信息化在拖拉机制造业中的发展应用

张永桢

（一拖（洛阳）福莱格车身有限公司 河南 洛阳 471003）

1 引言

近几年来，信息技术不再是科技相关人员陌生的领域，科学技术的飞速发展为农机行业带来了无数次的创新。如今，所有行业开始在往智能技术的方向发展，在拖拉机的制造发展中，信息技术担任着越来越重要的角色，制造设备、工艺、工厂人员的灵活调动是一个企业发展的最主要的特点。农机制造公司，尤其是拖拉机制造公司将面临管理创新等局面。在这种转型中，拖拉机制造技术的升级将朝着精密化、信息化、智能化以及绿色化的发展方向前进[1]。

2 信息化控制技术在拖拉机中的发展

由于信息化的技术发展，拖拉机的制造发展慢慢往信息化、智能化的方向不断靠拢，信息控制技术已开始朝着自动化、远程化和智能化的方向发展。现在的多种行业的发展是基于CAN总线技术，结合网络管理方面的3S技术来促进农业的飞速发展。智能的监控系统被广泛使用，可视化和实时性能得到显著提高[2-3]。

地面管理、自动故障诊断、智能四轮驱动系统、胎压自动调节等在大型拖拉机中得到了广泛的应用。国外有许多企业已经使用了精准农业系统，如CNH的PLM system、JohnDeere的Green system等，诸如这些系统不但实现了对机器的远程控制，还能在管理的基础上实现智能导航、自动转向等[4]。2016年9月发布了相关政策，提出了无人驾驶拖拉机的概念。在现有的基础上，拖拉机的基本要求与软件设备等是通用的，传统的桥梁被取消了，使用GPS和实时记录进行超高精度的引导，以及通过最准确的卫星传输现场进行数据校正信号，完成这些操作后，远程配置基本完成，通过实时的智能操作与监控，来实现自动操作的信息化拖拉机[5]，具体图像如图1所示。

图1 Case无人驾驶概念拖拉机

国产拖拉机信息控制技术和电气控制技术是同步发展的。拖拉机电气系统在早期发展中结构单一，其智能控制操作主要是对拖拉机发动机的启动和照明。随着信息化的发展以及技术的升级，电气控制开始扩展到电子控制液压系统控制、动力换挡；随着拖拉机近几年在车载控制器的发展，北斗全球定位（GPS）和计算机大数据云计算的发展，国产拖拉机等农机已经开始朝着信息控制技术的自动化、智能化、远程化发展。随着国Ⅲ排放发动机的相关资料的普及，结合北斗导航系统以及大数据云计算技术，使得国产拖拉机的控制技术进入Can全面控制时代，互联网大数据云计算技术，拖拉机的相关技术逐渐进入远程控制，精准农业系统技术结合差速定位系统已经在拖拉机自动驾驶中得以应用[6-7]。

3 信息化在拖拉机生产中现状

3.1 设计制造系统

现在流行的计算机辅助设计不再能快速、方便地满足拖拉机在日常用途中的复杂要求，并且对于图纸设计，有着更加严格的要求，以使这种设计流行起来。在原始设计要求方面，需要更多的3D产品设计和开发，通过这种方式才能更加直观地接近自己的设计产品。可以在3D软件中的设计对象上执行更实际的效果，例如装配干涉检查、材料质量检查和设计结构的动态演示。随后，基于3D产品模型的数字化设计和制造系统已逐渐开始在传统拖拉机制造业中使用，并得到初步发展。

3.2 物料计划系统

传统的拖拉机制造公司主要通过物料需求计划系统直接从所需零件的数量和时间，加工零件，采购零件和外包零件以及建议计划订单数量。计划结果转换为生产计划和采购申请。以先进的ERP管理模式与电商系统，不但方便了采购部门操作，为其提供数据支持，更为供应商存储提供了基础。

3.3 产品生命周期系统

对于整个解决方案的PLM系统是赞成的，根据其在拖拉机制造业中的需求有两个分类：企业服务信息以及产品制造信息。所以在规划和实施CAPP系统时，对于流程设计和管理问题要及时解决，是实现信息集成的一个重要目的。充分应用CAPP技术，走过程信息化的发展道路，通过这个技术提高过程设计质量以及快速响应能力，这是拖拉机技术发展的重要手段。

3.4 信息共享交换系统

使用计算机网络，在一定时间，某个空间中的协作工作技术，团队成员共享知识和信息，以避免潜在的不兼容引起的冲突。

4 发展前景

先进家用拖拉机的关键技术将朝着高效、节能和智能的方向发展，企业将转变为系统解决方案提供商。应用模型朝着专门的细分市场发展，当前的动力系列继续发展到大规模，发动机排放升至国家第三，国家第四和第五级。甚至更高的标准，液压电子控制技术正在向电子控制和自动组合控制技术发展，信息控制向智能化发展。

4.1 发展方向

纵观农用拖拉机技术的发展历史，短短20年中，互联网技术已渗透到包括传统行业在内的各行各业。尤其是在“Internet +”行动计划之后，以信息化为特征的新型生态国家发展战略已初具规模。以物联网和智能农业机械设备为特征的精密农业系统已成为研究重点。这也代表了中国农业生产方式的未来发展方向。作为智能农业机械设备和农业生产信息网络的重要节点，拖拉机必将在以下几个方面实现快速发展：

（1）高效作业 拖拉机是巨大的农业物联网系统中的生产终端。一方面，它与生产企业（或相关服务机构）连接，以实现对拖拉机运行状态的实时监控。各种操作数据将上传到相应的服务器。经过处理后，将其分类存储，这对于拖拉机的维护，故障预测以及类似产品的预先设计和后续升级具有极其重要的参考价值。最少的投资可以获得最佳的经济和环境效益，并实现有限的农业资源。最优的分配和有效利用确保了整个农业生产系统的高效率。

（2）节能环保 为了应对由于农业机械化的不断扩大而引起的石油短缺和环境污染问题，该国对柴油机排放法规的要求将变得越来越严格。预计将在2-3年内引入国家IV排放法规。机上净化、机外尾气处理技术及其组合解决方案将在拖拉机上得到更广泛的应用，以使整个机器的排放降至最低，并在机组运行期间实现零排放，无污染，低噪音和高效率。从根本上解决农业机械化过程中的节能减排问题。

（3）信息化与智能化 伴随着互联网的发展，信息技术在农机方面的使用范围开始逐渐扩大，随着全球精密系统的出现，以及信息化农机的成熟，尤其我们开始提出“互联网+”以及“人工智能2.0”计划，使得农机尤其适用频率最高的拖拉机信息化、智能化逐渐实现。拖拉机在信息化的技术发展方面有着更加广阔的发展空间，大数据互联网技术以及智能动力驱动技术将是拖拉机信息化的关键技术，是未来拖拉机的新亮点和技术发展的新方向：

1）就整机而言，拖拉机产品的功率要求逐渐扩大、发动机排放的有害尾气逐渐降低、性能指标不断扩大，拖拉机产品呈现着高舒适性、高能低耗以及安全性较佳的方向发展。

2）对发动机排放法规的要求越来越严格。电控单元泵和高压共轨技术将得到更广泛的应用。预计将在2-3年内引入国家IV排放法规。

3）在传动技术方面，动力换挡和动力换向技术的各种模块化配置加速了应用，并开始涉足无级变速器的应用研究，同步器换挡，HST传动技术，电动液压操纵和其他技术将在中小型轮式拖拉机产品中得到更多的应用和发展。