王軍芳

(甘肅省酒泉農(nóng)墾技工學(xué)校,甘肅酒泉 735000)

基于集成制造系統(tǒng)模式的機(jī)械化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)的研究

王軍芳

(甘肅省酒泉農(nóng)墾技工學(xué)校,甘肅酒泉 735000)

科技在不斷的發(fā)展,生產(chǎn)力水平也在逐漸提高,為了適應(yīng)現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的趨勢,需要建立科學(xué)合理的機(jī)械化模式,本文將集成制造系統(tǒng)模式和機(jī)械化生產(chǎn)系統(tǒng)相結(jié)合,提出了集成化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)模式,建立了集成化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu),農(nóng)場作物、機(jī)器作業(yè)工藝以及機(jī)器設(shè)備也在優(yōu)化配置,促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)整體性提高。

集成 制造系統(tǒng) 機(jī)械化 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)

現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)指由農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程所涉及的人力資源、物理資源以及軟資源共同組成的一個(gè)具有特定功能的有機(jī)整體。該生產(chǎn)系統(tǒng)采用信息技術(shù)、生物技術(shù)、管理技術(shù)以及生產(chǎn)技術(shù)相結(jié)合，貫穿于農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)的整個(gè)過程中。將信息、資源、功能以及過程相結(jié)合，最終實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的信息流、價(jià)值流的集成，降低產(chǎn)品成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量、改善服務(wù)并且將資源合理配置，為全面提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的市場競爭力而不斷努力。

1 基于集成制造系統(tǒng)模式的機(jī)械化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)理論框架構(gòu)建

1.1 制造系統(tǒng)及集成制造系統(tǒng)模式

主要從三個(gè)方面研究制造系統(tǒng)：(1)制造系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方面，制造系統(tǒng)包括人員、生產(chǎn)設(shè)施、物料加工設(shè)備和其他附屬裝置等，把所有的硬件作為一個(gè)統(tǒng)一體。(2)其轉(zhuǎn)變特性：制造系統(tǒng)屬于生產(chǎn)要素的轉(zhuǎn)變過程，它能夠?qū)⒃牧弦宰畲笊a(chǎn)率轉(zhuǎn)變?yōu)樯a(chǎn)的產(chǎn)品。(3)制造系統(tǒng)的過程，將其定義為生產(chǎn)的運(yùn)行過程，分別從計(jì)劃、實(shí)施和控制方面研究。在將制造理論、制造技術(shù)以及制造信息合成一體，最終構(gòu)成制造系統(tǒng)。而在當(dāng)前，制造系統(tǒng)主要朝著精密化、自動(dòng)化、信息化以及柔性化、集成化、智能化的方向發(fā)展。

集成制造系統(tǒng)模式主要指信息技術(shù)、現(xiàn)代管理技術(shù)和制造技術(shù)共同組成，應(yīng)用于企業(yè)產(chǎn)品全生命周期的各個(gè)階段。將信息集成、過程優(yōu)化以及資源優(yōu)化，最終實(shí)現(xiàn)管理、經(jīng)營和技術(shù)要素的統(tǒng)一，提高企業(yè)新產(chǎn)品開發(fā)的時(shí)間和質(zhì)量，將資源得到合理的配置，增強(qiáng)市場競爭能力。集成制造系統(tǒng)模式的主要特征包含：集成各種技術(shù)、經(jīng)營措施和人員配置，最終實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)全局動(dòng)態(tài)最優(yōu)化和總體最高效益；能夠充分利用信息技術(shù)的最新成就，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品全生命周期的各個(gè)階段的信息集成。

1.2 集成化制造系統(tǒng)模式的機(jī)械化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)

集成化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)是指農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程所涉及的人力資源、物理資源以及軟資源共同組成的一個(gè)具備特定功能的有機(jī)整體，其定義還可以按照結(jié)構(gòu)、功能以及過程來分析，集成化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)中，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程是人力資源、物理資源組成的有機(jī)整體。按照其功能定義，集成化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)是將農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資源轉(zhuǎn)變?yōu)檗r(nóng)產(chǎn)品的輸入和輸出系統(tǒng)。按照過程定義集成化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)屬于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的運(yùn)行過程，它是將市場分析、作業(yè)工藝規(guī)劃、生產(chǎn)實(shí)施、收獲以及銷售等環(huán)節(jié)連接在一起，促成了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的整個(gè)過程。該系統(tǒng)的特征表現(xiàn)在：(1)整體性，集成機(jī)械化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)是將人力資源、物理資源以及軟資源組成而成的。(2)相關(guān)性，在資源的投入中，將系統(tǒng)機(jī)械化和自動(dòng)化的程度不斷提高，形成現(xiàn)代化的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式，提高農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量。(3)目的性，集成化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)有了明確的目的才能將資源配置到合理的生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，最終變?yōu)檗r(nóng)副產(chǎn)品。(4)環(huán)境適應(yīng)性，集成化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)與環(huán)境之間有著重要的關(guān)系，將物質(zhì)、能量以及信息促成交換，來提高市場環(huán)境。(5)動(dòng)態(tài)性，農(nóng)產(chǎn)品在生產(chǎn)的過程中一直處于動(dòng)態(tài)變換過程中，無論是種子、化肥、能源等生產(chǎn)資源還是系統(tǒng)內(nèi)部的硬件和軟件它都在動(dòng)態(tài)變化中，在不斷調(diào)整和發(fā)展中，及時(shí)更新、完善，最終達(dá)到目的。(6)“三流”運(yùn)動(dòng)，整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行中都在經(jīng)歷物料流、信息流以及能量流的動(dòng)態(tài)發(fā)展，最終使得農(nóng)業(yè)生產(chǎn)企業(yè)的市場競爭力不斷提高。

2 整個(gè)機(jī)械化農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的模式構(gòu)架

集成化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)是在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)以及數(shù)據(jù)庫知識的應(yīng)用下，根據(jù)我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)狀，有效的集成各種生產(chǎn)資源，最終形成的一種機(jī)械化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)。在計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用下，完成信息聯(lián)系，最終形成一套綜合的集成化機(jī)械農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)。每個(gè)分系統(tǒng)在生產(chǎn)過程中與其他分系統(tǒng)之間是相互聯(lián)系的，為了提高集成化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)的效率，對資源和環(huán)境合理地的分配，這些都需要在機(jī)械設(shè)備中實(shí)施具體的作業(yè)，這樣能夠得到精確的控制，保證向田間的投入是科學(xué)的。另外，生產(chǎn)過程產(chǎn)生的各種信息應(yīng)該傳輸?shù)较鄳?yīng)的分系統(tǒng)中，在分配中應(yīng)用的軟件是全球定位系統(tǒng)、遙感技術(shù)、傳感器等，做好信息鏈接，促進(jìn)種子、化肥、農(nóng)藥的合理使用，加強(qiáng)農(nóng)機(jī)技術(shù)、提高生產(chǎn)過程的質(zhì)量，使得資源得到合理配置。

集成化制造系統(tǒng)模式下農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)的特征表現(xiàn)在：集成化，通過科學(xué)技術(shù)將人、技術(shù)和組織結(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)信息集成、功能集成以及過程集成，以系統(tǒng)作為保障來提高經(jīng)濟(jì)效益、社會效益以及農(nóng)產(chǎn)品的生態(tài)效益，提高農(nóng)產(chǎn)品的市場競爭力。信息化，采用科學(xué)技術(shù)，從農(nóng)作物的育種、生產(chǎn)到出售和服務(wù)等，在計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用下，將信息加工和傳遞，實(shí)現(xiàn)對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的優(yōu)化方案。系統(tǒng)化，整個(gè)生產(chǎn)模式突破了機(jī)械化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)，并且將其注入到生產(chǎn)經(jīng)營活動(dòng)中，促成有機(jī)的整體。綠色化，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)機(jī)械化的生產(chǎn)系統(tǒng)，強(qiáng)調(diào)的是資源節(jié)約和注重環(huán)境保護(hù)，改變傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)形式，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，在生產(chǎn)中最終的產(chǎn)品呈現(xiàn)的是綠色化，提高人們的生活質(zhì)量。網(wǎng)絡(luò)化，該系統(tǒng)是在計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用下進(jìn)行的，信息在傳輸過程中，形成一體化。集成制造系統(tǒng)模式的機(jī)械化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)將資源合理配置，提高了農(nóng)業(yè)企業(yè)的市場競爭力，實(shí)現(xiàn)了信息流以及價(jià)值流的優(yōu)化運(yùn)行，該模式采用的是因地制宜的生產(chǎn)，加快了機(jī)械化的發(fā)展。

3 整個(gè)機(jī)械化農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的模式設(shè)計(jì)思路分析

集成化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)是由人力資源、物理資源以及軟件資源組成的有機(jī)體。其中物理資源包括生產(chǎn)設(shè)施設(shè)備、土地、生產(chǎn)資源和各種輔助裝置；軟件資源包括生產(chǎn)技術(shù)和生產(chǎn)信息，集成化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要是從物理資源的組織和軟資源方面設(shè)計(jì)的。該系統(tǒng)在設(shè)計(jì)中需要考慮的是作物種植計(jì)劃、機(jī)器作業(yè)工藝選擇以及農(nóng)業(yè)機(jī)器配備最終達(dá)到質(zhì)量、成本、時(shí)間、服務(wù)、資源以及環(huán)境的綜合優(yōu)化，另外還需要注重目標(biāo)的設(shè)定，需要該系統(tǒng)對環(huán)境以及農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量，調(diào)整好規(guī)模，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)最優(yōu)化。最終提出了OSED組合設(shè)計(jì)法，集成運(yùn)籌學(xué)、計(jì)算機(jī)模擬、專家系統(tǒng)等，組合成一體，采用計(jì)算機(jī)應(yīng)用改善農(nóng)業(yè)的耕作方式。在選擇好作物種植計(jì)劃、機(jī)器作業(yè)工藝及農(nóng)業(yè)機(jī)器配備后，將其靈活地運(yùn)用到現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中，提高機(jī)械化操作水平，實(shí)現(xiàn)社會效益、市場效益以及經(jīng)濟(jì)效益的統(tǒng)一。

4 應(yīng)用案例探索

將集成化制造系統(tǒng)模式應(yīng)用到某農(nóng)場種植中，種植優(yōu)質(zhì)桃樹，為種植中做好灌溉提供可靠的方案。首先要對農(nóng)場進(jìn)行總體規(guī)劃，注重對種植人員的素質(zhì)要求，按照農(nóng)場實(shí)際來提高人的技術(shù)知識，實(shí)現(xiàn)人與技術(shù)的集成。下來是構(gòu)建物理資源系統(tǒng)，確保機(jī)械化灌溉、機(jī)械化收獲系統(tǒng)、施肥系統(tǒng)等。全面提升生產(chǎn)技術(shù)系統(tǒng)，應(yīng)用先進(jìn)的生物技術(shù)、生產(chǎn)技術(shù)以及管理技術(shù)具體落實(shí)。做好信息化支持系統(tǒng)，以計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)據(jù)庫應(yīng)用作為基礎(chǔ)，將生產(chǎn)技術(shù)分系統(tǒng)模式、生產(chǎn)過程分系統(tǒng)模式、質(zhì)量保證分系統(tǒng)模式、資源物料分系統(tǒng)模式以及環(huán)境評估分系統(tǒng)模式相統(tǒng)一。由于水果最需要的種植條件是灌溉，結(jié)合當(dāng)?shù)氐淖匀毁Y源，以及地形地貌特征，合理應(yīng)用水資源，將信息集成、資源集成、功能模式集成、過程集成，最終實(shí)現(xiàn)桃樹種植的質(zhì)量好、成本低、以及資源節(jié)約等，提高農(nóng)產(chǎn)品的市場競爭力。由于該農(nóng)場地處西北地區(qū)比較干旱，水資源缺乏，本文針對機(jī)械化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)，提出了對農(nóng)作物的機(jī)械化灌溉，根據(jù)山地丘陵提出了設(shè)計(jì)方案，具體的措施是：高效利用水資源，結(jié)合山地丘陵提出了自壓和機(jī)壓相結(jié)合的截水灌溉技術(shù)，保證了農(nóng)作物的生長條件，平衡水土成分，最終達(dá)到產(chǎn)品質(zhì)量提高的目的，實(shí)現(xiàn)集成制造模式下機(jī)械化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)的優(yōu)化。為桃樹種植帶來了更大的經(jīng)濟(jì)效益、社會效益，提高了市場競爭力。

5 結(jié)語

本文分析了集成化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)中的生產(chǎn)模式，運(yùn)用現(xiàn)代制造業(yè)的集成制造系統(tǒng)與機(jī)械化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)相結(jié)合，整個(gè)過程將人力資源、物理資源以及軟件資源相結(jié)合在應(yīng)用信息集成、資源集成、功能集成以及過程集成的前提下，形成了一個(gè)有機(jī)整體，同時(shí)結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)以及數(shù)據(jù)庫完成了對農(nóng)作物生產(chǎn)系統(tǒng)的整個(gè)過程，在合理的成本控制中，提高了農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量，提高了效率以及市場綜合力。為實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展奠定了一定的基礎(chǔ)。

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