农业机械自动化产品研究开发

1、农业机械自动化产品研究开发摘要：中国是世界上的农业大国，同时又是一个农业相对落后的国家。近年来中国农业发展的滞后也引起了国家的积极关注，给农民在政策、资金和技术上都投入了更多的支持(1) 赵永博.生态农业及其发展模式研究D.西安:西北大学，2009.。随着工业4.0的迅速发展,农业机械自动化会变得越来越重要,无论国内外农业将会成为高度技术密集型产业。为了合理推进我国农业机械自动化,应从满足生产实际出发,通过结合我国耕种的特点进一步填补我国农业机械自动化的空白。关键字：农业自动化 密集型产业 设计提升引言随着现代科学技术的进步和现代高效农业的不断发展，自动化技术在农业现代过程中不可替代的地位和作

2、用越来越被人们所认识。当前，我国农机化事业正面临着难得的发展机遇。国务院关于促进农业机械化和农机工业又好又快发展的意见明确指出，发展现代农业，按照高产、优质、高效、生态、安全的要求，加快转变农业发展方式，推进农业科技进步和创新，加快农业物质技术装备，健全农业产业体系，提高土地产出率、资源利用率、劳动生产率，增强农业抗风险能力、国际竞争力、可持续发展能力(2) 世界农业杂志期刊 中文核心期刊(2011)。而我国的农业机械自动化还处于一个起步阶段，大部分的设备都需要进口，所以设计开发发展我国的农业机械自动化迫在眉睫。2014年我们联合五菱集团打造属于我国自己知识产权的农业机械系列产品。一、世界与中

3、国的农业机械格局（一）世界农业强国农业现状概况世界上农业较强的国家大多分布在欧美地区，优良的农业传统，先进农业自动化，政府的大力支持等等，都积极促进了欧美国家农业的快速发展。我们选取欧美地区农业强国地区的代表，来一一分析它们国家农业的现状和特点，为我国农业未来发展指明发展方向。美国农业特点：1以“农业立国”的传统美国虽然作为移民国家，只有二百多年的历史，但是由于有着“以农立国”的传统，历来注重农业科技的应用，又依仗其得天独厚的条件，农业一直是国家的重要经济支柱。 2以高度商业化的家庭农场为基础小型农场的数量超过90%，占整个农业资产的70%。农业劳动力有200多万人，占全国劳动力总数的2左右。

4、3.农业自动化完善 农业生产基本实现机械自动化，效率高。解决农业成为高度技术密集型产业条件。在美国有多万个农场，其中90实现农业自动化。日本（亚洲代表）农业特点：1.耕地零碎，农业集约化程度高 在日本，由于城市无序发展，土地变得狭窄细小，耕地十分零碎，常呈“格子田”、“箱子田”，伴随着耕地的不断减少，都市内的生产者愈来愈认识到农地所内含的价值。2.兼业性强，农民收入以不动产收入为主由于大批劳动力向非农转移，三大都市圈内的农民从事农业生产的兼业化程度很高。同时，这些地方具有紧靠大城市、农地价格上涨的优势，不少农家充分利用现存的零星土地建造停车场、仓库，出租房屋、店铺，以此增加收入。从总体来看，以

5、出租房屋为主的不动产收入已成为都市中农家收入的重要支柱。这样，在都市化进展较快的大都市，已蜕化成依靠租贷收入生活的新型农民。3.农业机械自动化程度高农业生产实现机械自动化，生产效率高，成本低。(3) 世界农业杂志期刊 中文核心期刊(2011)（二）我国农业概况总体来说农业生产效率底下我国人多地少，农业生产规模小，使得劳动生产率很低。在手工劳动为主的情况下，农民劳动强度很大，经常出现粗放管理，造成粮食减产。我国的农业资源总量在全球各国中居于前列，然而从人均占有量而言，却比世界平均水平低，且近几年有呈现逐年减少的趋势。以耕地面积为例，我国一共有15 亿亩耕地，然而人均耕地面积仅有1.2 亩左右；未

6、来中国农业发展的前景据国家统计局数据显示，2012 年末我国总人口数达到了13.54 亿人，而全球总人口约70 亿人，我国人口数占全球总人口的19.4。可见，处理好我国人口的吃饭问题，解决好农业发展问题，是当前我国迫切需要处理的一个重要问题，其在维护国家粮食安全，保证社会稳定发展上，具有极为重大且现实的意义(4) 乔桂银.农业生态发展的制约因素与对策建议J.中央社会主义学院学报，2009。而农业机械自动化投入，完善推广体系科学技术是第一生产力，因此，要想实现我国农业的发展，就应当进一步加大农业科技的投入，从而为我国农业的进一步发展提供有力的科技基础。（三）农业机械自动化的重要性综上所述可以看出

7、农业发达国家共同点是农业机械自动化程度很高，而我国还处在起步阶段。农业自动化能够大大提高劳动生产率和增加劳动舒适性，而且随着经济全球化，面临农产品开放进口和市场竞争的压力，现代农业只有通过进一步提高生产率降低生产成本和提高产品品质才能生存。从这些新的需求出发，农业生产向着高效率和高精度的机械化，自动化方向发展是必然的选择。（四）国外农业机械品牌产品特点分析我们选择了几个有代表性的品牌来分析。他们都是行业里领导者。久保田是一家集开发、制造、销售和服务于一体的综合性日本农机制造商(5) 久保田农用机械企业官网。优点：产品线比较完整，同类型产品中品质较好。缺点：1.产品更新较慢，缺少与时俱进设计元素

8、。2.较少按照国内南北方土地差异来设计产品。3.价格昂贵 ，价格和质量不成正比，产品梯队较少，难满足不同层次消费者需求。4.产品线较杂乱没有明显形成产品DNA延续。洋马洋马农机株式会社是日本的四大农机生产厂家之一，洋马农机株式会社成立于1912年。洋马发动机是其核心竞争竞争力，于1933年制造出了世界上第一台实用小型柴油发动机(6) 洋马农用机械企业官网。优点：洋马半喂入联合收割机是同类机型中最早进入中国市场的，公司研发能力强。专门针对中国水稻研发出适合中国国情的半喂入联合收割机产品。缺点：1.产品线较杂乱没有形成一脉相承的产品系列。2.价格昂贵，一般中国消费者消费不起。3.零件配套不完善更换

9、价格昂贵，售后服务有待提升。约翰迪尔1837年，迪尔公司的创始人约翰·迪尔研制出一种不粘泥土的钢犁，并由此起家在美国创立了迪尔公司。财富杂志世界500强之一，是世界领先的农业和林业领域先进产品和服务供应商，是主要的农用机械、景观工程和灌溉领域先进产品和服务供应商(7) 约翰迪尔中国官方网站。优点：悠久历史铸就好品质，产品功能强大，产品线风格统一，形成一脉相承的产品线。缺点：1.美国品牌，缺少对国内农作物及土地特性做深入研究。因此产品应用具有局限性。2.价格昂贵，大部分零件依赖进口。图 综上所述 ，两个日本品牌（接近中国农业及土地特性）一个美国品牌他们的共同点是：1，公司历史悠久有技术

10、有沉淀。2，产品品质较好。3.但普遍价格昂贵，不能完全适应中国耕种及土地特性，具有耕作局限性。那作为国内品牌五菱集团该如何突围？二、如何开发符合国情的农业机械（一）设计产品线涵盖本次设计的系列产品包括 水稻插秧机 水稻收割机 拖拉机 播种机（篇幅限制我们主要以插秧机作为例子阐述）水稻插秧机是将水稻秧苗定植在水田中的种植机械。功能是提高插秧的工效和栽插质量，实现合理密植。（二）产品原理和构造（水稻插秧机）插秧机的工作过程，因结构不同而各有差异，但基本流程大致相同。原理为：秧苗以群体状态整齐放入秧箱，随秧箱作横向移动，使取秧器逐次分格取走一定数量的秧苗，在插秧轨迹控制机构作用下，按农艺要求将秧苗插

11、入泥土中，取秧器再按一定轨迹回至秧箱取秧。各种插秧机栽插部分的组成基本相同：人力插秧机由秧箱、分插秧机构、机架和浮体(船板)等组成，自走式机动插秧机还设有动力驱动、行走装置、送秧机构等部分(8) 尹建军，赵匀，张际先高速插秧机差速分插机构的工作原理及其CADCAEJ农业工程学报，2003，19(3)：9094。（三）设计定位当今国外企业基本已经垄断中国农用机械市场，需要开发出符合中国农业需求的农机产品才有竞争力。结合五菱的品牌调性，设计一系列包括产品定位、产品造型、产品材质、产品色彩、操作模式等一脉相承的产品。每个产品都有特有的品牌识别，避免产品多而杂乱的情况，也是成为提高五菱品牌竞争力的有效

12、途径。设计关键点：水稻插秧机主要以农民使用为主，人群特点一般知识水平不高，对于过于复杂的操作应用会无所适从，这也是为什么他们不喜欢使用国外品牌产品的原因之一。所以设计一定要以易操作为主，傻瓜式操作方式是趋势。我国南方的耕地类型是水田，北方耕地类型是旱地，造成南北方农作物类型不同的原因包括气温和降水两方面的影响，因此要根据耕地的特征来设计出适合不同耕地使用的产品。（四）突出品牌DNA柳州五菱柳机动力有限公司（简称，五菱柳机）是柳州五菱汽车工业有限公司的全资子公司，企业前身为柳州机械厂，始建于1928年。经过八十多年的发展，五菱柳机焕发出新的活力。公司现为国家大型二类企业，中国机械工业企业500强

13、之一，公司的主要产品有发动机产品、汽车铸件产品、农机产品。作为中国最有历史的企业之一，我们可以从它身上提炼出几个关键词：民族的，有历史的，专业的，坚毅的。最后我们挑选了”雄狮”作为我们的设计灵感，它代表着一种坚毅的精神，也代表着我们民族崛起。我们要把这种精神融入到产品里面去，也融入到企业文化里面去。“雄狮”概念会通过设计的方法延伸到所有的产品，它包含造型，材质和色彩的传承。图 （五）人性化交互改进从现有的品牌产品当中我们发现有很多不人性化的地方。而这些地方完全可以通过设计来进行改进。例如：1.现有的操作按键和操作说明很多以英文的书写而对于我们的使用者农民来说是非常难操作的。改进办法：考虑到使用

14、环境是农田，机器使用的过程种难免会占有泥土等脏东西，为了避免泥土遮住标识，我们把标识从以前的贴纸改为直接在模具出来，比平面高出2MM，通过光亚的模具处理让标示更清晰，避免泥土的遮挡，同样也达到了防水作用。2.现有的驾驶座位都是塑料模具注塑成型，表面质地为硬质，长时间坐久了会有不舒适感。改进方法：我们在设计过程中座位分两块，一块是硬质塑料椅，通过滚塑工艺完成（滚塑工艺模具成本只有注塑十分之一，成本大大降低）另一块为软质防水EVA材料，两者结合可以保证舒适性。图片 （六）结合国内土地特性现有的品牌产品当中基本没有考虑我们耕地的差异性。都是一个标准全国通用，导致产品操作过程中产品水土不服，没有达到最

15、高的耕作效率。主要表现在：1.浮舟板可调节空间有限不能适应不同软硬度的水田。改进方法：我们按照不同的水田特征设计了三种浮舟板，分别从造型、 漂浮力、体积几个方面做了不同的改进，以适应不同的土地环境，这个是在我们购买时可以选配适合的配件。 2.配重模块不能更换，面对不同特性水田时重心难以把握。改进方法：我们把配重模块分成三块，像健身房的举重哑铃一样可以随意调整重量，可以根据土地特点调整最理想的工作状态。3.现有轮子不可更换，难以适应南北水田的差异。改进方法：这里我们也设计了可选配适合不同环境轮子，这个也是在我们购买时可以选配适合的配件。图片 （七）技术和工艺提升阻碍农机机械自动化在我们普及有很多

16、原因，其中价格昂贵是一个很重要的原因。形成国外品牌价格昂贵又有两个原因：第一选择生产工艺复杂成本较高的生产方式。第二 由于国内没有可以抗衡的品牌和产品，以追求利润最大化的思维导致国外品牌价格一直居高不下。在产品一些专利壁垒慢慢失效的情况下。我们要发挥自己的优势，在强化我们的技术和品质的同时，以最简单有效成本更低方法去打造我们的产品，以赢得更多的用户。现有的产品无论是前脸机罩、主体承重板、驾驶椅子等全都采用注塑模具生产，注塑模具精度高但同时成本也非常高。改进方法：在不影响我们产品功能使用的前提下，可以采用新工艺以降低生产成本。1.前脸机罩面积较大采用吸塑工艺（吸塑工艺模具成本只有注塑十分之一，成

17、本大大降低），由于吸塑工艺精度不高所以必须有些小塑料件作为包边处理以保证外观的同时降低成本。2.主体承重板和驾驶椅子采用滚塑工艺，无论密封性、受力都有提升，也大大降低了生产成本。组合式生产工艺在实际的生产过程中大大提高了产品的竞争力。图片 图片 三、一站式农业机械研制方案（一）设计说明项目名称：五菱雄狮黄金甲系列农机产品工业设计项目简介：本款被命名为“雄狮黄金甲”系列产品，以水稻插秧机为核心支柱产品，以灵活便携、科学浮舟原理、巧妙机械传动的整合创新应用设计，有效的填补了中国农机制造企业在小型田间作业领域的空白。六大优势：1.创 新 性科学浮舟原理、巧妙机械传动的整合创新应用设计，达成灵活便携便

18、于操纵的效果。2.实 用 性因地制宜的根据中国南北土质松软程度不一，巧妙的进行可换配件灵活设计，有效解决种植的稳定性。3.节能超低油耗的轻型设计，使产品具有更为长时间持久作业的能力；4.人 机 性合理的操纵台与人性化座椅设计，提高作业的舒适性；5.美 观 性系列产品设计沉稳大方、血性阳刚，融入更多中国元素，灵感来源于雄狮，它代表着一种坚毅的精神，也代表着我们民族崛起的力量与精神，和五菱集团企业文化融为一体，而金色选用喻意安全感、丰收、黄金满地之意；6.标杆作用作为五菱农用机械系列化的首批标杆产品，为国产农机产品建立专利创新设计、工业设计整合创新的模式，并引领行业方向。（二）市场价值预计2015年12月正式推出市场，产品以科学的浮舟原理、巧妙的机械传动设计，并因地制宜解决中国的南北土质松软程度不一的特性，有效解决种植的稳定性与存活率；其优秀的技术性能提升，与尖端的产品设计打造，形成国内首家从播种、种植、收割、运输、储藏的一站式农机产品解决方案；必然对国外农机企业长期的垄断格局，形成强力