农业数字化技术范文

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其次，是对农业机械进行概念化的设计。事实上这种设计理念就是对于农业机械进行设计的早期阶段，要拥有一个非常清晰的设计思路以及产品设计模式。换句话说，设计师在进行产品设计的时候，就要对设计出来产品的具体需求做出一个总结。在进行产品功能、产品原理以及整体布局的设计的时候，进行必要的规划。要能够做到在产品的设计过程中融入这些构思，使得最后生产出来的产品更加具有实用性以及创新性。设计师可以在产品的设计过程中将需要用到的知识以及其他资源进行一个综合性的总结，然后把得到的结果充分融入到数字化模板中去。将CAD作为一款重要的开发工具，制作出关于产品的设计经验、设计原理以及设计手册，帮助农民们在实际的生产生活中充分地了解产品的性能，让他们对产品做出合理的使用。

最后，对产品进行虚拟设计。许多的产品在设计最初的时候都会存在许多不合理的地方，这些不足都不可能一次性的解决，那么，就需要对产品进行虚拟设计，要对产品所需要的知识以及资源进行总结，建立一个基础模型，利用所建立起来的虚拟模型，进一步地对产品进行分析，对产品进行不断地完善。最终在产品的功能上做到尽善尽美，设计出需要的产品。

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在信息时代背景下，传统农业逐渐向数字农业发展，数字农业主要指将工业技术和数字信息技术进行有机结合，使农业各对象可视化表达的目标得以实现，能够为农业机械制造过程提供可靠的依据和支持，对提高农业生产水平有较大的积极作用。下文首先对数字化设计与制造技术进行概述，其次对两者在农业机械上的应用进行阐述，以期为农业机械制造企业提供一定参考。

1数字化设计与制造技术简述

数字化设计与制造技术主要指使用计算机硬件、软件和网络环境对相关产品的设计，分析，装配以及制造等过程进行全面模拟，能够为实际生产过程提供可靠的依据。在农业机械设计及生产中应用数字化设计与制造技术具有如下优势：农业机械产品开发能力有所提升；产品研制周期明显缩短；农业机械开发成本有所降低；能够最大程度的实现初期设计目标，可以提高农业机械制造企业的市场竞争力，同时可以为其带来更多的经济效益。

2农业机械数字化设计与制造技术应用分析

数字化设计与制造技术包括多种先进的技术，下面对几种常用的技术进行说明：其一，对CAD/CAE/CAPP/CAM/PDM进行说明。前四种分别指计算机辅助设计，计算机辅助工程，计算机辅助工艺过程设计及计算机辅助制造，以上工具的合理应用对提高产品开发效率及效果有较大的积极影响；其中PDM技术能够对产品相关的数据和信息、人及各类组织等进行有效管理，使分布环境中数据共享的目标得以实现，同时为异构计算机环境提供了相应的应用平台。其二，对异地协同设计进行说明。其主要指在有网的环境中能够对相应产品进行定义、建模、产品分析、设计、数据管理和产品数据交换，使用其对多人、异地产品协同开发提供了便利条件。其三，对虚拟设计及制造进行说明。使用仿真、建模及虚拟现实技术等可以对产品的模型进行合理构建，在构建完成后工作人员可以对产品的性能，可装配性以及可加工性等方面的问题进行发觉，在经过分析后可以及时采取合理措施进行调整，进而提高产品设计合理性，为后期制造过程奠定坚实的基础；其四，对并行设计进行说明。并行设计主要指使用并行工程模式进行产品开发和制造，其对以往串行式产品开发模式存在的缺点进行弥补，在农机产品开发初期能够对后期实际需求进行更多的考虑，进而使产品研发效率较高，且研发效果较好。下面笔者对智能CAD技术在农机产品设计中以及数字化制造技术在高科技农业机械开发中的应用进行分析。

2.1智能CAD技术应用分析

第一，智能CAD技术在农机产品设计中的应用分析。工作符号推理是农业机械设计过程中的重要内容，传统CAD技术在符号推理方面存在一定的缺失，智能CAD技术能够对其存在的缺失进行弥补，在使用智能CAD技术后农业机械设计过程中信息利用率有所提升、重复设计情况明显减少且产品研发时间明显缩短，能够在短时间内完成农机产品的设计工作，进而可以为农业机械制造企业带来更多的经济效益。第二，参数设计在农机产品设计中的应用分析。农业机械设计过程具有型号、种类较多以及受季节影响较大的特点，为了更好的保证设计和合理性及效率在实际设计过程中可以对视力推理模块化参数设计及变量设计进行合理应用，并且在使用后能够对智能CAD技术使用中存在的问题进行最大程度的规避，为设计方案的合理性提供更多的保障。第三，装配模型在农机产品设计中的应用分析。装配模型其属于支持概念设计和变型设计中的一种，其主要指构建相应零部件的几何模型，在构建完成后结合装配信息对设计意图，产品原理以及功能等进行诠释，能够让工作人员尽快领悟设计意图，进而能够尽快展开生产。

2.2数字化制造技术在高科技农业机械开发中的应用

数字化制造技术在我国农业机械设计及制造中得到广泛应用，在实际应用过程中可以使用数控及虚拟技术等对农业机械产品的虚拟样机进行制造，为实际生产过程提供了一定的有利条件。下面对使用三维CAD技术设计农机产品虚拟样机的流程进行说明：其一，使用参数设计、变型设计等技术对相关产品的三维CAD模型进行构建，通过模型的构建能够实现所有零部件模式化的目标；其二，根据相关数据和信息对二维工程图进行构建；其三，使用各类分析原理对模型进行分析，将其同三维装配体设计进行有机结合；其四，将三维CAD模型作为主要依据对PDM结构体系进行合理构建；其五，工作人员严格按照虚拟样机的要求对三维CAD产品进行制作，与此同时对开发体系进行合理构建；其六，对三维虚拟样机进行监测和试验，通过以上两过程可以准确的发现虚拟样机存在的问题，在经过分析后可以采取有效措施进行处理，从而对虚拟样机具有较高的合理性进行提升。

3结束语

通过上文可知在农业机械研发及生产过程中对数字化设计及制造技术进行合理应用对缩短研发时间及提高产品质量有较大的积极作用，为此农业机械制造企业需要对数字化设计及制造技术产生足够的重视，根据自身实际情况和时展的需求对其进行分析和研究，不断的扩大应用范围，使农业机械研发及实际生产过程向数字化、智能化技自动化的方向发展，加快农机制造企业的发展速度。

引用：

[1]陈英姿.农业机械数字化设计与制造技术的应用[J].农家科技（下旬刊）,2015(10):305-305.

[2]吴发辉.农机数字化设计与制造技术的研究与应用[J].南方农机,2016,47(7):50,71.

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1数字化设计技术的含义及特点

1.1含义。农业机械设计需要结合使用方向来进行，优化功能组成，这样在使用阶段可以降级故障发生几率，农业生产任务也能够高效完成。数字化设计理念在农机产业中虽然应用实践较短，但却取得了很好的成果，所设计的机械结构更能够满足使用需求，基于计算机设备完成的设计任务，可以节省数据分析运算所用时间。借助计算机中的功能软件，能够轻松的完成图纸绘制工作，并通过系统模拟来观察运行期间的设备稳定性，最终得到的产品生产方案更安全可行。

1.2特点。数字化技术是科技发生的成果，农机生产行业正在向自动化控制方向发展，要求设计环节科学高效，必然会应用到数字化技术。分析技术应用特点可以了解到，在设计时间上有明显的节约，可以同时完成多项任务，包括数据的录入与运算，帮助提高产品设计效率。数字化技术还能够结合使用需求对设计方案做出优化，并通过计算机软件来完成设备的运行模拟，这样所确定的最终方案更安全可靠，有效的降低来生产成本。传统设计方法中，需要同时得出多种设计方案，增大了工作任务的难度，这一点在数字化技术中得到来解决。

2当今数字化设计技术研究的热点

2.1计算机辅助概念设计（CACD）。新型技术的应用离不开计算机设备，农机设计过程中会涉及到大量的图纸绘制，计算机绘图软件可以完成这一任务，在工作任务开展期间，技术人员将所得到的参数输入到计算机中，选择相应的功能，便能够将机械图形展现在其中。目前管理图纸绘制的软件也正在完善，功能也有明显的增多，为农业机械设计提供来便捷性。

2.2知识工程（KBE）。知识工程在数字化设计技术中的应用愈来愈广泛。现代设计之所以不同于传统的设计，是由于市场、竞争和技术进步形势的变化，它比过去任何时候都更加依赖于对新知识的获取，而不是依赖经验。过去的一二十年间，在人工智能和知识工程等领域发展起来的基于框架、规划、模型、本体等多种知识建模技术，主要是为实现计算机对知识的智能推理，提高计算机智能服务的。对于新知识的获取，通常有以下几个来源：已有知识；市场信息；数字仿真或虚拟现实；物理模型试验；样机试验；已有产品运行表现。

2.3虚拟原型（VP）。虚拟原型技术，近年来作为数字化设计的一个重要的分支，得到了人们的普遍关注。虚拟原型技术是在CAX（如CAD、CAM、CAE等）/DFX（如DFA、DFM、DFS等）等技术基础上发展而来，它将信息技术、先进制造技术和先进仿真技术等应用于复杂系统全生命周期，并进行综合管理，从系统的层面来分析复杂系统，支持“由上至下”的复杂系统开发模式。虚拟原型是根据产品设计信息或产品概念产生的在功能、行为和感观特性等方面和物理原型尽可能相似的可仿真的计算机模型。虚拟原型技术经过近十年的发展，已经可以部分替代物理原型，在产品设计中得到了广泛的应用。

3农业机械数字化设计技术的发展趋势

农业机械属于制造业的范畴，门类广、种类多，市场需求潜力巨大，据统计，目前我国农业机械产品拥有14大类、95小类，3000多种产品。尽管我国能生产的农业装备品种很多，但产品技术水平、产品结构与发达国家还存在相当差距。在构型设计方面除了利用计算机辅助设计加速产品开发的同时，基于知识工程，利用计算机仿真对产品性能进行预测以优化产品结构也得到了人们的关注。在农业机械产品概念设计方面的研究也有学者开始涉及。今后数字化设计技术在农业机械中的发展趋势，应注重以下几点。

3.1突出产品创新设计。设计过程中应当突出产品的使用功能以及创新性，消费者在购买机械设备时拥有更多的参考。应用数字化技术后，设计阶段创新理念可以更好的展现，结合农机设备使用阶段容易发生的故障问题来进行，将故障发生几率降至最低，这样才能够降低农业生产的成本投入，确保设备具有消费市场。农机设计生产企业有很多，只有突出设计阶段的创新性，才能偶在激烈的市场竞争中占据有利位置。可以明确，产品创新设计涉及到数据开采、知识发现及其重用技术、知识的表达与组织、知识数据库的开发、基于知识的决策技术等。

3.2重视虚拟现实技术。虚拟现实技术的出现，给产品设计带来了一场新的革命，它集3D图形、声音等多媒体为一身，让设计者/用户身临其境的感受产品的设计过程，体验其性能，从而提高设计的成功率。该技术在农业机械设计及制造中非常重要。对于结构复杂、设计困难、设计周期长的大型农业机械的设计，采用虚拟现实技术，既便于模拟产品的某些性能，又便于设计人员对产品的修改，更便于用户针对产品的原型了解产品的结构和性能等，提出反馈意见，加快了产品投入市场的速度。目前国外已提出了两种基于VR的工程设计方法，一种是增强可视化，它利用现有的CAD系统产生模型，然后将模型输入到VR环境中，用户充分利用各种增强效果设备如头盔显示器等产生临境感。另一种是VR-CAD系统，设计者直接在虚拟环境中参与设计。国内相关的研究才刚起步，尤其是VR在工程上的应用方面还缺乏一套较为完善的理论和方法。

3.3强调产品协同设计。农业机械制造企业面临着新的商业环境，如产品定制需求的增多；跨部门甚至跨企业共同协作进行产品设计与制造等，因此，产品设计制造的协同是现代企业适应全球经济的重要手段，也是我国发展农业机械行业乃至整个机械行业所需要瞄准的方向。据估计，发达国家制造企业在新产品的开发过程中往往有40%~70%的工作是与其他企业和合作伙伴共同完成的。如何从浩瀚的产品资源中选择合适的为己所用，这就提出了在已有知识库中的搜索算法实现问题。PTC公司的Web服务器上保存了众多世界领先的零件供应商的百余万个零件，且每月增加几万个新的零件。尽管象PTC公司这样将所有资源都纳入自己的服务器的做法在搜索算法实现上较为容易，但在我国目前采用是不现实的，并且从长远看也不是方向。一个可行的办法就是由供应商在自己的服务器上提供零件的资源信息，这样采用什么特征及其参数引导在众多的供应商之间搜索，以及如何实现客户端各种异构的应用系统与服务器各种异构数据库之间信息的传递就成为研究的方向。农业机械在农业经济和农业的发展中始终处于十分重要的地位，将数字化设计技术引入农业机械行业是改变传统农业机械生产方式，用新技术改造传统农业，支持新兴农业技术，提高农业竞争力的重要手段。

参考文献

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近年来，信息技术发展十分迅速。伴随着信息技术研究的深入与推广应用，由此衍生出了数字化设计技术，同样在社会各行业中得到广泛应用，并发挥了巨大的作用，为社会进一步发展作出了突出贡献。就数字化设计技术在农业机械设计中的应用而言，一定程度上实现了农业机械设计的标准化与前沿化发展。然而技术的发展是必然的，就农业机械设计中应用数字化设计技术进行更深层次的剖析十分重要，这对推动农业机械设计的进步与发展具有十分重要的现实意义。本文主要以数字化设计技术与农业机械设计为主线，分3部分进行论述，主要目的在于促进农业机械设计中数字化设计技术应用价值提升。

1数字化设计技术相关内容概述

1.1数字化设计技术概念

所谓“数字化设计技术”，是指在计算机数字化技术发展到一定程度的背景下，用于辅助设计领域的部分工作[1]。就当前大家所了解的数字化设计技术而言，涉及众多技术，核心处理技术主要有数字压缩、数字编码以及数字调制等。伴随着信息技术与计算机技术的不断深入应用与发展，数字化设计技术也得到了长足发展，逐步建立了一个以计算机为基础框架的模型，现如今在社会众多领域当中得到了广泛应用[2]。

1.2数字化设计技术特点

数字化设计技术在实践应用中，彰显了众多特点，总结起来，主要包括以下几个方面：首先，一个统一化产品定义模型，在社会众多领域当中能够得到更加广泛的应用，并且有着巨大的、潜在的应用空间；其次，数字化设计技术可实现并行设计，能够实现多小组同时作业，在一定程度上，可以大大提高工作效率[3]；再次，基于统一化模型，设计质量也有相应的保障；最后，设计可以实现虚拟仿真处理，主要是利用计算机技术来实现，避免了传统设计对实物模型依赖程度高的弊端，相比传统设计而言，具有明显的优势，具体表现在工作效率与成本2个方面。

2农业机械设计中数字化设计技术应用现状分析

在数字化设计技术推广应用之前，设计主要是满足设计对象的一些具体要求，在局部优化或者整体优化方面，并没有重点考虑，导致无法实现总体设计优化。数字化设计技术的应用，主要是在产品设计过程中，注重CAD、CAE等多类处理技术的应用，使得产品设计周期影响因素发生巨大改变，从而达到各项要求，例如设计质量、设计成本等。与此同时，为保障后期维护工作的便捷，设计会重视总体设计的优化。就农业机械而言，具有种类繁多、市场需求量大等特点，在具体设计中，主要是在传统设计理念的支撑下，采用一些传统的设计工艺，造成整体设计水平低下，然而数字化设计技术具有一定的先进性，基于农业机械设计现状，无形中为数字化设计技术的应用提供了巨大的空间。纵观当前数字化设计技术的应用，尤其是在农业机械设计中的应用，有效促进了农业机械设计效率与质量的提升，然而在实际应用中，相关设计人员还需要高度重视一些注意事项，包括农业机械设计特点，同时对数字化设计技术的特点引起高度重视，确保两者的兼容性，以此有效提升农业机械设计的总体水平。农业机械设计特点众多，概括起来，主要包括以下2个方面：首先，从结构方面而言，结构类型较多且较为复杂；其次，从功能角度而言，功能多样，操作较为方便、简单。就前者而言，以播种机为例，在具体的设计过程中，设计人员通常需要重视的仅有2项，一是农作物的品种，二是农艺特点。根据上述2项要求，播种机便可以大致分为条播种机、穴播种机以及精密播种机等，在此基础上，结合工作原理加以区分，播种机又可以分为2大类，分别是机械式与气力式。基于此，农业机械种类繁杂。就后者而言，为满足播种的各项需求，即使农业机械型号不同，在功能方面也没有本质差异。

3农业机械设计中数字化设计技术应用前景

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1数字化技术的内涵和特点

对于数字化的设计技术来说，它有着多个方面的特点。首先，数字化的设计技术有着统一化的产品定义模型，因此在各个行业当中它的应用比较广阔；其次，对于数字化设计技术来说，它可以开展并行设计。同一个项目可以有多个小组来进行联合的操作，在这样的情况下，不仅使得工作的效率得到提高，也能够使得它的质量得到保障；最后，数字化设计技术对于实物模型的依赖程度比较低，特别是在开展计算机技术仿真处理的时候，和传统的设计技术比起来，它的工作效率非常高，同时也能够有效地降低设计成本[1]。

2农业机械设计领域的特点

2.1结构类型多、型号多。在农业机械设计领域当中，农业机械的结构类型和型号比较多，例如，在对播种机进行设计的时候，需要根据所播种的农产品物种和农业的特点来进行划分，常见的机械类型有条播机、穴播机和精密播种机等。如果从这些机械的作业宽度和配套的动力角度出发，又可以分为单体、2行、4行等播种机[2]。2.2功能结构稳定，复杂程度低。对农业机械来说，它们的功能结构一般都比较稳定，同时整体的复杂程度都不高。以播种机为例，在组成上，它一般都会有机架、地轮和传动系统等。此外，不同型号的播种机，它们本身所使用的部件的类型和它们的结构参数也会有着一定的差异性，但是它们最终的产品功能都是相同的。2.3农业机械试验受季节影响性大。对于农业的机械来说，它们在设计之后需要开展相关的试验工作，但是在试验工作开展的时候会受到季节性的影响，因此对于农业机械进行研发所需要的周期比较长。

3农业机械设计中数字化设计记住和制造技术的应用

3.1在农业机械设计中引入虚拟技术。虚拟技术是一种可以创建并且真实体现虚拟环境的一个计算机仿真系统，对于虚拟技术来说，它对多种技术进行了综合，例如：网络技术、计算机仿真技术和三维图像技术等。随着经济和社会的不断发展，在市场竞争日益激烈的背景之下，用户的需求会越来越趋向于个性化和特色化。在这样的背景下，利用虚拟现实技术在农业机械的设计中发挥作用，可以使得产品的设计和后续的制造成本得到有效的降低，并且也使得产品在设计和研发的周期上得到剪短，在最大程度上满足了用户对高质量低成本产品的需求。在农业机械设计中引入虚拟技术已经成为了一种大势所趋，其主要在虚拟设计环节上发挥出作用。虚拟设计本身就是使用虚拟技术在产品的开发设计中进行运用和辅助，简单来说，就是设计人员首先设计出一个虚拟的农业机械产品，然后利用系统和各种各样的技术手段，对这一个虚拟所得到的农业机械产品进行各方面的研究、检查和分析工作。通过这样的方式可以帮助人们对产品是否满足农业生产设计的需求来进行检验，同时也可以及时的发现产品中存在的问题和缺陷，开展各方面的修改工作。对于在机械设计中应用的虚拟设计系统来说，它主要有两个部分，一个部分就是虚拟设计系统的主体，这个主体，它是由虚拟环境生存下来构成的。另外一个部分则是一个的设备，这个的设备是非常多样化的有数据的传输装置，也有信号的控制装置，更有人机进行交互的各种各样的工具等等。在这些部件和系统的帮助之下，可以大大节省机械设计的周期，提升效果。3.2实现产品的设计和制造协同。对于农业机械的设计和制造来说，它是一个联动的过程，在传统的设计方式当中，设计和制造环节的脱节现象比较严重，从而使得一些比较好的设计概念没有办法在现实中得到实现，并且最终发挥作用，推动农业生产的进行。基于这样的弊端，在未来的数字化设计技术的应用过程当中，会更多的对农业机械产品的设计和制造阶段的协同化进行实现。在二者的协同之后可以使得机械设计能够得到优化，并且这样的优化是比较及时的有效的，使得需要花费的费用得到降低，缩短整个设计和制造的周期。对机械产品的设计和制造环节进行兼顾的协同化设计，是数字化技术的一种集成式应用，也是推动设计效果能够得到最优化直观呈现的有效措施，将会成为未来农业机械设计制造的主要发展方向。3.3加强设计的创新。对于农业机械的设计和制造来说，创新是一个永远都不变的真理，也是技术生存的根本，特别是在数字化设计技术当中，创新是非常关键的一个生命力所在。对于数字化设计技术来说，它在农业机械设计中的应用会伴随着时间的流逝出现一定的变化和调整，并且在这变换和调整的过程中会出现一些新的问题，在这样的情况下，这就要对本身的技术进行创新，从而才能够使得农业机械设计的科学性和前沿性得到呈现[2]。此外，对于农业机械设计来说，它会朝着越来越高的标准进行发展，因此也需要数字化的设计技术对自身的标准进行不断的提升。对新技术的应用，在整个应用的过程当中，要加强理念和技术的创新，同时以新的理念来实现技术的探究和改革，最终提升整体介绍发展的前景，也推动农业机械设计的水平得到有效的提高。

4结语

综上所述，数字化的设计技术是未来机械设计的一个最主要应用技术，它在农业机械设计中的使用可以使得设计水平得到有效的提升。根据未来农业的发展需求以及数字化设计技术本身的发展需要，今后在开展农业机械设计的时候会加强虚拟技术、产品设计和制造协同和技术创新等方面的发展，从而使得数字化设计技术可以更好地在农业机械设计中进行应用。

作者:方更新 单位:福建漳浦县赤湖镇政