信息化在拖拉機(jī)制造業(yè)中的發(fā)展應(yīng)用

張永楨

（一拖（洛陽(yáng)）福萊格車身有限公司 河南 洛陽(yáng) 471003）

1 引言

近幾年來(lái)，信息技術(shù)不再是科技相關(guān)人員陌生的領(lǐng)域，科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展為農(nóng)機(jī)行業(yè)帶來(lái)了無(wú)數(shù)次的創(chuàng)新。如今，所有行業(yè)開始在往智能技術(shù)的方向發(fā)展，在拖拉機(jī)的制造發(fā)展中，信息技術(shù)擔(dān)任著越來(lái)越重要的角色，制造設(shè)備、工藝、工廠人員的靈活調(diào)動(dòng)是一個(gè)企業(yè)發(fā)展的最主要的特點(diǎn)。農(nóng)機(jī)制造公司，尤其是拖拉機(jī)制造公司將面臨管理創(chuàng)新等局面。在這種轉(zhuǎn)型中，拖拉機(jī)制造技術(shù)的升級(jí)將朝著精密化、信息化、智能化以及綠色化的發(fā)展方向前進(jìn)[1]。

2 信息化控制技術(shù)在拖拉機(jī)中的發(fā)展

由于信息化的技術(shù)發(fā)展，拖拉機(jī)的制造發(fā)展慢慢往信息化、智能化的方向不斷靠攏，信息控制技術(shù)已開始朝著自動(dòng)化、遠(yuǎn)程化和智能化的方向發(fā)展?，F(xiàn)在的多種行業(yè)的發(fā)展是基于CAN總線技術(shù)，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)管理方面的3S技術(shù)來(lái)促進(jìn)農(nóng)業(yè)的飛速發(fā)展。智能的監(jiān)控系統(tǒng)被廣泛使用，可視化和實(shí)時(shí)性能得到顯著提高[2-3]。

地面管理、自動(dòng)故障診斷、智能四輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、胎壓自動(dòng)調(diào)節(jié)等在大型拖拉機(jī)中得到了廣泛的應(yīng)用。國(guó)外有許多企業(yè)已經(jīng)使用了精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)，如CNH的PLM system、JohnDeere的Green system等，諸如這些系統(tǒng)不但實(shí)現(xiàn)了對(duì)機(jī)器的遠(yuǎn)程控制，還能在管理的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)智能導(dǎo)航、自動(dòng)轉(zhuǎn)向等[4]。2016年9月發(fā)布了相關(guān)政策，提出了無(wú)人駕駛拖拉機(jī)的概念。在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上，拖拉機(jī)的基本要求與軟件設(shè)備等是通用的，傳統(tǒng)的橋梁被取消了，使用GPS和實(shí)時(shí)記錄進(jìn)行超高精度的引導(dǎo)，以及通過(guò)最準(zhǔn)確的衛(wèi)星傳輸現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)校正信號(hào)，完成這些操作后，遠(yuǎn)程配置基本完成，通過(guò)實(shí)時(shí)的智能操作與監(jiān)控，來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)操作的信息化拖拉機(jī)[5]，具體圖像如圖1所示。

圖1 Case無(wú)人駕駛概念拖拉機(jī)

國(guó)產(chǎn)拖拉機(jī)信息控制技術(shù)和電氣控制技術(shù)是同步發(fā)展的。拖拉機(jī)電氣系統(tǒng)在早期發(fā)展中結(jié)構(gòu)單一，其智能控制操作主要是對(duì)拖拉機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)和照明。隨著信息化的發(fā)展以及技術(shù)的升級(jí)，電氣控制開始擴(kuò)展到電子控制液壓系統(tǒng)控制、動(dòng)力換擋；隨著拖拉機(jī)近幾年在車載控制器的發(fā)展，北斗全球定位（GPS）和計(jì)算機(jī)大數(shù)據(jù)云計(jì)算的發(fā)展，國(guó)產(chǎn)拖拉機(jī)等農(nóng)機(jī)已經(jīng)開始朝著信息控制技術(shù)的自動(dòng)化、智能化、遠(yuǎn)程化發(fā)展。隨著國(guó)Ⅲ排放發(fā)動(dòng)機(jī)的相關(guān)資料的普及，結(jié)合北斗導(dǎo)航系統(tǒng)以及大數(shù)據(jù)云計(jì)算技術(shù)，使得國(guó)產(chǎn)拖拉機(jī)的控制技術(shù)進(jìn)入Can全面控制時(shí)代，互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)云計(jì)算技術(shù)，拖拉機(jī)的相關(guān)技術(shù)逐漸進(jìn)入遠(yuǎn)程控制，精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)技術(shù)結(jié)合差速定位系統(tǒng)已經(jīng)在拖拉機(jī)自動(dòng)駕駛中得以應(yīng)用[6-7]。

3 信息化在拖拉機(jī)生產(chǎn)中現(xiàn)狀

3.1 設(shè)計(jì)制造系統(tǒng)

現(xiàn)在流行的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)不再能快速、方便地滿足拖拉機(jī)在日常用途中的復(fù)雜要求，并且對(duì)于圖紙?jiān)O(shè)計(jì)，有著更加嚴(yán)格的要求，以使這種設(shè)計(jì)流行起來(lái)。在原始設(shè)計(jì)要求方面，需要更多的3D產(chǎn)品設(shè)計(jì)和開發(fā)，通過(guò)這種方式才能更加直觀地接近自己的設(shè)計(jì)產(chǎn)品?？梢栽?D軟件中的設(shè)計(jì)對(duì)象上執(zhí)行更實(shí)際的效果，例如裝配干涉檢查、材料質(zhì)量檢查和設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)演示。隨后，基于3D產(chǎn)品模型的數(shù)字化設(shè)計(jì)和制造系統(tǒng)已逐漸開始在傳統(tǒng)拖拉機(jī)制造業(yè)中使用，并得到初步發(fā)展。

3.2 物料計(jì)劃系統(tǒng)

傳統(tǒng)的拖拉機(jī)制造公司主要通過(guò)物料需求計(jì)劃系統(tǒng)直接從所需零件的數(shù)量和時(shí)間，加工零件，采購(gòu)零件和外包零件以及建議計(jì)劃訂單數(shù)量。計(jì)劃結(jié)果轉(zhuǎn)換為生產(chǎn)計(jì)劃和采購(gòu)申請(qǐng)。以先進(jìn)的ERP管理模式與電商系統(tǒng)，不但方便了采購(gòu)部門操作，為其提供數(shù)據(jù)支持，更為供應(yīng)商存儲(chǔ)提供了基礎(chǔ)。

3.3 產(chǎn)品生命周期系統(tǒng)

對(duì)于整個(gè)解決方案的PLM系統(tǒng)是贊成的，根據(jù)其在拖拉機(jī)制造業(yè)中的需求有兩個(gè)分類：企業(yè)服務(wù)信息以及產(chǎn)品制造信息。所以在規(guī)劃和實(shí)施CAPP系統(tǒng)時(shí)，對(duì)于流程設(shè)計(jì)和管理問(wèn)題要及時(shí)解決，是實(shí)現(xiàn)信息集成的一個(gè)重要目的。充分應(yīng)用CAPP技術(shù)，走過(guò)程信息化的發(fā)展道路，通過(guò)這個(gè)技術(shù)提高過(guò)程設(shè)計(jì)質(zhì)量以及快速響應(yīng)能力，這是拖拉機(jī)技術(shù)發(fā)展的重要手段。

3.4 信息共享交換系統(tǒng)

使用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，在一定時(shí)間，某個(gè)空間中的協(xié)作工作技術(shù)，團(tuán)隊(duì)成員共享知識(shí)和信息，以避免潛在的不兼容引起的沖突。

4 發(fā)展前景

先進(jìn)家用拖拉機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)將朝著高效、節(jié)能和智能的方向發(fā)展，企業(yè)將轉(zhuǎn)變?yōu)橄到y(tǒng)解決方案提供商。應(yīng)用模型朝著專門的細(xì)分市場(chǎng)發(fā)展，當(dāng)前的動(dòng)力系列繼續(xù)發(fā)展到大規(guī)模，發(fā)動(dòng)機(jī)排放升至國(guó)家第三，國(guó)家第四和第五級(jí)。甚至更高的標(biāo)準(zhǔn)，液壓電子控制技術(shù)正在向電子控制和自動(dòng)組合控制技術(shù)發(fā)展，信息控制向智能化發(fā)展。

4.1 發(fā)展方向

縱觀農(nóng)用拖拉機(jī)技術(shù)的發(fā)展歷史，短短20年中，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已滲透到包括傳統(tǒng)行業(yè)在內(nèi)的各行各業(yè)。尤其是在“Internet +”行動(dòng)計(jì)劃之后，以信息化為特征的新型生態(tài)國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略已初具規(guī)模。以物聯(lián)網(wǎng)和智能農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備為特征的精密農(nóng)業(yè)系統(tǒng)已成為研究重點(diǎn)。這也代表了中國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式的未來(lái)發(fā)展方向。作為智能農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)信息網(wǎng)絡(luò)的重要節(jié)點(diǎn)，拖拉機(jī)必將在以下幾個(gè)方面實(shí)現(xiàn)快速發(fā)展：

（1）高效作業(yè) 拖拉機(jī)是巨大的農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中的生產(chǎn)終端。一方面，它與生產(chǎn)企業(yè)（或相關(guān)服務(wù)機(jī)構(gòu)）連接，以實(shí)現(xiàn)對(duì)拖拉機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。各種操作數(shù)據(jù)將上傳到相應(yīng)的服務(wù)器。經(jīng)過(guò)處理后，將其分類存儲(chǔ)，這對(duì)于拖拉機(jī)的維護(hù)，故障預(yù)測(cè)以及類似產(chǎn)品的預(yù)先設(shè)計(jì)和后續(xù)升級(jí)具有極其重要的參考價(jià)值。最少的投資可以獲得最佳的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益，并實(shí)現(xiàn)有限的農(nóng)業(yè)資源。最優(yōu)的分配和有效利用確保了整個(gè)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)的高效率。

（2）節(jié)能環(huán)保 為了應(yīng)對(duì)由于農(nóng)業(yè)機(jī)械化的不斷擴(kuò)大而引起的石油短缺和環(huán)境污染問(wèn)題，該國(guó)對(duì)柴油機(jī)排放法規(guī)的要求將變得越來(lái)越嚴(yán)格。預(yù)計(jì)將在2-3年內(nèi)引入國(guó)家IV排放法規(guī)。機(jī)上凈化、機(jī)外尾氣處理技術(shù)及其組合解決方案將在拖拉機(jī)上得到更廣泛的應(yīng)用，以使整個(gè)機(jī)器的排放降至最低，并在機(jī)組運(yùn)行期間實(shí)現(xiàn)零排放，無(wú)污染，低噪音和高效率。從根本上解決農(nóng)業(yè)機(jī)械化過(guò)程中的節(jié)能減排問(wèn)題。

（3）信息化與智能化 伴隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，信息技術(shù)在農(nóng)機(jī)方面的使用范圍開始逐漸擴(kuò)大，隨著全球精密系統(tǒng)的出現(xiàn)，以及信息化農(nóng)機(jī)的成熟，尤其我們開始提出“互聯(lián)網(wǎng)+”以及“人工智能2.0”計(jì)劃，使得農(nóng)機(jī)尤其適用頻率最高的拖拉機(jī)信息化、智能化逐漸實(shí)現(xiàn)。拖拉機(jī)在信息化的技術(shù)發(fā)展方面有著更加廣闊的發(fā)展空間，大數(shù)據(jù)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以及智能動(dòng)力驅(qū)動(dòng)技術(shù)將是拖拉機(jī)信息化的關(guān)鍵技術(shù)，是未來(lái)拖拉機(jī)的新亮點(diǎn)和技術(shù)發(fā)展的新方向：

1）就整機(jī)而言，拖拉機(jī)產(chǎn)品的功率要求逐漸擴(kuò)大、發(fā)動(dòng)機(jī)排放的有害尾氣逐漸降低、性能指標(biāo)不斷擴(kuò)大，拖拉機(jī)產(chǎn)品呈現(xiàn)著高舒適性、高能低耗以及安全性較佳的方向發(fā)展。

2）對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)排放法規(guī)的要求越來(lái)越嚴(yán)格。電控單元泵和高壓共軌技術(shù)將得到更廣泛的應(yīng)用。預(yù)計(jì)將在2-3年內(nèi)引入國(guó)家IV排放法規(guī)。

3）在傳動(dòng)技術(shù)方面，動(dòng)力換擋和動(dòng)力換向技術(shù)的各種模塊化配置加速了應(yīng)用，并開始涉足無(wú)級(jí)變速器的應(yīng)用研究，同步器換擋，HST傳動(dòng)技術(shù)，電動(dòng)液壓操縱和其他技術(shù)將在中小型輪式拖拉機(jī)產(chǎn)品中得到更多的應(yīng)用和發(fā)展。