說說農(nóng)業(yè)4.0:由來、國外發(fā)展及中國發(fā)展建議與意見
說說農(nóng)業(yè)4.0:由來、國外發(fā)展及中國發(fā)展建議與意見
工業(yè)4.0緊鑼密鼓,在世界范圍內(nèi)高歌猛進(jìn)。得到工業(yè)4.0成果支撐的農(nóng)業(yè)4.0,猶抱琵琶半遮面。但還是讓人們窺到春光乍泄的魅力,紛紛希望占得先機(jī)。對于一個全新的農(nóng)業(yè)業(yè)態(tài),筆者籍此與諸君共享。
一、農(nóng)業(yè)4.0的誕生
記得2015年國家出臺了《中國制造2025》,提出了堅持"創(chuàng)新驅(qū)動、質(zhì)量為先、綠色發(fā)展、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、人才為本"的基本方針,堅持"市場主導(dǎo)、政府引導(dǎo),立足當(dāng)前、著眼長遠(yuǎn),整體推進(jìn)、重點(diǎn)突破,自主發(fā)展、開放合作"的基本原則,通過"三步走"實(shí)現(xiàn)制造強(qiáng)國的戰(zhàn)略目標(biāo):第一步,到2025年邁入制造強(qiáng)國行列;第二步,到2035年中國制造業(yè)整體達(dá)到世界制造強(qiáng)國陣營中等水平;第三步,到新中國成立一百年時,綜合實(shí)力進(jìn)入世界制造強(qiáng)國前列。
巧合的是,幾乎同時德國提出了工業(yè)4.0。這兩只率先被“吃”的螃蟹,成為當(dāng)時轟動一時的世界新聞。
"中國制造2025"是在新的國際國內(nèi)環(huán)境下,中國政府立足于國際產(chǎn)業(yè)變革大勢,作出的全面提升中國制造業(yè)發(fā)展質(zhì)量和水平的重大戰(zhàn)略部署。其根本目標(biāo)在于改變中國制造業(yè)"大而不強(qiáng)"的局面,通過10年的努力,使中國邁入制造強(qiáng)國行列,為到2045年將中國建成具有全球引領(lǐng)和影響力的制造強(qiáng)國奠定堅實(shí)基礎(chǔ)。
《中國制造2025》確立了我國五大戰(zhàn)略領(lǐng)域:
制造業(yè)創(chuàng)新中心(工業(yè)技術(shù)研究基地)建設(shè)工程。重點(diǎn)推動行業(yè)轉(zhuǎn)型升級和新一代信息技術(shù)、智能制造、增材制造、新材料、生物醫(yī)藥等領(lǐng)域創(chuàng)新發(fā)展;
智能制造工程。緊扣關(guān)鍵工序智能化、關(guān)鍵崗位機(jī)器人替代、生產(chǎn)過程智能優(yōu)化控制、供應(yīng)鏈優(yōu)化,建設(shè)重點(diǎn)領(lǐng)域智能工廠/數(shù)字化車間。分類實(shí)施流程制造、離散制造、智能裝備和產(chǎn)品、新業(yè)態(tài)新模式、智能化管理、智能化服務(wù)等試點(diǎn)示范及應(yīng)用推廣。建立智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系和信息安全保障系統(tǒng),搭建智能制造網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)平臺。
工業(yè)強(qiáng)基工程。針對重大工程和重點(diǎn)裝備的關(guān)鍵技術(shù)和產(chǎn)品急需,支持優(yōu)勢企業(yè)開展政產(chǎn)學(xué)研用聯(lián)合攻關(guān),突破關(guān)鍵基礎(chǔ)材料、核心基礎(chǔ)零部件的工程化、產(chǎn)業(yè)化瓶頸。強(qiáng)化平臺支撐,布局和組建一批"四基"研究中心,創(chuàng)建一批公共服務(wù)平臺,完善重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)體系。
綠色制造工程,更加注重制造業(yè)的綠色化。
高端裝備創(chuàng)新工程。開發(fā)一批標(biāo)志性、帶動性強(qiáng)的重點(diǎn)產(chǎn)品和重大裝備,提升自主設(shè)計水平和系統(tǒng)集成能力,突破共性關(guān)鍵技術(shù)與工程化、產(chǎn)業(yè)化瓶頸,組織開展應(yīng)用試點(diǎn)和示范,提高創(chuàng)新發(fā)展能力和國際競爭力,搶占競爭制高點(diǎn)。
到2020年,上述領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)自主研制及應(yīng)用。到2025年,自主知識產(chǎn)權(quán)高端裝備市場占有率大幅提升,核心技術(shù)對外依存度明顯下降,基礎(chǔ)配套能力顯著增強(qiáng),重要領(lǐng)域裝備達(dá)到國際領(lǐng)先水平。其中農(nóng)機(jī)裝備重點(diǎn)發(fā)展糧、棉、油、糖等大宗糧食和戰(zhàn)略性經(jīng)濟(jì)作物育、耕、種、管、收、運(yùn)、貯等主要生產(chǎn)過程使用的先進(jìn)農(nóng)機(jī)裝備,加快發(fā)展大型拖拉機(jī)及其復(fù)式作業(yè)機(jī)具、大型高效聯(lián)合收割機(jī)等高端農(nóng)業(yè)裝備及關(guān)鍵核心零部件。提高農(nóng)機(jī)裝備信息收集、智能決策和精準(zhǔn)作業(yè)能力,推進(jìn)形成面向農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的信息化整體解決方案。
二、農(nóng)業(yè)4.0的核心
近20年來,我國農(nóng)業(yè)走過了三個發(fā)展階段:
1、以人力和畜力為主的傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)(農(nóng)業(yè)1.0)。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)主要靠人畜力來完成,農(nóng)業(yè)成為體力勞動的代名詞。生產(chǎn)效率低,經(jīng)濟(jì)效益差;
2、廣泛應(yīng)用雜交種和化肥、農(nóng)藥的生物—化學(xué)農(nóng)業(yè)(農(nóng)業(yè)2.0)。雖然使用化肥提高了產(chǎn)量,但由于同時使用農(nóng)藥,使農(nóng)產(chǎn)品農(nóng)藥殘留大增,對農(nóng)業(yè)生態(tài)的破壞和人類健康的傷害成為世界關(guān)注的話題;
3、以農(nóng)業(yè)機(jī)械為生產(chǎn)工具的機(jī)械化農(nóng)業(yè)(農(nóng)業(yè)3.0)三大階段。農(nóng)機(jī)大量應(yīng)用雖然大大提高了勞動生產(chǎn)率,但也有污染環(huán)境、破壞土壤生產(chǎn)力等弊端。
現(xiàn)在正在實(shí)施的農(nóng)業(yè)4.0,以大(大數(shù)據(jù))、物(物聯(lián)網(wǎng))、移(移動互聯(lián))、云(云計算)、鏈(區(qū)塊鏈)和智能裝備等生產(chǎn)要素應(yīng)用為特征的智慧農(nóng)業(yè)(農(nóng)業(yè)4.0)階段。
至此人們看到農(nóng)業(yè)4.0的核心是農(nóng)業(yè)裝備智能化。經(jīng)過這些年艱苦卓絕的創(chuàng)新發(fā)展,農(nóng)業(yè)裝備智能化有了長足的進(jìn)展。無級變速大型拖拉機(jī)、精準(zhǔn)變量復(fù)式作業(yè)機(jī)具、高效能聯(lián)合收獲機(jī)械、精量低污染大型自走式施藥機(jī)械、種子繁育與精細(xì)選別加工設(shè)備、健康養(yǎng)殖智能化裝備獲重大突破,應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐。無級變速、電控技術(shù)、液壓驅(qū)動和動植物對象識別與監(jiān)控系統(tǒng)等為代表的關(guān)鍵零部件效能和可靠性得到較大提高。農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)、5G與北斗定位導(dǎo)航系統(tǒng),使農(nóng)業(yè)4.0脅生雙翼,加速發(fā)展。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的作業(yè)、服務(wù)、信息等多方位支持,使創(chuàng)制具有信息獲取、智能決策和精準(zhǔn)作業(yè)能力的新一代農(nóng)機(jī)裝備成為今后農(nóng)業(yè)裝備主力。數(shù)字化、智能化、清潔生產(chǎn)、虛擬制造、網(wǎng)絡(luò)制造、并行制造、模塊化、快速資源重組技術(shù)的應(yīng)用,使農(nóng)業(yè)裝備產(chǎn)業(yè)發(fā)生了脫胎換骨式的提升。
三、國內(nèi)外農(nóng)業(yè)4.0應(yīng)用概況
20世紀(jì)90年代中期,美國就將應(yīng)用于海灣戰(zhàn)爭的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)安裝在農(nóng)業(yè)機(jī)械上,從而領(lǐng)導(dǎo)美國農(nóng)業(yè)機(jī)械在世界上率先走向高科技、高性能、智能化。全美20%的耕地、80%的大農(nóng)場實(shí)現(xiàn)了大田生產(chǎn)全程智能化、數(shù)字化,平均每個農(nóng)場約擁有50臺連接物聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備,一個農(nóng)民可以耕作2700畝土地。
我國智能化高端農(nóng)機(jī)雖然實(shí)現(xiàn)了從無到有,應(yīng)用迅猛。盡管我國2012年農(nóng)機(jī)產(chǎn)業(yè)就已問鼎全球第一,同時又是世界第一農(nóng)機(jī)使用大國,卻遠(yuǎn)非農(nóng)機(jī)強(qiáng)國。突出表現(xiàn)在農(nóng)業(yè)裝備的數(shù)字化、信息化、智能化尚處于起步階段,與歐美、以色列、日韓等發(fā)達(dá)國家和地區(qū)相比差距很大。但不到農(nóng)機(jī)總體規(guī)模的10%,整體研發(fā)能力較弱、核心技術(shù)有待突破、關(guān)鍵零部件依靠進(jìn)口、基礎(chǔ)材料和配套機(jī)具質(zhì)量不過關(guān)等問題,成為影響智能農(nóng)機(jī)發(fā)展的最大制約,已突破的一些前沿技術(shù)只限于局部點(diǎn)狀應(yīng)用。雖然我國綜合農(nóng)機(jī)化率達(dá)70%,但是,大田高端智能農(nóng)機(jī)應(yīng)用落后于發(fā)達(dá)國家約15年。在山區(qū)、丘陵地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中,存在“無好機(jī)用”“有機(jī)難用”等突出問題,農(nóng)民感嘆“大型機(jī)械不能用,小型機(jī)械笨又傻(功能單一)”,農(nóng)機(jī)“不夠聰明”成為制約全省農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化水平的關(guān)鍵因素。發(fā)展“聰明”的智能化農(nóng)機(jī),已成為農(nóng)業(yè)機(jī)械化發(fā)展的新趨勢。
四、農(nóng)業(yè)4.0,我們?nèi)绾伟l(fā)力
習(xí)近平總書記曾指出:“要大力推進(jìn)農(nóng)業(yè)機(jī)械化、智能化,為農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化插上科技的翅膀?!?當(dāng)前,我國農(nóng)業(yè)科技貢獻(xiàn)率已達(dá)60%,而發(fā)達(dá)國家高達(dá)85%。差距就是發(fā)展?jié)摿?,發(fā)展農(nóng)機(jī)智能化正逢其時。從政策層面看,近年來中央一號文件和各省區(qū)市均要求加快智能化農(nóng)機(jī)研發(fā)、應(yīng)用和推廣;從技術(shù)層面看,5G技術(shù)、衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)、電液控制技術(shù)、作業(yè)監(jiān)測等現(xiàn)代農(nóng)機(jī)裝備技術(shù)趨于成熟。為此,我們必須抓住機(jī)遇,順勢而為,加強(qiáng)農(nóng)機(jī)智能化研發(fā)和落地應(yīng)用,推進(jìn)農(nóng)業(yè)機(jī)械化全程全面發(fā)展,給農(nóng)業(yè)插上科技創(chuàng)新的金翅膀,讓越來越多的農(nóng)民挑上農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的“金扁擔(dān)”。
一是農(nóng)機(jī)智能化是一項(xiàng)系統(tǒng)工程,需要各方努力,形成合力,抓住機(jī)遇,推動發(fā)展。抓住“十四五”規(guī)劃編制的時機(jī),加快研究制定國家和省級層面的“十四五”智能農(nóng)機(jī)發(fā)展規(guī)劃和相關(guān)專項(xiàng)計劃,以科學(xué)規(guī)劃引領(lǐng)農(nóng)業(yè)機(jī)械化智能化發(fā)展。
二是要統(tǒng)一規(guī)劃建設(shè)智能農(nóng)機(jī)管理信息系統(tǒng)平臺,在大田作物、水產(chǎn)養(yǎng)殖、畜禽養(yǎng)殖、特色菌果茶菜和中藥材等領(lǐng)域,分類建設(shè)機(jī)械化智能化應(yīng)用示范基地,尤其在糧食生產(chǎn)全程機(jī)械化示范縣中率先建設(shè)一批智能/無人農(nóng)機(jī)“示范農(nóng)場”。
三是要加強(qiáng)財政、金融、人才支持。國家層面設(shè)立高端和智能農(nóng)機(jī)裝備研發(fā)專項(xiàng)基金,持續(xù)推進(jìn)基礎(chǔ)設(shè)施“宜機(jī)化”配套,發(fā)展與適度規(guī)模經(jīng)營相適應(yīng)的農(nóng)機(jī)服務(wù)。國家和地方層面應(yīng)成立智能農(nóng)機(jī)專家智庫,加強(qiáng)相關(guān)裝備與技術(shù)研究、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范制訂、技術(shù)培訓(xùn)和指導(dǎo)、決策咨詢等工作,形成上下聯(lián)動、相互支持、協(xié)調(diào)推進(jìn)的技術(shù)指導(dǎo)機(jī)制。
四是把發(fā)展家庭農(nóng)場等農(nóng)業(yè)規(guī)模經(jīng)營與推進(jìn)農(nóng)業(yè)4.0有機(jī)結(jié)合。我國的基本國情是18.3億畝耕地由約2億農(nóng)戶耕種,戶均經(jīng)營面積9畝左右。如果要使種糧農(nóng)民家庭人均收入達(dá)到城鎮(zhèn)職工收入水平,人均種植業(yè)面積應(yīng)達(dá)到50畝以上,家庭種植業(yè)面積應(yīng)在150畝以上。達(dá)到這個最小規(guī)模,其取得的收入才有可能在經(jīng)濟(jì)投入上有能力應(yīng)用高科技農(nóng)業(yè)裝備,來提高農(nóng)業(yè)的質(zhì)量和效率。通過農(nóng)業(yè)4.0使農(nóng)民在田間作業(yè)、設(shè)施栽培、健康養(yǎng)殖、精深加工、儲運(yùn)保鮮等重點(diǎn)環(huán)節(jié)用上聰明農(nóng)機(jī);把自動駕駛、播種監(jiān)控、作物產(chǎn)量空間分布差異性監(jiān)測、變量施肥、農(nóng)藥變量噴灑、智能化水肥一體、動植物病疫情在線診斷技術(shù)等,當(dāng)作農(nóng)業(yè)4.0的優(yōu)先發(fā)展方向。農(nóng)業(yè)4.0在應(yīng)用初期就要注重操作的靈便性,加快多功能、“傻瓜”式、經(jīng)濟(jì)型智能農(nóng)業(yè)裝備的研究開發(fā),變“傳統(tǒng)制造”為“現(xiàn)代智造”,達(dá)到以電子化實(shí)現(xiàn)數(shù)字控制、網(wǎng)聯(lián)化實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通、智能化實(shí)現(xiàn)人機(jī)耦合(或無人操作),推動農(nóng)機(jī)裝備和技術(shù)主動適應(yīng)農(nóng)業(yè)規(guī)?;?、精細(xì)化、設(shè)施化等要求。
五是國家要支持促進(jìn)。智能化農(nóng)業(yè)裝備比普通農(nóng)機(jī)造價高,因此應(yīng)實(shí)行有區(qū)別的機(jī)補(bǔ)政策,引導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營者應(yīng)用先進(jìn)智能機(jī)械,推動農(nóng)機(jī)升級換代。農(nóng)調(diào)發(fā)現(xiàn),農(nóng)機(jī)手普遍希望加強(qiáng)自動導(dǎo)航、無人駕駛、精準(zhǔn)作業(yè)、智能監(jiān)測、物聯(lián)網(wǎng)、“互聯(lián)網(wǎng)+農(nóng)機(jī)作業(yè)平臺”等機(jī)械化信息化融合裝備與配套農(nóng)藝技術(shù)培訓(xùn)。要在新型職業(yè)農(nóng)民培育中,強(qiáng)化對農(nóng)民應(yīng)用智能化農(nóng)業(yè)裝備的使用培訓(xùn)工作,做到圍繞生產(chǎn)需開展培訓(xùn),提高其開展農(nóng)業(yè)智能化生產(chǎn)經(jīng)營的能力。
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