以人為本的現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)設(shè)備設(shè)計探索

陳冰茹

(安徽工業(yè)大學(xué) 藝術(shù)與設(shè)計學(xué)院，安徽 馬鞍山 243032)

農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化是將現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)、現(xiàn)代工業(yè)和現(xiàn)代管理方法運用到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動中的過程，它代替了傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式，達(dá)到建立現(xiàn)代農(nóng)業(yè)體系的目的。從廣義上來看，農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化體系由硬件體系和軟件體系兩部分組成，硬件體系包括現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)機(jī)械、高科技技術(shù)設(shè)備、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等;軟件體系包括農(nóng)業(yè)教育、農(nóng)業(yè)土地管理、科技推廣等。設(shè)計學(xué)作為實踐型學(xué)科，基于“以人為本”的設(shè)計準(zhǔn)則，立足于我國農(nóng)民在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中的基本需求和根本痛點，并結(jié)合農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化體系中的硬件和軟件資源，在優(yōu)化農(nóng)業(yè)設(shè)備設(shè)計制造過程中發(fā)揮重要作用。

一、我國農(nóng)業(yè)發(fā)展的背景

我國地域遼闊，自然環(huán)境復(fù)雜多樣，雖然部分地區(qū)實現(xiàn)了農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的建設(shè)目標(biāo)，但現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)在空間分布上卻呈現(xiàn)出發(fā)展不平衡的態(tài)勢。從總體上看，我國的東部地區(qū)、經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)和城市地區(qū)的農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化水平明顯超過西部地區(qū)、經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)和農(nóng)村地區(qū)?？梢哉f，我國正處于傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)和現(xiàn)代農(nóng)業(yè)并存的狀態(tài)。

(一)自然和社會條件

耕地地塊分布零散是我國廣大農(nóng)村地區(qū)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程首要制約因素，并直接決定了我國農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)方式。從自然條件方面來看，我國地勢西高東低、“三級階梯狀分布”的地貌成為了農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展的自然屏障。以農(nóng)業(yè)機(jī)械化為例，我國山區(qū)面積約占全國土地總面積的2/3，地形崎嶇，交通閉塞，耕地資源分布零散，起伏的地形限制了山區(qū)丘陵地帶機(jī)械化農(nóng)業(yè)設(shè)備的使用，導(dǎo)致多數(shù)設(shè)備無法因地制宜發(fā)揮應(yīng)有的功能和作用。從歷史文化背景方面來看，小農(nóng)經(jīng)濟(jì)和土地所有制度至今仍然影響著我國的農(nóng)業(yè)制度。耕地資源零散和小規(guī)模農(nóng)作方式使得我國廣大農(nóng)村地區(qū)仍采用個體勞動生產(chǎn)方式，機(jī)械化農(nóng)業(yè)設(shè)備難以普及，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率低。

(二)農(nóng)業(yè)勞動力分析

我國農(nóng)業(yè)的自然條件、社會條件和技術(shù)設(shè)備不僅對農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的進(jìn)程有重要影響，而且與農(nóng)民的生理和心理狀況緊密關(guān)聯(lián)。在中西部地區(qū)，由于農(nóng)業(yè)設(shè)備的普及率低和農(nóng)民的受教育程度低，農(nóng)民在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中暴露出明顯的生理和心理上的問題。一方面，農(nóng)民的身體狀況令人擔(dān)憂。農(nóng)村青壯年勞動力的流失導(dǎo)致老人、婦女和兒童不得不承擔(dān)田間勞作的任務(wù)，長期的重復(fù)勞作動作對身體運動功能造成一定程度的損傷。另一方面，在傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)環(huán)境中，農(nóng)民的心理狀況呈現(xiàn)出守舊、從眾、直觀的特征。農(nóng)民習(xí)慣并依賴于過去的生產(chǎn)經(jīng)驗，很難接受沒有經(jīng)歷或嘗試過的事情，對于落后的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式持保留態(tài)度，求穩(wěn)怕亂，因此，農(nóng)民接受農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的意愿不高。

通過上述分析可以得知，我國農(nóng)民處在一種多層次的農(nóng)業(yè)環(huán)境中，并且行為和心理特征具有一種“矛盾的狀態(tài)”。這種局面對設(shè)計學(xué)介入農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化設(shè)備生產(chǎn)提出了更專業(yè)的要求。因此，現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)設(shè)備設(shè)計需充分結(jié)合自然和社會的實際情況，切實從農(nóng)民的認(rèn)知水平以及農(nóng)民的生理、心理需求出發(fā)。

二、我國農(nóng)業(yè)設(shè)備設(shè)計的現(xiàn)狀

改革開放以來，我國農(nóng)業(yè)技術(shù)的現(xiàn)代化水平得到了顯著的提升，但由于自然條件、社會條件和勞動力狀況的限制，我國中西部農(nóng)村地區(qū)的農(nóng)業(yè)設(shè)備發(fā)展仍面臨眾多困境。

(一)地區(qū)發(fā)展不平衡

東北和西北地區(qū)借助自然和政策優(yōu)勢，形成了國營性質(zhì)的商品谷物農(nóng)業(yè)。它采用大規(guī)模機(jī)械化生產(chǎn)的方式，廣泛使用播種機(jī)、收割機(jī)和飛機(jī)等現(xiàn)代化機(jī)械設(shè)備進(jìn)行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)加工。反觀中西部農(nóng)村，零碎的耕地不能夠被聯(lián)合成大土地進(jìn)行規(guī)?；a(chǎn)，傳統(tǒng)的、小型化的、手動或半自動化的農(nóng)業(yè)設(shè)備仍然是農(nóng)民的主要生產(chǎn)工具。在貴州丘陵山區(qū)，農(nóng)民使用鋤頭等手工農(nóng)業(yè)工具或在畜力的支持下使用犁杖等工具進(jìn)行耕作。這兩種工具未經(jīng)過現(xiàn)代化設(shè)計的改良，人機(jī)工程學(xué)設(shè)計不合理，耗時費力，生產(chǎn)效率極低。在經(jīng)濟(jì)條件較好的中東部地區(qū)，半自動化小型農(nóng)機(jī)具的使用在一定程度上解放了勞動力，提高了生產(chǎn)效率，但仍需農(nóng)民手動操作，并且設(shè)備的重量偏重、操作困難、維護(hù)復(fù)雜，不利于婦女和老人進(jìn)行操作、控制和維護(hù)。

(二)功能結(jié)構(gòu)發(fā)展不平衡

我國農(nóng)業(yè)設(shè)備發(fā)展另一個突出問題是設(shè)備的功能結(jié)構(gòu)不平衡。我國農(nóng)產(chǎn)品種類豐富，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的步驟繁多，包括耕地、播種、澆水、除草、施肥、采摘、收割、運輸?shù)纫幌盗谢顒?。由于廣大農(nóng)村地區(qū)農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備種類單一，小型農(nóng)機(jī)具只適用于糧食作物的耕種、收割和運輸?shù)惹岸恕⒛┒斯ぷ?，糧食作物的日常管理和蔬菜、水果等經(jīng)濟(jì)作物的生產(chǎn)過程仍缺乏機(jī)械化的操作設(shè)備，農(nóng)民的體力勞動強(qiáng)度仍然非常大。而發(fā)達(dá)國家的農(nóng)業(yè)設(shè)備設(shè)計已經(jīng)實現(xiàn)專業(yè)化和一體化的功能目標(biāo)，設(shè)備操作簡單、自動化程度高。例如，圖1所示的蘋果采摘機(jī)器，可實現(xiàn)全方位的自動化采摘。

圖1 蘋果采摘機(jī)器

三、日本家庭現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的借鑒

工業(yè)革命后，發(fā)達(dá)國家率先完成了從傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的過渡。從世界范圍來看，以日本為代表的現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)模式最具特點，它基于本國的自然條件和社會經(jīng)濟(jì)條件，制定符合國情的現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)發(fā)展策略，成為了現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)發(fā)展的佼佼者。

日本農(nóng)業(yè)屬于精細(xì)化農(nóng)業(yè)，由于人多地少，在農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的進(jìn)程中同樣面臨耕地零碎和小農(nóng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展瓶頸。日本立足于國情，未直接改變小規(guī)模家庭經(jīng)營的模式，從實際出發(fā)，設(shè)計適用于小塊土地、操作靈活、適用性強(qiáng)的小型機(jī)械化設(shè)備，不僅適用于水田、梯田等復(fù)雜耕地類型，而且覆蓋了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的全過程。它分階段實行小規(guī)模農(nóng)業(yè)機(jī)械化，提高了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率，緩解了小農(nóng)經(jīng)濟(jì)與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的矛盾，在農(nóng)業(yè)硬件設(shè)備方面實現(xiàn)了現(xiàn)代化。

日本農(nóng)業(yè)機(jī)械化設(shè)備得以普及，不僅需要科學(xué)技術(shù)的支撐，而且與日本政府立足于“以人為本”的農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化指導(dǎo)思想和方針策略有關(guān)。日本非常重視農(nóng)民的科技教育，形成了教育、科研、推廣三位一體的農(nóng)業(yè)教育體系，加強(qiáng)農(nóng)民的現(xiàn)代化教育與培訓(xùn)，提高了農(nóng)民的素質(zhì)和業(yè)務(wù)水平，使農(nóng)民能夠熟練地使用農(nóng)業(yè)機(jī)械化設(shè)備，全面實現(xiàn)了農(nóng)業(yè)的機(jī)械化。

從日本農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化道路可以看出，我國要實現(xiàn)全面的、均衡的農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化任重道遠(yuǎn)。我國的發(fā)展優(yōu)勢在于已經(jīng)基本具備智能化農(nóng)業(yè)設(shè)備生產(chǎn)的能力，但缺少符合廣大農(nóng)村地區(qū)農(nóng)民生產(chǎn)生活現(xiàn)狀的產(chǎn)品設(shè)計策略指導(dǎo)。同時，我國農(nóng)民受教育程度普遍偏低，短期內(nèi)農(nóng)民的科學(xué)文化素養(yǎng)難以整體提升，農(nóng)民對先進(jìn)的、智能化的農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備的操作無從入手。因此，我國的農(nóng)業(yè)設(shè)備設(shè)計應(yīng)立足于“以人為本”的指導(dǎo)思想，切實從我國農(nóng)民的生存現(xiàn)狀出發(fā)，設(shè)計滿足農(nóng)民農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需求的現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)設(shè)備，并且改良設(shè)備的交互界面和操作方式，優(yōu)化農(nóng)民的用戶體驗。

四、我國現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)設(shè)備設(shè)計準(zhǔn)則

基于我國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程中硬件和軟件方面的現(xiàn)實狀況，如何通過農(nóng)業(yè)設(shè)備設(shè)計方案科學(xué)、系統(tǒng)地解決農(nóng)業(yè)發(fā)展面臨的困難是全面實現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的關(guān)鍵。 “以人為本”的設(shè)計原則將在農(nóng)業(yè)設(shè)備設(shè)計開發(fā)的過程中發(fā)揮重要作用，它既能從自然、社會層面關(guān)注到農(nóng)民的切身利益，又能滿足農(nóng)民的生理、心理需求，為建設(shè)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化社會提供堅實的理論和實踐支撐。

(一)作業(yè)精準(zhǔn)化

通過案例分析可以看出，日本設(shè)計的小型機(jī)械化設(shè)備發(fā)揮了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)精準(zhǔn)化的作用，符合以家庭為單位、以零散耕地耕作為主的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)要求?？梢越梃b日本的產(chǎn)品設(shè)計定位，從農(nóng)民的現(xiàn)實狀況出發(fā)，考慮農(nóng)民的耕地使用狀況以及他們的歷史觀、價值觀，在保留小規(guī)模家庭經(jīng)營模式的基礎(chǔ)上，通過開發(fā)小型的精準(zhǔn)化設(shè)備發(fā)展小規(guī)?，F(xiàn)代農(nóng)業(yè)，解決農(nóng)村地區(qū)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化率低的問題。小型精準(zhǔn)化設(shè)備不僅可以在山地崎嶇、耕地零碎的廣大中西部地區(qū)靈活使用，也能充分發(fā)揮現(xiàn)代科技的作用，有效解決勞動力短缺和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率低的問題，緩解農(nóng)民的生理和心理困境。例如，深圳市大疆創(chuàng)新公司研發(fā)生產(chǎn)的植保無人機(jī)(見圖2)可利用GPS、高精度定位數(shù)據(jù)等技術(shù)進(jìn)行農(nóng)藥噴灑、播種、農(nóng)田信息監(jiān)測以及地形勘測等工作，具有空間靈活、操作精確、成本低等特點，可以在復(fù)雜多樣的農(nóng)業(yè)環(huán)境中使用；荷蘭Phenospex公司開發(fā)的多光譜植物三維掃描儀PlantEye(見圖3)可以對植物進(jìn)行3D激光掃描，精準(zhǔn)地從光譜指數(shù)數(shù)據(jù)中觀察和分析植物的生長狀況，實現(xiàn)對植物數(shù)據(jù)的智能監(jiān)測，具有自動化、高精度和便攜的特點。

圖2 大疆植保無人機(jī)

圖3 PlantEye植物三維掃描儀

(二)操作簡單化

由于我國農(nóng)民整體的科技文化素養(yǎng)較低，現(xiàn)代化設(shè)備繁瑣的操作系統(tǒng)嚴(yán)重制約了科技產(chǎn)品在農(nóng)村地區(qū)的推廣，并降低農(nóng)民使用科技產(chǎn)品的操作體驗，導(dǎo)致農(nóng)民對現(xiàn)代化設(shè)備產(chǎn)生敬而遠(yuǎn)之的保守心理。例如，大疆植保無人機(jī)雖然已在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中投入使用，但它的界面交互系統(tǒng)較為復(fù)雜，無人機(jī)的操控只能依賴專業(yè)的技術(shù)人員，普通農(nóng)民很難獨立地使用無人機(jī)完成農(nóng)業(yè)生產(chǎn)任務(wù)?？紤]到短期內(nèi)難認(rèn)提升農(nóng)民整體綜合素質(zhì)的現(xiàn)狀，現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)設(shè)備的設(shè)計應(yīng)關(guān)注低教育程度的用戶使用高科技產(chǎn)品的需求，通過簡化產(chǎn)品的交互流程和層級，優(yōu)化產(chǎn)品的用戶體驗，即為農(nóng)民設(shè)計簡單易懂的產(chǎn)品操作系統(tǒng)界面。如圖4所示的老年人手機(jī)交互界面是操作系統(tǒng)簡單化的典型案例。該手機(jī)界面因考慮到老年人群不能便捷使用操作系統(tǒng)和有效處理復(fù)雜信息，所以采用簡潔的界面布局、易懂的圖標(biāo)內(nèi)容、突出的按鍵色彩和直接的界面層級幫助老年用戶一鍵完成目標(biāo)任務(wù)。因此，現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)設(shè)備的交互界面設(shè)計也應(yīng)考慮到我國農(nóng)民文化素養(yǎng)并遵徇操作簡單化的設(shè)計法則，引導(dǎo)農(nóng)民能夠一鍵完成相應(yīng)功能的操作，一鍵選擇并執(zhí)行播種、澆水、除草、施肥、插秧或采摘等工作任務(wù)。同時，當(dāng)農(nóng)民遇到技術(shù)困難時，也可以一鍵求助農(nóng)業(yè)技術(shù)人員或者工程師，將復(fù)雜的信息處理、技術(shù)檢測等方面的工作交由后臺專業(yè)技術(shù)人員和科研人員應(yīng)對。

圖4 老年人手機(jī)交互界面

(三)功能多樣化

現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展推動了農(nóng)業(yè)設(shè)備的功能創(chuàng)新，多功能的農(nóng)業(yè)設(shè)備解決了由勞動力嚴(yán)重短缺引發(fā)的生產(chǎn)效率低的問題。農(nóng)村青壯年勞動力的流失使留守的女性、老人已無力同時應(yīng)對多項農(nóng)業(yè)生產(chǎn)任務(wù)。為了緩解這一境地，現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)設(shè)備設(shè)計不僅需要為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供強(qiáng)勁的動力，也要從單一功能轉(zhuǎn)變?yōu)槎喙δ芤詰?yīng)對多種農(nóng)業(yè)活動。中國極飛科技設(shè)計的農(nóng)業(yè)無人車是具有多樣化功能的設(shè)備，用戶使用手機(jī)即可實現(xiàn)智能化控制，完成噴灑、除草、果樹植保、智能巡田、農(nóng)資運輸?shù)裙ぷ?。筆者設(shè)計的概念智能農(nóng)業(yè)設(shè)備(見圖5)是一臺農(nóng)業(yè)無人機(jī)設(shè)備，通過模塊化部件搭配、組合使用的方式實現(xiàn)設(shè)備的功能多樣化。此設(shè)備的主艙體可根據(jù)用戶需求安裝相應(yīng)的功能部件，包括播種、澆水、除草、施肥、插秧以及采摘，實現(xiàn)多種功能的一體化運作，使無人機(jī)可以執(zhí)行一項或同時執(zhí)行多項任務(wù)，將單一的農(nóng)業(yè)作業(yè)轉(zhuǎn)變?yōu)榱魉€式的流程作業(yè)，有效提高了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率，減輕農(nóng)民的生理和精神壓力。

圖5 概念智能農(nóng)業(yè)設(shè)備

五、結(jié)語

“以人為本”的現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)設(shè)備設(shè)計準(zhǔn)則立足于我國農(nóng)民的痛點，通過對農(nóng)民的外部生存環(huán)境(自然條件、社會條件)和內(nèi)部生存環(huán)境(生理因素、心理因素)的綜合考量，從農(nóng)民的實際情況出發(fā)進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)，用現(xiàn)代化的硬件設(shè)備滿足農(nóng)民對農(nóng)業(yè)設(shè)備的功能需求，同時通過優(yōu)化人機(jī)交互界面和信息反饋渠道等軟件系統(tǒng)解決農(nóng)民因受教育程度低造成的操作困擾，在現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)設(shè)備設(shè)計研究過程中具有理論和實踐意義。