在數(shù)據(jù)與信息技術高速發(fā)展的時代，在新常態(tài)的發(fā)展階段中，設施園藝的智能化成為熱點話題之一，成為在研究和生產(chǎn)應用領域都得到高度重視的前沿技術板塊。本文在借鑒設施園藝發(fā)達國家和工業(yè)領域經(jīng)驗的基礎上，對中國設施園藝智能化發(fā)展趨勢進行剖析，提出中國設施園藝智能化的發(fā)展路徑。
設施園藝是設施農(nóng)業(yè)的標志產(chǎn)業(yè)之一，是集優(yōu)質、高產(chǎn)、高效、安全為一體的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式，是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式轉變和農(nóng)業(yè)結構調整戰(zhàn)略的重要支撐。多年以來，設施農(nóng)業(yè)在保障和豐富蔬菜供給、改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件、提高農(nóng)業(yè)經(jīng)濟效益、推動農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展和促進農(nóng)民就業(yè)增收等方面發(fā)揮著重要作用。據(jù)相關資料統(tǒng)計，截止到2013年，中國設施栽培總面積已達395 萬公項，設施蔬菜總量2.5 億噸，占鮮菜供應的40%以上，產(chǎn)值超過8000 億元。
作為一個龐大的產(chǎn)業(yè)，在數(shù)據(jù)與信息技術高速發(fā)展的時代，在新常態(tài)的發(fā)展階段中，設施園藝的智能化也成為熱點話題，成為在研究和生產(chǎn)應用領域都得到高度重視的前沿技術板塊。本文在借鑒設施園藝發(fā)達國家和工業(yè)領域經(jīng)驗的基礎上，對中國設施園藝智能化發(fā)展趨勢進行剖析，提出中國設施園藝智能化的發(fā)展路徑。
設施園藝智能化的概念
智能化是以自動化為基礎，由現(xiàn)代信息技術、現(xiàn)代管理技術、行業(yè)專用工藝技術匯集而成的應用集成。智能化是對自動化生產(chǎn)體系的升級，是具有決策判斷能力、自適應和協(xié)作溝通能力的智慧作業(yè)系統(tǒng)。智能化之于生活家居，形成了智能樓宇住宅；之于汽車，形成了自動泊車等類似系統(tǒng)。智能化的核心目標是通過設備全部替代人的操作，部分替代人的決策，在節(jié)省人力的同時，使操作更精準，使決策更科學。設施園藝智能化，是通過裝備技術完成設施園藝生產(chǎn)過程，自栽培管理等生產(chǎn)操作起，延展至采收和商品處理，實現(xiàn)設施生產(chǎn)自動作業(yè)，設施生產(chǎn)和經(jīng)營的協(xié)同管理與系統(tǒng)決策。
值得注意的是，設施園藝智能化與溫室環(huán)境控制智能化不同，前者著眼于設施園藝整個生產(chǎn)過程，后者著眼于溫室環(huán)境本身；與物聯(lián)網(wǎng)在設施農(nóng)業(yè)上的應用不同，前者重在作業(yè)與管理，后者重在對產(chǎn)出條件和產(chǎn)出商品的全程跟蹤和管理。與互聯(lián)網(wǎng)+不同，前者重在組織的協(xié)同內控與執(zhí)行，后者重在組織的開放與外部共享。
設施園藝智能化的必要性
設施園藝發(fā)達國家的智能化歷程與現(xiàn)狀 以荷蘭和美國為例，都是設施園藝發(fā)達國家，兩國的設施園藝產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式不盡相同，但殊途同歸，都走向了全面自動化（除部分采收環(huán)節(jié)外）和局部智能化的應用發(fā)展道路。在荷蘭，從20世紀90年代起逐步推進設施園藝生產(chǎn)自動化，伴隨著信息技術的發(fā)展，將之快速移植應用于設施園藝之中，于90年代末形成了全面的自動化裝備體系，建立了勞動力管理、能源管理、環(huán)境管理和系統(tǒng)資源管理體系，逐步實現(xiàn)了智能化。美國沿襲荷蘭的路徑，不同之處在于更為注重規(guī)模，注重大規(guī)模生產(chǎn)體系下的集約化組織方式，具體技術大致相同，但均以原創(chuàng)型的研究開發(fā)為主導。正是由于高度智能化的裝備支撐，才使其在勞動力和生產(chǎn)資料成本高企的形勢下，實現(xiàn)了設施園藝企業(yè)在高度市場化的產(chǎn)業(yè)競爭環(huán)境中的生存和發(fā)展。
以這兩個國家為代表的設施園藝強國，智能化的普及應用經(jīng)歷了起步、關鍵節(jié)點突破和覆蓋環(huán)節(jié)延伸三個階段，除諸如采收等部分節(jié)點外，至今，在蔬菜和花卉兩個主導品類方面，基本實現(xiàn)了栽培到交貨上市的產(chǎn)業(yè)鏈全程自動化和關鍵環(huán)節(jié)智能化。荷蘭溫室智能化應用率超過90%。而在盆栽花卉領域，在各類作物的產(chǎn)后處理環(huán)節(jié)中，智能化率達100%。圖1展示了荷蘭一家盆花生產(chǎn)企業(yè)的全程智能化盆栽生產(chǎn)場景。
智能化給設施園藝種植企業(yè)帶來的效益是綜合性的。一方面，因為智能裝備的精準無誤，使其栽培生產(chǎn)作業(yè)實現(xiàn)了可靠精準的管理，從而獲得高產(chǎn)；另一方面，基于智能體系的決策，使其生產(chǎn)管理、經(jīng)營管理都經(jīng)過科學的邏輯判斷，降低了誤判率，從而獲得持續(xù)的經(jīng)營效益。
工業(yè)領域的智能化歷程
設施園藝現(xiàn)代化可以看作農(nóng)業(yè)生產(chǎn)工業(yè)化的過程，即常說的工廠化農(nóng)業(yè)。事實上，設施園藝裝備大量源于工業(yè)。因此，工業(yè)領域的發(fā)展路徑值得借鑒。自工業(yè)革命開始，發(fā)達國家的工業(yè)發(fā)展經(jīng)歷了機械化、電氣化、自動化、智能化四個階段，如今雄心勃勃期望邁進工業(yè)4.0時代（德國稱為工業(yè)4.0，美國則稱為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)或再工業(yè)化），中國則提出了中國制造2025。機械化實現(xiàn)了省力提效的目標，電氣化使效率進一步提高，自動化則使機器代替了人的操作，智能化使設備代替人進行控制和管理。工業(yè)4.0則高于智能化，也可稱為交互充分、個性彰顯的智能化，或智能制造的互聯(lián)網(wǎng)化。以汽車工業(yè)為例，在智能化生產(chǎn)階段，流水線雖然效率極高，但只能生產(chǎn)標準的產(chǎn)品，一致的產(chǎn)品，消費需求和生產(chǎn)供給之間相互妥協(xié)。工業(yè)4.0的目標則是不降低效率的前提下實現(xiàn)個性化的產(chǎn)品生產(chǎn)，實現(xiàn)體現(xiàn)消費需求的訂單與滿足需求的生產(chǎn)之間實時的對話與協(xié)調，其結果是，在一條流水線上生產(chǎn)出來的產(chǎn)品可能是不一樣的。當然，鑒于初級配件的標準化，妥協(xié)依然存在，只是消費需求對生產(chǎn)供給的妥協(xié)更少而已。
無論是工業(yè)智能化，還是工業(yè)4.0，都是以更高效的生產(chǎn)、最大限度滿足消費需求為目標的，都是在經(jīng)濟效益驅動下發(fā)生的。這一點，設施園藝產(chǎn)業(yè)和工業(yè)相同，由自動化至智能化的發(fā)展態(tài)勢也必將相似，未來甚至向設施園藝4.0發(fā)展。另一方面，設施園藝以溫室為生產(chǎn)場所，由可控的微環(huán)境替代了不可控的自然氣候，具備工廠化生產(chǎn)的條件，具備工業(yè)發(fā)展理念實施的前提。
新常態(tài)下設施園藝智能化的發(fā)展需求
中國已進入新常態(tài)，對農(nóng)業(yè)而言，調結構、穩(wěn)增長、促改革成為主旋律。對于設施園藝產(chǎn)業(yè)來說，新常態(tài)意味著經(jīng)濟效益和社會效益并重，而不是單純追求某一項目的示范帶動等社會效益；意味著效率和安全并重，農(nóng)產(chǎn)品安全等監(jiān)管不足和消費者對質量的漠視已成為歷史；意味著綜合成本的提高、資源約束和競爭壓力的加大，意味著生產(chǎn)、管理、經(jīng)營發(fā)展方式的轉變，意味著效率提高壓力倍增，意味著決策失誤代價更大。這一切，對設施園藝生產(chǎn)提出了更高的效率、精準、應變要求。 城鎮(zhèn)化國策的快速推進，中國人口紅利時代的結束，將使勞動力成本持續(xù)上升，對設施園藝帶來的壓力將持續(xù)增加；產(chǎn)業(yè)之間、企業(yè)之間對勞動力資源的競爭，工作舒適度和強度成為重要的決定性指標。勞動力資源情況的變化，給設施園藝生產(chǎn)提出了完全不同于傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的、與工業(yè)相仿的人力資源高效管理和開發(fā)要求。
總之，新常態(tài)下，設施農(nóng)業(yè)種植者將面臨更為復雜的競爭環(huán)境，政策的扶持趨于理性，通過良好的經(jīng)營管理和極高的生產(chǎn)效率獲得經(jīng)濟效益是國家對產(chǎn)業(yè)的期望，也是對每一個從業(yè)者和企業(yè)的現(xiàn)實要求。為此，傳統(tǒng)的生產(chǎn)裝備將逐漸無法支撐，因地制宜、因需而設的生產(chǎn)智能化將是重要的發(fā)展方向。 中國設施園藝智能化發(fā)展現(xiàn)狀、趨勢與模式 現(xiàn)狀與趨勢 中國設施園藝尚未達到智能化階段，事實上，設施園藝的機械化仍在發(fā)展之中。據(jù)農(nóng)業(yè)部規(guī)劃設計研究院設施農(nóng)業(yè)研究所進行的設施農(nóng)業(yè)機械化水平評估報告（2014年）顯示，中國設施園藝耕整地機械化率為36%，灌溉施肥機械化率為17%，其他環(huán)節(jié)則更低。機械化是自動化、智能化的基礎條件，機械化水平?jīng)Q定了中國設施園藝智能化程度低的現(xiàn)狀。 與此同時，在扶持政策和產(chǎn)業(yè)需求的雙重推動下，中國設施園藝智能化在部分環(huán)節(jié)、部分產(chǎn)業(yè)節(jié)點上陸續(xù)開花結果，從而逐步形成了擴大、延伸態(tài)勢。自20世紀90年代起，溫室環(huán)境智能控制系統(tǒng)就開始引進、應用并逐步消化吸收，形成了一批自主創(chuàng)新的技術和產(chǎn)品，至今在溫室生產(chǎn)中的應用率雖不足1%，但體系日趨成熟，觀念深入人心。圖2和圖3為坐落在上海浦東的中國第一個智能化種苗工廠局部場景。可以說，中國的設施園藝智能化是從環(huán)境控制智能化開始的，但也被廣泛地誤解為二者是等同的。隨著集約化種苗產(chǎn)業(yè)、設施盆栽產(chǎn)業(yè)聚集效應的形成，出現(xiàn)了智能種苗工廠和智能盆栽花卉生產(chǎn)工廠，產(chǎn)生了致力于全程智能化裝備體系研究開發(fā)和集成實施的企業(yè)。這些企業(yè)對設施園藝智能化研究和應用的探索，將成為產(chǎn)業(yè)升級的新動力。 發(fā)展模式 中國設施園藝形式多樣，經(jīng)營規(guī)模差異明顯，發(fā)展水平不同，設施園藝智能化也應采取差異化的發(fā)展模式。當前，集群式日光溫室和大棚在設施園藝中占比最大，工廠化育苗對產(chǎn)業(yè)的節(jié)點帶動作用最為顯著，全程規(guī)模化生產(chǎn)企業(yè)龍頭作用最強，因此，可依據(jù)這三種典型的設施園藝生產(chǎn)類型，重點突破和發(fā)展分散集群式設施關鍵環(huán)節(jié)智能化、種苗生產(chǎn)智能化和龍頭企業(yè)全程智能化。 分散集群式智能化應用于日光溫室和塑料大棚，鑒于設施條件、生產(chǎn)規(guī)模的限制，不能一蹴而就，應重點解決環(huán)境控制、水肥和植保管理、物料和產(chǎn)品輸送、產(chǎn)品的商品化處理四個主要環(huán)節(jié)。在環(huán)境控制和水肥管理上，采用集群式智能化，在提高效率的同時適度降低裝備投入成本。在物料和產(chǎn)品輸送、產(chǎn)品的商品化處理上，宜采用分散作業(yè)、集中處理的原則，研發(fā)推廣適應集中定點作業(yè)的清選設備、分級設備、包裝設備和儲運設備，在全面統(tǒng)籌的基礎上實現(xiàn)整個集群的作業(yè)智能化。
種苗生產(chǎn)智能化是當前條件最為成熟的發(fā)展類型。種苗生產(chǎn)周期短，易于移動，現(xiàn)代化的種苗生產(chǎn)均實現(xiàn)了無土栽培技術的普遍應用，因此最具智能化發(fā)展?jié)摿Α７N苗生產(chǎn)智能化應立足于解決種苗生產(chǎn)全過程的問題，包括播種（組培、嫁接或其他繁殖方式）、發(fā)芽、移栽、生長培養(yǎng)、煉苗、分級補苗和商品包裝等全部環(huán)節(jié)，還須在作業(yè)智能化的基礎上，以設施園藝專用ERP軟件為基礎，實現(xiàn)資源管理。根據(jù)設施農(nóng)業(yè)研究所對項目的實例測算，全程智能化條件下的種苗生產(chǎn)，單位面積產(chǎn)出量是傳統(tǒng)集約化種苗生產(chǎn)的2.5倍以上。
設施園藝龍頭企業(yè)不僅銷售自身生產(chǎn)的產(chǎn)品，還肩負著帶動農(nóng)戶實現(xiàn)標準化生產(chǎn)、進行產(chǎn)品收購和銷售的責任，產(chǎn)品吞吐量大，附加值高，生產(chǎn)鏈條長，一般都具備從種苗到商品化農(nóng)產(chǎn)品的完整作業(yè)過程。無論是蔬菜還是花卉主導型生產(chǎn)者，都具備實現(xiàn)全程智能化的條件和潛在需求。全程智能化至少應包括種苗生產(chǎn)、成品生產(chǎn)、商品化處理和存貨管理四個主要方面，也須包括和種苗智能化同樣的資源管理內容。
中國設施園藝智能化發(fā)展路徑
如前文所述，中國設施園藝機械化基礎薄弱，與智能化相距甚遠，應選擇循序漸進的發(fā)展路徑，從夯實基礎，到重點突破，再達全程智能化的目標。 實現(xiàn)全程機械化是基礎 與工業(yè)智能化的實現(xiàn)歷程相仿，設施園藝機械化、自動化是智能化的基礎條件。當前，應加速適應于各種類型溫室設施的專用作業(yè)機械設備的開發(fā)，加強與工業(yè)等其他行業(yè)的技術交流，通過交流互通提高開發(fā)速度。不僅要開發(fā)推廣適合日光溫室和大棚耕整地溫室設施專用設備，而且要重視無土栽培為主的全程化栽培生產(chǎn)作業(yè)設備的全面推進。 突破關鍵環(huán)節(jié)的自動化是近階段的重點 就現(xiàn)階段論，設施生產(chǎn)涉及到的全部環(huán)節(jié)中，不同環(huán)節(jié)的經(jīng)濟效率杠桿作用差異很大，差異源于勞動力的使用及人工作業(yè)對質量的影響。比如在育苗生產(chǎn)中，嫁接環(huán)節(jié)、移栽環(huán)節(jié)、穴盤播種環(huán)節(jié)使用勞動力密集，且作業(yè)水平對產(chǎn)品質量影響大，而包裝環(huán)節(jié)和基質處理環(huán)節(jié)等所用人工較少。因此，應在調研、測算的基礎上，選擇從杠桿作用大的環(huán)節(jié)開始，率先解決關鍵環(huán)節(jié)自動化。 加強資源整合實現(xiàn)軟件提升 在努力實現(xiàn)全程機械化和關鍵環(huán)節(jié)自動化的過程中，整合農(nóng)藝栽培資源、裝備技術資源、管理技術資源，選擇管理水平高的育苗企業(yè)或龍頭企業(yè)，以及具有一定基礎的集群化日光溫室或大棚生產(chǎn)基地，以總體標準化、局部定制化的手段開發(fā)頂層架構軟件，通過積累，逐步奠定智能化的核心基礎。 實現(xiàn)全程智能化 通過上述過程，以技術水平高、經(jīng)濟價值高的設施生產(chǎn)門類為突破口，率先實現(xiàn)某一生產(chǎn)類型的全程智能化，再根據(jù)產(chǎn)業(yè)總體發(fā)展水平，逐步覆蓋規(guī)模較大的連棟溫室，進而覆蓋整個產(chǎn)業(yè)。
結論 智能化是設施園藝產(chǎn)業(yè)發(fā)展的高級階段，也是社會經(jīng)濟發(fā)展水平和科技能力作用于設施園藝產(chǎn)業(yè)的綜合結果。中國設施園藝產(chǎn)業(yè)雖然距離智能化的目標還很遠，但軟件與信息技術、自動化控制技術、機械裝備等關鍵性支撐技術已然豐富，在其他領域應用廣泛。選擇適當路徑，提供必要的政策支持，以效益提升為導向，設施園藝的全程智能化實現(xiàn)可期，對現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的提升推動作用也將更為顯著。
設施園藝是設施農(nóng)業(yè)的標志產(chǎn)業(yè)之一，是集優(yōu)質、高產(chǎn)、高效、安全為一體的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式，是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式轉變和農(nóng)業(yè)結構調整戰(zhàn)略的重要支撐。多年以來，設施農(nóng)業(yè)在保障和豐富蔬菜供給、改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件、提高農(nóng)業(yè)經(jīng)濟效益、推動農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展和促進農(nóng)民就業(yè)增收等方面發(fā)揮著重要作用。據(jù)相關資料統(tǒng)計，截止到2013年，中國設施栽培總面積已達395 萬公項，設施蔬菜總量2.5 億噸，占鮮菜供應的40%以上，產(chǎn)值超過8000 億元。
作為一個龐大的產(chǎn)業(yè)，在數(shù)據(jù)與信息技術高速發(fā)展的時代，在新常態(tài)的發(fā)展階段中，設施園藝的智能化也成為熱點話題，成為在研究和生產(chǎn)應用領域都得到高度重視的前沿技術板塊。本文在借鑒設施園藝發(fā)達國家和工業(yè)領域經(jīng)驗的基礎上，對中國設施園藝智能化發(fā)展趨勢進行剖析，提出中國設施園藝智能化的發(fā)展路徑。
設施園藝智能化的概念
智能化是以自動化為基礎，由現(xiàn)代信息技術、現(xiàn)代管理技術、行業(yè)專用工藝技術匯集而成的應用集成。智能化是對自動化生產(chǎn)體系的升級，是具有決策判斷能力、自適應和協(xié)作溝通能力的智慧作業(yè)系統(tǒng)。智能化之于生活家居，形成了智能樓宇住宅；之于汽車，形成了自動泊車等類似系統(tǒng)。智能化的核心目標是通過設備全部替代人的操作，部分替代人的決策，在節(jié)省人力的同時，使操作更精準，使決策更科學。設施園藝智能化，是通過裝備技術完成設施園藝生產(chǎn)過程，自栽培管理等生產(chǎn)操作起，延展至采收和商品處理，實現(xiàn)設施生產(chǎn)自動作業(yè)，設施生產(chǎn)和經(jīng)營的協(xié)同管理與系統(tǒng)決策。
值得注意的是，設施園藝智能化與溫室環(huán)境控制智能化不同，前者著眼于設施園藝整個生產(chǎn)過程，后者著眼于溫室環(huán)境本身；與物聯(lián)網(wǎng)在設施農(nóng)業(yè)上的應用不同，前者重在作業(yè)與管理，后者重在對產(chǎn)出條件和產(chǎn)出商品的全程跟蹤和管理。與互聯(lián)網(wǎng)+不同，前者重在組織的協(xié)同內控與執(zhí)行，后者重在組織的開放與外部共享。
設施園藝智能化的必要性
設施園藝發(fā)達國家的智能化歷程與現(xiàn)狀 以荷蘭和美國為例，都是設施園藝發(fā)達國家，兩國的設施園藝產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式不盡相同，但殊途同歸，都走向了全面自動化（除部分采收環(huán)節(jié)外）和局部智能化的應用發(fā)展道路。在荷蘭，從20世紀90年代起逐步推進設施園藝生產(chǎn)自動化，伴隨著信息技術的發(fā)展，將之快速移植應用于設施園藝之中，于90年代末形成了全面的自動化裝備體系，建立了勞動力管理、能源管理、環(huán)境管理和系統(tǒng)資源管理體系，逐步實現(xiàn)了智能化。美國沿襲荷蘭的路徑，不同之處在于更為注重規(guī)模，注重大規(guī)模生產(chǎn)體系下的集約化組織方式，具體技術大致相同，但均以原創(chuàng)型的研究開發(fā)為主導。正是由于高度智能化的裝備支撐，才使其在勞動力和生產(chǎn)資料成本高企的形勢下，實現(xiàn)了設施園藝企業(yè)在高度市場化的產(chǎn)業(yè)競爭環(huán)境中的生存和發(fā)展。
以這兩個國家為代表的設施園藝強國，智能化的普及應用經(jīng)歷了起步、關鍵節(jié)點突破和覆蓋環(huán)節(jié)延伸三個階段，除諸如采收等部分節(jié)點外，至今，在蔬菜和花卉兩個主導品類方面，基本實現(xiàn)了栽培到交貨上市的產(chǎn)業(yè)鏈全程自動化和關鍵環(huán)節(jié)智能化。荷蘭溫室智能化應用率超過90%。而在盆栽花卉領域，在各類作物的產(chǎn)后處理環(huán)節(jié)中，智能化率達100%。圖1展示了荷蘭一家盆花生產(chǎn)企業(yè)的全程智能化盆栽生產(chǎn)場景。
智能化給設施園藝種植企業(yè)帶來的效益是綜合性的。一方面，因為智能裝備的精準無誤，使其栽培生產(chǎn)作業(yè)實現(xiàn)了可靠精準的管理，從而獲得高產(chǎn)；另一方面，基于智能體系的決策，使其生產(chǎn)管理、經(jīng)營管理都經(jīng)過科學的邏輯判斷，降低了誤判率，從而獲得持續(xù)的經(jīng)營效益。
工業(yè)領域的智能化歷程
設施園藝現(xiàn)代化可以看作農(nóng)業(yè)生產(chǎn)工業(yè)化的過程，即常說的工廠化農(nóng)業(yè)。事實上，設施園藝裝備大量源于工業(yè)。因此，工業(yè)領域的發(fā)展路徑值得借鑒。自工業(yè)革命開始，發(fā)達國家的工業(yè)發(fā)展經(jīng)歷了機械化、電氣化、自動化、智能化四個階段，如今雄心勃勃期望邁進工業(yè)4.0時代（德國稱為工業(yè)4.0，美國則稱為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)或再工業(yè)化），中國則提出了中國制造2025。機械化實現(xiàn)了省力提效的目標，電氣化使效率進一步提高，自動化則使機器代替了人的操作，智能化使設備代替人進行控制和管理。工業(yè)4.0則高于智能化，也可稱為交互充分、個性彰顯的智能化，或智能制造的互聯(lián)網(wǎng)化。以汽車工業(yè)為例，在智能化生產(chǎn)階段，流水線雖然效率極高，但只能生產(chǎn)標準的產(chǎn)品，一致的產(chǎn)品，消費需求和生產(chǎn)供給之間相互妥協(xié)。工業(yè)4.0的目標則是不降低效率的前提下實現(xiàn)個性化的產(chǎn)品生產(chǎn)，實現(xiàn)體現(xiàn)消費需求的訂單與滿足需求的生產(chǎn)之間實時的對話與協(xié)調，其結果是，在一條流水線上生產(chǎn)出來的產(chǎn)品可能是不一樣的。當然，鑒于初級配件的標準化，妥協(xié)依然存在，只是消費需求對生產(chǎn)供給的妥協(xié)更少而已。
無論是工業(yè)智能化，還是工業(yè)4.0，都是以更高效的生產(chǎn)、最大限度滿足消費需求為目標的，都是在經(jīng)濟效益驅動下發(fā)生的。這一點，設施園藝產(chǎn)業(yè)和工業(yè)相同，由自動化至智能化的發(fā)展態(tài)勢也必將相似，未來甚至向設施園藝4.0發(fā)展。另一方面，設施園藝以溫室為生產(chǎn)場所，由可控的微環(huán)境替代了不可控的自然氣候，具備工廠化生產(chǎn)的條件，具備工業(yè)發(fā)展理念實施的前提。
新常態(tài)下設施園藝智能化的發(fā)展需求
中國已進入新常態(tài)，對農(nóng)業(yè)而言，調結構、穩(wěn)增長、促改革成為主旋律。對于設施園藝產(chǎn)業(yè)來說，新常態(tài)意味著經(jīng)濟效益和社會效益并重，而不是單純追求某一項目的示范帶動等社會效益；意味著效率和安全并重，農(nóng)產(chǎn)品安全等監(jiān)管不足和消費者對質量的漠視已成為歷史；意味著綜合成本的提高、資源約束和競爭壓力的加大，意味著生產(chǎn)、管理、經(jīng)營發(fā)展方式的轉變，意味著效率提高壓力倍增，意味著決策失誤代價更大。這一切，對設施園藝生產(chǎn)提出了更高的效率、精準、應變要求。 城鎮(zhèn)化國策的快速推進，中國人口紅利時代的結束，將使勞動力成本持續(xù)上升，對設施園藝帶來的壓力將持續(xù)增加；產(chǎn)業(yè)之間、企業(yè)之間對勞動力資源的競爭，工作舒適度和強度成為重要的決定性指標。勞動力資源情況的變化，給設施園藝生產(chǎn)提出了完全不同于傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的、與工業(yè)相仿的人力資源高效管理和開發(fā)要求。
總之，新常態(tài)下，設施農(nóng)業(yè)種植者將面臨更為復雜的競爭環(huán)境，政策的扶持趨于理性，通過良好的經(jīng)營管理和極高的生產(chǎn)效率獲得經(jīng)濟效益是國家對產(chǎn)業(yè)的期望，也是對每一個從業(yè)者和企業(yè)的現(xiàn)實要求。為此，傳統(tǒng)的生產(chǎn)裝備將逐漸無法支撐，因地制宜、因需而設的生產(chǎn)智能化將是重要的發(fā)展方向。 中國設施園藝智能化發(fā)展現(xiàn)狀、趨勢與模式 現(xiàn)狀與趨勢 中國設施園藝尚未達到智能化階段，事實上，設施園藝的機械化仍在發(fā)展之中。據(jù)農(nóng)業(yè)部規(guī)劃設計研究院設施農(nóng)業(yè)研究所進行的設施農(nóng)業(yè)機械化水平評估報告（2014年）顯示，中國設施園藝耕整地機械化率為36%，灌溉施肥機械化率為17%，其他環(huán)節(jié)則更低。機械化是自動化、智能化的基礎條件，機械化水平?jīng)Q定了中國設施園藝智能化程度低的現(xiàn)狀。 與此同時，在扶持政策和產(chǎn)業(yè)需求的雙重推動下，中國設施園藝智能化在部分環(huán)節(jié)、部分產(chǎn)業(yè)節(jié)點上陸續(xù)開花結果，從而逐步形成了擴大、延伸態(tài)勢。自20世紀90年代起，溫室環(huán)境智能控制系統(tǒng)就開始引進、應用并逐步消化吸收，形成了一批自主創(chuàng)新的技術和產(chǎn)品，至今在溫室生產(chǎn)中的應用率雖不足1%，但體系日趨成熟，觀念深入人心。圖2和圖3為坐落在上海浦東的中國第一個智能化種苗工廠局部場景。可以說，中國的設施園藝智能化是從環(huán)境控制智能化開始的，但也被廣泛地誤解為二者是等同的。隨著集約化種苗產(chǎn)業(yè)、設施盆栽產(chǎn)業(yè)聚集效應的形成，出現(xiàn)了智能種苗工廠和智能盆栽花卉生產(chǎn)工廠，產(chǎn)生了致力于全程智能化裝備體系研究開發(fā)和集成實施的企業(yè)。這些企業(yè)對設施園藝智能化研究和應用的探索，將成為產(chǎn)業(yè)升級的新動力。 發(fā)展模式 中國設施園藝形式多樣，經(jīng)營規(guī)模差異明顯，發(fā)展水平不同，設施園藝智能化也應采取差異化的發(fā)展模式。當前，集群式日光溫室和大棚在設施園藝中占比最大，工廠化育苗對產(chǎn)業(yè)的節(jié)點帶動作用最為顯著，全程規(guī)模化生產(chǎn)企業(yè)龍頭作用最強，因此，可依據(jù)這三種典型的設施園藝生產(chǎn)類型，重點突破和發(fā)展分散集群式設施關鍵環(huán)節(jié)智能化、種苗生產(chǎn)智能化和龍頭企業(yè)全程智能化。 分散集群式智能化應用于日光溫室和塑料大棚，鑒于設施條件、生產(chǎn)規(guī)模的限制，不能一蹴而就，應重點解決環(huán)境控制、水肥和植保管理、物料和產(chǎn)品輸送、產(chǎn)品的商品化處理四個主要環(huán)節(jié)。在環(huán)境控制和水肥管理上，采用集群式智能化，在提高效率的同時適度降低裝備投入成本。在物料和產(chǎn)品輸送、產(chǎn)品的商品化處理上，宜采用分散作業(yè)、集中處理的原則，研發(fā)推廣適應集中定點作業(yè)的清選設備、分級設備、包裝設備和儲運設備，在全面統(tǒng)籌的基礎上實現(xiàn)整個集群的作業(yè)智能化。
種苗生產(chǎn)智能化是當前條件最為成熟的發(fā)展類型。種苗生產(chǎn)周期短，易于移動，現(xiàn)代化的種苗生產(chǎn)均實現(xiàn)了無土栽培技術的普遍應用，因此最具智能化發(fā)展?jié)摿Α７N苗生產(chǎn)智能化應立足于解決種苗生產(chǎn)全過程的問題，包括播種（組培、嫁接或其他繁殖方式）、發(fā)芽、移栽、生長培養(yǎng)、煉苗、分級補苗和商品包裝等全部環(huán)節(jié)，還須在作業(yè)智能化的基礎上，以設施園藝專用ERP軟件為基礎，實現(xiàn)資源管理。根據(jù)設施農(nóng)業(yè)研究所對項目的實例測算，全程智能化條件下的種苗生產(chǎn)，單位面積產(chǎn)出量是傳統(tǒng)集約化種苗生產(chǎn)的2.5倍以上。
設施園藝龍頭企業(yè)不僅銷售自身生產(chǎn)的產(chǎn)品，還肩負著帶動農(nóng)戶實現(xiàn)標準化生產(chǎn)、進行產(chǎn)品收購和銷售的責任，產(chǎn)品吞吐量大，附加值高，生產(chǎn)鏈條長，一般都具備從種苗到商品化農(nóng)產(chǎn)品的完整作業(yè)過程。無論是蔬菜還是花卉主導型生產(chǎn)者，都具備實現(xiàn)全程智能化的條件和潛在需求。全程智能化至少應包括種苗生產(chǎn)、成品生產(chǎn)、商品化處理和存貨管理四個主要方面，也須包括和種苗智能化同樣的資源管理內容。
中國設施園藝智能化發(fā)展路徑
如前文所述，中國設施園藝機械化基礎薄弱，與智能化相距甚遠，應選擇循序漸進的發(fā)展路徑，從夯實基礎，到重點突破，再達全程智能化的目標。 實現(xiàn)全程機械化是基礎 與工業(yè)智能化的實現(xiàn)歷程相仿，設施園藝機械化、自動化是智能化的基礎條件。當前，應加速適應于各種類型溫室設施的專用作業(yè)機械設備的開發(fā)，加強與工業(yè)等其他行業(yè)的技術交流，通過交流互通提高開發(fā)速度。不僅要開發(fā)推廣適合日光溫室和大棚耕整地溫室設施專用設備，而且要重視無土栽培為主的全程化栽培生產(chǎn)作業(yè)設備的全面推進。 突破關鍵環(huán)節(jié)的自動化是近階段的重點 就現(xiàn)階段論，設施生產(chǎn)涉及到的全部環(huán)節(jié)中，不同環(huán)節(jié)的經(jīng)濟效率杠桿作用差異很大，差異源于勞動力的使用及人工作業(yè)對質量的影響。比如在育苗生產(chǎn)中，嫁接環(huán)節(jié)、移栽環(huán)節(jié)、穴盤播種環(huán)節(jié)使用勞動力密集，且作業(yè)水平對產(chǎn)品質量影響大，而包裝環(huán)節(jié)和基質處理環(huán)節(jié)等所用人工較少。因此，應在調研、測算的基礎上，選擇從杠桿作用大的環(huán)節(jié)開始，率先解決關鍵環(huán)節(jié)自動化。 加強資源整合實現(xiàn)軟件提升 在努力實現(xiàn)全程機械化和關鍵環(huán)節(jié)自動化的過程中，整合農(nóng)藝栽培資源、裝備技術資源、管理技術資源，選擇管理水平高的育苗企業(yè)或龍頭企業(yè)，以及具有一定基礎的集群化日光溫室或大棚生產(chǎn)基地，以總體標準化、局部定制化的手段開發(fā)頂層架構軟件，通過積累，逐步奠定智能化的核心基礎。 實現(xiàn)全程智能化 通過上述過程，以技術水平高、經(jīng)濟價值高的設施生產(chǎn)門類為突破口，率先實現(xiàn)某一生產(chǎn)類型的全程智能化，再根據(jù)產(chǎn)業(yè)總體發(fā)展水平，逐步覆蓋規(guī)模較大的連棟溫室，進而覆蓋整個產(chǎn)業(yè)。
結論 智能化是設施園藝產(chǎn)業(yè)發(fā)展的高級階段，也是社會經(jīng)濟發(fā)展水平和科技能力作用于設施園藝產(chǎn)業(yè)的綜合結果。中國設施園藝產(chǎn)業(yè)雖然距離智能化的目標還很遠，但軟件與信息技術、自動化控制技術、機械裝備等關鍵性支撐技術已然豐富，在其他領域應用廣泛。選擇適當路徑，提供必要的政策支持，以效益提升為導向，設施園藝的全程智能化實現(xiàn)可期，對現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的提升推動作用也將更為顯著。
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