近年來，我國農(nóng)業(yè)已逐步從以人力、畜力為主的傳統(tǒng)生產(chǎn)種植模式，向著智能化、智慧化轉(zhuǎn)型，正大步邁入智慧農(nóng)業(yè)的新時代。智慧農(nóng)業(yè)可大幅度提升農(nóng)業(yè)勞動生產(chǎn)率、資源利用率和土地產(chǎn)出率，是當今世界現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要方向，也是我國現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的必然選擇。
集人工智能、大數(shù)據(jù)、云計算、5G等于一體，現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的發(fā)展也促進了無人農(nóng)機研發(fā)進程。同時，政策補貼、市場需求等多方因素幫助打開了無人農(nóng)機的市場大門。目前，國內(nèi)不少農(nóng)業(yè)示范區(qū)都引入了無人駕駛技術(shù)，通過各種無人農(nóng)機參與“耕、種、管、收”各個農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)。
國內(nèi)農(nóng)機無人駕駛應用提速
據(jù)新戰(zhàn)略低速無人駕駛產(chǎn)業(yè)研究所了解，作為低速產(chǎn)品類型之一，目前國內(nèi)實現(xiàn)L4級無人駕駛的智慧農(nóng)機落地數(shù)量不多，但應用范圍正在逐步擴大，從試點試驗向常態(tài)運行發(fā)展。2022年部分大型農(nóng)場已開始實現(xiàn)無人農(nóng)機集群作業(yè)。
國內(nèi)部分示范區(qū)無人農(nóng)機應用情況
目前，無人駕駛技術(shù)已經(jīng)廣泛涵蓋拖拉機、播種機、插秧機、收割機、運糧機、噴霧機、運輸機等多種農(nóng)業(yè)機械，助力全國多個地區(qū)提高農(nóng)業(yè)產(chǎn)值。
從長期的角度來看，智慧農(nóng)業(yè)是解決我國人口與土地矛盾的重要路徑，是一個系統(tǒng)性工程。雖然對比美國、日本等國家，我國農(nóng)業(yè)機械化、智能化發(fā)展較晚，但智慧農(nóng)業(yè)的諸多利好，不斷吸引著企業(yè)入局。
據(jù)新戰(zhàn)略低速無人駕駛產(chǎn)業(yè)研究所了解，目前國內(nèi)農(nóng)機無人駕駛?cè)刖制髽I(yè)主要分為兩類，一類是傳統(tǒng)農(nóng)機設備生產(chǎn)商轉(zhuǎn)型入局，如中國一拖、濰柴雷沃等。另一類是自動駕駛公司為該領(lǐng)域提供無人駕駛車輛、解決方案，如超星智能、悟牛智能等。
國內(nèi)農(nóng)機無人駕駛領(lǐng)域代表企業(yè)
目前，智慧農(nóng)業(yè)應用尚處于初級階段，但行業(yè)對農(nóng)機無人駕駛的關(guān)注度仍在增強，主要得益于我國在政策、產(chǎn)業(yè)、技術(shù)等方面的支持。
（一）政策：通過補貼促進轉(zhuǎn)型
自2016年起，“智慧農(nóng)業(yè)”一詞曾多次出現(xiàn)在中央一號文件中，國家部委近年來也出臺了多個文件支持農(nóng)機智能化發(fā)展，包括無人化設備的應用與推廣。
智慧農(nóng)業(yè)相關(guān)支持政策（國家級）
同時，國家還大力支持通過購置補貼加快農(nóng)機升級轉(zhuǎn)型。國務院《關(guān)于全面推進鄉(xiāng)村振興，加快農(nóng)業(yè)農(nóng)村現(xiàn)代化的意見》中指出，提高農(nóng)機裝備自主研制能力，支持高端智能、丘陵山區(qū)農(nóng)機裝備研發(fā)制造，加大購置補貼力度，開展農(nóng)機作業(yè)補貼。
農(nóng)業(yè)農(nóng)村部、財政部在《2021-2023年農(nóng)機購置補貼實施指導意見》中提到：在補貼資質(zhì)方面著力突出農(nóng)機科技自主創(chuàng)新，推廣使用智能終端和應用智能作業(yè)模式，深化北斗系統(tǒng)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的推廣應用。補貼對象包括從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的個人和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營組織，其補貼額測算比例可由30%調(diào)整為35%，而對區(qū)域內(nèi)保有量明顯過多、技術(shù)相對落后的輪式拖拉機等機具品目或檔次降低補貼標準，確保到2023年將其補貼機具補貼額測算比例降低至15%及以下。
在國家部委的倡導下，全國多個農(nóng)業(yè)大省也率先制定了一系列補貼政策鼓勵智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展。如山東省對智慧農(nóng)業(yè)的支持力度很大，公司無人農(nóng)機項目起點非常高該省部分地方政府甚至將部分補貼額算比例提高到了50%，以此促進智能農(nóng)機發(fā)展水平、推進智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展。
（二）產(chǎn)業(yè)：具備夯實農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)
目前，市面上大部分無人農(nóng)機都是基于傳統(tǒng)農(nóng)機裝備改造，或是早期智能農(nóng)機的再升級，成為智慧化程度更高的作業(yè)機械。我國是農(nóng)業(yè)大國，具備著夯實的傳統(tǒng)機械農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)，為傳統(tǒng)機械設備數(shù)字化轉(zhuǎn)型提供肥沃土壤。
行業(yè)數(shù)據(jù)顯示，2018年至2020年期間，我國農(nóng)機總動力由10.03億千瓦增加至10.56億千瓦，大中型拖拉機及配套設備保有量逐漸增加，農(nóng)作物綜合機械化率顯著提高，目前主要糧食作物耕種收綜合機械化率均超過80%，農(nóng)業(yè)規(guī)模化、集中化趨勢明顯。
需要注意的是，由于我國目前正處于轉(zhuǎn)型初期，智能農(nóng)機產(chǎn)品并未實現(xiàn)大面積批量落地，農(nóng)民對智能農(nóng)機的態(tài)度仍保持質(zhì)疑，因此數(shù)字農(nóng)業(yè)滲透率較低，只有少部分農(nóng)機實現(xiàn)新舊更迭。據(jù)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部信息中心統(tǒng)計，2020年數(shù)字農(nóng)業(yè)經(jīng)濟滲透率僅為8.2%。
但這一情況正在逐步好轉(zhuǎn)，農(nóng)民對智能農(nóng)機的信賴與依賴日益增加。據(jù)了解，伴隨近年來基于北斗導航系統(tǒng)的高級輔助農(nóng)機駕駛裝備在全國多個示范農(nóng)場應用，用戶體驗、使用效果良好，不少大中型農(nóng)場已經(jīng)將其作為一個必不可少的輔助種植工具。按此趨勢發(fā)展，我國數(shù)字農(nóng)業(yè)經(jīng)濟滲透率將大幅提高，中國工程院院士、國家農(nóng)業(yè)信息化工程技術(shù)研究中心首席科學家趙春江曾表示，2025年中國數(shù)字農(nóng)業(yè)經(jīng)濟規(guī)模預計可達12600億元。
（三）技術(shù)：產(chǎn)品發(fā)展逐步成熟
國內(nèi)無人農(nóng)機的發(fā)展可分為三個階段，分別是1.0階段、2.0階段以及3.0階段。
其中，1.0階段的無人農(nóng)機產(chǎn)品是基于北斗導航系統(tǒng)的高級輔助駕駛配件，可以實現(xiàn)輔助農(nóng)機在農(nóng)田中直線作業(yè)，主要客戶面向大眾、農(nóng)業(yè)農(nóng)機合作社、種糧大戶。2.0階段的產(chǎn)品是在傳統(tǒng)農(nóng)機上實現(xiàn)了最大限度的自動駕駛改造，在農(nóng)田中作業(yè)過程全部無人化并可實現(xiàn)復合種植方案。3.0階段產(chǎn)品更多為去除駕駛艙的新能源無人拖拉機，并且實現(xiàn)了從座艙到田間作業(yè)，然后再返回座艙的全過程的無人作業(yè)。目前該類產(chǎn)品主要應用于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技園、或應用于對科技、環(huán)保、智能化要求程度高的項目上。
超星智能CEO安華明表示，目前行業(yè)1.0階段產(chǎn)品已實現(xiàn)批量銷售，特別在北方地區(qū)已成為剛需。2.0階段產(chǎn)品逐步在市場推廣，并得到農(nóng)業(yè)專家及農(nóng)業(yè)局的認可，超星智能目前該階段產(chǎn)品主要面向?qū)ο鬄楹诵拇砩獭⑴c政府合作或進行產(chǎn)品直銷。安華明認為，2.0時代是一個新興的市場，但在三年之內(nèi)就可能會變成紅海。
而對于3.0階段產(chǎn)品，也是農(nóng)機無人駕駛發(fā)展的重要階段，安華明認為可能需要3至5年的時間進入起步期，或是進入一個開始規(guī)模量產(chǎn)的階段。
總體而言，伴隨自動駕駛產(chǎn)業(yè)的加速發(fā)展，供應鏈體系的完善，國內(nèi)無人農(nóng)機的生產(chǎn)研發(fā)并不存在很大的技術(shù)難點，無人駕駛農(nóng)業(yè)應用安全系數(shù)更高，產(chǎn)品能參與到實際的農(nóng)耕作業(yè)中，個別農(nóng)場還實現(xiàn)了無人化集群作業(yè)。
（四）效益：智能化的降本增效
據(jù)悉，如果全國18億畝地全部實現(xiàn)智能化或少人化，每年作業(yè)包括增加的效益、節(jié)約下的成本與增收、減少肥料和用水等方面，可增值1000億人民幣。
對于傳統(tǒng)農(nóng)機設備向智能化轉(zhuǎn)型后的降本增效問題，行業(yè)認為，成本是一個相對的概念，不能僅從智能設備的價格去定義。首先，智能農(nóng)機作為生產(chǎn)工具，降本增效的核心在于幫助用戶節(jié)約多少生產(chǎn)成本。據(jù)悉，目前引入一套農(nóng)機自動駕駛系統(tǒng)，無人農(nóng)機實現(xiàn)全天候24小時不間斷作業(yè)，可有效提高作業(yè)效率30%以上、節(jié)約人力成本約2萬元/年·套，提高土地利用率5%~10%。
其次是智能農(nóng)機的購置價格普遍低于傳統(tǒng)農(nóng)機。在政策補貼下，購入一臺智能農(nóng)機的成本中30%~35%由政府買單，甚至一些特殊地區(qū)，如山東省某地的補貼占比達到了50%。同時，傳統(tǒng)農(nóng)機的購入補貼占比在逐步下降至15%~10%。無人農(nóng)機產(chǎn)品用戶在享受低成本的購入價格的同時，還享受降本增效的工作效益，因此促使更多用戶接受無人農(nóng)機產(chǎn)品。
農(nóng)業(yè)農(nóng)村部數(shù)據(jù)顯示，2017年我國農(nóng)機自動駕駛系統(tǒng)銷量僅為0.2萬套，2020年已增加到1.7萬套。行業(yè)預測，中國農(nóng)機自動駕駛系統(tǒng)繼續(xù)保持高速增長，預測到2025年農(nóng)機自動駕駛系統(tǒng)銷量將達到11.5萬套。
據(jù)相關(guān)機構(gòu)預測，到2026年，包括割草機、植保機、無人農(nóng)機在內(nèi)，全球農(nóng)業(yè)機器人市場的規(guī)模預計將翻兩番。同時，亞太市場被認為是全球市場中農(nóng)業(yè)機器人市場增長率最高的地區(qū)，到 2026年，亞太農(nóng)業(yè)機器人市場規(guī)模預計將以19.7%的復合年增長率增長，收入將達到37.983億美元。
中國是農(nóng)業(yè)大國，在政策、產(chǎn)業(yè)、技術(shù)、效益多重有利因素影響下，無人農(nóng)機大有可為。但在行業(yè)發(fā)展初期，也不可避免存在一些困難。如普通老百姓對純電動智能農(nóng)機的接受度不高，還需要更長時間適應這種新的作業(yè)模式。
又如國內(nèi)電控自動化底盤改造價格十分昂貴，一般用戶無法接受，因此需要采用非動力換擋或CVT變速箱進行自動駕駛改造，此時便會出現(xiàn)對油門、剎車、離合等手動擋操作控制問題如何解決的難題等等。
同時，還有入局企業(yè)對農(nóng)藝的理解。無人農(nóng)機的最大難點在于設備與業(yè)務系統(tǒng)的融合，農(nóng)田作業(yè)場景并不具備交通標注指引無人農(nóng)機進行工作，因此需要將無人農(nóng)機與操作后臺進行網(wǎng)聯(lián)，并通過復雜的指導規(guī)范或作業(yè)指導書進行指導作業(yè)。而指導規(guī)范需要根據(jù)農(nóng)業(yè)種植種類、方案的不同進行定制。指導方案的定制需要和農(nóng)業(yè)專家、具備豐富經(jīng)驗的種植大戶進行深入溝通，深入理解他們的種植方案。
安華明表示，發(fā)展智慧農(nóng)業(yè)不是單純地用無人設備替代有人設備作業(yè)，而是考慮如何通過自動駕駛系統(tǒng)系統(tǒng)實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)智慧、高效管理，無人農(nóng)機的應用只是其中一環(huán)，這也是無人農(nóng)機未來實現(xiàn)規(guī)模商用的關(guān)鍵。
基于對行業(yè)的深刻認知，安明華認為，自動駕駛企業(yè)做好“無人農(nóng)機”這門生意，需要錘煉三大核心技術(shù)。一是與農(nóng)藝深度結(jié)合的自動駕駛系統(tǒng)，通過區(qū)域過往種植數(shù)據(jù)、區(qū)域地圖、區(qū)域氣象等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，配合區(qū)域主要作物品種、區(qū)域過往種植方式、施肥情況等農(nóng)藝，打造無人農(nóng)機作業(yè)指導方案，車輛在進行無人駕駛作業(yè)的時候，也會同步采集數(shù)據(jù)并進行分析，實時完善方案。
二是“大小腦”結(jié)合的精準作業(yè)控制系統(tǒng)，農(nóng)機大腦負責作業(yè)任務數(shù)據(jù)接收、計算形成地塊作業(yè)路徑規(guī)劃，作業(yè)過程實時分析、調(diào)整、決策等，農(nóng)機小腦控制農(nóng)機，精準播種、定量施肥，可與主流智能農(nóng)機、農(nóng)具對接，根據(jù)作業(yè)情況實時監(jiān)控并調(diào)節(jié)農(nóng)具狀態(tài)等。
三是全新動力底盤結(jié)構(gòu)。實車匹配動力鋰離子電池、驅(qū)動電機及其電機控制器，實現(xiàn)農(nóng)機驅(qū)動電動化。同時采用混合動力技術(shù)設計，支持柴油增程器或氫能源電堆，使農(nóng)機繼續(xù)不間斷作業(yè)成為可能。
在這三大核心技術(shù)的支持下，行業(yè)可進一步解決傳統(tǒng)輔助或自動駕駛存在的痛點，包括決策規(guī)劃、農(nóng)機控制、農(nóng)具控制、數(shù)據(jù)分析等方面，特別是數(shù)據(jù)分析功能，指導后續(xù)種植，輔助政府精準管理。
在目前看來，農(nóng)業(yè)仍是一門“藝術(shù)”。從將種子埋入土中起，便有成千上萬種因素影響著種子的生長，而對這些干擾因素所采取的措施，在很大程度上更依賴于農(nóng)民的直覺、經(jīng)驗以及判斷。若想使得無人農(nóng)機長遠發(fā)展，就要讓人們對智能解決方案產(chǎn)生信任，讓人們接受將生產(chǎn)交給算法這個決策所帶來的相關(guān)風險。
現(xiàn)階段，無人農(nóng)機主要是在中大型農(nóng)場、示范區(qū)使用。伴隨農(nóng)村勞動力城鎮(zhèn)化，合作社、合作農(nóng)場的生產(chǎn)經(jīng)營方式還會進一步擴大規(guī)模，呈現(xiàn)社會化服務趨勢，從而帶動無人農(nóng)機規(guī)模商用。
因此，作為無人駕駛賽道的玩家，除了不斷提升算法技術(shù)的軟硬實力，確保自動駕駛系統(tǒng)作業(yè)的穩(wěn)定、安全和高效。還要注重用戶的信任培養(yǎng)、場景的數(shù)據(jù)采集，包括正向研發(fā)適應南北方耕地空間分布特點、種植方式的無人農(nóng)機，不斷完善不同農(nóng)業(yè)場景的作業(yè)機制，擴大產(chǎn)品落地范圍，推動行業(yè)從產(chǎn)品演示向商用落地大步邁進。
目前，無人駕駛技術(shù)已經(jīng)廣泛涵蓋拖拉機、播種機、插秧機、收割機、運糧機、噴霧機、運輸機等多種農(nóng)業(yè)機械，助力全國多個地區(qū)提高農(nóng)業(yè)產(chǎn)值。
無人農(nóng)機是門“好生意”嗎？
從長期的角度來看，智慧農(nóng)業(yè)是解決我國人口與土地矛盾的重要路徑，是一個系統(tǒng)性工程。雖然對比美國、日本等國家，我國農(nóng)業(yè)機械化、智能化發(fā)展較晚，但智慧農(nóng)業(yè)的諸多利好，不斷吸引著企業(yè)入局。
目前，智慧農(nóng)業(yè)應用尚處于初級階段，但行業(yè)對農(nóng)機無人駕駛的關(guān)注度仍在增強，主要得益于我國在政策、產(chǎn)業(yè)、技術(shù)等方面的支持。
（一）政策：通過補貼促進轉(zhuǎn)型
如何啃下規(guī)模商用“硬骨頭”
結(jié)語
