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时间:2023-10-02 09:08:43
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关键词:数字化;设计技术;机械设计;应用分析
在这个经济迅速发展的时代,经济效益和社会效益是企业发展的根本目标,企业发展尤为重视效益问题。为创造企业经济利益,机械设计技术是企业降低生产成本、提高现代机械设备的安全性与稳定性方面不可忽视的重要措施。在进行机械设计工作时,适当的采取数字化技术能够实现设计技术的突破性进展,使得机械设备运行的安全性与可靠性得到大大的加强,另一方面也可以提高机械的工作效率,使得企业实现经济效益与社会效益的双收。数字化设计技术是信息科技时代重要的科学技术之一,它目前在机械设计方面的应用受到人们广泛的关注,虽然暂时在于机械设计工作的融合也出现了一些亟待解决的问题,但是随着科技人员工作经验的增加以及研究的深入,相信在未来数字化技术在机械设计方面的应用会达到炉火纯青的地步。
1简要介绍数字化设计技术
在党和政府的政策指导下,我国的科技创新力度不断加大幅度,机械设备在科学技术的支持下发生了翻天覆地的变化,大型化、自动化、高精度化的机械设备不断涌现。数字化设计技术的出现,使得机械设备更加如虎添翼,设备结构复杂化,但是机械的生产规模和运行效率也更加的高效。
1.1数字化设计技术的内涵分析
数字化设计技术是指将计算机技术应用于产品设计领域,属于计算机设计技术的一种辅助。它最开始是以计算机辅助设计,即CAD的形式显现出来的,在科技水平不断提升的带动下,数字化设计技术越来越成熟,它在越来越多的行业受到人们的欢迎,在机械设计方面的优势更为明显。以前设计师在进行机械相关的设计工作时都离不开实物模型的帮助,但是在数字化设计技术出现之后,它可以利用计算机技术建立数字化的模型,从而降低实物模型的使用频率,提高了工作效率。
1.2数字化设计技术特征分析
数字化设计技术最为重要的特征就是产品的定义模型较为统一。任何一个产品都有生命周期,如开发期、成长期、成熟期、衰退期等等,数字化设计技术对于产品的每个生命周期都有相关的设计,都是统一运行的。这种统一的设计模式大大降低了产品设计的繁琐程度,使得产品设计流程更为简单化。因为传统的设计模式会针对处于不同生命周期的产品采取不同的设计方法,使得产品设计变得复杂,而且也容易丢失数据。另外,数字化设计技术可以实现并行设计。传统的产品设计讲究的是设计的切合性,产品的生产制造程序与包装维修程序需要达到高度的一致性,因此同一产品的设计基本上都是由同一设计团队完成。因此,传统的设计方法对于设计师的依赖性较强,一旦设计团队出现分裂问题,则产品的设计链条很容易受到影响,从而产品的质量也难以保证。但是数字化的设计技术可以实现并行设计,简单而言,就是多个设计团队可以在同一时间内,在不同的地方,共同设计某一产品。这样一来,不仅仅是提高了机械的生产效率,另一方面也能够大大的缩短相关产品的生产周期,降低了运行成本。
2数字化设计技术在机械设计中的应用分析
近几年,我国机械制造引进很多的国外先进的技术、管理方式和装备,尤其是进入21世纪以后,对数字化设计技术的充分使用使得机械的装备水平得到很大的改善。这样才能达到提升机械设备的安全性和稳定性、降低生产成本的目的,间接地为企业创造出更多的经济利益。
我国的农业发展历史悠久,随着经济水平的不断提高,农业种植与收割也不断地由手工化向机械化转变。农机设备朝着一体化、高速化、微电子化的方向发展,设备的操作也越来越容易,同时农业机械的设计也越来越数字化。近年来,数字化设计技术常常应用于农业机械设计工作,农业机械设计人员在进行机械设计工作时,会借助计算机,运用计算机技术来生成部分辅的设计,或者是利用计算机的预测功能来预测产品的性能,经过不断的虚拟运作,不断地调试,从而设计出最优的农业机械。另外,农业机械设计人员还可以根据不同地域的地形、地貌以及农作物特征来模拟出农业机械运作的效果,经过修正与开发阶段,可以设计出符合各地区农业生产特色的农业机械,从而开发出其他的子功能,进而明确各部分子功能之间的关系。
2.2数字化设计技术在汽车控制系统设计中的应用
设计配电时,汽车机械的可靠性和负荷容量的需求是不可以忽视的,在利用数字化设计技术时一定要注意到这两个方面的参数。数字化设计技术的节能设计在各个方面都对人们产生着很大的影响,在设计的过程中,我们也应该考虑到节能减排的因素,要实现最有设计,使得资源的利用达到最大化,要尽可能的避免对环境的污染。因此对自动化技术在汽车机械控制系统中等的节能设计必须进行更加深入地研究,这样不仅为节能环保做出了巨大贡献,还可以为企业带来经济收益,促进技术的发展和创新。
3结语
科学技术的进步造就数字化设计技术,而数字化设计技术在发展与完善的过程当中,也带动科学技术进一步的发展,二者相互影响,相互促进。在实际发展中,工作人员应该不断地提升原有的工作效率,将产品的质量控制到位。数字化设计技术是新发展起来的学科,它与工业方面的生产以及人们的生活都有密切的关系。数字化设计技术无疑是现阶段机械设计工作最得力的助手,企业因该合理的配置资源,积极的引进先进的数字化设计技术。
作者:高刚毅 单位:荆楚理工学院机械工程学院
参考文献:
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关键词:农牧业信息化;发展现状;发展趋势
0引言
进入21世纪以来,虽然基于工业社会要求的农业机械化、化学化、水利化和电气化在世界许多国家还没有全面完成,但随着信息技术的迅猛发展,以数字化为核心、网络化为趋势的信息化产业逐渐深入到社会的各个领域。信息化技术同时不断深入到农牧业生产的各环节中,形成了以数字化为特征的“数字农业”,给农牧业这个传统领域注入了新的活力[1]。农牧业信息化对于农业经济深入增长具有深远的影响,并且可以促进传统农业向现代化农业的转变[2]。加强农牧业信息化建设是发展现代农业的重要内容。
农牧业信息化是现代农业的重要标志,在驾驭农村市场经济中处于前置性的基础地位,是提高农业的综合生产力和经营管理效率的有力手段[3],是农业实现现代化的必经途径。随着信息社会和知识经济时代的到来,农业信息技术将在农业和农村经济的发展中发挥越来越大的作用[4]。没有农牧业的信息化,就没有国民经济的信息化,也就没有整个社会的信息化。农牧业信息化应当成为中国这个农业大国一种必然和必须的发展趋势,深入研究农牧业信息化是一项亟待探讨而且具有重大意义的课题[5]。
1农牧业信息化的概念
1.1信息化信息化概念包括信息和信息化两个最基本的概念。信息化是一个过程,与工业化和现代化一样,是一个动态变化的过程。在这个过程中包含3个层面和6大要素。所谓3个层面,一是信息技术的开发和应用过程,是信息化建设的基础;二是信息资源的开发和利用过程,是信息化建设的核心与关键;三是信息产品制造业不断发展的过程,是信息化建设的重要支撑。6大要素是指信息网络、信息资源、信息技术、信息产业、信息法规环境与信息人才。信息化就是在经济和社会活动中通过普遍采用信息技术和电子信息装备,更有效地开发和利用信息资源,推动经济发展和社会进步[6]。
1.2农业信息化
农业信息化有狭义和广义之分:狭义的农业信息化是指农业的数字化和网络化;广义的农业信息化是指农业全过程的信息化,在农业领域全面地发展和应用现代信息技术,使之渗透到农业生产、流通、消费以及农村社会、经济和技术等各个具体环节的全过程,从而极大地提高农业效率和农业生产力水平[7]。贾善刚指出:农村信息化的概念不仅包括计算机技术,还应包括微电子技术、通信技术、光电技术和遥感技术等多项信息技术在农业上普遍而系统的应用过程。
梅方权年认为,农村信息化是一个广义的概念,应是农业全过程的信息化,是用信息技术装备现代农业,依靠网络化和数字化支持农业经营管理,监测管理农业资源和环境,支持农业经济和农村社会信息化[8]。
农业信息化可以从4个方面来加以描述和概括:一是农业劳动者的高度智能化;二是农业基础设施装备信息化;三是农业技术操作自动自控化;四是农业经营管理信息网络化[5,9]。农业信息化不仅包括计算机技术,还应包括微电子技术、通信技术、光电技术和遥感技术等多项技术在农业上普遍而系统应用的过程。
农业中所应用的信息技术包括计算机、信息存储和处理、通讯、网格、多媒体、人工智能以及“3S”技术(即地理信息系统GIS、全球定位系统GPS和遥感技术RS)等。在发达国家,信息技术在农业上的应用大致有以下方面:农业生产经营管理、农业信息获取及处理、农业专家系统、农业系统模拟、农业决策支持系统和农业计算机网络等[5,10]。数字化作为农业信息化的核心内容,就是按人类需要的目标,对农业所涉及的对象和全过程进行数字化和可视化的表达、设计、控制和管理。在数字水平上,对农业生产、管理、经营、流通、服务以及农业资源环境等领域进行数字化设计、可视化表达和智能化控制,使农业按照人类的需求目标发展。数字农业主要包括农业要素(生物要素、环境要素、技术要素和社会经济要素)的数字信息化、农业过程的数字信息化(数字化实施和数字化设计)以及农业管理的数字信息化[1,11]。农业信息化实质是充分利用信息技术的最新成果,全面实现农业生产、管理、农产品加工、营销以及农业科技信息和知识的获取、处理、传播与合理利用,加速传统农业的改造,大幅度地提高农业生产效率、管理和经营决策水平,促进农业持续、稳定、高效发展进程。农业信息技术就是实现农业各种信息采集、处理、传播和贮存等方面的技术。
根据信息技术在农业应用领域的不同,主要分为气象遥感技术、卫星定位技术、农业专家系统和农业自动化技术等[4]。数字农业的本质是把信息技术作为农业生产力重要要素,将工业可控生产和计算机辅助设计的思想引入农业,通过计算机、地学空间、网络通讯和电子工程技术与农业的融合,在数字水平上对农业生产、管理、经营、流通、服务以及农业资源环境等领域进行数字化设计、可视化表达和智能化控制,使农业按照人类的需求目标发展[1]。
笔者认为,农业信息化是指涉农领域(农、林、牧、副、渔)所有对象的数字信息化,具体体现在农业基础设施装备的数字信息化、农业生产过程的数字信息化、农业资源环境的数字信息化、农业生产管理的数字信息化、农业经营管理的数字信息化、农业市场流通的数字信息化、农业劳动者的高度智能化以及农民生活的数字信息化,应用计算机技术、微电子技术、人工智能技术、自动控制技术、“3S”技术、通信技术和网络技术等高新技术实现农业的数字信息化,并付诸实施于农田精耕细作、病虫害防治、林区规划管理、畜禽渔业的生产操作自动化和数字化管理以及农民生活消费的网络信息化等方面,集农业科学、计算机科学、地球科学、信息科学以及网络科学等高端科学于一体的综合性领域。
1.3畜牧业信息化
畜牧业信息就是对畜禽品种资源的遗传育种、饲养管理、饲料营养、疫病防制、器械设备、畜产品加工及其经济利用的有关理论和应用研究中表现出来的信息,主要包括各种畜禽遗传育种信息、饲料营养信息、畜禽经济信息、生产和经营管理信息、疾病防治信息以及专家人才信息等内容。根据畜牧业结构和研究内容,畜牧业信息可以划分为畜牧业自然资源信息、畜牧业生产信息、畜牧业科技信息、畜牧业经济信息、畜产品市场流通信息、畜产品加工信息、疫病防治信息、饲料营养信息、器械设备信息和单位属性信息等类别[12]。畜牧业信息化指的是在畜牧业领域充分利用信息技术的方法手段和最新成果的过程。具体来说,就是在畜牧业生产、流通、消费以及农村经济、社会和技术等各个环节全面运用现代信息技术与智能工具,实现畜牧业的科学化与智能化过程。畜牧业信息化不仅包括计算机技术,还包括微电子技术、通信技术、光电技术和遥感技术等多种技术在农业上普遍而系统的应用。
畜牧业信息化的内涵至少包括以下领域:一是畜牧业生产管理信息化,包括畜禽疫病防治、畜禽饲养管理等各个方面;二是畜牧业经营管理信息化,包括与畜牧业经营有关的经济形势、畜禽供求、国民收入、固定资产投资、物资购销和物价变动等;三是畜牧业科学技术信息化,是利用信息技术快捷与方便的特点,改变传统的畜牧业技术推广方法和手段,加快科技成果的传播和转化,提高畜牧业的科技含量和竞争力;四是畜牧业市场流通信息化,指畜牧业生产资料供求信息、动物产品流通(需求量)及收益成本等方面的信息化[13]。畜牧业信息化具有丰富的内涵,主要包括:畜牧业信息服务系统化和网络化;畜牧业生产设施装备信息化;畜牧业技术操作机械化和自动化;畜牧业管理决策信息化;畜牧业劳动者的信息化和知识化等[14]。
笔者认为,畜牧业信息化是指畜牧业饲养设施的操作自动化及数字信息化、畜牧业生产管理的数字信息化、畜牧业经营管理的数字信息化、畜牧业市场流通的数字信息化和畜牧业劳动者的高度智能化等,运用计算机技术、人工智能技术、自动控制技术、无线射频识别技术、“3S”技术、通信以及网络技术,实现精细饲喂、科学育种、饲养环境的监控、疫情监测、疾病防治以及产品溯源等。
2农牧业信息化的发展状况
2.1国外发展状况世界农业信息化技术的发展大致经过3个阶段:第1阶段是20世纪五六十年代的广播、电话通讯信息化及科学计算阶段;第2个阶段是20世纪七八十年代的计算机数据处理和知识处理阶段;第3个阶段是20世纪90年代以来农业数据库开发、网络和多媒体技术应用、农业生产自动化控制等的新发展阶段。
农业自动化技术在美国、西欧和日本已广泛应用于工厂化养殖、工厂化蔬菜花卉生产、仓库管理、环境监测与控制以及农产品精深加工中,如配合饲料全部生产流程的自动控制、日光温室中温湿度控制、灌溉及采收自动化控制。通过研制和使用农业机器人,代替人从事一些繁重的农事操作,如苹果收获、挤奶、喷药、组织培养以及作物育种等方面。
美国自20世纪70年代以来将计算机应用逐步推广到农场范围。典型的农业信息化系统有:1975年,美国内布拉斯加大学创建了AGNET联机网络,现在已发展成为世界上最大的农业计算机网络系统;美国国家农业书馆和美国农业部共同开发的AGRICOLA;信息研究系统CRIS可提供美国农业所属各研究所、试验站和学府的研究摘要。
美国计算机在农牧业信息化中的应用已相当普遍。譬如:畜禽饲养的计算机化,有管理猪生产的计算机信息系统;管理农业机械化的计算机以及在在农副产品加工方面也有广泛的应用;其中,计算机在温室环境方面的应用最显其能。
早在20世纪80年代,日本农林水产省就“人工智能与农业”专门组织了一个调查委员会,列出了知识工程在农业中应用的一整套实施项目;日本已建立了一些农业生产自动化管理系统,如植物工厂的蔬菜生产管理系统(菠菜、番茄、黄瓜、茄子、西红柿和草莓等已进入批量生产)、陆田水田耕作、畜牧生产、家畜卫生系统、农业工程和机械管理系统等。
德国在农业科学研究中,已广泛使用电子、信息技术等监测和自动控制各种试验场所的温度、湿度、光照时间和强度、风向风速等各项要素,均自动监测和记录;德国还研究出许多用计算机编程控制的试验仪器和设备;在农业生产中,装有遥感地理定位系统的大型农业机械可以在室内计算机自动控制下完成各项农田作业[15-16]。
荷兰在畜禽养殖基础设施以及温室种植方面的信息化工作水平处于世界前列。荷兰的科研人员在十多年前应用数字化技术,在奶牛自动饲养管理系统Porcod系统的基础上研发成功母猪自动饲养Velos管理系统[17]。
目前,农业信息技术研究主要集中在以下各方面:农业信息网络技术、农业数据库系统、农业管理系统、农业专家系统、“3S”系统、农业自动化控制技术、多媒体技术、精准农业、生物信息技术以及数字化图书馆技术[15,18]。
2.2国内发展状况
20世纪70年代中期,计算机应用技术开始进入我国农业领域,少数农业研究机构开展了计算机农业应用研究,从此农业信息化逐步在我国农业生产当中得以发展应用,具体发展阶段[19]如表1所示。
表1我国农业信息化发展阶段
阶段时间主要内容起步阶段1981-1985年科学计算、科学规划模型和统计方法应用普及发展阶段1986-1995年数据处理(EDP)、大型数据库的建立和MIS系统开发提高阶段1996-2000年国家在“攻关”和“863”项目中都分别设置农业信息技术重大专题和课题快速发展阶段2000至今农业信息化技术全面向农业生产实际渗透.
我国农业信息化进程起步较晚。20世纪80年代以来,将系统工程、数据库与信息管理系统、遥感、专家系统、决策支持系统和地理信息系统等技术应用于农业、资源、环境和灾害方面的研究,已取得一些重要成果,不少成果已得到应用,有些成果已达到国际先进水平。如中国农业科学院草原研究所应用现代遥感和地理信息技术建立了“中国北方草地、草畜平衡动态监测系统”[20]。
中国国家科技部从1990年开始连续支持“农业智能应用系统”的研究与应用,“数字农业”渐成气候,已研制出棉花、水稻、芒果等多种作物的生育全程调控和农事管理专家系统,以及鱼病防治和苹果生产管理专家系统。“十五”期间,国家科技部等部门继续加大对以“数字农业”为主要内容的农业信息技术研究,以“精准农业”、“虚拟农业”、“智能农业”和“网络农业”等内容为切入点,组织实施“数字农业科技行动”。通过该行动的实施,突破一批“数字农业”的关键技术,建立数字农业技术平台,开发国家农业信息资源数据库,研究开发一批实用性强的农业信息服务系统,初步构建我国“数字农业”的技术框架,从而加速了我国农业信息化进程[1]。
2003年,科技部“863计划”在生物与现代领域启动实施了“数字农业技术研究示范”重大专项。这些专项以突破一批关键技术、研制一批数字农业产品、开发数字农业技术平台、集成示范应用为目标,构建我国“数字农业”的科学技术体系及示范应用体系。在农田信息自动采集、农田植物生长模拟与数字化设计、稻麦品质遥感检测、数字化种植技术平台构建等方面取得了突破性进展[21]。“863计划”智能计算机主题连续支持“农业智能应用系统”的研究与应用,已研制出棉花、水稻、芒果等多种作物的生育全程调控和农事管理专家系统,以及鱼病防治、苹果生产管理专家系统[22]。由农软开发的农牧场管理系统、育种分析系统和目前尚待完善的实验室数据分析系统、专家系统、决策支持系统等已在部分科研管理部门和现代化农牧场推广使用[15]。现在,国内研制的多媒体小麦管理系统(WMS)和棉花生产管理系统(COTMAS)都可以应用于生产[23]。我国与世界各国一样,畜牧业信息建设与利用也是从单机到网络的一个发展过程。在单机应用方面,主要用于生产管理和决策应用[12]。我国畜牧业充分利用以计算机为核心的信息资源优势,走畜牧业现代化和信息化的道路[24]。
3我国农牧业信息化发展面临的问题
目前,我国农业信息化存在的问题有:农民素质不高、信息化意识和利用信息的能力不强;农业产业化程度不高,难以形成正常的信息需求;网络成本较高,阻碍了信息化的普及;农业信息化基础工作水平低;信息技术实用性差,农业信息服务体系还没有完成,农业信息网络人才缺乏[25]。信息技术的进一步发展必须建立在网络化的基础上。我国的农牧业信息网络化的发展虽然对我国农牧业的发展起到了一定作用,但在建设过程中存在许多问题[12]。我国畜牧业信息化水平与发达国家相比还有很大差距,主要表现在:畜牧业基础设施薄弱,畜牧信息资源缺乏,尤其是能提供给用户的有效资源严重不足;畜牧信息技术成果应用程度低,严重阻碍了畜牧业现代化的发展,这也正是当前实施畜牧业信息化迫切需要解决的问题。目前,在畜牧业生产部门及基层畜牧场,由于受地域的限制和传统畜牧业的束缚,信息技术的普及远远不能同其他行业相比,从事畜牧行业的人员平均素质也远低于其他行业部门,尤其是基层的管理人员及边远的农牧场,其受教育程度普遍较低[26]。
笔者认为,我国农牧业信息化发展亟待解决的主要问题依然是农民科学素质的提高、信息化基础设施的建立与完善及完全解决“最后一公里”的难题。
4我国农牧业信息化的发展方向
1)网络化。信息技术发展是以微电子技术为基础、计算机技术和网络技术相互融合的高新技术。
2)智能化。信息技术的智能化发展进步很快,在农业上的应用也将得到长足的进展。农业专家系统、农业管理信息系统和农业决策支持系统的开发与应用是其中最突出的表现。
3)数字化。数字化内涵包含两层意思:一是随着数字技术的发展,原来的模拟信号被转换成数字信号,实现了在计算机网络上的高保真和快速传播,可以制成数字视频和音频信号在网络上传递,实现远程教育等;二是表现在科学计算可视化和虚拟现实技术[25]上。
建立统一的技术标准和规范,突破一批数字农业关键技术,建立数字农业技术平台,开发国家农业信息资源数据库,建立数字农业应用服务系统,通过系统集成和应用示范,逐步建立我国数字农业的科学技术体系。在统一的技术标准下,对数字农业关键技术进行研究开发,通过系统集成构建数字农业技术平台,初步形成我国数字农业技术框架。在我国不同生态经济类型和不同农业生产管理类型地区,对数字农业技术进行集成应用示范,取得显著的社会经济效益,促进当地农业信息化的跨越发展,加速农业生产由传统、粗放、经验型向智能、精准和数字化方向的转变,提高农业生产力水平。通过该行动的实施,突破一批数字农业关键技术,建立数字农业技术平台,开发国家农业信息资源数据库,研究开发一批实用性强的农业信息服务系统,初步构建我国数字农业的技术框架,加速我国农业信息化进程,并逐步实现农业生产的精确化、远程化、自动化和虚拟化[1]。
我国的畜牧业发展已经进入到了新的发展阶段,建设集约化、专业化和优质高效的现代畜牧业已经成为必然[27]。在推进信息化的过程中,要通过计算机网络及通讯技术,把畜牧信息及时与准确地传达到用户手中,实现畜牧生产、管理和畜产品营销网络化,加速传统畜牧业的改造和升级,大幅度提高畜牧业生产效率、管理和经营决策水平[26];改变传统的畜牧业模式,使农民依靠信息引导进入市场、组织生产,走畜牧业现代化和信息化之路;加强对畜牧信息化工作的宣传,提高人们的信息意识和利用信息的能力积极促进畜牧业信息化的发展[24,26]。当前,现代信息技术与农业融合所衍生的“精准农业\"、“虚拟农业\"、“智能农业\"和“网络农业\"等均是数字农业的不同侧面,成为农业信息化发展的方向[28]。
笔者认为,我国农牧业信息化应逐步实现农牧业生产的操作的全面自动化以及完全智能化,并最终进入网络化农牧业。
5我国农牧业信息化的作用
农业信息化、智能化、精确化与数字化将是信息技术在农业中应用的结果,必将大大推动农业信息化,推动农业向高产、优质、高效及可持续方向发展。
作为21世纪农业的重要标志,发展数字农业及相关技术是我国发展现代农业必然选择的支撑技术,因此将数字农业确立为解决“三农”问题的平台,符合时展的需要。数字农业展现了美好的前景,它将极大解放农业生产力,改变农业作业方式,实现农业生产质的飞跃[1]。先进的信息收集、处理和传递技术将有效地克服农业生产的分散化和小型化的行业弱势。
强大的计算能力、智能化技术和软件技术,使农业生产中极其复杂和多变的生产要素定量化、规范化和集成化,改善了时空变化大和经验性强的弱点。将信息技术与航空航天遥感技术(RS)、农业地理信息系统技术(AGIS)以及全球定位系统(GPS)等相结合,加强了对影响农业资源、生态环境、生产条件、气象、生物灾变和生产状况的宏观监测与预警预报,提高了农业生产的可控性、稳定性和精确性,并能对农业生产过程实行科学与有效的宏观管理[5]。信息自动化技术使现代的养殖业有了根本性的改变,是形成统一标准化饲养的一种优化养殖方式。它有利于优化畜牧业区域布局;有利于解决人畜混居、相互交叉感染问题;有利于减少与外界接触,减少传染病的预防发生;有利于改善农民的生活环境,保护人们的身体健康;有利于改善畜禽养殖环境和生产性能的发挥;有利于提高畜禽的品质;有利于先进技术和设备的推广和生产效率的提高;有利于畜禽生产的宏观管理和相互之间的协调,从而促进畜禽业迅速发展,提高养殖者的经济效益[29]。同时,利用计算机控制实现自动补料、补水和补光等作业,节约劳动力。另外,通过多媒体模拟,可以在最适宜时期扩大生产,在市场行情最佳时销售,从而获得最大利润[30]。
广泛应用现代信息技术,促进农业和农村经济结构调整,增强农业的市场竞争力,发展农村经济,建设现代农业,增加农民收入,加速农村现代化进程,促进农业生产过程实现自动化和高效益化;通过计算机对来自于农业生产系统中的信息进行及时采集和处理,根据处理结果迅速地去控制系统中的某些设备、装置或环境,从而实现农业生产过程中的自动检测、记录、统计、监视、报警和自动启停等,实现农业自动化生产和对自然环境的实时监测[4,23]。传统的农业生产方式得以改造,农业生产效率将大幅度提高,生产成本下降;加快新品种选育,提高病虫害预测、预报和防止水平,减少损失,增加产出,获得更大的效益,这将提高人类对自然的认知能力,最大限度地控制和利用水、土、气等自然资源,减少农业生产的不稳定性[29]。科学指导农业生产管理,增加农副产品产量,提高农产品质量,降低农业生产成本,提高经济效益;实现科学化管理,提高对农业和农村经济发展的政策决策水平,最大限度避免自然灾害对农业造成的损失。
6结束语
推动农牧业信息化有利于实现农牧业生产的全面自动化及数字化;有利于降低农业生产的成本,提高农业生产的效率;有利于农牧业生产的集中管理,有利于降低传统农业靠天吃饭的不稳定性;有利于减少农产品市场波动,提高农业市场流通效率,从而增加农业生产的经济效益。
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【关键词】:物联网;现代农业;技术;生产
一、物联网技术推广应用的意义
站在农民群众的角度上看,物联网信息技术的使用,为许多农民百姓供应了许多免费学习知识的机会。这种方式不仅仅能够推动物联网技术创新的发展,提高了农民的工作能力水平技术,改善了农村生产技术水平,鼓动农村管理技术的发展。随着时间的推移,物联网技术也在不断地革新,并且获得的经济效益,同时也促进了农业生产发展。农民通过了解物联网上的信息技术之后,农民可以清晰地了解市场状况,根据市场状况进行生产,使农民生产出的产品适应社会的供给需求,以此来扩大农民的收益。再者说来,物联网技术的广泛应用促进了农业的发展增加了农民的收入,提高了人民生活水平和生活质量。物联网技术使农民生产更便捷,也为农民生产提供了科学技术。物联网技术为农村的自然发展情况提供了硬件设施,这种社体有利于农民对信息的了解,和对现代化生产技术的应用。这种硬件措施在很大程度上为农村生态系统的可持续发展提供了必不可少的条件。农民应用物联网技术不仅仅是机械的使用过程,而且物联网技术也为新农村建设提供了必不可少的科学指导,将科学和生态环境联系在一起,在新农村建设过程中,物联网技术的应用也会使农村发展更加可持续,生态建设更加平衡。农村建设可以依靠物联网的技术,可以实现农村发展的阶段性胜利,这种胜利为实现农村的全面发展提供了道路选择和多种途径以及技术上的支持。
二、物联网技术在农业中的应用
在农业资源利用和资源监测方面上,为了更好的建设农业的区域性发展,西方发达国家在土地利用方面利用卫星系统对土地进行监管,在地面接收位置上利用全球定位系统进行定位,达到农业的区域性的建设。最近几年,我国为了实现农业区域的全方位管理,我国运用传感技术结合全球定位体统相结合的方式,利用技术对农业资源进行信息的收集和准确的定位,对农业资源现状进行分析,合理规划,系统管理。现代社会要求农业发展也与之前有些不同。现代农业对技术的要求比重加大不仅仅要了解农田的状态情况,还要将农田信息的归纳整理和卫星定位系统联系在一起,这么做能够更加全面的分析农田的状态,对信息进行系统的收集,并且能够形成空间分布效果图形,情况一目了然,这样才能使生产者做出正确的决定,促使农业朝着正确的方向发展。据调查发现,杭州电子科技大学的湿地数据检测系统的主要功能就是通过搁置在水源进出口处,进行数据的监管,通过对传感器对湿地附近的环境采样收集,将传感信号通过远程设置发送到监管中心,而通过远程设置通过网络进行数据的分析,对数据进行了解和检测,并能够及时检测出影响水资源状况的因素和水污染情况的分析,提供具体的改善方案,具体的实施过程和方法。
(一)农业生态环境的监控
保证国家生态安全,农产品质量提高。资源安全是生态建设中一个重要的组成部分。为了更好地监测农业的生态环境,许多发达国家非常重视环境的监测和保护,以此来促进生态环境的可持续发展。首先,我们应该有先进的技术手段,建设高科技生态监管系统,完善监测网络体制,为农民提供一个覆盖范围广阔的信息平台,为农民提供广泛的信息和知识。其次,国家应该建立或完善相应的法律法规,保护农业生态建设。例如:法国进行了生态环境系统的革新,对生态系统采取信息归纳、传播、管理、公布四个方面。美国在运用科学技术的基础上,利用先进的技术对农作物的各种数据进行分析和了解,了解种植的需求方向,为此来调节植物的生长环境。在我国,晶遥感技术和定位系统相结合与地面监测系统取得联系,这种方式被利用在我国生态环境的监管系统之中,前期主要运用传感技术进行人工信息的监测。人工监测和地面监测系统相结合,这种方式是目前在我国生态环境建设过程中应用较多的方式。在我国多个省市,运用这种技术进行生态环境的监测,来促进生态系统的可持续发展。
(二)现代农业数字化管理
现代化农业是数字化农业的基础。数字化农业包括现代化的农业科学技术、具体的装备设施,信息收纳和农艺系统为基础的,少了其中的任何一个部分数字化农业都是不可能完全实现的。但当这些条件都具备时,农业的数字化仍然需要大量的农业科技人员、农业技术的推广人员和信息收集者、农民的长期努力和奋斗。假如缺少了现代化的农业设备,还仅仅依靠初级的生产工具的话,农业生产受到自然因素极大的限制。如果没有现代化的农业科学技术,农业生产谈不上技术化,也不是数字化的系统所控制。现代农业的信息是将先进的技术和现代农业生产相结合,它是各个阶段都应用先进的技术集合而成的,在各个方面都有信息化技术的研究,这些技术已经成为农业生产管理的关键技术。数字化农业是现代化农业主要表现在在数字化上,同时也不能离开现代生产技术的引导,离不开现代化的农业设备,和现代化的生产技术和信息技术。要想实现农业生产的数据化,就需要符合上面所描述的所有条件,与此同时数字化农业不仅仅是上述条件的简单的相加,而是将它们作为基础进行的综合性系统。数字化农业是现代化农业的重要组成部分之一,没有数字化农业的现代化农业是不完整的、留有缺陷的的现代化农业。数字化农业是现代化农业的精华部分,将现代化农业推向了一个新的阶段,尽管现代化农业不能在短时间内进行全面的实施,但是它的出现为农业现代化提供了模板,在技术等诸多方面也成为现代化农业的标准。所以现代化的农业不能没有数字化农业。
三、结语
提高现代工业装备在农业的使用率,为农业数字化提供物质基础,数字化农业要以现代化的科学技术来武装农业生产水平,从而营造良好的生态环境,为实现用现代信息技术控制农业生产过程和农业生产结果提供物质准备。
【参考文献】
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[关键词] GIS;可视化;数字高程模型
[作者简介]李原存(1986—),男,东华理工大学测绘工程学院土地资源管理专业硕士研究生,主要研究方向为土地信息技术。(江西南昌 330013)
一、引言
土地资源是人类赖以生存和发展的物质基础,是不可再生的自然资源。土地的总面积是有限的,同时,一定区域内不同利用方式的土地也是有限的。我国是一个农业大国,人口众多,土地资源分配不平衡,山地、丘陵多,平地较少,后备耕地资源不足且耕地质量差。20世纪90年代,我国城市化进程加快,为了满足城市发展用地的需求,大量耕地被征用转为建设用地,致使耕地流失严重,给我国的粮食安全和土地的可持续利用带来了不利的影响。
土地整理能有效地增加耕地面积和提高耕地质量,改善农业生产条件,成为新时期协调人地关系,缓解人地矛盾,促进土地利用动态平衡的主要措施,受到政府的高度重视。土地整理是一项复杂的系统工程,可分为前期研究阶段、规划设计阶段、施工设计阶段,以及工程施工阶段。在整个过程中涉及自然、经济、社会等诸多因素,需要多技术支持。近年来,国内的一些学者对土地整理及其规划技术进行了大量研究,改进了传统的整理方法,促进了土地整理体系的建立和完善。
GIS技术作为计算机空间科学的一个分支,在计算机技术快速发展的背景下也有了突破性的发展,其强大的空间分析功能,空间插值等功能,在土地评价、土地利用规划、土地分等定级等方面得以广泛的应用。近年来,众多学者开始研究将GIS技术引入到土地整理过程中,使土地整理在GIS平台上直接进行,借助于GIS技术的图形编辑功能和空间分析功能建立虚拟地理环境可视化模型,使土地平整、农田水利、道路、其他土地整理规划设计直接在可视化模型下进行并取得了良好的效果。
可视化技术作为一门新兴的实用技术,由于能直观、动态、多角度地表达地学现象,已在城市设计、水土保持、土地监督、土地整理等领域发挥着日益重要的作用。它不仅可以应用到土地整理的规划设计阶段,还可以应用到土地整理潜力评价和土地整理效益评价当中。目前已有一部分学者研究将可视化技术运用到这两个方面并且取得了一些成就。本文是关于可视化技术在土地整理运用方面成果的总结。作者希望,本文不仅为读者提供有关土地整理可视化研究成果的综述,让读者了解可视化技术在土地整理过程中运用的方法,还能从中找出可视化技术在土地整理中运用的新方法,拓宽可视化技术在土地整理中的运用方式。
二、国内外研究概况
(一)国外研究现状概述
土地整理的概念首先出现于德国巴伐利亚王国的法律中,德国、法国、前苏联、加拿大沿用至今,日本称为土地整治(整备)、台湾称为土地重划。
各国学者从不同的角度对土地整理做出不同的定义,同时各国土地整理的任务与研究内容的侧重点也有所区别。德国的土地整理工作在19世纪主要是将分散、零碎的农地集中连片,改善农业生产和劳动条件;20世纪90年代,土地整理趋于综合化,以自然资源和人文景观合理规划协调农业利益与自然保护和景观保护集中于一体。在土地整理可视化技术方面,由于国外的GIS技术发展较早,空间分析与图形编辑功能改进较快,德国在此基础上以GIS为开发平台建立了土地整理信息系统,将土地整理各种数据、图件和权属状况等资料存储于该系统,实现了对土地整理数据与图件的可视化查询与编辑、分析等操作。此外,近年来三维GIS概念的提出?熏使可视化技术在土地整理中运用趋于三维图形的显示,土地整理的各种数据也可以在三维GIS技术的支持下实现3D分析。
(二)国内研究现状概述
我国是开展土地整理最早的国家之一。我国殷周时期的井田制,以及后来的屯田制,北魏时期的均田制可以视为土地整理的雏形。国土资源部将土地整理定义为:按照土地利用总体规划与城市规划所确定的目标和用途,采取行政、经济、法律、工程技术手段,对土地利用现状进行综合整治、调整改造,以提高土地利用率,改善生产、生活条件与生态的过程。我国的土地整理工作的开展主要集中在农地整理,解决农业生产中的土地利用问题,改善农业的用地环境,从而提高农业用地的利用率、产出率,维护景观、生态环境的平衡。
目前我国可视化技术在土地整理的运用主要是借助计算机辅助制图(CAD)软件实现的,单体设施施工图主要是与相关行业的专家协同工作绘制的图形。预算则是根据规划和单体设施工程一起计算得到的结果。但是GIS技术的成熟与快速发展及在交通、电力、电信、城市规划等方面的成功运用,使一些学者开始研究把土地整理建立在GIS平台上实行操作。其中一部分学者把土地整理规划设计的基础数据、规划成果,通过GIS二次开发建立特定的空间信息系统,分图层、分区域,形象地显示地理数据,并运用空间分析可视化技术,直观显示分析过程,为土地整理提供了辅助决策。此外,国内的一些先进的学者在接触到三维GIS的理念后开始研究土地整理的三维可视化,通过获取的整理区的地理数据进行3D分析建立整理区数字高程模型,再在此模型上进行分析整理操作,最后重建数字高程模型,显示整理后的土地利用状况。这种技术目前来说在国内应用还较少但却是以后土地整理可视化的发展方向,并且这种可视化技术能很好地、直观地、动态地、真实地显示整理后的状态,对土地的整理工作提供了很大的帮助和支持。
三、相关文献回顾
当前可视化技术在土地整理中的应用总体上可以分为两个方面:即土地整理三维可视化和二维可视化显示。其中三维可视化在土地整理中的应用还处于刚刚起步阶段。而二维可视化技术却已经应用在了土地整理潜力评价、土地整理适宜性评价和土地整理规划设计中,下面就对以上几种可视化技术在土地整理中的应用进行相关回顾。
(一)土地整理潜力评价可视化
这种整理潜力评价可视化的大致方法为先把土地整理综合潜力分为三步进行。第一是整理区景观改善潜力可视化表达与分析。运用ARCGIS软件的叠加分析将核心景观区、一般景观区、缓冲区需要整理的耕地进行叠加,用遥感影响分析植被指数,根据设定的评分标准对各区域耕地进行景观改善评分。第二是耕地提高潜力可视化表达与分析。耕地质量提高评分体系根据实地调查的数据与预期理想粮食产量的差值来评分。运用Field calculate计算各村耕地质量提高潜力分值,根据评分结果绘制耕地质量提高潜力分析图。第三是耕地面积增加潜力可视化表达与分析。按照耕地的坡度(5度)分别选取典型样区,调查耕地中其他农用地之和占耕地面积的比例,以及整理后其他农用地面积之和占耕地面积之比例,以耕地面积增加比例为依据设定评分标准,根据评分结果绘制耕地面积增加潜力分析图。随后整理地块的不同位置,引进专家决策意见给各评价因子赋予权值,然后对各评价因子进行加权叠加,结果为土地整理综合潜力评分,根据评分结果绘制土地整理综合潜力分析图。最后提取整理区的高程点,运用ARCGIS中ARCTOOL BOX模块中的3D分析功能,建立TIN生成整理区DEM,选择土地利用现状图,土地整理规划图遥感影像作为纹理,根据三维显示需要设定颜色。这样土地整理的综合潜力就在三维地形图显示出来了。
(二)土地整理适应性评价可视化
整理适应性评价化的基本方法是将整理区的的等高线进行栅格化处理,接着利用ARCGIS对高程点文件进行插值处理,然后用ACTOOL BOX模块下的3D分析对已经进行过插值过的高程数据进行处理生成整理区的数字高程模型,这就为土地整理适宜性评价提供了依据。根据整理区的现状,对整理区进行栅格化处理,按照一定的标准划分栅格单元,每个栅格单元作为土地整理潜力评价单元,接下来根据整理区的具体条件确定整理土地的主导制约因素,建立适宜性评价因子。对整理区土地利用现状图数字化,然后对数字化的数据栅格化,以便于加权评价。在获得各评价因子栅格数据的基础上利用ARCGIS软件根据评价模型对各评价单元进行空间叠加运算。利用ARCGIS重分类功能将土地整理的适宜性分为基本适宜(>75)、度适宜(50-75)、临界适宜(25-50)和不适宜(
(三)三维可视化在土地整理规划设计中的应用
这种三维可视化的土地整理规划设计可以模拟出整理规划后的地物场景,具有较强的立体感、真实感。其主要的方法是提取整理区的高程点,在ARCGIS的ARCTOOL BOX模块下用3D分析创建TIN生成整理区的数字高程模型,然后按照田、水、路、林、村分类进行整理规划设计。在农田平整中调用出已经建立好的TIN文件,以规划后每个田块的ID号作为划分TIN文件的单位,从数字高程模型中读取待平整田块的高程值,计算平均高程作为田块的理想高程,通过ID号检索待平整区域,以设计田块的高程值对待平整区域的高程点的属性值进行修改,修改后重建TIN就得到了农田平整后的数字高程模型。道路与沟渠设计的实现,在ARCTOOL BOX模块下调用整理后的道路和沟渠的线数据,运用空间分析的功能对线数据进行加宽使其变为面数据,然后在ARCSCENE中将缓冲区分析后的道路和沟渠数据加载到TIN表面。这时要对道路的基础高程进行选择,选择TIN作为它的基础高程。然后生成整理后的数字高程模型,最后调用三维符号库里的符号对重建的数字高程模型表面上的地物进行替换,这样就形成了整理规划后的三维立体景观图。
四、结论
上述的三部文献都建立了整理区的数字高程模型,很好地模拟出了整理区的地形状态,为项目的进行提供了可靠的依据。在第一部文献中,作者将可视化的技术引入到了土地整理潜力评价当中,不仅实现了评价过程的可视化,还实现了评价结果的可视化,不仅实现了评价结果的二维可视化,还实现了评价结果的三维可视化,这种设计方式很好地直观地显示了整理区内整理潜力的高低,对整理工作具有重要的指导意义。在第二部文献中,作者将整理区的三维平面图形进行栅格化的处理划分成评价单元,并且通过实地调查选取了影响项目区整理工作的限制因素和主要的评价因子,并且通过评价模型对评价因子进行分析,得出了每个评价单元的适宜程度,而且通过二维图形显示出来,这种方法很好地将整理区的适宜程度展现在二维平面图上,但是没有实现评价结果的三维可视化。因此,三维可视化技术在土地整理适宜性中的应用是这方面的研究方向。上述的第三个文献中作者打破了传统的利用CAD进行整理设计,而是运用ARCGIS建立整理区的数字高程模型,在模型中进行整理设计。特别是在田块整理过程中打破了传统的只能设计田块形状的束缚,在数字高程模型下进行田块的整理不仅可以整理其形状还可以进行田块平整,并将结果以三维图形的形式显示出来,直观动态地看到整理后的田块的形状和高度。此外,对于道路沟渠的设计,通过空间分析将其转换成了面状文件并加载到数字高程模型中,打破了传统中只能用线文件表示沟渠和道路的束缚,在数字高程模型中很真实地模拟出了道路的路面状况。这些创新的设计都是值得我们学习的地方。数字高程模型的建立可以很直观、动态地模拟出项目区的地形起伏状况,为整理工作提供了可靠的依据,上述的三篇文献中也都在项目开始时构建了数字高程模型,可见三维可视化技术在土地整理方面的应用是今后此方面的研究热点和重点。
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本文分析了农业经济分析的四种典型模型,通过对四种模型进行理论分析和方法介绍,总结对应的优点和不足,并提出改善农村经济的建议。
关键词:
农业经济;分析模型;理论
1计量经济模型
计量经济模型通过函数方程衡量经济形势,借助于概率分析理论,通常用于宏观经济的预测分析。计量经济模型特点鲜明,首先其将经济形势转化为一种可计量的数字化模型,后借助于统计学和概率学理论知识,进行数据化分析。计量经济模型兼顾理论和统计资料,通过理论和经验结合,分析经济动态中的不确定性因素对经济形势的影响,从而得出具有一定概率性的结果。虽然计量经济模型优点很多,但也表现出一些不足,主要概括为:首先是局限性,计量经济模型只是将经济数据进行简单的函数分析,而面对经济动态中的非量化因素,却显得力不从心;其次是依赖性,计量经济模型的成功构建需要精确的统计数据以及强大的计算机软件支持,可见其运用的要求较高,难以施行。鉴于其不足,计量经济模型在实际运用中主要表现为F或t检验在定量分析中缺乏显著性,其次模型错误和统计数据有误由参数预估值不合理或是不切实际导致。
2线性规划模型
线性规划模型通过确定约束条件和目标函数求得最优解,其中目标函数为线性函数,且约束条件表现为线性特征,通常用于企业经济管理中最优化方案的确定。线性规划模型优点明显,通过建立模型分析制造部与经济动态中各变量间的潜在关联,为各行业管理提供最优解,从而管理层依据其做出正确决策,同时以基期的统计信息完成自检,确保模型的合理性。线性规划模型在实际运用中曝露出诸多的缺点,主要概括为三点:首先是理想性,线性规划模型本质上是静态模型,而实际经济管理中,目标函数中部分因素通常是变化的,同时生产过程也是一个动态的过程,导致约束条件中部分指标表现出不定性,可见线性规划模型是一个理想化的模型,实际运用中具有一定的局限性;其次是被动型,模型仅可以跟随外生变量的波动做出断断续续的回应;最后是难行性,实际分析中通常缺乏必要数据和信息,仅通过借鉴和假设等手段完成模型的模拟分析,缺乏精确性。
3复合模型
复合模型通过概率预测分析和模拟规划,综合考虑实际经济动态中的各项不确定性因素,从而使分析结果更具说服力。模型的特点显著,实际运用中表现出极大地灵活性,分析者参照实际目标,构建合理的模型框架,模型既可以进行概率预测分析,也能模拟规划模型,兼顾以上两种模型的优点。其典型应用为江苏省农业区域政策分析模型,模型综合计量经济模型以及线性规划模型,计量经济模型用于分析居民的消费情况(消费水平、消费需求及通货膨胀水平),同时预测外生量动态;线性规划模型通过结合居民需求量信息,并进行多次模拟操作,确定生产结构的最优方案。
4灰色模型
农业经济受制于诸多不确定性因素,其作用机制等信息模糊,一些常用的经济分析模型已无法应对,为解决此类问题,灰色模型应运而生。传统分析模型需要基于准确的统计数据,可用于处理常规发展中的经济状态,而对不确定性的经济现象,难以做出有效分析。灰色模型主要通过灰色参数、函数和矩阵来客观反映农业经济的发展形势,进而提出农业经济发展的新规划。灰色模型完美结合了定量分析和定性分析,其中定性分析是模型构建的理论基础,后通过定量分析进行细化以及规格化处理,其既能定量分析各变量对农业经济动态发展的不同影响,也可以概率预测农业经济中各因素变化对农业经济整体(总产值等)的影响。其典型应用为甘肃农业经济分析模型。
结束语
四种模型各具特色,随着我国农业的不断开发,农业经济得到快速发展,相应的数据统计和理论分析也更为复杂,对农业经济分析模型的要求也越来越高,使复合模型与灰色模型的应用更为广泛。为使我国农业经济能够高效健康发展,现提出以下建议:(1)重视农业科技进步和创新。加大农业基础设施建设,加快农业产业技术革新。(2)加快农业结构产业化。引导农业经济向集约型方向发展,加强农业与其他产业的联系,充分利用农村剩余劳动力,整合现有资源,因地制宜。(3)加强农村基础教育实施力度。农村是教育的薄弱环节,特别是偏远山区,农民科学意识普遍较弱,制约当地农业技术的普及。
作者:隋娟娟 单位:王连街道办事处
参考文献:
关键词:农业机械;技术手段;应用;发展前景
我国在国际上的地位正在逐渐提高,这与我国的经济发展是分不开的,经济的发展需要基础的支持,农业就是我国的基础,我国是农业大国,农村人口基数大。随着近几年我国农业的发展,很多高新技术也被运用到农业的机械设备中,使农机设备向着智能化的方向发展,有效地提升了农业生产的整体效率。在农业的生产中使用高新技术还能够提高农业的生产效率,保证农机相关机械的正常运作。
1农业机械技术的应用分析
1.1计算机技术
这里所说的计算机技术主要指的是计算机视觉技术,这一技术最早被运用在农业机械上是在20世纪70年代中期,当时主要运用的是计算机技术中的视觉技术,利用这一技术的主要目的是可以对农产品的品质质量进行分级别检查。计算机视觉技术是以图像处理为基准,随着图像处理以及视觉模拟技术的发展,计算机视觉技术不仅可以用来检查农产品的品质,而且还可以用来对农产品进行播种、收割。虽然计算机视觉技术在我国农业技术领域的应用时间还不是很长,在实际的使用中还有很多的问题出现,但是相信随着科学技术的不断发展,计算机视觉技术必将会改变传统的农业作业模式,为现代化农业发展提供技术上的支持。
1.2网络信息技术
网络信息技术在我国农业机械上的应用是非常成功的,信息技术与地理信息系统的有机结合不仅可以为农业的生产提供高精度的监控,而且还能够对农业生产中出现病虫害的情况进行及时的检测,然后根据定位系统来进行田间作业。
1.3液压技术
液压技术主要依靠的是微电子技术和工业传感技术,在数据的采集上,运用液压技术主要完成的是能量的转换和匹配,其目的是为了让农业机械的效率能够得到进一步的提高,让机械设备的相关系统特征可以得到完善,让机械设备的可靠性能够得到提升,这也很好地符合了环境保护的相关标准要求。而大部分的农业机械都是采用内燃机作为原动力,所以很多时候都会出现工作负荷,一般情况下,我们都是通过电液控制手段来完成负载与原动力之间的匹配情况,尽可能地减少功率传输过程中出现的损失,从而提高农业机械系统的工作效率。
1.4人工智能技术
随着信息全球化的不断深入,高端技术不仅在大型的企事业单位中被运用,在农业中也得到了广泛的应用,比较有成果的就是美国利用人工智能技术研发出激光拖拉机、机械的内部导航装置,等等,这些装置可以对拖拉机的运行方向及所处位置进行实时的测定,在了解地区土地信息之后,再制定合理的土地种植方案、农药及种子的数量,等等。
2农业机械技术的发展趋势
2.1推广农业机械产品的技术发展
目前在我国的农业机械发展上,已经开始运用机电智能化技术和计算机技术,这使得农业机械化设备的科技含量有了极大的提高,不仅有效地提高了农业机械的作业效率,而且也提升了农业的生产效率。
2.2农业资源的利用率得到了提升
只有提高了农业资源的开发利用率,才能够确保农业实现可持续发展,同时也为保护生态环境奠定基础,如回收农业生产的废弃物,普及无害化的处理设备,运用无害化技术来处理废水可以有效地达到保护环境的作用。而在农业种植的过程中,使用有机肥料还可以进一步提高农业资源的利用效率。除此之外,大力发展节能型动力机械设备可以有效地避免出现资源浪费,从而提高农业资源的整体利用效率。
2.3提高农业机械产品的质量监督水平
要想提升农业的机械化水平,还要从规范设计的基本要求出发,全面提高农业产品的质量。在质量提升的过程中,还要注重农业产品的整体造型和外观,农机设备的耐久性也要经得起考验。选用与农机设备相配套的发电机及元件,能够最大程度上提高农业机械产品的质量。在农业机械设备完成安装之后,还要对其进行试运行,只有保证了设备各项指标都正常的基础上,才能够真正的投入使用,这也是提高农业机械产品可靠性的前提。
2.4加大政府的补贴力度
各级地方政府要加大农业机械的技术推广,做好农业机械的培训工作。国家还要将拖拉机、插秧机等农机具作为农具购置补贴的关键,普及农业机械知识。这样也能够更好地提高农业机械化的发展进程。
2.5确保农业机械技术的安全生产
关注安全监督管理及装备的创建工作,加大农业机械的安全投入,以便更好地满足农业机械工作安全监督管理的需求。除此之外,最重要的是,要将农业机械的安全检验工作纳入到各级县市政府的财政预算当中。
3结语
随着科学技术的飞速发展,一些高新技术正在逐渐地被运用到农业的机械设备中,这些机械设备的出现不仅提高了农业的整体生产水平,而且还进一步提升了农业的生产效率,很好地实现了农业的可持续发展。在今后的农业发展过程中,农业机械也必定是智能化的,所以要求操作人员要不断地提高自己的专业素养,全面推广农业机械新技术,只有这样才能够真正意义上实现我国农业机械的智能化。
作者:徐家亮 刘晓鹏 单位:黑龙江省克东县农机安全监理站
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工业设计创新是以用户为中心的设计,是提出问题、解决问题的过程,即发现用户需求,并设计合适的产品实现用户需求,达到用户对产品甚至对品牌的信赖。随着信息化技术高速的发展,生产技术、工程知识、制造材料等生产要素都很容易为现代农机制造企业所获得,生产出功能完备、安全性高、技术先进的产品己经不是难以达到的事情,现代农机制造企业想要让自己的农机产品在市场竞争中获得较大经济利润,必须重视对用户需求的挖掘,以最大限度并即时的满足用户需求来提高企业产品的竞争力。企业做到这一点必须依赖工业设计的力量。工业设计创新特别重视对用户需求包括用户心理、用户体验等方面的详细研究,能准确的为企业确定产品开发方向,能为企业提供可靠的设计依据。另一方面,工业设计创新比传统产品设计考虑问题更全面,传统的产品设计只关注产品本身,而工业设计创新注重人(用户)的考虑,从人--机—环境等多角度,综合考虑产品功能、人机、造型设计、生产制造等实际问题,能有效改善产品的生产工艺性、使用性能和操作环境,能大大提高产品的综合竞争能力,保证产品设计的准确性。多家世界著名农机制造企业能够迅速跟进国际市场变化,在短时间内获得巨大发展,成为世界级的品牌,除了历史因素和传统的工业制造技术差距外,对工业设计的认识和有效应用是一个不可忽视的重要原因。河北省的中小型农机制造企业占农机制造企业中的大多数,由于其资金有限,核心技术缺乏,没有科学的发展方式等客观原因,多数企业依靠模仿、拼接或组装、实施垂直化整合的生产模式,即将农机市场上游的供应链条环节中的供应商,最大程度地内化为自己内部的配套车间。这种生产模式在企业产量和销售规模比较小的时候,确实可以节省产品成本,但会导致市场上严重的产品同质化问题和价格战下的巨大的竞争压力。一个企业必须进行创新才能在激烈的市场压力下生存,归纳起来,企业进行创新的途径主要有七种:技术创新,思维创新,产品(服务)创新,组织与制度创新,管理创新,营销创新和文化创新。由于产品是联系社会与经济、科学与技术的桥梁,企业可以通过产品创新,将科学技术转化成生产力,同时带动产业结构的调整,从而带动企业的发展,所以说产品创新是企业创新发展的根本。在激烈的市场竞争中,开发新的农业机械产品是河北农机制造企业不断获得新竞争优势的重要手段,新农机产品竞争是企业竞争的核心领域之一。从河北省农业机械结构来说,急需企业开发新的不同种类的农机产品来满足农民的生产需要。河北省农业机械结构存在整地机械多而其他机械少、产前机械多产后机械少、粮食作物机械多经济作物机械少、种植业机械多,畜牧、水产、林果业机械少等不合理问题,这些不合理恰恰为企业带来了很大的发展机会。然而,如何开发新产品、开发什么样的新产品,是决定企业能否真正利用新产品增强竞争优势的关键。这就需要有创新能力的企业有效地运用工业设计创新手段,挖掘消费者的潜在需求,进行新产品的开发,避开同类产品的恶性竞争,发展企业经济。
2河北省农机制造业工业设计创新现状分析
随着信息化技术高速的发展,社会生活日益丰富以及人们生活情趣的多元化,农机市场也在发生变化,一是农机产品的同质化趋势,去年什么机型卖的好,来年会有更多大同小异的产品冲向市场。二是用户选择农机的标准发生了变化,价格诱惑渐渐失去威力,相同的技术条件下,款式单一、风格单调的农业机械已不能受和到消费者的青睐。这些市场变化促使农机企业开始关注在产品设计中注入工业设计元素的问题,由于企业对工业设计认知不足以及传统设计程序和工业设计创新程序间的“缝隙”,导致农机企业在运用工业设计创新时收获非常小。总的来说,河北省农机制造业工业设计创新现状主要表现在以下三个方面。
2.1农机制造企业工业设计创新意识有所增强但整体比较薄弱
对工业设计的认识不足、以及自身实力和资源的限制,导致多数企业的自主创新意愿不足,多依赖于低成本的模仿行为。只有极少数的大型企业尝试在产品设计时注入工业设计创新因素,工业设计创新意识比较薄弱。其原因主要有:
(1)多数河北农机企业对工业设计概念认识不足,对工业设计的需求几乎为零,在需求工业设计人才的河北企业中几乎没有一家是农机制造企业;
(2)工业设计创新存在沉没成本、溢出成本等因素,相对风险较大,中小企业无法像大公司那样建设一个完善的研发部门,同时也难以引进高素质的设计人才,与农机研究机构合作也不够紧密,更缺乏对设计行业的信息资源占有和利用的能力。(3)品牌意识仍未深入人心,多数企业对品牌内涵、品牌形象理解不清楚,导致其生产的产品形象模糊,不利于企业发展。
2.2农机制造企业运用工业设计创新中的不足之处
由于农机市场“仿造”现象的存在,使较大的农机企业将目光投向工业设计创新,渴望利用工业设计开发出满足用户需求、符合用户心理,能够吸引顾客目光的创新产品,为企业注入新鲜的血液,增强企业产品在市场中的竞争力。但在实际的产品开发操作中,由于设计人员的观念、传统的设计程序、技术比较落后,难以融合生产技术和设计之间的鸿沟,导致工业设计创新并没有起到预期的效果。农机制造企业在工业设计创新环节存在的问题主要表现为以下方面。
1)河北农机制造业对工业设计创新认识不足,对于工业设计的应用还处于“初级阶段”。多数重视工业设计的农机企业认为工业设计仅限于外观造型上,而不是把设计纳入“设计—开发—生产制造—宣传销售—售后服务”这样一个系统中。认为工业设计创新就是外观改良设计,有利于他们的“模仿”生产方式,将其他品牌先进的农机购买后,拆装后仿造,利用工业设计,将外观和原产品区分开,这样原本提倡自主创新的工业设计成了他们“模仿抄袭”的帮凶。
2)传统的产品设计程序不利于工业设计创新的开展。工业设计创新是建立在计算机辅助设计技术应用基础上,多数企业计算机辅助设计技术应用比较落后,传统的农机开发过程是针对设计任务进行方案设计,根据经验判断设计方案的可行性,在产品定型生产前需经过“样机生产—样机测试—修改设计”的过程,且需反复多次,依赖物理样机试验的串行式开发设计流程会导致开发成本的增加和时间浪费,延长了产品开发周期。
3)产品开发缺乏企业战略性的考量。多数农机企业的企业形象意识薄弱,同类产品形象不统一,没有系列性和连贯性,产品和企业文化之间联系性很小,这不利于企业的宣传。
2.3河北省工业设计基础及人才优势分析
河北有多所高校设有工业设计专业,培养工业设计人才已近几千人,但由于河北农机制造企业对工业设计人才的忽视,致使本省工业设计人才外流现象非常严重,基本上转向京津和南方城市发展。工业设计人才集聚能力的不足成为制约河北省农机制造业运用工业设计创新受阻的主要因素之一。但是河北省较雄厚的工业设计基础和资源是企业提高工业设计创新力度的保障,随着企业对工业设计认知的程度提高以及我省工业设计人才能力的提高,企业对工业设计人才的需求不断扩大,工业设计人才对企业的新产品开发做出贡献。
3工业设计创新驱动河北农机企业创新的路径研究
3.1提高企业对工业设计创新手段的认识
对工业设计认识不足是企业运用工业设计创新手段收获不佳的主要原因,笔者走访几家农机制造公司发现,很多企业对于工业设计的认识存在很大的误区,有的是根本不理解,有的是怀疑工业设计创新的能力和作用。加强河北农机企业管理者对工业设计的正确认识是工业设计创新驱动河北农机企业发展的根本,从工业设计在其他制造企业的发展情况来看,农机制造企业正确对待工业设计、有效运用工业设计创新是一种必然趋势。
3.2基于工业设计差异化理论的农机产品开发策略
模仿、组装只能使企业短时间内获利,利用工业设计对产品进行外观美化,的确也会起到一定的作用,但是短暂的获利维持不了企业的长久发展,绝对不是企业发展的好途径,新产品创新开发才是企业发展的重要出路。基于工业设计差异化理论的农机产品开发是指农机企业以工业设计创新理论为依据努力创造独特的产品或服务,形成在全产业范围内具有独特性并且可持续的优势,真正将工业设计当作一种发展策略来提高企业的竞争力。基于工业设计差异化理论的农机产品开发可以从两方面着手。
1)满足差异化的市场需求,避开同质化市场竞争。农业机械产品的市场需求往往与一个国家或地区的农业生产相关联,目前我省主要种植作物有小麦、玉米、大豆、棉花、花生等,因此与这些作物相关的农业机械,如玉米联合收获机、小麦联合收获机、播种机等有着旺盛的市场需求;除此之外如油葵、萝卜、甜菜等经济作物也需要灵活便利的农业机械产品以方便耕种、收获、加工;畜牧、水产、林果业等也需要自动化的农业机械来减轻农民的繁杂工作强度。农机制造企业可以通过工业设计差异化理论,逐渐加强对用户研究的重视,挖掘不同用户的使用要求,开发出与众不同的产品,避免同质化的激烈竞争。
2)塑造差异化品牌形象,提高产品竞争力。品牌形象差异化是指企业实施品牌战略和CI(CorporateIdentity)战略而产生的差异。目前,我国的农业机械产品由于其所处行业的特殊性,产品形象凸显出“农业化”、“机器化”、“粗糙”的倾向。农机企业应该具有强烈的品牌意识、运用成功的CI战略,并借助于媒体宣传等手段,使自己的农机产品在消费者心目中树立起统一且独特的特征形象,从而促使消费者对整个企业的偏好。
3.3基于工业设计创新的农机产品开发流程
基于工业设计创新的农机产品开发流程主要有四个阶段。
1)产品开发定位阶段。这是设计前的必要工作,是设计依据。开发新产品,首先从产品、环境、人三方面进行详细的市场调研,重点摸清市场需求的变化和潜在的需求趋势、生产技术的发展动向、竞争对手的产品特点、本企业产品的销售情况和用户意见等等,并完成调研报告,由市场部、产品开发部、企业管理人员组成评审小组根据市场调研报告、结合企业产品体系、差异化设计策略详细制定产品开发内容,以便使企业对新产品开发的方向和要求,做到心中有数。即确定企业要开发什么样的产品:什么功能、造型风格、价位多少、谁来使用、卖点是什么。
2)产品功能设计,是产品开发设计的核心部分,根据设计任务研究相关技术进行总体设计方案研讨,结合产品定位对设计方案评估筛选,利用数字化设计技术将最优方案三维仿真,利用计算机辅助工具分析设计方案的运动、结构设计、装配关系等,验证其可行性。进行修改合格后,利用计算机辅助工具分析制造,合格后,制造产品功能所需的零部件,产品装配调试。
3)产品外观造型设计,根据产品结构要求进行外观造型的方案设计,综合考虑壳体的结构设计要求、产品形象设计要求选择好的方案并细化,根据产品开发造型定位、企业产品体系对方案进行优化,计算机三维建模评价造型设计效果,方案修改通过后进行壳体的结构设计,壳体制造。
4)样机调试。整机装配,进行生产试验,发现问题及时修改。如图1所示,基于工业设计创新的农机产品开发流程中,有很多设计工作是互相干涉、影响,需要反复验证。例如产品开发定位是后续设计工作的依据和根本,总体设计方案和外观设计方案的选择都需要符合产品开发定位的要求。产品的结构设计会受到功能和制造的约束,也会影响到造型设计,进而影响后续壳体的结构设计,设计方案需要由市场部人员、工程设计师、造型设计师、企业管理层多人员进行评价筛选,协同设计进行。
3.4基于工业设计创新的农机产品开发关键技术
工业设计创新的重点是多学科的产品开发队伍共同合作,产品开发与生产的全过程周全考虑,所以整个开发过程离不开数字化设计与制造技术的应用。与传统的产品设计流程相比,基于工业设计创新的农机产品开发在产品的建模、设计、性能测试等开发全过程采用数字化,达到减少或避免采用实物模型目的,同时可避免使用实物模型进行开发导致的成本和时间浪费。在农机产品开发的不同阶段,利用数字化设计技术把产品结构、零件用三维实体描述出来,并将各种技术要求、材料公差、各结构之间的相对位置表示清楚,在此基础上进行数字化虚拟装配,检查零部件之间是否发生干涉,以及检查零部件之间的间隙,排除某些设计的不合理性,最终形成数字样机。另外,以数字化模型表达的机械零件可以在各阶段共享数据,因此在农业机械产品设计的同时,也可进行CAE分析计算、工装设计、工艺设计、可制造性分析,并可借助于网络技术进行数字化传递,为并行工程创造条件。
4结论