1.2 国内外农业机械产业科技进展概况
1.2.1 国外农业机械产业科技进展概况
全球农业机械产业发展总体平稳。2015年全球农业机械产业规模约910亿欧元,2017年为810亿欧元,2019年增长到1070亿欧元[德国机械设备制造业联合会(VDMA),2019],每年都基本维持在900亿~1000亿欧元。全球人口总量的不断增长,中等发展或发展落后国家城市化进程的加快,人类食品结构的不断变化,新能源、智慧农业的快速发展,以及人们对粮食的需求量和品种、质量要求的不断提高,将进一步促进农业机械产业发展,预计未来几年全球产业规模将维持1%左右的年增速。
农业机械产业国际竞争日益加剧。产业的集中度不断提高,竞争形式由技术主导向技术引导、资本主导转变,欧美日等国家和地区的跨国企业通过领先的技术优势占据产业价值链的高端,并通过强大的商业资本实现产业整合,推动全产业链和跨国发展。产业链竞争、创新体系和创新战略竞争成为国家竞争重点,企业竞争成为国家竞争的主要表现。
全球农业发展进入由传统农业向现代农业转变的历史阶段。生物技术、信息技术、人工智能等现代农业技术发展和农业生产组织方式变革促进了现代农业科技从微观到宏观的变革,未来农业将由“资源依存型”向“科技依存型”的智慧农业转变。农业机械技术发展面临全球农业发展向现代农业变革,以及全球粮食安全和气候变化的机遇和挑战。产业技术创新进入以智能化为引领的变革发展阶段,并向高效化、智能化、网联化、绿色化发展,农业传感器、智能系统、智能装备、智慧服务等将引领新兴产业发展。
1.2.2 国内农业机械产业科技进展概况
经过多年发展,我国逐步建立起了较完备的农机工业体系。农机制造水平稳步提升,农业机械总量持续增长,农机作业水平快速提高,农业生产已从主要依靠人力和畜力转向主要依靠机械动力,进入了机械化为主导的新阶段;形成了中小型农机产品研发、制造、销售、推广等产业体系,产业链条上的企业达8000多家,规模以上企业达1892家,支撑2019年主要农作物耕种收综合机械化率超70%,农机总动力超过10亿千瓦。
我国农业生产进入以机械化为主导的新阶段,并向智能化生产发展。我国农业机械技术快速发展,形成了耕种管收及加工的技术及产品体系,形成了信息化、智能化的技术基础,走出了一条大中小结合、农机农艺融合、装备与信息融合的模式。既紧跟世界科技及产业趋势开展前沿研究,着力掌握技术发展主动权,又结合我国国情,解决农业生产关键环节装备空白问题,解决装备设计、制造质量和可靠性不高问题,具备了研发生产4000多种农业机械产品的能力,保障了我国农作物耕种收综合机械化率达到69%,支撑我国成为世界农业机械制造和使用大国。
1.2.3 国内外农业机械产业科技发展比较
我国农业机械产业发展已进入新的历史阶段,主要矛盾由总量不足转变为结构性矛盾。与发达国家等相比,我国农业机械产业在产业竞争力、研发能力、制造装备水平等方面尚有较大差距:一是应用基础研究薄弱,关键核心技术创新不足,80%以上的主要农业机械技术来源于国外;二是产业结构性矛盾相对突出,90%以上的国产农业机械仍为中低端产品,80%左右的农业机械仍为农业田间生产装备,薄弱环节、薄弱区域、薄弱作物农业机械化水平低,丘陵山区农业生产机械化水平不到30%,产后商品化处理率仅为30%左右;三是农业机械质量水平较低,农业机械产品可靠性指标仅为国外的50%左右,作业效率、水肥种药利用率等仅为国外的70%左右,能耗水平高于国外先进水平30%以上,生产过程损失率高于国外先进水平20%左右;四是信息化、智能化技术多处于跟踪阶段。我国农机智能控制技术、农业大数据、物联网等信息化、智能化关键技术研究发展迅速,但总体上与国际领先水平仍有较大差距,特别是产业化应用方面远远落后于主要发达国家。从国外来看,中央处理、总线技术在大型农业机械上得到普遍应用;作业导航控制技术系统在联合收获机上实现了应用,推进实现了自动操控、机群协同作业;机器视觉辅助作业与控制技术在植保机械、播种机械等方面实现了应用,推进了精准精量田间作业;产量、土壤及环境条件传感技术的应用,推进了农业数字化发展。
重大装备产品整体技术和质量水平与国外发达国家相比差距明显。我国农业机械化、农业信息化具有了较为坚实的技术、产业、人才基础,构建形成了较为完善的产学研结合创新体系,为新的科技创新形势下进一步跨越发展奠定了基础。但由于长期以引进消化吸收为主,自主创新技术积累少,农机及农业信息产品与国外差距主要表现在作业效率效果、损失控制、水肥种药施用控制、整机质量和可靠性等方面。高效、大型、多功能、自动化与信息化智能装备目前还主要依赖进口,国外凭借技术、品牌优势,占据我国高端农机市场。以联合收获机为代表的田间智能作业装备方面,美国在1976年开始生产纵轴流谷物联合收获机,而我国是在35年后的2011年;美国1979年就有了割幅为6米、发动机功率为230马力(1马力≈735.499瓦)的谷物联合收获机,我国在2013年才生产割幅为5.3米的220马力的联合收获机,相差34年。目前,凯斯纽荷兰、芬特、卡特彼勒等公司生产的大型联合收获机割幅达10米以上,发动机功率在500马力以上,谷物粮箱容量高达12500升以上,可以保证全天作业不停机,而我国目前主要应用的是4~6千克/秒喂入量的联合收获机。