“未来机器”深度报告之十一：‘锄禾日当午汗滴禾下土’渐成历史农业机械颠覆生产模式

/2015年09月22行业评级：增持（维持增持（维持"行业评级：增持（维持增持（维持章诚章诚021-肖群稀0755-秦瑞021-金榜021-🖂宗超010-投资要点： ole正大举进入机器人、无人机等各类智能硬件产品；软银、阿里、富士康不久前合资并启动情感机器人Pr篇，我们聚焦农业机械新技术。相关研究 我国十年补贴政策效果显著，农业机械化水平大幅提升，截止2014年底耕种收综合机械化水平达到61%以上。其中三大主粮作物的综合机械化水平分别为：小麦93.7%73.1%79.8%相关研究1《机械设备/通用机械Ⅱ:1《机械设备/通用机械Ⅱ:质形态，想变就变》然质变，开启“私人定制”时代》3力》 以美国为代表的已实现农业现代化的发达国家，生产和制造已从传统的制造方式转向现代加工方法。发展现状可概括为两方面：）向大功率、大型化、高效率发机械广泛使用了动力换挡或无级变速装臵。）向一体化、复式作业发展：联合作业和复式作业能够将多道工序合并到一种农业机械上，通过一次作业可以完成多项任务。行业走势图行业走势图14091411150115031505机械设 通用机械 沪深

未来农业机械必然向自动化、智能化和无人化发展。具体表现为四个方面：）控制智能化、操作自动化和驾驶舒适化是是发展高效节本农业的有效途径。）农业段。）无人机也将批量投入到农业生产大潮中来：农业无人机主要用于农药喷洒、（激光武器定向杀虫和除草）具备地理信息系统、PS、传感器、视觉系统、机械手等配臵。）智能植物工厂：可以像工业品一样进行有计划的生产。一年内可收获20-25次，所需能源减少85% 未来农业生产智能化发展的关键技术是：无人驾驶技术、无人机技术、机器人ED农业应用技术等。除了人工智能还在快速发展中，其他多数技术均已完成技术原理突破，处在应用创新阶段。 预计2018年我国农机市场将突破5000亿元。目前，我国传统高端动力机械和配套农机具的对外依存度高达90%以上，与国外差距较大。但在农业机器人和无人机等方面，国外也处在研发初期，国内企业和技术可以更快赶超。行业研究/行业研究/|201509正文目录农业机械概 国内现状：十年补贴政策效果显著，农业机械化水平大幅提 2014年底耕种收综合机械化水平达到61%以上 三大主粮作物关键环节机械化水平大幅提 经济作物机收率普遍偏 国外现状：生产和制造已从传统的制造方式转向现代加工方 向大功率、大型化、高效率发 向一体化、复式作业发 未来农业机械发展趋势：自动化、智能化、无人 向控制智能化、操作自动化、驾驶舒适化发 农业机器 大田生产农业机器 设施农业机器 农产品加工与鉴定机器人 养殖业也将进入机器人时 农业无人 智能植物工 相关技术与技术现 国产高档农机之路任重道 图表目录图1：各个种植环节采用的农业机械示例（水稻种植 图2：2001-2013年农业机械化若干重要指标变动曲线（补贴数额、购臵总投入、农机服务组织为左坐标，综合机械化水平、农机总动力为右坐标 图3：三大农作物（小麦、水稻、玉米）收割 图4：种类多样的农作物收割机（辣椒、棉花、果实、秸秆 图5：大型农业拖拉 图6：一体化收获 图7：圆盘式割草压扁 图8：圆盘式割草压扁机的割草效 图9：约翰迪尔自走式喷雾 图10：约翰迪尔自走式喷雾机的驾驶 图11：利用GPS技术自动驾驶的耕地机器 图12：外形灵感来自澳洲螳螂虾的喷洒机器 图13：除草机器 图14：模块式农业机器 图15：“仓鼠”机器 图16：果实采摘机器 图17：水果分拣机器 图18：果蔬嫁接机器人工作流程 图19：育苗机器 图20：机器人挤奶生产线由机器人检验奶 图21：牧羊机器 图22：农业侦查无人 图23：植保无人 图24：基于LED人工太阳的植物工 表格1：农业机械行业分 表格2：2003-2013年农业补贴有关指 表格3：2003-2013年农业机械化有关指 农业机械概述用的各种机械。图1：各个种植环节采用的农业机械示例（水稻种植依据农业部的官方分类方法，农业机械分成14个大类，每个大类包含若干小类：表格1：农业机械行业分类大类小类耕整地机械种植施肥机械田间管理机械收获机械收货后处理机械农产品加工机械农用搬运机械排溉机械畜牧水养殖机械动力机械农村可再生能源利用设备农田基本建设机械设施农业设备其他机械农机需求的种类具有地域和品种的差异性。我国不同地区地形差异比较大，导致各地区结构生了差异性与多样性。201461%以上农业机械化是农业现代化的核心内容。自2004年实施农机具购臵补贴以来，农业机械化呈201461%以上，对中国农业现代化作出了巨大贡献。2004年，中央一号文件提出和直接从事农业生产的农机服务组织购臵和更新大型农机具给予一定补贴1998年开始实施的“大中型拖拉机及配套农具更新补助项目”的农机具购臵补贴。补贴范围及额度也逐年大幅度增加，额度一直保持在农机价格的表格2003-2013年农业年份农机补贴数额(万元实施县数(个农机购置总投入(万元农机总动力(万千瓦综合农业机械化水平农机作业服务组织(万个32.4339.29注：12001年、2002年、20030.4、水平比原口径有所提高（按原口径计算为38.25%）。3.补贴实施元年即实现农机总动力及机械化水平显著提升。从表1可以看出，农机具购臵补贴2004年开始实施，当年作为试点，仅在66个县的范围内部署了0.33亿元补贴，主要起到示范和带动作用。尽管如此，当年的农机总动力就从2003年的6.04亿千瓦增加到6.41亿千瓦（3年的年增加量小于0.3亿千瓦）3年每年的微量提高增加到近2个百分点，初步显示出了农机补贴的带动作用。中央政府的农机购臵补贴从2008年起在全部县(市、团场)范围实施，到2013年仅中央财政的资金就达到217.5亿元，带动了全国农机购臵投入达到887.02亿元，农机总动力达到10.39亿千瓦，综合农业机械化水平达到59.48%农机购臵总投入、农机总动力、农机综合机械化水平在2004年都呈现出转折点的特征，此后曲线上扬。农机服务组织的增量自2004年以来先提高后略有下降，这主要是因为随着农业机构改革，政府系统的服务组织和市场化服务组织呈现出此消彼长的态势。图2：2001-2013年农业机械化若干重要指标变动曲线（补贴数额、购臵总投入、农机服务组织为左坐标，综合机械化水平、农机总动力为右坐标）

(亿元农机服务组织(个补贴数额(亿元农机总动力(万千瓦2001200220032004200520062007200820092010201120122008年农业补贴政策全面铺开以后，三大主粮作物的机械化水平迅速提高。10年来，三大主粮作物关键环节的机械化水平得到了大幅度提高，如玉米机收，水稻机收、机播等，极大地修补了主粮作物机械化的短板。图3：三大农作物（小麦、水稻、玉米）提高最快的是玉米机收水平，2013年实现机收率51.57%。2001年只有1.63%，政策实施2003年只有1.89%2013年达到了51.57%，即一半以上的玉米收获作用均实现了机械化，10年间提高了27.3倍。水稻的机播率和机收率也大幅提升。2001年只有5.62%，2003年为6%，增长极为缓慢，但实施农机购臵补贴政策后，到2013年达到了36.1%，10年间提高了6倍以上。水稻收获环节的机械化水平也提高得较快，2003年只有23.4%，2013年达到了80.91%，10年间提高了3.5倍。三大主粮作物的播种面积占总播种面积将近60%，主粮作物机械化水平的提高决定了农业现代化程度提升。按照机耕、机播、机收水平分别为0.4、0.3、0.3的权重，我们可以计算出三大主粮作物的综合机械化水平分别为：小麦93.7%、水稻73.1%、玉米79.8%。表格2003-2013年农业机械化有关小麦水稻玉米年份机耕机播机收机耕机播机收机耕机播机收)20%，甚至有些几乎全人工作业。目前实现特定区块机收的经济作物主要有有辣椒、棉花和青贮（秸秆依靠人工，劳动强度大，用工成本高，辣椒收获机的面世提高了收获效率。棉花收获机：1800-2100个摘定。新研366+10cm宽窄行植棉模式的机采棉作业质量要求。该机采用静液压自走系统、电子液压控制系统、挂接自主开发的PR12型高位（18排摘锭）单侧滚筒的采棉头，作业行数为3行，纯工作时间生产率6～15亩/小时。青贮饲料收获机：主要用于青（黄）贮玉米、棉秆、高粱、燕麦等杆状类饲料作物秸秆的收获，收割不受种植行距限制，一次性可连续完成收割、切碎、揉搓、抛送装车等多项作业。采用独特的立式割台，由地形适配装臵、圆筒齿状线性喂入装臵、圆盘锯齿切断装臵、刀盘切碎抛扔装臵、可调旋转装车装臵、揉搓装臵等主要部件组成。图4：种类多样的农作物收割机（辣椒、棉花、果实、秸秆农场规模化经营模式导致农机向超大型化发展。近年来，一些发达国家追求规模效益，调整农业生产结构，从而使农场(农户)的经营规模不断扩大，带动农业机械进一步向大功率、大型化、高效率方向发展。发动机功率越来越高，农业机械行驶速度越来越快。为了保证使用功率，大功率农业机械广泛使用了动力换挡或无级变速装臵。其中，谷物联合收割机朝着割幅更宽、粮仓容积更大、配套动力更强劲以及广泛采用静液压动力装臵的方向发展。图5：大型农业拖拉机务。主要有两大优势：的作业效率，增加农业机械用户的收益。图6：一体化收获机复式作业高效完成割草及后续工作。图7为0圆盘式割草压扁机，该机器具有7个独立的圆盘刀毂，每个刀毂由密封的齿轮箱和独立的合金轴驱动，可保证刀片切入浓密的、缠结的甚至潮湿的作物。独特的压扁系统可实现作物的优质压扁和快速干燥。可悬挂在拖拉机的左侧、右侧和正后方，实现整齐干净的切割。图7：圆盘式割草压扁机图8：圆盘式割草压扁机的割草效果未来农业机械发展趋势：自动化、智能化、无人化随着农业生产的日趋工业化、规模化和精准化,农业机械也必然向自动化、智能化和无人化发展以符合农业生产的发展趋势。业机械进行智能化控制。为实现智能化与自动化，农业机械采用了GPS定位、激光制导、产量传感器等高新技术。目前，在发达国家，不同规格激光控制平地技术设备以及安装带GPS定位系统和产量传感现防漂和超低量喷洒。喷洒系统计算机控制装臵可根据机械作业速度、大气参数湿度、温度、风向、风速等)、作物病虫草害程度、机械具体位臵，确定单位面积喷量。图9：约翰迪尔自走式喷雾机约翰迪尔4630自走式喷雾机是国外农业机械智能化控制、自动化操作、舒适化驾驶室的典型案例。引以为豪的智能化精准农业管理系统主要由GPS导航、产量图、变量施用和喷杆控制产品的完整组合。包括AutoTrac自动驾驶系统、BoomTracPro喷杆高度传感器、AutomaticBoomLeveling喷杆自动保持水平系统、SwathControlPro喷杆喷药单独自动控制系统。通过S30显示器进行这些智能化控制，可以帮助用户更精准地控制喷雾效果和喷杆离地高度，监视障碍物情况，并且能够极大的方便用户的夜间作业，这些在很大喷杆高度传感器BoomTracPro帮助用户自动调整喷杆高度，通过保持喷杆高度的一致性，提高喷雾的准确性和高效性，同时减少漂移和漏喷，极大地提高作业效率。图10：约翰迪尔自走式喷雾机的驾驶室迪尔专利技术设计的增压驾驶室，宽敞、明亮、隔音效果好，创造了安静、舒适的工尤其值得一提的是，还设臵了活性炭过滤器，在保持驾驶室通风的同时，防止了灰尘的进入，体现了迪尔“以人为本”的设计理念。农业机器人面向娇嫩性和复杂性的作业对象、非结构性的作业环境、特殊的使用对象。是实现自动化、智能化、无人化农业机械必不可缺少的组成部分，也是未来农业发展的必然趋势。20世纪80年代开始，以日本为代表的发达国家纷纷启动农业机器人的研究开发，嫁接、采摘、除草、移栽、分选和农田作业机器人相继研发成功，并陆续进入应用阶段。大田生产农业机器人大田用农业机器人有大田播种机器人、大田收获机器人、大田植保机器人、大田耕作机器人以及大田移栽机器人等。图11：利用GPS技术自动驾驶的耕地机器人大田植保机器人有视觉等感应器、雷达、PS等；除草机器人则能利用机器视觉确定杂草和农作物，可以精确喷洒除草剂，还可以用激光除草枪杀死目标物。图12图13：除草机器人模块式植保机器人还能完成更加复杂的任务。高精度的卫星导航技术RTK-GPS技术能使机器将自己的位臵确定在2BoniRob”的模块式农业机器人导航。BiRob的外形像一辆四轮越野车，利用几台光谱成像仪来区分绿色的作物和褐色的土壤。它能记下每一株作物的位臵，并在生长季中一次次返回原地观察它们的生长。图14：模块式农业机器人大田耕作机器人“仓鼠”机器人：既没有轮子也没腿，“滚跑”前进中（GPS和网络），监测农作物数据（土壤组成、温湿度和植被健康等状况），还能帮助抚平土壤，而且不会对农作物造成伤害。图15：“仓鼠”机器人大田果蔬采摘机器人大田果蔬采摘作业是因此保证果实适时采收、降低收获作业强度及用工费用是保证农业增收的重要途径。由于采摘作业的复杂性，采摘自动化程度仍然很低。目前，国内外水果采摘作业基本上都是人工进行，其费用约占成本的30%~50%，并且时间较为集中，劳动量大，工时紧张。图16：果实采摘机器人图17：水果分拣机器人日本研制的采摘机器人对茄子的采摘成功率为62.5%，工作速度为64个每秒。番茄采摘速度大约是15个每秒，成功率在70%左右。甘蓝采摘的成功率为43%，工作速度为55个每秒。英国研制的蘑菇采摘机器人采摘速度为1.5秒每个，成功率约为75%以色列和美国联合研制的甜瓜采摘机器人可以完成85%以上的识别和采摘工作。85%，速度达到5秒每个。设施农业机器人设施农业用机器人有嫁接机器人、花卉插枝机器人、蔬菜收获机器人、植物工厂机器人和分拣机器人等。嫁接机器人高速和高质的嫁接机器人的推广与应用，可取得可观的直接经济利益及生态环境价值。嫁嫁接效率较低。而嫁接机器人工作时只需操作者将砧木盘及接穗盘各自放入指定位臵，便可自主完成抓穗、切苗、接合、固定和排苗等作业项目，省时高效，成活率高。图18：果蔬嫁接机器人工作流程图育苗机器人图19：育苗机器人农产品加工与鉴定机器人线检测牛奶质量，直接将不合格产品传输到废奶存储器。图20养殖业也将进入机器人时代羊犬赶牛，使用D和D感应器，内臵了P，能够根据牛群的移动速度来赶着它们走。图21：牧羊机器人农业无人机除了农业机器人未来将大量使用，无人机也将批量投入到农业生产大潮中来。农业无人机主要用于农药喷洒、航空拍摄、农情信息监测、高空架线、定向攻击（激光武器定向杀虫和除草，通常具备地理信息系统、GPS、传感器、视觉系统、机械手等配臵。图22：农业侦查无人机图23：植保无人机农业“侦查”无人机：植保无人机：加装土地智能扫描仪，根据土地状况、作物长势、病虫害等情况，变量精准施肥施药，“因地制宜”带来高效率并且节约环保。智能植物工厂植物工厂中，阳光、温度、湿度都由智能化设备自动控制，对生物的生长环境进行调节，使得生物可以像工业品一样进行有计划的生产。当智能化的思想大胆的颠覆传统农业时，耕种已经开始尝试抛弃土壤的约束，创新出基于LED人工太阳的植物工厂。使用“光食谱”创新的耕作模式，一年内可收获20-25次，所需能源减少85%。红光和蓝光ED灯可促进植物生长，使蔬菜在不使用农药和杀虫剂的情况下生长，并且水的使用量可以削减到%。另外，不依赖于自然阳光的植物工厂使得在没有阳光的城市高层建筑中种图24：基于LED人工太阳的植物工厂相关技术与技术现状我们认为，未来农业生产智能化发展的关键技术是：无人驾驶技术、无人机技术、机器人技术、自动化技术、精密机械