说说农业4.0:由来、国外发展及中国发展建议与意见

      工业4.0紧锣密鼓，在世界范围内高歌猛进。得到工业4.0成果支撑的农业4.0，犹抱琵琶半遮面。但还是让人们窥到春光乍泄的魅力，纷纷希望占得先机。对于一个全新的农业业态，笔者籍此与诸君共享。

      一、农业4.0的诞生

      记得2015年国家出台了《中国制造2025》,提出了坚持"创新驱动、质量为先、绿色发展、结构优化、人才为本"的基本方针，坚持"市场主导、政府引导，立足当前、着眼长远，整体推进、重点突破，自主发展、开放合作"的基本原则，通过"三步走"实现制造强国的战略目标:第一步，到2025年迈入制造强国行列;第二步，到2035年中国制造业整体达到世界制造强国阵营中等水平;第三步，到新中国成立一百年时，综合实力进入世界制造强国前列。

      巧合的是,几乎同时德国提出了工业4.0。这两只率先被“吃”的螃蟹，成为当时轰动一时的世界新闻。

      "中国制造2025"是在新的国际国内环境下，中国政府立足于国际产业变革大势，作出的全面提升中国制造业发展质量和水平的重大战略部署。其根本目标在于改变中国制造业"大而不强"的局面，通过10年的努力，使中国迈入制造强国行列，为到2045年将中国建成具有全球引领和影响力的制造强国奠定坚实基础。

      《中国制造2025》确立了我国五大战略领域：

      制造业创新中心(工业技术研究基地)建设工程。重点推动行业转型升级和新一代信息技术、智能制造、增材制造、新材料、生物医药等领域创新发展；

      智能制造工程。紧扣关键工序智能化、关键岗位机器人替代、生产过程智能优化控制、供应链优化，建设重点领域智能工厂/数字化车间。分类实施流程制造、离散制造、智能装备和产品、新业态新模式、智能化管理、智能化服务等试点示范及应用推广。建立智能制造标准体系和信息安全保障系统，搭建智能制造网络系统平台。

      工业强基工程。针对重大工程和重点装备的关键技术和产品急需，支持优势企业开展政产学研用联合攻关，突破关键基础材料、核心基础零部件的工程化、产业化瓶颈。强化平台支撑，布局和组建一批"四基"研究中心，创建一批公共服务平台，完善重点产业技术基础体系。

      绿色制造工程，更加注重制造业的绿色化。

      高端装备创新工程。开发一批标志性、带动性强的重点产品和重大装备，提升自主设计水平和系统集成能力，突破共性关键技术与工程化、产业化瓶颈，组织开展应用试点和示范，提高创新发展能力和国际竞争力，抢占竞争制高点。
      到2020年，上述领域实现自主研制及应用。到2025年，自主知识产权高端装备市场占有率大幅提升，核心技术对外依存度明显下降，基础配套能力显著增强，重要领域装备达到国际领先水平。其中农机装备重点发展粮、棉、油、糖等大宗粮食和战略性经济作物育、耕、种、管、收、运、贮等主要生产过程使用的先进农机装备，加快发展大型拖拉机及其复式作业机具、大型高效联合收割机等高端农业装备及关键核心零部件。提高农机装备信息收集、智能决策和精准作业能力，推进形成面向农业生产的信息化整体解决方案。

      二、农业4.0的核心

      近20年来，我国农业走过了三个发展阶段：

      1、以人力和畜力为主的传统农业（农业1.0）。农业生产主要靠人畜力来完成，农业成为体力劳动的代名词。生产效率低，经济效益差；

      2、广泛应用杂交种和化肥、农药的生物—化学农业（农业2.0）。虽然使用化肥提高了产量，但由于同时使用农药，使农产品农药残留大增，对农业生态的破坏和人类健康的伤害成为世界关注的话题；

      3、以农业机械为生产工具的机械化农业（农业3.0）三大阶段。农机大量应用虽然大大提高了劳动生产率，但也有污染环境、破坏土壤生产力等弊端。

      现在正在实施的农业4.0，以大（大数据）、物（物联网）、移（移动互联）、云（云计算）、链（区块链）和智能装备等生产要素应用为特征的智慧农业（农业4.0）阶段。

      至此人们看到农业4.0的核心是农业装备智能化。经过这些年艰苦卓绝的创新发展，农业装备智能化有了长足的进展。无级变速大型拖拉机、精准变量复式作业机具、高效能联合收获机械、精量低污染大型自走式施药机械、种子繁育与精细选别加工设备、健康养殖智能化装备获重大突破，应用于生产实践。无级变速、电控技术、液压驱动和动植物对象识别与监控系统等为代表的关键零部件效能和可靠性得到较大提高。农业物联网、云计算、大数据、5G与北斗定位导航系统，使农业4.0胁生双翼，加速发展。农业生产的作业、服务、信息等多方位支持，使创制具有信息获取、智能决策和精准作业能力的新一代农机装备成为今后农业装备主力。数字化、智能化、清洁生产、虚拟制造、网络制造、并行制造、模块化、快速资源重组技术的应用，使农业装备产业发生了脱胎换骨式的提升。

      三、国内外农业4.0应用概况

      20世纪90年代中期，美国就将应用于海湾战争的卫星导航系统安装在农业机械上，从而领导美国农业机械在世界上率先走向高科技、高性能、智能化。全美20%的耕地、80%的大农场实现了大田生产全程智能化、数字化，平均每个农场约拥有50台连接物联网的设备，一个农民可以耕作2700亩土地。

      我国智能化高端农机虽然实现了从无到有，应用迅猛。尽管我国2012年农机产业就已问鼎全球第一，同时又是世界第一农机使用大国，却远非农机强国。突出表现在农业装备的数字化、信息化、智能化尚处于起步阶段，与欧美、以色列、日韩等发达国家和地区相比差距很大。但不到农机总体规模的10%，整体研发能力较弱、核心技术有待突破、关键零部件依靠进口、基础材料和配套机具质量不过关等问题，成为影响智能农机发展的最大制约，已突破的一些前沿技术只限于局部点状应用。虽然我国综合农机化率达70%，但是，大田高端智能农机应用落后于发达国家约15年。在山区、丘陵地区农业生产中，存在“无好机用”“有机难用”等突出问题，农民感叹“大型机械不能用，小型机械笨又傻（功能单一）”，农机“不够聪明”成为制约全省农业现代化水平的关键因素。发展“聪明”的智能化农机，已成为农业机械化发展的新趋势。

      四、农业4.0，我们如何发力

      习近平总书记曾指出：“要大力推进农业机械化、智能化，为农业现代化插上科技的翅膀。” 当前，我国农业科技贡献率已达60%，而发达国家高达85%。差距就是发展潜力，发展农机智能化正逢其时。从政策层面看，近年来中央一号文件和各省区市均要求加快智能化农机研发、应用和推广；从技术层面看，5G技术、卫星导航技术、电液控制技术、作业监测等现代农机装备技术趋于成熟。为此，我们必须抓住机遇，顺势而为，加强农机智能化研发和落地应用，推进农业机械化全程全面发展，给农业插上科技创新的金翅膀，让越来越多的农民挑上农业现代化的“金扁担”。

      一是农机智能化是一项系统工程，需要各方努力，形成合力，抓住机遇，推动发展。抓住“十四五”规划编制的时机，加快研究制定国家和省级层面的“十四五”智能农机发展规划和相关专项计划，以科学规划引领农业机械化智能化发展。

      二是要统一规划建设智能农机管理信息系统平台，在大田作物、水产养殖、畜禽养殖、特色菌果茶菜和中药材等领域，分类建设机械化智能化应用示范基地，尤其在粮食生产全程机械化示范县中率先建设一批智能/无人农机“示范农场”。

      三是要加强财政、金融、人才支持。国家层面设立高端和智能农机装备研发专项基金，持续推进基础设施“宜机化”配套，发展与适度规模经营相适应的农机服务。国家和地方层面应成立智能农机专家智库，加强相关装备与技术研究、标准和规范制订、技术培训和指导、决策咨询等工作，形成上下联动、相互支持、协调推进的技术指导机制。

      四是把发展家庭农场等农业规模经营与推进农业4.0有机结合。我国的基本国情是18.3亿亩耕地由约2亿农户耕种，户均经营面积9亩左右。如果要使种粮农民家庭人均收入达到城镇职工收入水平，人均种植业面积应达到50亩以上，家庭种植业面积应在150亩以上。达到这个最小规模，其取得的收入才有可能在经济投入上有能力应用高科技农业装备，来提高农业的质量和效率。通过农业4.0使农民在田间作业、设施栽培、健康养殖、精深加工、储运保鲜等重点环节用上聪明农机；把自动驾驶、播种监控、作物产量空间分布差异性监测、变量施肥、农药变量喷洒、智能化水肥一体、动植物病疫情在线诊断技术等，当作农业4.0的优先发展方向。农业4.0在应用初期就要注重操作的灵便性，加快多功能、“傻瓜”式、经济型智能农业装备的研究开发，变“传统制造”为“现代智造”，达到以电子化实现数字控制、网联化实现互联互通、智能化实现人机耦合（或无人操作），推动农机装备和技术主动适应农业规模化、精细化、设施化等要求。

      五是国家要支持促进。智能化农业装备比普通农机造价高，因此应实行有区别的机补政策，引导农业生产经营者应用先进智能机械，推动农机升级换代。农调发现，农机手普遍希望加强自动导航、无人驾驶、精准作业、智能监测、物联网、“互联网+农机作业平台”等机械化信息化融合装备与配套农艺技术培训。要在新型职业农民培育中，强化对农民应用智能化农业装备的使用培训工作，做到围绕生产需开展培训，提高其开展农业智能化生产经营的能力。