绿色制造技术在农业机械工程产品中的应用
2023-02-25李成
李 成
(徐州开放大学,221000,江苏徐州)
农业一直以来是我国得以快速发展的重要根基,是不可或缺的第一产业。之前很长一段时间里,我们国家对农业领域的关注重点更多集中在了农业生产效率上面,忽视了生产过程中出现的资源浪费、环境污染等问题。在绿色发展理念的渗透下,我国对于绿色农业给予了更多关注,并且提倡和支持在农业机械工程产品中尽可能多融入绿色制造技术,从技术层面来保证绿色农业的发展,借助先进的科学技术来推动农业发展实现质的飞跃。
1 绿色技术与绿色制造
1.1 绿色技术的含义
绿色技术,从理论层面来解释,其主要指的是能够降低环境污染程度、减少资源消耗量及改善生态系统的一种技术类型。绿色技术与我国所推行的可持续发展理念有着高度一致性,绿色技术在当前社会生产与人们生活领域都得到了渗透和推广,在实际应用中也展现出比较理想的应用效果。在使用和生产过程中,绿色技术从理论上来讲对环境的破坏性极低,绿色技术充分体现出了人类对自然的尊重及渴望与自然环境和谐相处的特点。
目前,绿色技术已经逐步发展成熟,也随之建立起了一套相对完善的理论体系。绿色技术主要包括两种技术类型,其一是核心技术,其二是辅助技术。绿色技术不仅带动了相关领域和产业的发展进步,同时还呈现出越发显著的推广意义。就现阶段社会发展的现实情况来看,各个领域都在进行着革新与升级,低能耗、低污染、高效率是普遍特征。可是在现实中我们国家的生态环境破坏依然很严重,虽然有绿色技术的引入和应用,并逐步展现出其优势和作用,但是要想依靠绿色技术来解决长期以来生态环境与社会生产之间的矛盾,还需要历经一个相对漫长的时间阶段,而且需要同步采取多项措施,多管齐下以实现绿色环保、可持续发展的总体目标。
1.2 绿色制造的内涵
绿色制造,深入其本质进行探究,其面对的是整体环境,是基于现实环境基础的一种制造类型。绿色制造主要是通过清洁循环的方式来实现工艺循环的目标,与此同时,绿色制造对实际生产和制造过程中所涉及的诸多要素都进行了充分考虑,实现了物尽其用。除此之外,绿色制造在很大程度上优化了生产与制造的工艺,正视和面对生产与制造过程中面临的各种问题。还有,从实际应用效果来看,绿色制造充分考虑到了环境与生产效益这两大核心内容,对环境与生产效益进行了有效平衡,从这一层面来讲,绿色制造可谓实现了企业与环境二者的双赢。
2 我国农业机械工程及其发展现状
2.1 农业机械工程
众所周知,农业是我国的第一产业,是我国建设和发展的根基,是不可或缺的核心产业类型。在现代农业生产过程中,农业机械扮演着至关重要的角色,发挥着不可替代的重要作用。目前来看,农业机械的种类越来越具多样性,而且整体结构也越来越趋向于复杂化和专业化,农业机械工程已经逐步被广泛应用到了传动系统、动力系统及操作系统中。近些年,我国越来越关注和重视农业领域,对农业机械自然也表现出了更高的关注度,有越来越多的资源投入到了农业机械工程中。虽然我国当前的农业机械工程发展水平还是与发达国家存在很大的差距,但是相信随着时间的推移和机械工程技术的不断创新,我国农业机械工程水平会实现持续提升。
2.2 农业机械工程发展现状
从国家的政策及实际措施中不难看出,我国近些年一直都在不断加大对农业领域的财政投入力度,农业机械技术在此过程中也获得了诸多创新和突破。目前来看,我国传统农业机械正在逐步转变和升级,农业传统生产模式正朝着自动化、现代化、智能化方向发展。现阶段我国农业领域中,智能化、功能健全的机械工程系统已经得到了初步发展,农业技术研究范畴也逐步得到了拓展,从最开始的农业生产向机械、气象、信息及电子等专业不断延伸,机电技术的研究方向越发明确。
举例来说,在新型收割机、拖拉机等农业机械上已经成功安装了自动导航系统,这对于推动农机的自动化、智能化、高效率、安全化生产有着至关重要的作用。在绿色制造技术的应用下,现代农业呈现出越发强劲的智能化发展趋势,绿色制造技术不仅保证了农业产量,而且推动了农业发展实现质的飞跃。
3 农业机械工程领域推广与应用绿色技术的必要性
3.1 提高机械生产作业自动化程度
在当前农业生产领域,机械代替人力已经成为一种必然发展趋势,农业生产向自动化、智能化发展目标迈进了一大步。绿色技术的应用使得农业作业中融入了电子技术、遥感技术及系统工程等诸多要素,这对于提高农业机械化水平及农业机械自动化水平都有着非常大的帮助和作用。因为绿色技术的助力,农业机械工程领域的自动化水平得到了很大程度的提升,如此一来,农业作业的精细化特征越发显著,而且还可以有效节省农业劳动成本,提高农业资源的使用效益。此外,绿色技术还在一定程度上提升了农业生产的安全性,农业生产效率也因此得到了有效保障。
3.2 减轻农业领域环境污染
就现阶段发展情况来看,环境污染问题依然存在,而且环境污染程度也比较严重。现代农业生产作业中,会使用到大量的农药和化肥来帮助农作物的生长,这些农药和化肥除了被农作物吸收之外,剩余部分会慢慢渗透到地下,或者流入江河,久而久之,农村的自然环境必然受到影响。
例如,当前有很多农民选择使用化肥、农药,无论是化肥还是农药,都存在着短时间内难以降解消除干净的问题;但是如果应用绿色技术,就可以借助信息系统来精准确定农药、化肥的用量,而且可以对生产资料进行科学配比。如此一来,便可以减少对环境的破坏,保证农业的科学化生产,满足农业绿色发展的要求。
4 绿色制造技术在农业机械工程产品中的具体应用
4.1 以网络为基础的协同设计技术
之前农机研究工作是建立在高需求的资源投入基础之上的,但当前绿色制造技术与之前的农业研究完全不同。绿色制造技术以计算机模拟仿真、虚拟现实技术作为技术支持,充分利用先进的计算机网络系统,以实现农机的虚拟化设计和生产,再根据结果来进行科学合理的取舍。这样不仅有效削减了之前诸多复杂繁琐的工作环节,而且也在很大程度上减少了资源浪费,这对于推动农业机械工程朝着智能化、绿色化发展有着非常重要的作用。除此之外,因为有了网络协同设计技术的支持和帮助,技术信息成功实现了分享,其中存在的问题也能及时得以发现。
4.2 绿色材料的正确选择
绿色制造技术的应用使得相关主体对于绿色材料表现出了高度关注,选择什么样的材料会直接影响到后续生产作业的结果。在选择材料时,不仅要关注材料基本使用性能的优质性,而且要尽可能避免出现一次性使用的情况。在之前传统农业作业模式下,大部分材料都只能满足一次性农业生产需求,每一次作业都需要换新的材料,这样必然会加大整个农业生产的投入成本,而且还会出现不同程度的资源浪费情况。因此,在农业机械工程产品具体应用过程中一定要正确选择绿色材料,进而为后续生产工作提供强有力的支持与保障。
4.3 加工工艺的优化
在产品制造过程中,优化整体的工作模式,从节约能源和降低能耗等不同的角度入手,防止在产品加工制造过程中出现故障。农业机械产品投入生产活动中,需要具备一定的自我修复能力,尽量避免对周边环境产生不良的影响,同时保证其基本的使用功能。在绿色工艺实施过程中,包含表面处理和装置控制等不同的环节,要将绿色装置控制目标贯穿于工作的始终,加强对实际情况的了解及认识,不断提高加工的效率和水平。
4.4 虚拟样机建模仿真技术
之前大部分农业研究工作都是按照统一的流程,即设计理念—绘图—生产样机—样机的反复试运行—改进—成功投产。这样的研究过程本身就极具复杂性,风险程度也很高。在实际研究中会出现反复的样机生产与实验而增加劳动量的情况,这必然会造成研究成本的增加。而风险性则体现在研究及运行中,随时有可能会出现各种风险,甚至会对生命与财产安全造成威胁。因此,之前传统的农业研究工作方式需要优化升级,新的农业研究要紧密围绕绿色发展的要求来组织开展。从目前农业机械工程中应用绿色制造技术的情况来看,比较具有代表性的技术之一当属于虚拟样机建模仿真技术,依托计算机系统提供的虚拟样机模型,无须生产实体样机,就可以模拟机械的运转水平;同时,可以实现动力学、静力学等多方面的分析,从而分析该机械设备的性能,再经过多重的对比、分析来逐步优化设计图纸,最终形成最优设计方案,再一步到位地生产实体样机。虚拟样机建模仿真技术的应用有效减少了农机设计生产制造的繁琐环节,同时,也控制了试验次数,节省了资源,控制了成本,带来了良好的绿色经济效益。
4.5 绿色评价指标系统
在农业机械工程中应用绿色制造技术,绿色制造技术虽为核心要素,但是绿色制造技术所产生的应用效果及效益还需要多方要素的配合与辅助。其中绿色评价指标系统便是不可或缺的一项内容,农机研发绿色水平的评价需要一个足够健全和完善的评价系统进行辅助。就现阶段农业机械工程中应用绿色制造技术的情况来看,已经有越来越多先进技术类型融入其中,而且涉及领域越来越具广泛性。这便对绿色评价指标系统的健全与完善提出了更高的要求。关于进一步完善绿色评价指标系统,具体可从如下几个方面来着手进行:其一,丰富和优化评价标准系统的内容;其二,明确适用和更具科学性与合理性的求解算法;其三,创建由多方专家参与的在线评价系统,尽可能邀请更多专家共同参与探究和讨论,将绿色评价指标系统升级成为一个具有多目标、多维度特点的评价决策系统,进而更好地服务于绿色制造技术在农业机械工程中的应用。
5 以绿色制造技术为核心的农业机械工程产品案例
5.1 福建人工智能5G 农业机器人
该农业机器人是当前农业机械工程领域比较具有代表性的一种产品类型,其功能优势主要集中在两个方面,其一是数据采集,其二是实景智能巡检。该农业机器人的脚可以自由移动,可结合实际作业需求全方位旋转成任何一个角度,因此它在农业园中是可以任意行动的,遇到障碍物也会自动绕开。该款农业机器人还可以完成一系列自动作业流程,诸如自动巡检、转弯、采集及充电等。该款农业机器人的眼睛、嘴巴、耳朵、头顶都应用了先进的人工智能技术,可实现对农业生产环境的智能感知、实时采集。
5.2 联合收割机故障监测技术
联合收割机故障监测技术可以根据采集到的相关数据判断出联合收割机当前的作业状态,可以根据当前状态为联合收割机维护提供指导性意见。图1 所示为联合收割机故障监测技术工作原理。
6 结语
绿色制造技术生产效率高、自动化水平高、环境污染程度低,这对于现代农业的可持续发展而言是不可或缺的重要技术元素。在当前农业机械工程中,绿色制造技术的应用范围越来越广泛,实践证明绿色制造技术在提升农业机械工程产品品质中的确发挥着非常重要的作用。未来伴随着绿色制造技术的不断创新与优化,其在农业机械工程领域中将扮演越来越重要的角色,在实际农业机械工程产品中,绿色制造技术也会展现出更重要的价值和作用。在现代农业机械工程中,绿色制造技术的影响力不容小觑。