許予永
(國家農機裝備創新中心,洛陽智能農業裝備研究院有限公司,河南 洛陽471000)
農業機械作為提高農業生產效率、保障資源充分與有效利用、實現環境友好和可持續發展的農業生產必備工具,是農業生產發展的重要物質基礎,是現代農業技術集成應用和生產方式變革的載體,是現代農業實現優質高產、環保低耗、安全高效的重要依托。經過70多年的發展,我國農業機械行業取得了巨大成就,但還存在一些問題,需要不斷突破,把握創新的主動權,為實現農業現代化作出更大貢獻。
2004年,國家頒布實施《中華人民共和國農業機械化促進法》,并出臺農機購置補貼政策,由此,我國農機行業進入快速發展階段。農業生產從主要依靠人力畜力轉向主要依靠機械動力的新階段;農機工業快速發展,邁進世界農機制造大國行列。
2004—2021年,每年的中央1號文件都聚焦“三農”,加之各種支農、惠農政策的密集出臺,農機行業迎來較好的發展時期。農機工業產業規模快速增長,主要農機產品保有量大幅增長,支撐農機化發展的能力進一步增強,主要農作物耕種收綜合機械化水平快速提升;制造體系形成健全的產業鏈,產業集群效應凸顯,大企業引領行業發展;制造工藝與管理信息化水平大幅提高,產品質量不斷提高、產品結構快速優化。
我國成為世界農機制造和使用的第一大國,形成了65大類、4 200多個機型品種的農機系列產品,自主品牌國內市場占有率超過90%[1]。截止到2020年底,全國農機總動力達到10.56億kW,比“十二五”期末增長17%。農作物耕種收綜合機械化率達到71.25%,比“十二五”期末提高7.4個百分點,其中小麥、玉米、水稻三大糧食作物耕種收綜合機械化率分別達到97%、90%和84%,分別比“十二五”期末提高3.5個、8.6個和6.2個百分點,創建614個主要農作物生產全程機械化示范縣,畜牧水產養殖、設施農業、農產品初加工、果菜茶機械化穩步發展。農業機械化的發展為我國糧食戰略安全提供了有力支撐。
拖拉機、收獲機等主導農機產品取得長足發展,大中型、中高端、復合型產品得到廣泛應用,作業質量和效率明顯提升。據不完全統計,2020年,我國大中型拖拉機銷售41.6萬臺,同比增長40%,其中73.5kW(100 hp)以上大型拖拉機銷量達到10.1萬臺;小麥收獲機銷售1.8萬臺,同比增長13.6%,其中8 kg/s喂入量機型占比超過96%;玉米收獲機銷售4.22萬臺,同比增長17.9%,其中4行機占比達到42.7%;水稻收獲機銷售5.67萬臺,同比增長23%,其中喂入量6 kg/s及以上產品占比達到51%。
拖拉機動力換擋、CVT、智能控制、輔助/無人駕駛、智能信息定位與交互傳輸等新技術得到更多的應用和發展,產業轉型速度加快,中高端產品得到進一步發展[2]。農機企業積極響應國家排放升級的要求,滿足國四及更高排放要求的動力總成、混動/純電動等清潔能源的應用加快。小麥收獲機縱軸流機型憑借超強的脫粒分離能力及多種作物收獲能力,向更高功率、大喂入量、智能化方向發展。玉米收獲機隨著籽粒收獲技術的成熟和糧食烘干設備的發展,摘穗收獲機型有被籽粒直收機型取代的趨勢;穗莖兼收機型滿足秸稈綜合利用的環保要求,發展空間繼續看好。水稻收獲機以5~6 kg/s喂入量的履帶單縱軸流機型為主,作業效率、產品品質及多種作物收獲能力進一步提升;多功能、大功率、底盤驅動能力增加、高強度輕量化材料應用和智能化技術得到更多應用。
雖然我國的農業機械發展取得了長足進步,但與發達國家相比,在農機裝備制造水平、產品可靠性、農業機械化水平和農機作業效率等方面還有一定的差距,主要體現在整體研發能力較弱、核心技術有待突破、關鍵零部件依靠進口、基礎材料、配套機具質量不高、全程全面機械化發展不均衡等問題,成為影響農機工業、農機化高質量發展的最大制約[3]。
目前我國農機產品主要集中于動力機械、糧食生產機具等傳統產品;農機制造企業多而不強,核心競爭力需要提升;傳統農機產品過度競爭、產能過剩、效益下降,產業集中度較低。從產業規??矗珖r機制造企業超過8 000家,規模以上企業不到1/4。從產品供給看,大中型拖拉機制造企業接近220家,而按照市場需求來看,產能前10家企業基本能夠滿足整體需求。收獲機械、農機具面臨同樣的制造資源重復、高端制造能力不足的難題。
產品制造技術與國外仍有一定的差距,彎道跨越難度較大。拖拉機關鍵技術方面,發達國家于1970年開始釆用動力換擋技術,而我國是2014年開始研發,相差44年;發達國家于1961年開始釆用閉心式液壓系統,而我國2010年開始采用,落后39年。收獲機關鍵技術方面,發達國家1976年開始生產縱軸流谷物聯合收獲機,我國2011年開始生產,相差35年。在產品可靠性方面,20世紀80年代,意大利菲亞特公司的拖拉機平均故障間隔時間(MTBF)指標是350 h,而我國某大型農機企業的拖拉機MTBF指標2017年才達到330 h,落后30~40年。高端拖拉機產品芯片類、柴油機的高壓共軌系統、濕式離合器等仍需部分進口。采棉機的采棉頭制造技術、采棉頭動態檢測系統、采棉機自動化控制系統等核心零部件制造能力不足,短期內難以實現全面突破。
農業機械化在區域、產業、品種、環節上發展不平衡不充分的矛盾凸顯。從區域上看,北方平原地區機械化發展較快,南方地區特別是西南丘陵山區發展較慢,典型丘陵山區縣農作物耕種收綜合機械化率低于50%。從產業、品種和環節上看,主要糧食作物生產機械化水平較高,棉油糖果菜茶等經濟作物生產關鍵環節以及畜牧業、漁業、農產品初加工、設施農業等領域機械化水平較低。推進農業機械化全程全面和高質量發展,還有許多制約因素需要攻克。
(1)完善產業政策體系。促進研發、制造、市場監管、應用等產業鏈供應鏈各環節、各部門政策形成合力,加快推進國內已有新材料、高端元器件、先進制造等高端技術跨行業、跨部門產業應用,加快培育國內高壓共軌技術、液壓和電氣元器件等專精特新高性能零部件生產企業做強做大。
(2)完善農機購置補貼政策。進一步優化完善農業機械購置補貼政策,加大對擁有自主知識產權的創新產品和高性能裝備的補貼激勵,不斷擴大對高端、綠色產品的補貼力度。提高產業門檻,持續壓減低端產品的補貼金額及份額,減少低端產品的介入。探索推進重大裝備應用示范補助,引導企業加大投入發展高端產品。
(3)搭建公共服務平臺。加強農機裝備基礎研究和基礎數據積累、關鍵核心技術攻關、重大農機裝備研制和共性檢測平臺研究,建立面向行業提供研發、設計、標準、檢測、人才培訓、數據分析與共享等公共技術服務,支撐高端農業裝備基礎性、戰略性、前沿性科學研究和共性技術研究。創新組織方式,整合國內技術資源,打破行業界限,開展跨行業合作,組織關鍵共性技術重點突破。
(1)建立以生產企業為主體,科研機構和大專院校參加的產學研相結合的創新研發體系,提高自主創新能力,推動創新成果向企業轉移轉化[4]。
(2)打破行業界限,開展跨行業合作。針對重點發展領域和重點裝備的關鍵技術和產品急需,采取“聯合開發,分工合作、共同所有”的模式,突破關鍵共性技術。
(3)創新人力資源管理機制。強化基礎教育,支持國內高校加強農業裝備工程學科建設;針對農機行業人才吸引力弱,技術人才培養、保留難度大等問題,農機企業主動加強人才規劃,建立健全全球化人才招聘和常態化人才培養機制;全面實施專項激勵措施,采取多種形式、要素,激勵發揮人才作用。
(1)智慧農業示范。組建先進農業裝備應用與服務組織,針對糧食生產功能區、重要農產品生產保護區、特色農產品優勢區等特色區域農業作業需求,利用智能農機、精準農業、機藝融合等裝備資源創新和集成優勢,實施全過程先進農業裝備成套解決方案,構建“先進農業裝備+全程機械化”作業服務模式,開展先進農機裝備應用和作業服務示范,帶動社會化農機服務組織、專業機構共同開展農業生產性服務,助力鄉村產業振興,促進一二三產業融合發展[5]。
建設基于互聯網+智能農業裝備的應用項目,通過基于農業全產業鏈傳感矩陣的人工智能大數據決策體系,為農業全產業鏈提供大數據支撐[6]。分別針對種糧戶、購機者、經銷商、合作社/種糧大戶、農機管理部門等不同的應用對象提供適用的數據服務。一方面為生產企業提供從研發、生產、倉儲、物流到銷售全生命周期產品管理,為質量、采購、服務、研發等部門提供數據支撐;另一方面為用戶和政府部門提供作業調度、作業管理和監控、農機故障診斷和保養提醒等服務。
打造智能農業平臺,整合需求與服務,推動農機應用商業模式變革,拓展為以農機裝備為核心的、為現代農業提供核心價值服務的生態型綜合平臺,以示范農場模式為基本點,逐步形成推廣農場管理云應用效應。
(2)精準農業智能決策系統示范。一是利用遙感、航空攝影測量、北斗定位及數字化測圖等空間定位定量技術獲取農田地塊的地理信息。二是針對大田不同區域,對田間作物生產的非均勻變動管理,采用變頻技術實施物質的變量投入,從整體上降低物質消耗、發揮資源的最大潛力和效益,同時實現對環境的保護。三是逐步建立決策支持系統管理差異性與變動性的決策支持系統。
(3)典型農業機器人應用示范。面向規?;筇锓N植領域作業自動化智能化的需求,開展雜草去除機器人、植保機器人的應用示范;在設施園藝領域重點示范果蔬采摘機器人應用示范;通過機器人的應用示范,大幅度提高勞動效率,減輕勞動強度。
我國農機行業經過70多年的發展取得了巨大的成就,走出一條適合中國國情的發展之路,成為全球有影響力的農機制造大國和農機使用大國,但中國還不是農機強國,在創新能力、技術水平、制造能力、農機化水平等方面距世界先進水平還有很大差距。未來的發展中,農業機械行業要在主機產品、關鍵零部件、核心技術、產品可靠性、公共服務平臺建設、農機農藝融合、全程全面機械化方面發力,強基礎、補短板,為實現農業現代化提供重要支撐。