糧倉機械未來發展方向的思考*

董德良 李曉亮 余鵬彪 王 躍 王 松 張圃滋 李 月

(1 中儲糧成都儲藏研究院有限公司 610091)(2 中國儲備糧管理集團公司 100039)

目前，我國糧倉機械行業快速發展，裝備總量快速增加，糧食進出倉效率有一定提高，但是裝備整體制造水平參差不齊，自動化、智能化水平仍然較低。未來的發展方向中，在自動化、智能化作業的需求契機下，為實現糧倉機械領域“信息感知、定量決策、智能控制”的目標，將重點開展基于先進制造、人工智能、工業互聯網等技術的高效進出倉作業等突出任務，整體提升糧食倉儲行業糧倉機械科技水平。

1 糧倉機械科技創新應用現狀

1.1 目前糧倉機械科技研發及應用現狀

糧倉機械是轉變糧食儲運方式、提高生產力的重要基礎。目前我國糧倉機械科技研發和制造水平穩步發展，設備機械化、自動化比例持續提高，高效環保和自動化趨勢在糧倉機械領域逐漸顯現，各類型號、各種功能的糧倉機械廣泛地應用于糧食進出倉的各個環節，行業整體呈現類型規格多樣、市場欣欣向榮的態勢。同時，國家在糧倉機械領域的投入逐年加大，并積極引導行業從業人員推進科技創新活動，糧倉機械高效化、自動化設計理念得到了一定發展，糧倉機械市場也出現了從單一功能到組合設備，從手動化設備到自動化機器的升級改造，加快了行業自主創新的步伐[1]。

但另一方面，由于糧倉機械行業整體起步晚、技術水平落后，糧倉機械生產仍然存在傻大笨粗、功能單一、標準參差不齊、信息化智能化程度低、粉塵和噪音污染大等問題，并且還有一些倉儲作業環節如包糧裝卸、平倉、倉房清掃等需要大量的人工。因此，提高糧倉機械自動化、智能化、環保化水平成為推動我國糧倉機械產業高質量發展的必經之路。

1.2 國外相關領域技術發展情況

在工業4.0浪潮帶動下，智能化、可視化相互融合的研發理念已經是國外先進糧機制造企業生產和管理的發展方向。

1.2.1 國外產品已形成規模大型化產業 大產量、大功率、可移動性強的輸送裝備已經是市場主流[2]，例如國外的吸糧倉機械單機產量最大已達到1000 t/h，帶式輸送機最大運量已達5500 t/h。

1.2.2 國外對產品質量把關嚴、產品可靠性高 國外企業產品著重可靠性、壽命等方面研究，在輸送帶抗拉強度、接頭強度等方面優勢明顯，托輥和減速器等關鍵部件壽命較長。

1.2.3 國外產品充分考慮安全性等技術要求 大多糧倉機械均設計有成熟的輸送保護與檢測方案，產品的安全性、人性化設計受到足夠重視，多項安全設計標準已經成為行業的硬性規定。

1.2.4 新型復合材料、新結構設計方法、新外觀設計理念完全滲透于產品生產制造和運用的各個環節 例如高分子材料和新型復合材料廣泛用于產品覆蓋件，整體外觀設計感更強；在設計方法中增加動態分析與監測等技術，控制系統更加完善。

1.3 我國糧倉機械科技創新情況

近年來我國糧倉機械的產品自主研發能力得到了一定的增強，面對國內糧食在收儲方面遇到的難題，雖然一些科研機構開展了相關的技術創新研究，但是糧倉機械自主創新主要依靠企業，在我國，除少數龍頭糧倉機械企業有自主研發團隊并具有一定的研發能力外，大部分企業普遍存在生產規模小、研發能力弱、核心競爭力缺乏等問題，行業整體自主創新能力嚴重不足。

同時，雖然一些企業通過技術改造能自主提升機械制造水平，但是大多數企業仍停留在相互仿制層面，加之普遍存在資金匱乏、裝備落后、缺乏嚴格標準規范等問題，我國糧倉機械在基礎理論、關鍵核心技術創新、設備標準化方面的研究仍然不夠，這些都影響著我國整體科研水平的提高。

2 糧倉機械未來發展趨勢

2.1 糧倉機械產業發展趨勢

目前，我國基層糧食收儲企業裝備現代化程度不高，收儲現場粉塵飛揚、噪音大，對環境不友好，社會人口老齡化加劇，在人力資源日益緊張、糧源日趨復雜的情況下，產業發展受到明顯束縛。面對此形勢，在下一階段的科技創新中，我國糧倉機械產業的需求趨勢主要體現在三個方面。

2.1.1 自動化、智能化等先進技術需求增加 隨著新技術研究需求增加，在生產作業自動逐步代替人工的趨勢下，關鍵收儲機械生產工藝會更加精進，自動化設備、智能化機器人的研究與應用需求會更加旺盛，糧倉機械設備安全性、環保性、可靠性方面的考慮會更加體現。

2.1.2 配套倉儲裝備與技術需求增加 隨著技術升級需求增大，面向未來人們消費升級與消費多元化，優質原糧、中高端初加工糧油產品將逐步加大市場占比，也迫切需要配套相關倉儲裝備與技術升級。

2.1.3 龍頭企業、研發平臺、相關人才需求增加 市場急需一批有品牌、有規模、有影響的示范標桿企業，同時糧食行業應成立大型糧倉設備研發平臺、精良設備制造平臺、對口銷售平臺，積極培養糧食機械設備設計、制造人才。

2.2 糧倉機械科技創新的需求趨勢

在糧食產業朝著綠色環保、可持續、高質量發展的趨勢下，糧倉機械在未來會向著“產量大型化、功能集成化、裝備標準化、作業自動化、信息數字化、管理智能化”的方向邁進。

2.2.1 產量大型化 近年來，由于超高大平房倉越來越普遍，大產量的進出倉設備需求越來越大。目前市場上已經出現了輸送量300 t/h的移動帶式輸送機和作業量200 t/h的移動式液壓翻板卸糧裝備，大型機械對減輕勞動強度、降低人工成本具有重要推動作用，是今后糧倉機械規模化發展的必然趨勢。

2.2.2 功能集成化 糧倉機械的功能集成主要體現在軟硬件、多功能的融合，甚至需要考慮與其他學科的集成，實現裝備一機多用，做到技術集成、系統集成。

2.2.3 裝備標準化 包括設備參數標準化和操作流程標準化。在設備上研發適應發展需要的標準化設備，實現設計、制造和零配件三統一，逐步解決糧倉設備種類規格多、配件和數據接口不統一、工藝參數參差不齊等問題。在操作流程上制定統一的工藝標準，做到作業流程合理、規范、標準化。

2.2.4 作業自動化 依托先進的自動化技術，在糧倉機械的設備開發上，開發一系列代替人工的自動化進出倉設備，在裝卸車轉運、糧食清理除雜、進出糧倉等關鍵環節實現全自動化。

2.2.5 信息數字化 在工業互聯網、5G、傳感器等技術支撐下，實現進出倉作業線的設備互聯互通，實現設備狀態信息和作業信息的全自動檢測，讓設備管理全程可追溯。

2.2.6 管理智能化 實現設備智能化和設備管理智能化。實現設備智能進出倉作業，實現設備維護管理主動化。

2.3 糧倉機械科研及組織發展趨勢

2.3.1 糧倉機械研究基地將會逐步建立 依托高校、科研院所、龍頭企業和相關領域合作機構等，結合機械制造、人工智能、糧食儲運等多學科專業特點，建立一批對糧食儲運行業的科技進步具有明顯推動作用的研究基地，提升糧倉機械整體工程化能力。

2.3.2 糧倉機械相關科技信息平臺將會逐步搭建 結合互聯網技術和大數據，整合國內外糧倉機械行業關鍵科技信息，包括研究成果、最新產品和相關論文專利等，將平臺建立成信息溝通、產業轉化的支持體，推動行業的科技信息進步。

2.3.3 與糧倉機械產業相關的創新聯盟和孵化器等將會加快發展 推動龍頭糧倉機械企業與高等院校和科研院所共同組建產業技術的創新聯盟，推動優秀糧倉機械企業自主建立研發機構，加快行業技術孵化。

3 糧倉機械未來研究重點

3.1 糧倉機械基礎研究重點

3.1.1 糧倉機械相關的先進傳感器運用基礎研究 糧倉機械的智能化主要依靠先進的傳感器技術，在傳統糧食機械機電一體化技術的基礎上，運用先進傳感、智能控制、工業互聯網等信息技術，使傳統糧倉機械具備一定的作業環境現場感知、作業狀態實時監測、作業過程自適應調控、能夠自動導航、按需精準變量作業和遠程運維能力，使傳感技術在糧流大小、糧食水分在線檢測、物料狀態、風選風速、設備轉速、原糧雜質等方面取得突破。

3.1.2 基于先進制造的糧倉機械先進制造方法研究 將先進設計、制造技術和方法運用于糧倉機械制造，運用Solidworks、Creo、ANSYS、ADAMS等先進設計工具，構建一套完善的數字虛擬設計、動態分析與仿真、標準程序加工裝配、調試與完善的產品開發線，規范從樣機到產品的管理方法，構建標準設計方法和標準零部件庫等。

3.1.3 糧倉機械標準體系研究 制修訂與糧倉機械設計制造、維護管理等密切相關的基礎標準、技術標準和管理標準。一是基礎標準，包括制定糧倉機械領域術語、水平評價和機械匹配標準，二是技術標準，制定制造工藝、能耗、運維等標準；三是安全管理等管理標準。通過一系列標準的制定，基本建立起符合行業實際的糧倉機械標準體系，滿足行業發展需要。

3.1.4 基于工業互聯網的糧倉機械數據通訊和存儲標準研究 按照智能化糧倉機械建設思路，為防止出現各設備“數據”雜亂、大量數據浪費、可追溯性差等問題，按照標準化的建設理念，將進出倉關鍵機械的數據信息統一布局，開展制定統一的數據通訊協議和數據存儲等標準的基礎研究，實現信息整合與共享，打破信息孤島，將已有企業標準上升到國家標準，通過打造檢驗檢測云平臺、互聯網+和傳統制造業結合的手段實現各類數據追溯和質量控制，以高起點研發新型智能化糧倉機械設備。

3.2 糧倉機械應用技術創新研究重點

3.2.1 綠色高效平房倉進出倉的技術創新研究 基于高效、可靠、環保、擴展性高的輸送技術研究。重點針對影響進出倉關鍵作業的大型機械，如裝倉機、補倉機、輸送機和扒谷機等。在工業4.0的全球化背景契機下，充分發揮智能制造優勢，結合糧倉機械行業的實際情況，以平房倉進出倉高效作業為目標，利用先進的自動化技術，開展糧食在進出倉環節自動化的探索，將運動學及動力學、工業機器控制、工業機器人環境感知技術、工業機器人的編程語言等技術手段與糧食作業特點結合，研發糧食儲運領域各適應環節的自動化裝備。利用神經網絡和深度學習等人工智能技術，實現高效轉運和自動化進出倉，實現真正的無人化進出倉作業。

3.2.2 淺圓倉進出倉裝備綠色智能化升級 研發淺圓倉糧食進倉多點智能分級設備、數控均勻布糧設備、機械化安全清倉設備等，研究淺圓倉粉塵爆炸綜合防范與治理技術，提升整體淺圓倉進出倉裝備綠色升級。

3.2.3 綠色高效智能清理裝備研發 積極開展粉塵濃度傳感器技術等相關研究，探索智能噴霧降塵等技術，研發智能粉塵在線監測系統、智能環保清理篩等智能清理裝備，對糧庫進出倉作業各塵源點的粉塵濃度實時在線監測，加強糧庫勞動保護，提高整體智能化清理水平。

3.2.4 綠色高效智能烘干裝備研發 開展綠色高效智能烘干技術研究和裝備研發，研究熱質傳遞規律，建立有效的熱傳導模型，開展糧食干燥設備數字化、信息化、智能化新技術研究，提高設備干燥質量和效率，增強干燥設備穩定性、可靠性和安全性，降低故障率。

3.2.5 糧倉機器人的開發 開展平倉、登高、輸送、翻糧、清掃、空倉消毒、熏蒸投藥、扦樣、巡航等環節機器人的探索，跨行業跨領域整合糧食機器人研發技術，將運動學及動力學，工業機器控制，工業機器人環境感知技術，工業機器人的編程語言等技術手段與糧食作業特點結合，研發糧食儲運領域各適應環節的機器人裝備。

3.2.6 糧倉機械作業監控平臺開發 工業互聯網在設備巡檢和作業管控中的技術創新研究。依托工業互聯網技術特點，結合5G通信、云存儲和高性能計算機，實現各個糧倉機械設備狀態巡檢和設施作業管控，讓作業場景做到數據化、信息化、智能化，提高糧食進出倉場景中的工作效率，降低成本。在設備維護方面，通過糧倉設備間互聯互通，獲取設備數據，實現自動監控各設備運行狀態，確保進出倉作業安全，保證質量和效率最大化。在作業管控方面，利用可視化技術，智能檢測分析作業是否符合安全規范，提升作業規范性。

3.2.7 優質包裝糧油倉儲裝備的研發 開展優質包裝糧油相關的倉儲技術及設備研發，重點展開裝卸、搬運、堆垛自動化和智能識別等研究，提高包裝糧進出倉效率，降低物流成本。同時，推動糧油包裝規格尺寸統一標準，使之與各環節物流設施設備相匹配，提高包裝糧油倉儲整體標準化水平。

4 相關支撐措施

一是強化政策協調指導，完善相關支撐政策。二是加強金融政策的扶持，提高宏觀調控能力。三是完善長效合作機制，推動龍頭企業與高校、科研院所開展各種形式的合作，形成產學研聯盟，加快相關成果轉化。四是加強人才和平臺建設，鼓勵高質量人才向企業聚集，探索高效靈活的人才引進、培養政策，培養在糧倉機械領域的先進制造、人工智能等應用型人才。