農機無人化與信息化產品創新研究

方 嘯 王保國 王新果

（中聯重機股份有限公司，安徽 蕪湖 241080）

隨著科技的日新月異，我國農業科技得到了飛速發展，相應的農業機械智能化及自動化技術水平在逐年提升。運用現代農業機械智能化、自動化技術，不僅大幅減少了農民的工作量，提升了勞動生產效率和勞動舒適性，而且節約了生產成本，改善了農產品的生產質量。“十二五”期間，我國農業機械裝備發展取得了明顯成效，已成為農業機械生產的大國，農業機械自動化水平也在持續提升。但在農業機械產品智能化，尤其是高端農業機械產品方面，我國農業機械產品性能與外資品牌產品相比還存在不小的差距。在農業機械升級發展中，無人化與信息化技術的發展已成為農業機械升級發展的關鍵，成為我國農業發展的重要方向［1］。

1　我國農業機械產品發展現狀

近年來，我國農業機械產品種類不斷增加、生產能力日益增強，一些大型高效、精準、節能型裝備研發制造取得了積極進展，為我國農機化事業快速發展提供了良好保障。十多年來，全國農作物耕種收綜合機械化水平持續提升，2016年綜合機械化率已達66%（見圖1）。其中，機耕率為81.4%，機播率為52.76%，機收率為56.01%，農業機械總動力逐年上升（見圖2）。

圖1　我國農業機械耕種收綜合機械化率走勢

我國農業機械裝備在新時代得到了飛速發展，但與美國約翰迪爾、凱斯紐荷蘭、日本洋馬、久保田等國外農業機械品牌相比，我國農業機械裝備競爭力明顯不足，存在著產品品種不全、品質不高、中高端產品供給不足、關鍵零部件受制于人、共性技術研究基礎薄弱以及農機農藝融合不緊密等諸多問題。因我國產業結構不合理，高端農機產品技術不成熟，產品可靠性難以滿足市場需要，與外資品牌存在較大差距，180馬力以上拖拉機等高端農業機械裝備基本被外資品牌壟斷（見圖3），我國農業機械的發展亟待轉型升級。

圖2　我國農業機械總動力走勢

圖3　我國高端農業機械裝備國外品牌市場份額

2　農機升級發展關鍵技術分析

面對我國當前農業機械化程度較國外品牌相比綜合水平存在一定差距的發展困境，國家層面正試圖通過借助人工智能、“互聯網+”等新一輪產業革命的歷史機遇，推動農業機械化綜合水平的提升，實現產品升級，實現彎道超車［2］。

近三年來，國家不斷出臺關于農業機械裝備發展的指導文件，如《新一代人工智能發展規劃》《農機裝備發展行動方案（2016—2025）》《“互聯網+”人工智能三年行動實施方案》等紛紛指出，農業機械的發展是國家重大戰略，農業機械產品升級對國家農業發展有重要意義。當前，農業機械產品升級的重點應放在農業機械無人化、信息化上。

農業機械無人化是指利用傳感器技術、導航定位技術，使拖拉機、收獲機等農業機械實現作業自動化、智能化、精準化乃至無人化，其典型應用為農業機械自動駕駛；農業信息化（農業物聯網）是指利用傳感器技術對農業信息數據進行采集，利用通信技術將傳感器節點進行連接，形成監控網絡，實現與農業環境、農業機械的互聯，其典型應用為農業物聯網［3］。農業機械自動駕駛具有提高作業精度、延長工作時間、減少油料、降低勞動強度、提升作物產量以及提高規模化生產等優勢，農業物聯網具有實現科學耕種收、實現精準操控、提高自動化效率、實時監控環境、實現遠程操控、有利于大數據分析以及有利于農產品追溯等優勢［4］。

農業機械無人化與信息化是當前農業機械彎道超車的關鍵技術，是農業機械升級發展的基石，是落實人工智能、“互聯網+”發展的核心推力。

3　農機無人化與信息化產品創新能力分析

知識產權是產品升級與創新的核心，知識產權的數量與質量是產品升級發展的衡量標準［5］。

3.1　農機無人化專利分析

近幾年來，我國農業機械自動駕駛專利申請情況如圖4所示。由圖4可以看出，自2010年起，我國農業機械自動駕駛領域的專利申請數量逐年遞增，但2015年后出現了下滑趨勢，發明專利授權數量也在2013年后出現持續下降，2017年更是下降至個位數，農業機械無人化產品創新情況不容樂觀。

圖4　農業機械自動駕駛專利申請情況

對以上專利進行類型展開分析，分析結果如圖5所示。從圖5可以看出，專利申請類型多集中在設備、裝置、原理、方法和零部件的設計上，在核心的智能控制方面（一般控制、調節及非電變量控制）的專利少之又少。此外，專利質量方面，對比發明申請數量與發明授權數量，在一般控制、調節方面的發明專利授權率僅為34%，在非電變量控制方面發明專利授權率僅為19%。

3.2　農機信息化專利分析

近幾年來，我國農業物聯網專利申請情況如圖6所示。從圖6可以看出，自2010年起，我國農業物聯網領域的專利申請數量逐年遞增，但2016年后出現了下滑趨勢，而發明專利授權數量一直處于低谷，仍在個位數徘徊，農業機械信息化產品創新情況不容樂觀。

圖5　農業機械自動駕駛專利類型分析

圖6　農業物聯網專利申請情況

對以上專利進行類型展開分析，分析結果如圖7所示。從圖7可以看出，專利申請類型最多的仍在設備、裝置方面，但相比自動駕駛，農業物聯網核心的方向（計算、推算、控制、調節和電通信）專利申請數量較為可觀。但是，對比發明申請數量及發明授權數量可以發現，在農業物聯網核心方向的授權率極低，計算、推算方面發明專利授權率僅為14%，控制、調節方面專利授權率僅為18%，電通信方面專利授權率僅為8%。

圖7　農業物聯網專利類型分析

4　農機升級發展對策

隨著無人化、信息化技術井噴式的發展，傳統的農業知識體系已不滿足農業機械升級發展的需求。新興的無人化、信息化技術需要農業機械融入自動化技術、信息化技術、傳感器技術、人工智能技術等綜合型技術。農機產品升級發展應加大跨界合作，以“人工智能+”“互聯網+”的模式帶動農機升級發展。

4.1　加大農機內部跨界人才培養

新型產業的市場尚處于萌芽階段，企業內部或市場上具備覆蓋各專業領域的農業機械智能化培訓項目、完善的理論與實踐一體化的培訓體系、培訓機構嚴重缺少。即使有少量企業和社會培訓機構推出培訓項目，由于缺乏實精湛的教育教學資源、完善規范的培訓體系，難以形成系統的教學流程，尤其是人工智能、互聯網、現代農業機械等領域的專業培訓機構少之又少。企業內部及社會培訓機構應以融入新型產業領域的技術為指南，以系統集成為切入點，以創新、創業自主體系平臺建設為載體，制訂突出職業行動和社會能力的專業人才培養體系、培訓方案。培訓體系、培訓方案應由淺入深地為人才提供跨越式成長環境，可先為企業員工提供普及人工智能、互聯網知識的基礎培訓，再為企業員工提供具備人工智能、互聯網應用的技術培訓，最后結合企業自身發展需求，依托市場導向，為企業員工提供專項的技術技能培訓，實現新型產業從教育培養到人才應用的跨越式發展。

4.2　借助人工智能、物聯網實現產品跨界發展

我國農業機械產品存在技術創新不足問題，但我國人工智能、互聯網技術在國際上數一數二。應加快現代農業機械與人工智能、互聯網的跨界融合，引導國內科研機構圍繞細分市場向差異化方向發展，開展與企業、市場相關的產業鏈橫向和縱向整合，使互聯網、人工智能與現代農業機械緊密結合。以聯合開發的方式，為互聯網、人工智能提供農業機械領域應用場景，加速現代農業機械無人化與信息化的創新發展。一方面，讓人工智能、互聯網方面的專家、學者了解農機市場痛點，了解企業需求；另一方面，讓企業了解人工智能、互聯網的最新技術進展，尋找與企業相關的技術落地點，推進成果轉化，實現產業落地。

5　結語

本文對農機升級發展現狀進行了分析，并給出相應對策，指出農業機械的升級發展，尤其是無人化、信息化關鍵技術的發展，應結合人工智能、互聯網技術實現跨界發展，才能在產品升級與創新上實現彎道超車。