趙新天 ， 王海龍 ， 王 瑩 ， 韓國靖 ， 黃先鵬

（1.吉林省農(nóng)業(yè)機械研究院，吉林 長春 130022；2.通化鋼鐵股份有限公司，吉林 通化 134003）

吉林省既是農(nóng)業(yè)經(jīng)濟產(chǎn)出省區(qū)，也是全國重要的商品糧生產(chǎn)基地、家畜養(yǎng)殖培育基地。近年來，吉林省糧食總產(chǎn)量穩(wěn)定遞增，為經(jīng)濟發(fā)展和國家糧食安全作出了巨大的貢獻。與我國平均水平相比，吉林省農(nóng)村人均耕地較多，而且降雨和光照情況好、雨熱同季、無霜期較短，屬典型的旱作農(nóng)業(yè)[1]。吉林省也是我國農(nóng)業(yè)機械化發(fā)展較快、農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)情況較好的區(qū)域之一。2011年至今，吉林省各農(nóng)機化主管部門根據(jù)國家農(nóng)機化管理委員會和全國農(nóng)業(yè)農(nóng)村工作委員會的統(tǒng)一部署要求，圍繞著改變農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式、推動糧食增產(chǎn)、提升農(nóng)村生產(chǎn)綜合能力、積極推進國家農(nóng)村信息化工程這幾個核心目標(biāo)，扎實工作，奮力探索創(chuàng)新發(fā)展，在“十二五”的開局之年取得飛躍式增長，出現(xiàn)了農(nóng)機化建設(shè)全方位高速推進的新局面[2]。農(nóng)業(yè)機械是中國現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的一個主要部分，對進一步提高勞動生產(chǎn)率、擴大農(nóng)民收入和推動社會經(jīng)濟建設(shè)都起到了重要作用。因此，把握農(nóng)業(yè)機械化的發(fā)展動態(tài)，發(fā)現(xiàn)農(nóng)機發(fā)展短板，是推動農(nóng)村經(jīng)濟不斷發(fā)展的關(guān)鍵。

1 農(nóng)業(yè)機械加工工藝與材料落后

國內(nèi)農(nóng)業(yè)機械的部件制造精度普遍較低，零部件精度達不到要求，導(dǎo)致部件之間的配合不順暢，影響整機的作業(yè)效果，造成可靠性差、故障率高、質(zhì)量不穩(wěn)定等問題。例如，吉林省農(nóng)業(yè)機械研究院研制的八行集排氣力式播種機，機具中的排種輥筒是由1 mm的不銹鋼板卷制而成的，國內(nèi)制造企業(yè)卷制的輥筒相對于國外進口的輥筒，在圓度上會有所偏差。由于精度不夠，排種輥筒轉(zhuǎn)動時會與機具其他部件產(chǎn)生刮碰與摩擦，播種機工作時會使輥筒轉(zhuǎn)動不順暢，增大了排種電機的轉(zhuǎn)動阻力，從而導(dǎo)致排種器排種效果不理想，種子的均勻性差，影響播種機的作業(yè)質(zhì)量。

國內(nèi)耕地區(qū)域比較分散、地區(qū)環(huán)境差異較大，所以各個地域種植方式都有所不同，從而導(dǎo)致農(nóng)業(yè)機械產(chǎn)品種類較多。在機械部件的加工方面很難形成大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)，對加工工藝方面的提升有所影響，不少加工設(shè)備的精度、生產(chǎn)工人的經(jīng)驗以及工廠的管理制度等都有待進一步提升。

加工材料方面，目前我國普遍存在材料質(zhì)量不可靠，鋼材、標(biāo)準(zhǔn)件等的型號尺寸有偏差的現(xiàn)象，核心工藝材料缺少研發(fā)。例如，目前國內(nèi)的免耕播種機應(yīng)用比較廣泛，但無論是重型免耕播種機還是輕型免耕播種機的排種器、開溝圓盤、波紋刀等部件大部分是國外進口產(chǎn)品，國內(nèi)的入土圓盤的耐久性、韌性等指標(biāo)與國外仍有較大差距，究其原因就是材料與工藝上的差距。

2 農(nóng)機科研水平有待提高

我國農(nóng)業(yè)機械發(fā)展較晚，現(xiàn)正處于發(fā)展中階段，能發(fā)展的空間依然很大。因此，需要重視并提高農(nóng)業(yè)機械方面的科研能力。目前國內(nèi)科研成果轉(zhuǎn)化率低，在農(nóng)機裝備創(chuàng)新方面，缺乏連續(xù)性，科技創(chuàng)新和成果轉(zhuǎn)化有時存在脫節(jié)，“重研究、輕轉(zhuǎn)化”的觀念依然存在。

高端農(nóng)機的核心技術(shù)及關(guān)鍵零部件缺乏專業(yè)的研發(fā)和配套廠家，很多關(guān)鍵部件還依賴于進口，例如播種機的指夾排種器、播種單組的開溝圓盤、正壓風(fēng)機、彈簧等一些高品質(zhì)的關(guān)鍵部件。

近年來，吉林省甚至東北三省內(nèi)四平康達的重型免耕播種機應(yīng)用比較廣泛。該機型的核心部件為排種器，就是美國進口的指夾排種器。國內(nèi)也有企業(yè)自己生產(chǎn)指夾排種器，但在質(zhì)量上和性能上還存在問題。例如，指夾排種器里有一種拉簧，國內(nèi)的與國外的比較，使用壽命上和性能上都差距不小，因而目前還依賴于進口。所以，我國農(nóng)機裝備的技術(shù)水平處于發(fā)展中階段，關(guān)鍵作業(yè)裝置上依然存在技術(shù)瓶頸。

3 電子控制與傳感器落后

現(xiàn)階段，為控制機具的生產(chǎn)制造成本，智慧農(nóng)機在農(nóng)業(yè)機械中的應(yīng)用較少。國內(nèi)農(nóng)業(yè)機具電子技術(shù)應(yīng)用大多數(shù)是在電子監(jiān)測、控制、報警等方面，而一些高端技術(shù)如電控傳動系統(tǒng)、無人駕駛、遠程監(jiān)控、高性能傳感器等技術(shù)的應(yīng)用還有待提高[3]。例如，吉林省農(nóng)業(yè)機械研究院采購的德國阿瑪松氣吹式播種機的傳動系統(tǒng)就是以電子控制系統(tǒng)替代機械傳動系統(tǒng)。采用信息集成度高的控制面板來解決人機交互能力低的問題。在播種質(zhì)量檢測方面，通過光電傳感器檢測排種器的漏播指數(shù)和重播指數(shù)，并統(tǒng)計粒距合格率和排種量；在基本參數(shù)檢測方面，可檢測播種機作業(yè)速度、電機轉(zhuǎn)速、風(fēng)機轉(zhuǎn)速、風(fēng)壓等作業(yè)參數(shù)；同時包含電池電量監(jiān)測與報警、種量肥量監(jiān)測與報警、電機負荷監(jiān)測與報警等功能。

該型號播種機的測速系統(tǒng)傳感器，采用的是多普勒雷達位移傳感器，測速精準(zhǔn)、誤差范圍小，對提高播種機的作業(yè)質(zhì)量起到了很大作用。此外，美國的凱斯拖拉機自帶無人駕駛功能，在田間播種時，尤其壟帶較長的地塊，它能使機具保持直線行駛，相比于拖拉機駕駛員的技術(shù)，無人駕駛技術(shù)更有保障。

我國農(nóng)機具的傳感器等重要元器件長期受制于人，這對我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)構(gòu)成了一定威脅。尤其是農(nóng)業(yè)傳感器等重要核心元器件都需要從海外公司進口，危害了農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)主權(quán)。以中國進口采棉機為例，由于配備了GPS和產(chǎn)量計算機，外國人就可以了解機器在哪里作業(yè)、采的哪些品種、產(chǎn)量多少，也能夠針對性地制定外貿(mào)政策。同時，農(nóng)業(yè)機械與現(xiàn)代信息化的融合還不夠。目前，我國農(nóng)業(yè)機械化與農(nóng)機裝備的工業(yè)發(fā)展技術(shù)水平還不均衡、不完善，一些較深層次的社會矛盾與問題還有待解決，農(nóng)業(yè)智能化和信息化技術(shù)水平尚待進一步發(fā)展。相對而言，美、德、日等先進國家的農(nóng)機創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)較為突出，并廣泛應(yīng)用了大數(shù)據(jù)分析、移動通信、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等前沿科技，中國農(nóng)機裝備向自動化、智慧化、無人化的轉(zhuǎn)變也趨向明顯，并同時向一體化、多功能、復(fù)合型、精密化、專用化、綠色化過渡[4]。

4 液壓傳動系統(tǒng)落后

我國農(nóng)業(yè)機械液壓系統(tǒng)的應(yīng)用大部分是在液壓油缸方面，主要用于機具的提升或降落，而在液壓傳動方面的應(yīng)用很少。國內(nèi)機具傳動方式絕大多數(shù)還是機械傳動。對于傳動過于復(fù)雜的裝置，應(yīng)用液壓傳動的優(yōu)勢顯而易見，液壓傳動只需一個液壓馬達和液壓油管即可代替結(jié)構(gòu)繁復(fù)的機械傳動，可以簡化機具結(jié)構(gòu)、提高機具可利用空間[5]。

吉林省農(nóng)業(yè)機械研究院研制的四行氣吹式油莎豆播種機，該機具的正壓風(fēng)機就是以液壓馬達作為動力源，而市場上大部分的氣力式播種機都是采用機械式傳動。兩者相比較，無論是正壓風(fēng)機還是負壓風(fēng)機，使用機械式傳動都會存在消耗拖拉機動力過大、噪聲大等問題，同時由于機械式傳動的動力是由拖拉機后輸出軸提供的，而后輸出軸的轉(zhuǎn)速會隨著拖拉機的油門大小而產(chǎn)生變化，從而導(dǎo)致風(fēng)機的轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定，影響工作時風(fēng)量的穩(wěn)定性，最終會使氣力式排種器的充種效果受到影響。而使用液壓馬達就不會存在上述問題，可以通過液壓控制閥來調(diào)節(jié)液壓油量，能有效保證風(fēng)機轉(zhuǎn)速穩(wěn)定。液壓傳動不僅結(jié)構(gòu)簡單，同時還有著性能穩(wěn)定、節(jié)能省耗、減小噪聲等優(yōu)點。我國農(nóng)業(yè)機械應(yīng)該加大在液壓傳動方面推廣與應(yīng)用的力度。

5 人才培養(yǎng)和研發(fā)落后

我國在科研人才培養(yǎng)以及人才儲備方面不足，導(dǎo)致研發(fā)缺乏原始創(chuàng)新，與發(fā)達國家相比存在差距[6]。建議引進高素質(zhì)農(nóng)機裝備研發(fā)人才，優(yōu)化農(nóng)機科研人才結(jié)構(gòu)，提升農(nóng)機科研的整體水平；培育人才，為年輕科研工作者投身農(nóng)機裝備研發(fā)創(chuàng)造條件；整合科研力量，組建綜合的農(nóng)機裝備研發(fā)團隊。

高校要根據(jù)技術(shù)發(fā)展趨勢合理選擇農(nóng)機專業(yè)課程，增加一些新興技術(shù)課程，如單片機技術(shù)、智慧農(nóng)業(yè)、自動控制、農(nóng)業(yè)自動化等。此外，及時更新實驗室相關(guān)的設(shè)備與用具，提高實驗課質(zhì)量，增強學(xué)生的動手能力[7]。

學(xué)校和專業(yè)教師應(yīng)指導(dǎo)學(xué)生，高效、保質(zhì)保量地完成專業(yè)知識的學(xué)習(xí)，打好專業(yè)知識基礎(chǔ)。同時，要不斷學(xué)習(xí)農(nóng)機相關(guān)的技術(shù)和理念，了解國內(nèi)與國外農(nóng)機領(lǐng)域的發(fā)展情況。此外，還可以在自己感興趣的方向上做進一步的研究，更加深入地培養(yǎng)自己的專業(yè)知識與技能。實驗課程非常重要，實驗課程要求學(xué)生通過使用眼睛、手和大腦，應(yīng)用理論知識進行實踐。因此，這不僅是結(jié)合理論和實踐的過程，也是實驗教學(xué)的重要組成部分。通過研究實驗課程，培養(yǎng)自己的動手能力和創(chuàng)新能力是專業(yè)知識學(xué)習(xí)的重要組成部分[8]。

6 生產(chǎn)企業(yè)與產(chǎn)業(yè)鏈落后

農(nóng)機生產(chǎn)企業(yè)現(xiàn)狀是多、散、小，缺乏技術(shù)創(chuàng)新的動力和能力，大多處于低水平的惡性競爭狀態(tài)，制約了農(nóng)機工業(yè)的發(fā)展。規(guī)模以上企業(yè)少，小企業(yè)多，這些小企業(yè)很多只是具備基本的生產(chǎn)條件，生產(chǎn)能力和技術(shù)水平較差，難以保障產(chǎn)品質(zhì)量。即便是規(guī)模以上企業(yè)同樣存在科研投入少，即所謂的原始創(chuàng)新乏力，自主研發(fā)能力不足等問題，制約了農(nóng)機行業(yè)總體技術(shù)水平的提升[9]。

要重視產(chǎn)業(yè)鏈的建立，包括整機與零部件企業(yè)、基礎(chǔ)材料、基礎(chǔ)工藝、電子控制、液壓技術(shù)等多行業(yè)技術(shù)的協(xié)同。國外的農(nóng)機企業(yè)，基本都是分好類別，哪個企業(yè)做什么類別的機型，包括農(nóng)機配件都已形成有序、固定的生產(chǎn)模式；而國內(nèi)的農(nóng)機市場亂象頻出，同一類產(chǎn)品，多家都在仿制生產(chǎn)，同樣的農(nóng)機配件廠家，大大小小的企業(yè)比比皆是。這樣會造成農(nóng)機市場競爭激烈，很多企業(yè)都在同一領(lǐng)域、同一機型去生產(chǎn)競爭，很少有企業(yè)去開發(fā)、研究新產(chǎn)品并改進新機型，很不利于農(nóng)業(yè)機械的發(fā)展。

要注重產(chǎn)品質(zhì)量的監(jiān)督管理，提高機具在安全性、可靠性、穩(wěn)定性方面的性能。在產(chǎn)品質(zhì)量方面就如上述所說，由于生產(chǎn)廠家過多，用戶在購機時就會存在價格的比較，生產(chǎn)廠家會想盡各種方法來降低成本，這樣就會使機具的質(zhì)量得不到保障，造成惡性循環(huán)，阻礙了農(nóng)業(yè)機械發(fā)展的前進步伐。因此，加強產(chǎn)品質(zhì)量的監(jiān)督管理部門的職責(zé)具有十分重要的意義。此外，不同地區(qū)耕作制度、生產(chǎn)習(xí)慣差異較大，作業(yè)機具難以滿足地域多樣化、作物多元化和農(nóng)藝不同的復(fù)雜情況[10]。

農(nóng)機制造標(biāo)準(zhǔn)不全。研發(fā)過程中缺少標(biāo)準(zhǔn)數(shù)學(xué)模型。例如，對于寬窄行插秧機，有人說20/40最好，有人說17/33最好，各家企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)不一、自行其是。在播種機方面這種現(xiàn)象更是普遍，各個省份甚至各個縣市在玉米播種株距和行距方面都存在差異，株距有大有小，行距有寬有窄，很難形成統(tǒng)一，這樣就給農(nóng)業(yè)機械研究與制造帶來了難度。為此，課題組建議，政產(chǎn)學(xué)協(xié)同合作，制定業(yè)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)，提升農(nóng)機制造標(biāo)準(zhǔn)化水平。

7 總結(jié)

本文從農(nóng)業(yè)機械加工工藝、電子控制與傳感器、液壓傳動系統(tǒng)、人才培養(yǎng)和研發(fā)、生產(chǎn)企業(yè)與產(chǎn)業(yè)鏈五個方面分析了吉林省農(nóng)業(yè)機械發(fā)展短板，通過對吉林省農(nóng)業(yè)機械化發(fā)展的各種制約因素進行探尋，提出了一系列針對性很強的農(nóng)業(yè)機械化發(fā)展舉措，以助推吉林省農(nóng)業(yè)機械化更快更好發(fā)展。