案的PLM系統是贊成的，根據其在拖拉機制造業中的需求有兩個分類：企業服務信息以及產品制造信息。所以在規劃和實施CAPP系統時，對于流程設計和管理問題要及時解決，是實現信息集成的一個重要目的。充分應用CAPP技術，走過程信息化的發展道路，通過這個技術提高過程設計質量以及快速響應能力，這是拖拉機技術發展的重要手段。

3.4 信息共享交換系統

使用計算機網絡，在一定時間，某個空間中的協作工作技術，團隊成員共享知識和信息，以避免潛在的不兼容引起的沖突。

4 發展前景

先進家用拖拉機的關鍵技術將朝著高效、節能和智能的方向發展，企業將轉變為系統解決方案提供商。應用模型朝著專門的細分市場發展，當前的動力系列繼續發展到大規模，發動機排放升至國家第三，國家第四和第五級。甚至更高的標準，液壓電子控制技術正在向電子控制和自動組合控制技術發展，信息控制向智能化發展。

4.1 發展方向

縱觀農用拖拉機技術的發展歷史，短短20年中，互聯網技術已滲透到包括傳統行業在內的各行各業。尤其是在“Internet +”行動計劃之后，以信息化為特征的新型生態國家發展戰略已初具規模。以物聯網和智能農業機械設備為特征的精密農業系統已成為研究重點。這也代表了中國農業生產方式的未來發展方向。作為智能農業機械設備和農業生產信息網絡的重要節點，拖拉機必將在以下幾個方面實現快速發展：

（1）高效作業 拖拉機是巨大的農業物聯網系統中的生產終端。一方面，它與生產企業（或相關服務機構）連接，以實現對拖拉機運行狀態的實時監控。各種操作數據將上傳到相應的服務器。經過處理后，將其分類存儲，這對于拖拉機的維護，故障預測以及類似產品的預先設計和后續升級具有極其重要的參考價值。最少的投資可以獲得最佳的經濟和環境效益，并實現有限的農業資源。最優的分配和有效利用確保了整個農業生產系統的高效率。

（2）節能環保 為了應對由于農業機械化的不斷擴大而引起的石油短缺和環境污染問題，該國對柴油機排放法規的要求將變得越來越嚴格。預計將在2-3年內引入國家IV排放法規。機上凈化、機外尾氣處理技術及其組合解決方案將在拖拉機上得到更廣泛的應用，以使整個機器的排放降至最低，并在機組運行期間實現零排放，無污染，低噪音和高效率。從根本上解決農業機械化過程中的節能減排問題。

（3）信息化與智能化 伴隨著互聯網的發展，信息技術在農機方面的使用范圍開始逐漸擴大，隨著全球精密系統的出現，以及信息化農機的成熟，尤其我們開始提出“互聯網+”以及“人工智能2.0”計劃，使得農機尤其適用頻率最高的拖拉機信息化、智能化逐漸實現。拖拉機在信息化的技術發展方面有著更加廣闊的發展空間，大數據互聯網技術以及智能動力驅動技術將是拖拉機信息化的關鍵技術，是未來拖拉機的新亮點和技術發展的新方向：

1）就整機而言，拖拉機產品的功率要求逐漸擴大、發動機排放的有害尾氣逐漸降低、性能指標不斷擴大，拖拉機產品呈現著高舒適性、高能低耗以及安全性較佳的方向發展。

2）對發動機排放法規的要求越來越嚴格。電控單元泵和高壓共軌技術將得到更廣泛的應用。預計將在2-3年內引入國家IV排放法規。

3）在傳動技術方面，動力換擋和動力換向技術的各種模塊化配置加速了應用，并開始涉足無級變速器的應用研究，同步器換擋，HST傳動技術，電動液壓操縱和其他技術將在中小型輪式拖拉機產品中得到更多的應用和發展。