农业装备创新设计助力未来农业生产

文/鲁兵

《史记·孝文记》中写道,“农为天下之本,无其可为”。 中华农耕文明源远流长。

农业是社会稳定的基础,粮食是国家战略的基石。 习近平总书记曾作出重要指示,“我们要牢牢掌握粮食安全主动权,让中国人民的饭碗牢牢掌握在自己手里”。 2016年,国务院印发《国家农业现代化规划纲要》指出:“要加快提升发展动力、转变发展方式、优化发展结构,推动农业现代化和新型农业同步发展。工业化、信息化、城镇化。”

目前,不少年轻人离开农村涌入城市。 农村出现“空心化”现象。 农业装备创新设计关键技术、理论和方法研究薄弱,已成为制约我国农业转型升级的瓶颈。 创新设计让农业生产更加高效。

民以食为天,食以地为本。 我国耕地面积1.282亿公顷,人均1.515亩。 人均耕地严重不足,丘陵山区耕地比例较大。 如何实现农机装备产业自主创新,加快突破农机装备重点领域“卡脖子”问题,必须强化以创新设计理论为基础的技术创新和工程创新的核心地位,构建适合我国农业实际的创新体系。 以下是促进农业装备创新设计的一些建议:

一是通过农业装备的创新设计,采用创新设计和使用工艺集成技术,推动农业装备向自动化、智能化方向发展,提高农业生产的整体效率,配合智能化数据管理系统,智慧农田数据采集、分析和应用,结合精准植保手段,实现生产过程可量化、可追溯。

二是针对东部和部分中部地区丘陵山区旱地比例较大、耕作地形差异较大的特点,建议采用创新设计和定制化集成技术,创新设计和个性化集成技术,借助优化设计、生态仿生设计、虚拟仿真技术、人机工程技术以及多样化、高适应性产品的模块化创新设计,形成全流程智能农业生产运营系统。

三是针对西部地区幅员辽阔、降雨量少、土地荒漠化严重、土壤可持续生产能力差等特点,建议采用绿色创新设计关键技术,包括全生命周期设计、生态设计等。和谐设计等技术,打造节水节肥的现代高效农业技术体系,打造干旱沙漠地区的“农业绿洲”。

第四,在东部发达地区,许多耕地因过度开垦、过度施肥、过度保护而部分丧失生产力。 建议在国家现代农业产业园等有条件的地区建设“超级植物工厂”,运用创新设计理论,发展中小型智能农业装备和系统化生产线。 具有十分重要的意义。

尤为重要的是“超级植物工厂”的建设,可以探索建造摩天大楼,建设和种植面积将非常可观。 “超级植物工厂”将吸纳大量农村劳动力,承接规模化经济作物生产,采用保温栽培技术和无土栽培技术,一定程度上不需要喷洒农药和过量使用化肥,保证农作物的绿色属性。 大规模建设植物工厂,可以将大面积过度开垦的土地还给森林和草原,使土地实现长期自我修复; 同时,还可以消化建筑、钢铁行业的过剩产能,避免工业资源的浪费。 可以说是一举多得。 真正实现国内经济循环带动产业链内循环。

我国农业生产方式要因地制宜。 根据地理、气候、土地、水资源等不同实际条件,采用不同生产方式的创新设计,以满足各种复杂条件的需要:

一是倡导以现代农业为主导的农业生产方式。 在适度保留传统农业的基础上,大力推广农业机械化、精细化、智能化、信息化等现代农业生产方式,提高生产效率和农产品质量。

二是全区积极推广生态农业。 有机农产品在尊重自然、保护生态的前提下,采用保护生物多样性、零污染、自我循环等生产方式生产。 生态农业有助于改善土壤质量,提高农产品质量安全,加大力度实现“三无、两零、一全”绿色发展总体目标。

三是加强农业资源有限地区农业合作社建设。 通过农业合作社,将分散的小农户融入规模化生产组织,实现大型农业装备共享机制,提高农业生产效率。

四是在资源丰富地区发展休闲农业。 将农业与旅游、休闲等产业融合,以农业生产为休闲形式,提供农家娱乐、采摘、游园等服务。 不仅可以增加农民收入、提高农民生活质量,而且有利于保护农村传统文化。

五是加强农业科技创新。 推广优质农业育种技术和种植技术,提高农产品附加值,有利于提高农业适应气候变化的能力和农产品质量安全。

2018年,在中国创新设计产业战略联盟指导下,中国农业大学王茂华院士领导下,暨南大学机械工程学院智能农业装备创新设计团队发起成立了中国农业大学智能农业装备创新设计团队。装备创新设计产业联盟,积极致力于创新设计理论在农业装备研发领域的推广; 2021年,成立吉大长江节水装备技术研究院,积极参与高效节水灌溉装备技术研究推广。

人工智能技术在未来农业生产中的潜在价值日益凸显。 暨南大学人工智能研究院积极推动人工智能技术在各领域的融合与推广。 暨南大学人工智能研究院智能农机团队基于创新设计和人工智能理论,开展多功能模块化智能农作物收获装备开发及其信息感知、决策智能等关键技术研究。控制、智能导航、模块化自组装; 流模型理论,借助专利分析方法和破坏性创新策略优化农业装备的功能参数,构建装备生态参数与工程参数的转换规则,探索农业装备的生态设计过程; 农业装备人机交互设计基本原理。

产业化是检验科研成果价值的试金石。 截至目前,暨南大学智慧农业装备创新设计团队已开发出助力农业现代化的产品包括:高效渗灌节水装备技术研发、模块化背负式青贮装备研发与创新设计、植保机器人、大蒜收获机、手扶拖拉机、农用三轮车等均取得了良好的经济效益和社会效益。

总而言之,开展农业装备创新设计探索,构建多元化、智能化、共享化、集约化农业装备体系,是推动我国农业高质量发展、实现乡村振兴战略的有效手段。通过创新设计,实现模块化、生态化的农业生产模式。 ,对于把握中长期农业科学合理布局、保障粮食安全具有重要意义。

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关于作者

陆兵,暨南大学机械工程学院教授、暨南大学长江节水装备技术研究所所长。 兼任中国农业装备创新设计产业联盟常务副秘书长、中国机械工程学会工业设计分会常务理事、中国农业机械学会工业设计分会主任、中国发明协会发明方法研究会理事、中国好设计评委、《机械设计》杂志农机装备工业设计栏目特邀主编、农业水利副主任山东省农业机械学会机械专委会、山东省农机装备科技服务组专家组成员。

主要从事农业装备创新设计、医疗装备创新设计、童车创新设计、创新设计及创新方法的理论探索; 其中,农业装备创新研究重点关注模块化多功能青贮收获设备、农业植保机械、高效节水灌溉设备等研发设计。

近年来主持山东省自然科学基金、山东省农机装备研发创新项目、山东省科技厅创新能力提升项目等省部级科研项目10余项。科技型中小企业。 发明专利8项,实用新型专利12项。 作为核心成员参与2021中国机械工程技术路线图机械设计分会工业设计节的编写。

荣获第十一届中国技术市场协会金桥奖、入围光华龙腾奖中国设计行业百位杰出青年、荣获中国好设计创意奖、中国仿真技术最佳案例奖、中国设计行业优秀奖装备中国创新设计大赛、中国好设计年度贡献奖、山东省机械工业科技进步一等奖、全国工业设计优秀毕业设计导师、全国3D数字创新设计大赛优秀导师、2008-2021年度山东省优秀导师连续14年荣获山东省机电产品设计大赛优秀指导教师荣誉称号。