綠色制造技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械工程產(chǎn)品中的應(yīng)用

李 成

（徐州開(kāi)放大學(xué)，221000，江蘇徐州）

農(nóng)業(yè)一直以來(lái)是我國(guó)得以快速發(fā)展的重要根基，是不可或缺的第一產(chǎn)業(yè)。之前很長(zhǎng)一段時(shí)間里，我們國(guó)家對(duì)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的關(guān)注重點(diǎn)更多集中在了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率上面，忽視了生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)的資源浪費(fèi)、環(huán)境污染等問(wèn)題。在綠色發(fā)展理念的滲透下，我國(guó)對(duì)于綠色農(nóng)業(yè)給予了更多關(guān)注，并且提倡和支持在農(nóng)業(yè)機(jī)械工程產(chǎn)品中盡可能多融入綠色制造技術(shù)，從技術(shù)層面來(lái)保證綠色農(nóng)業(yè)的發(fā)展，借助先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)來(lái)推動(dòng)農(nóng)業(yè)發(fā)展實(shí)現(xiàn)質(zhì)的飛躍。

1 綠色技術(shù)與綠色制造

1.1 綠色技術(shù)的含義

綠色技術(shù)，從理論層面來(lái)解釋，其主要指的是能夠降低環(huán)境污染程度、減少資源消耗量及改善生態(tài)系統(tǒng)的一種技術(shù)類型。綠色技術(shù)與我國(guó)所推行的可持續(xù)發(fā)展理念有著高度一致性，綠色技術(shù)在當(dāng)前社會(huì)生產(chǎn)與人們生活領(lǐng)域都得到了滲透和推廣，在實(shí)際應(yīng)用中也展現(xiàn)出比較理想的應(yīng)用效果。在使用和生產(chǎn)過(guò)程中，綠色技術(shù)從理論上來(lái)講對(duì)環(huán)境的破壞性極低，綠色技術(shù)充分體現(xiàn)出了人類對(duì)自然的尊重及渴望與自然環(huán)境和諧相處的特點(diǎn)。

目前，綠色技術(shù)已經(jīng)逐步發(fā)展成熟，也隨之建立起了一套相對(duì)完善的理論體系。綠色技術(shù)主要包括兩種技術(shù)類型，其一是核心技術(shù)，其二是輔助技術(shù)。綠色技術(shù)不僅帶動(dòng)了相關(guān)領(lǐng)域和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展進(jìn)步，同時(shí)還呈現(xiàn)出越發(fā)顯著的推廣意義。就現(xiàn)階段社會(huì)發(fā)展的現(xiàn)實(shí)情況來(lái)看，各個(gè)領(lǐng)域都在進(jìn)行著革新與升級(jí)，低能耗、低污染、高效率是普遍特征?？墒窃诂F(xiàn)實(shí)中我們國(guó)家的生態(tài)環(huán)境破壞依然很嚴(yán)重，雖然有綠色技術(shù)的引入和應(yīng)用，并逐步展現(xiàn)出其優(yōu)勢(shì)和作用，但是要想依靠綠色技術(shù)來(lái)解決長(zhǎng)期以來(lái)生態(tài)環(huán)境與社會(huì)生產(chǎn)之間的矛盾，還需要?dú)v經(jīng)一個(gè)相對(duì)漫長(zhǎng)的時(shí)間階段，而且需要同步采取多項(xiàng)措施，多管齊下以實(shí)現(xiàn)綠色環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展的總體目標(biāo)。

1.2 綠色制造的內(nèi)涵

綠色制造，深入其本質(zhì)進(jìn)行探究，其面對(duì)的是整體環(huán)境，是基于現(xiàn)實(shí)環(huán)境基礎(chǔ)的一種制造類型。綠色制造主要是通過(guò)清潔循環(huán)的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)工藝循環(huán)的目標(biāo)，與此同時(shí)，綠色制造對(duì)實(shí)際生產(chǎn)和制造過(guò)程中所涉及的諸多要素都進(jìn)行了充分考慮，實(shí)現(xiàn)了物盡其用。除此之外，綠色制造在很大程度上優(yōu)化了生產(chǎn)與制造的工藝，正視和面對(duì)生產(chǎn)與制造過(guò)程中面臨的各種問(wèn)題。還有，從實(shí)際應(yīng)用效果來(lái)看，綠色制造充分考慮到了環(huán)境與生產(chǎn)效益這兩大核心內(nèi)容，對(duì)環(huán)境與生產(chǎn)效益進(jìn)行了有效平衡，從這一層面來(lái)講，綠色制造可謂實(shí)現(xiàn)了企業(yè)與環(huán)境二者的雙贏。

2 我國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械工程及其發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 農(nóng)業(yè)機(jī)械工程

眾所周知，農(nóng)業(yè)是我國(guó)的第一產(chǎn)業(yè)，是我國(guó)建設(shè)和發(fā)展的根基，是不可或缺的核心產(chǎn)業(yè)類型。在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，農(nóng)業(yè)機(jī)械扮演著至關(guān)重要的角色，發(fā)揮著不可替代的重要作用。目前來(lái)看，農(nóng)業(yè)機(jī)械的種類越來(lái)越具多樣性，而且整體結(jié)構(gòu)也越來(lái)越趨向于復(fù)雜化和專業(yè)化，農(nóng)業(yè)機(jī)械工程已經(jīng)逐步被廣泛應(yīng)用到了傳動(dòng)系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)及操作系統(tǒng)中。近些年，我國(guó)越來(lái)越關(guān)注和重視農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械自然也表現(xiàn)出了更高的關(guān)注度，有越來(lái)越多的資源投入到了農(nóng)業(yè)機(jī)械工程中。雖然我國(guó)當(dāng)前的農(nóng)業(yè)機(jī)械工程發(fā)展水平還是與發(fā)達(dá)國(guó)家存在很大的差距，但是相信隨著時(shí)間的推移和機(jī)械工程技術(shù)的不斷創(chuàng)新，我國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械工程水平會(huì)實(shí)現(xiàn)持續(xù)提升。

2.2 農(nóng)業(yè)機(jī)械工程發(fā)展現(xiàn)狀

從國(guó)家的政策及實(shí)際措施中不難看出，我國(guó)近些年一直都在不斷加大對(duì)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的財(cái)政投入力度，農(nóng)業(yè)機(jī)械技術(shù)在此過(guò)程中也獲得了諸多創(chuàng)新和突破。目前來(lái)看，我國(guó)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)機(jī)械正在逐步轉(zhuǎn)變和升級(jí)，農(nóng)業(yè)傳統(tǒng)生產(chǎn)模式正朝著自動(dòng)化、現(xiàn)代化、智能化方向發(fā)展?，F(xiàn)階段我國(guó)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中，智能化、功能健全的機(jī)械工程系統(tǒng)已經(jīng)得到了初步發(fā)展，農(nóng)業(yè)技術(shù)研究范疇也逐步得到了拓展，從最開(kāi)始的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)向機(jī)械、氣象、信息及電子等專業(yè)不斷延伸，機(jī)電技術(shù)的研究方向越發(fā)明確。

舉例來(lái)說(shuō)，在新型收割機(jī)、拖拉機(jī)等農(nóng)業(yè)機(jī)械上已經(jīng)成功安裝了自動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)，這對(duì)于推動(dòng)農(nóng)機(jī)的自動(dòng)化、智能化、高效率、安全化生產(chǎn)有著至關(guān)重要的作用。在綠色制造技術(shù)的應(yīng)用下，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)呈現(xiàn)出越發(fā)強(qiáng)勁的智能化發(fā)展趨勢(shì)，綠色制造技術(shù)不僅保證了農(nóng)業(yè)產(chǎn)量，而且推動(dòng)了農(nóng)業(yè)發(fā)展實(shí)現(xiàn)質(zhì)的飛躍。

3 農(nóng)業(yè)機(jī)械工程領(lǐng)域推廣與應(yīng)用綠色技術(shù)的必要性

3.1 提高機(jī)械生產(chǎn)作業(yè)自動(dòng)化程度

在當(dāng)前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，機(jī)械代替人力已經(jīng)成為一種必然發(fā)展趨勢(shì)，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)向自動(dòng)化、智能化發(fā)展目標(biāo)邁進(jìn)了一大步。綠色技術(shù)的應(yīng)用使得農(nóng)業(yè)作業(yè)中融入了電子技術(shù)、遙感技術(shù)及系統(tǒng)工程等諸多要素，這對(duì)于提高農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平及農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)化水平都有著非常大的幫助和作用。因?yàn)榫G色技術(shù)的助力，農(nóng)業(yè)機(jī)械工程領(lǐng)域的自動(dòng)化水平得到了很大程度的提升，如此一來(lái)，農(nóng)業(yè)作業(yè)的精細(xì)化特征越發(fā)顯著，而且還可以有效節(jié)省農(nóng)業(yè)勞動(dòng)成本，提高農(nóng)業(yè)資源的使用效益。此外，綠色技術(shù)還在一定程度上提升了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的安全性，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率也因此得到了有效保障。

3.2 減輕農(nóng)業(yè)領(lǐng)域環(huán)境污染

就現(xiàn)階段發(fā)展情況來(lái)看，環(huán)境污染問(wèn)題依然存在，而且環(huán)境污染程度也比較嚴(yán)重?，F(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)作業(yè)中，會(huì)使用到大量的農(nóng)藥和化肥來(lái)幫助農(nóng)作物的生長(zhǎng)，這些農(nóng)藥和化肥除了被農(nóng)作物吸收之外，剩余部分會(huì)慢慢滲透到地下，或者流入江河，久而久之，農(nóng)村的自然環(huán)境必然受到影響。

例如，當(dāng)前有很多農(nóng)民選擇使用化肥、農(nóng)藥，無(wú)論是化肥還是農(nóng)藥，都存在著短時(shí)間內(nèi)難以降解消除干凈的問(wèn)題；但是如果應(yīng)用綠色技術(shù)，就可以借助信息系統(tǒng)來(lái)精準(zhǔn)確定農(nóng)藥、化肥的用量，而且可以對(duì)生產(chǎn)資料進(jìn)行科學(xué)配比。如此一來(lái)，便可以減少對(duì)環(huán)境的破壞，保證農(nóng)業(yè)的科學(xué)化生產(chǎn)，滿足農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展的要求。

4 綠色制造技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械工程產(chǎn)品中的具體應(yīng)用

4.1 以網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的協(xié)同設(shè)計(jì)技術(shù)

之前農(nóng)機(jī)研究工作是建立在高需求的資源投入基礎(chǔ)之上的，但當(dāng)前綠色制造技術(shù)與之前的農(nóng)業(yè)研究完全不同。綠色制造技術(shù)以計(jì)算機(jī)模擬仿真、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)作為技術(shù)支持，充分利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)農(nóng)機(jī)的虛擬化設(shè)計(jì)和生產(chǎn)，再根據(jù)結(jié)果來(lái)進(jìn)行科學(xué)合理的取舍。這樣不僅有效削減了之前諸多復(fù)雜繁瑣的工作環(huán)節(jié)，而且也在很大程度上減少了資源浪費(fèi)，這對(duì)于推動(dòng)農(nóng)業(yè)機(jī)械工程朝著智能化、綠色化發(fā)展有著非常重要的作用。除此之外，因?yàn)橛辛司W(wǎng)絡(luò)協(xié)同設(shè)計(jì)技術(shù)的支持和幫助，技術(shù)信息成功實(shí)現(xiàn)了分享，其中存在的問(wèn)題也能及時(shí)得以發(fā)現(xiàn)。

4.2 綠色材料的正確選擇

綠色制造技術(shù)的應(yīng)用使得相關(guān)主體對(duì)于綠色材料表現(xiàn)出了高度關(guān)注，選擇什么樣的材料會(huì)直接影響到后續(xù)生產(chǎn)作業(yè)的結(jié)果。在選擇材料時(shí)，不僅要關(guān)注材料基本使用性能的優(yōu)質(zhì)性，而且要盡可能避免出現(xiàn)一次性使用的情況。在之前傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)作業(yè)模式下，大部分材料都只能滿足一次性農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需求，每一次作業(yè)都需要換新的材料，這樣必然會(huì)加大整個(gè)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的投入成本，而且還會(huì)出現(xiàn)不同程度的資源浪費(fèi)情況。因此，在農(nóng)業(yè)機(jī)械工程產(chǎn)品具體應(yīng)用過(guò)程中一定要正確選擇綠色材料，進(jìn)而為后續(xù)生產(chǎn)工作提供強(qiáng)有力的支持與保障。

4.3 加工工藝的優(yōu)化

在產(chǎn)品制造過(guò)程中，優(yōu)化整體的工作模式，從節(jié)約能源和降低能耗等不同的角度入手，防止在產(chǎn)品加工制造過(guò)程中出現(xiàn)故障。農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品投入生產(chǎn)活動(dòng)中，需要具備一定的自我修復(fù)能力，盡量避免對(duì)周邊環(huán)境產(chǎn)生不良的影響，同時(shí)保證其基本的使用功能。在綠色工藝實(shí)施過(guò)程中，包含表面處理和裝置控制等不同的環(huán)節(jié)，要將綠色裝置控制目標(biāo)貫穿于工作的始終，加強(qiáng)對(duì)實(shí)際情況的了解及認(rèn)識(shí)，不斷提高加工的效率和水平。

4.4 虛擬樣機(jī)建模仿真技術(shù)

之前大部分農(nóng)業(yè)研究工作都是按照統(tǒng)一的流程，即設(shè)計(jì)理念—繪圖—生產(chǎn)樣機(jī)—樣機(jī)的反復(fù)試運(yùn)行—改進(jìn)—成功投產(chǎn)。這樣的研究過(guò)程本身就極具復(fù)雜性，風(fēng)險(xiǎn)程度也很高。在實(shí)際研究中會(huì)出現(xiàn)反復(fù)的樣機(jī)生產(chǎn)與實(shí)驗(yàn)而增加勞動(dòng)量的情況，這必然會(huì)造成研究成本的增加。而風(fēng)險(xiǎn)性則體現(xiàn)在研究及運(yùn)行中，隨時(shí)有可能會(huì)出現(xiàn)各種風(fēng)險(xiǎn)，甚至?xí)?duì)生命與財(cái)產(chǎn)安全造成威脅。因此，之前傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)研究工作方式需要優(yōu)化升級(jí)，新的農(nóng)業(yè)研究要緊密圍繞綠色發(fā)展的要求來(lái)組織開(kāi)展。從目前農(nóng)業(yè)機(jī)械工程中應(yīng)用綠色制造技術(shù)的情況來(lái)看，比較具有代表性的技術(shù)之一當(dāng)屬于虛擬樣機(jī)建模仿真技術(shù)，依托計(jì)算機(jī)系統(tǒng)提供的虛擬樣機(jī)模型，無(wú)須生產(chǎn)實(shí)體樣機(jī)，就可以模擬機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)水平；同時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)力學(xué)、靜力學(xué)等多方面的分析，從而分析該機(jī)械設(shè)備的性能，再經(jīng)過(guò)多重的對(duì)比、分析來(lái)逐步優(yōu)化設(shè)計(jì)圖紙，最終形成最優(yōu)設(shè)計(jì)方案，再一步到位地生產(chǎn)實(shí)體樣機(jī)。虛擬樣機(jī)建模仿真技術(shù)的應(yīng)用有效減少了農(nóng)機(jī)設(shè)計(jì)生產(chǎn)制造的繁瑣環(huán)節(jié)，同時(shí)，也控制了試驗(yàn)次數(shù)，節(jié)省了資源，控制了成本，帶來(lái)了良好的綠色經(jīng)濟(jì)效益。

4.5 綠色評(píng)價(jià)指標(biāo)系統(tǒng)

在農(nóng)業(yè)機(jī)械工程中應(yīng)用綠色制造技術(shù)，綠色制造技術(shù)雖為核心要素，但是綠色制造技術(shù)所產(chǎn)生的應(yīng)用效果及效益還需要多方要素的配合與輔助。其中綠色評(píng)價(jià)指標(biāo)系統(tǒng)便是不可或缺的一項(xiàng)內(nèi)容，農(nóng)機(jī)研發(fā)綠色水平的評(píng)價(jià)需要一個(gè)足夠健全和完善的評(píng)價(jià)系統(tǒng)進(jìn)行輔助。就現(xiàn)階段農(nóng)業(yè)機(jī)械工程中應(yīng)用綠色制造技術(shù)的情況來(lái)看，已經(jīng)有越來(lái)越多先進(jìn)技術(shù)類型融入其中，而且涉及領(lǐng)域越來(lái)越具廣泛性。這便對(duì)綠色評(píng)價(jià)指標(biāo)系統(tǒng)的健全與完善提出了更高的要求。關(guān)于進(jìn)一步完善綠色評(píng)價(jià)指標(biāo)系統(tǒng)，具體可從如下幾個(gè)方面來(lái)著手進(jìn)行：其一，豐富和優(yōu)化評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)的內(nèi)容；其二，明確適用和更具科學(xué)性與合理性的求解算法；其三，創(chuàng)建由多方專家參與的在線評(píng)價(jià)系統(tǒng)，盡可能邀請(qǐng)更多專家共同參與探究和討論，將綠色評(píng)價(jià)指標(biāo)系統(tǒng)升級(jí)成為一個(gè)具有多目標(biāo)、多維度特點(diǎn)的評(píng)價(jià)決策系統(tǒng)，進(jìn)而更好地服務(wù)于綠色制造技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械工程中的應(yīng)用。

5 以綠色制造技術(shù)為核心的農(nóng)業(yè)機(jī)械工程產(chǎn)品案例

5.1 福建人工智能5G 農(nóng)業(yè)機(jī)器人

該農(nóng)業(yè)機(jī)器人是當(dāng)前農(nóng)業(yè)機(jī)械工程領(lǐng)域比較具有代表性的一種產(chǎn)品類型，其功能優(yōu)勢(shì)主要集中在兩個(gè)方面，其一是數(shù)據(jù)采集，其二是實(shí)景智能巡檢。該農(nóng)業(yè)機(jī)器人的腳可以自由移動(dòng)，可結(jié)合實(shí)際作業(yè)需求全方位旋轉(zhuǎn)成任何一個(gè)角度，因此它在農(nóng)業(yè)園中是可以任意行動(dòng)的，遇到障礙物也會(huì)自動(dòng)繞開(kāi)。該款農(nóng)業(yè)機(jī)器人還可以完成一系列自動(dòng)作業(yè)流程，諸如自動(dòng)巡檢、轉(zhuǎn)彎、采集及充電等。該款農(nóng)業(yè)機(jī)器人的眼睛、嘴巴、耳朵、頭頂都應(yīng)用了先進(jìn)的人工智能技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境的智能感知、實(shí)時(shí)采集。

5.2 聯(lián)合收割機(jī)故障監(jiān)測(cè)技術(shù)

聯(lián)合收割機(jī)故障監(jiān)測(cè)技術(shù)可以根據(jù)采集到的相關(guān)數(shù)據(jù)判斷出聯(lián)合收割機(jī)當(dāng)前的作業(yè)狀態(tài)，可以根據(jù)當(dāng)前狀態(tài)為聯(lián)合收割機(jī)維護(hù)提供指導(dǎo)性意見(jiàn)。圖1 所示為聯(lián)合收割機(jī)故障監(jiān)測(cè)技術(shù)工作原理。

6 結(jié)語(yǔ)

綠色制造技術(shù)生產(chǎn)效率高、自動(dòng)化水平高、環(huán)境污染程度低，這對(duì)于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展而言是不可或缺的重要技術(shù)元素。在當(dāng)前農(nóng)業(yè)機(jī)械工程中，綠色制造技術(shù)的應(yīng)用范圍越來(lái)越廣泛，實(shí)踐證明綠色制造技術(shù)在提升農(nóng)業(yè)機(jī)械工程產(chǎn)品品質(zhì)中的確發(fā)揮著非常重要的作用。未來(lái)伴隨著綠色制造技術(shù)的不斷創(chuàng)新與優(yōu)化，其在農(nóng)業(yè)機(jī)械工程領(lǐng)域中將扮演越來(lái)越重要的角色，在實(shí)際農(nóng)業(yè)機(jī)械工程產(chǎn)品中，綠色制造技術(shù)也會(huì)展現(xiàn)出更重要的價(jià)值和作用。在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機(jī)械工程中，綠色制造技術(shù)的影響力不容小覷。