农业装备数字化技术研究：一举跨越三十年

　　

　　“课题技术路线合理，创新点突出，研究成果达到国际先进水平。为我国进一步完善农业装备数字化设计体系，形成更为完善的农业装备数字化快速设计平台奠定了基础。”这是2010年，教育部科技发展中心和中国农业机械化科学研究院组织专家，对中国农业大学工学院毛恩荣教授主持完成“农业装备数字化设计研究”课题时所给出的鉴定评语。

　　曾几何时，我国农业装备数字化设计研究与世界发达国家还存在着二、三十年的巨大差距；曾几何时，我国在巨轮入海、载人航天成功时却依然不能制造自己的大功率拖拉机；曾几何时，我国农业装备的制造还停留在设计、制造、修改、再制造的循环浪费中。

　　农业装备数字化技术研究的滞后，对我国农机农艺相结合产生很大的制约作用。如今，“十一五”国家科技支撑计划“多功能农业装备与设施研制”重大项目“农业装备数字化设计技术研究”课题的验收完成，使我国在这一技术领域取得开创性发展。

　　毛恩荣教授说：“研究农业装备数字化设计技术，构建数字化建模、虚拟设计和虚拟样机技术三位一体的现代农业装备创新设计体系，主要目的在于提升我国农业装备设计制造企业的产品研发能力，加快自主知识产权产品的研发进程，缩短我国农业装备设计技术水平与发达国家的差距。”

　　课题的研究形成了适合拖拉机、联合收割机等典型农业装备产品的数字化设计技术系统平台以及与之相对应的一系列规范和准则；减少了产品设计中的缺陷，将错误纠正在产品设计的前期，使样机装配问题减少60%～80%，设计更改和返工率减少50%以上，提高了产品设计的一次成功率。建立了一套面向人机工程及虚拟样机测试的农业装备虚拟现实系统平台，实现了拖拉机性能试验复现、田间作业模拟、运动流场检验、产品造型设计检验、驾驶室人机交互漫游以及人机工程学设计评价等功能。

　　“设计人员在产品设计过程中，就能够在虚拟现实环境中对所设计的产品进行相关检验和分析，适时发现问题并进行修正，减少了设计错误率，提高了设计效率。”毛恩荣教授说。

　　据悉，在中国一拖集团有限公司、福田雷沃重工国际股份有限公司和山东时风（集团）有限责任公司建设的3个试验示范基地中，试验示范典型农业机械共性部件模型达到28个；降低产品设计、试制、试验成本30%以上；产品设计周期缩短30%以上，使新产品更快地投入市场，为企业赢得更多的经济效益。

　　同时，毛恩荣教授带领课题研究组基于四自由度机-电-液运动仿真平台与三通道虚拟现实环境，建立了面向机电多系统协同仿真的虚拟仿真环境系统平台，通过人机交互，可以开展大型喷灌机田间行走轨迹模拟、特殊工况模拟和自主导航等半物理仿真试验，为大型喷灌机的优化设计、田间作业仿真和作业性能分析提供了较好的研究平台。

　　毛恩荣教授表示:“我们的课题研究不仅仅是针对国内几个大型农机制造企业，而是面向整个中国的农业装备领域。”

　　大企业可以建立PDM/PLM产品资源管理平台，开发集CAD、CAE、VP、VR于一体的数字化设计平台，开展基于网络并行设计，以支撑异地协同创新设计和数字化领域的科学研究。对于中小型农业装备生产企业而言，依据其产品开发的规模和成本，首先完善CAD数字化设计平台，并逐步构建CAE辅助工程平台；此外还可以与高等院校、科研院所和其它大型企业共同进行产品的设计与开发。

　　“对于我国农业装备数字化设计技术的整体推广而言，需要建立以农业装备数字化设计技术支持团队为核心，产、学、研相结合，拥有共享资源的推广应用支撑和服务体系。”毛恩荣教授总结道。