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??20??世纪??50??年代。
这一时期，我国立足于集体农业生产模式，并于“一五”期间引进苏联技术。例如，兴建“东方红洛阳拖拉机厂”，并以哈尔科夫拖拉机厂“德特??54”为基础生产出“东方红??54”金属履带式拖拉机，这标志着我国从此由铁犁牛耕开始进入农业机械化进程。
东方红54履带式拖拉机
同期还有??1956??年正式命名的天津拖拉机厂及“铁牛”牌拖拉机，1958??年建立的长春拖拉机厂生产的“上游”牌拖拉机，1958??年上海拖拉机厂生产的第一台“红旗”牌拖拉机，以及江西、清江、邢台、湖北、新疆等拖拉机厂。这些拖拉机制造企业代表了一个时代的技术水平，成为当时的十大农机制造厂，也为我国农机产业发展进入新的时代奠定了基础。
第二阶段始于改革开放。
此时，农业生产模式由集体生产模式改变为包产到户，以苏联技术为基础的农机技术体系已难以满足个体化农业生产过程中的复杂多变的使用需求，于是十大农机制造厂纷纷推出满足农村改革的小四轮、小手扶等农机产品。但是，这一短暂的自主创新产品属于“土法制造”，成“体系”不足。
在“技术换市场”的思路指导下，我国于??20??世纪??80??年代末以成套引进意大利菲亚特的中、大马力轮式农机体系为标志，开始了以欧美技术体系为代表的第二代农机体系的“引进—消化—吸收—再创新”的产业发展历程，并以此为基础催生了以产业配套为特征的农机产业聚集区和新的农机品牌。
如今，以河南洛阳、山东潍坊、江苏常州为主的三大农机生产制造基地已经成型；此外，浙江东部、安徽芜湖、吉林、河北等地也形成了一定规模的农机产业聚集。
我国农机创新体系的断代划分
体系的建立不仅包含技术体系，还包括制造体系、标准体系、商业体系、人才体系等。仅从技术体系上来看，上述两个历史阶段明显分属两代不同的技术体系，并且时间上的持续期都在??30??年左右。
从全球来看，以美国凯斯公司??2016??年研制的全球第一台无人驾驶智能农机作为标志，世界农机发展站到了以信息技术为核心的新一代农机体系的关口。
凯斯无人驾驶概念拖拉机
技术发展的断代 （整理、区分、分代）对于厘清思路、指导研发具有重要意义。因此，有必要对我国农机技术体系进行断代划分。世界上，农机正式起源于??18??世纪??60??年代第一次工业革命，而直到??1949??年新中国成立后我国才开始建设自己的农机工业体系。因此，我们将以拖拉机为代表的我国农机工业发展历程划分为??3??个阶段，即三代体系 （图??1）：
图1 我国农机创新体系技术断代图
1. 第一代体系——苏联技术体系 （1956—1986??年），以差速转向技术、动力系统、湿式主离合器等技术为核心；
2. 第二代体系——欧美技术体系 （1986—2016??年），以电动燃油喷射、高压共轨燃油机、动力换挡等技术为核心；
3. 第三代体系——信息化技术体系 （2016—2046年），以清洁能源、无人化和智能化作业为主要特征的新一代农机技术体系。
第一代与第二代农机体系大致都经过了??30??年发展历程，尤其是改革开放以来建立在第二代体系之上的农机工业更是成绩斐然。自??2004??年??6??月25日全国人大通过《中华人民共和国农业机械化促进法》后，我国的农机工业经历了“黄金十年”的快速发展。2018??年国家统计局发布的工业运行数据显示，全行业主营业务收入??2??601.32??亿元人民币，我国已经成为全球第一农机制造大国。
我国的农机行业存在的核心问题
由于我国农机的前两代技术体系都是依靠技术引进，属于追赶者，这是造成我国农机工业长期处于落后状态的核心原因之一。综合来看，我国的农机行业存在的核心问题主要体现在??3??个方面。
1
我国农机工业长期依靠引进、消化、吸收国外农机技术，缺乏自主的创新技术能力和基础技术研究，导致我国农机产业“大而不强”
从农机装备整体水平上来看，由于缺乏大量基础共性技术研究，核心零部件长期依赖进口，虽然目前我国已经成为全球第一的农机生产制造和消费大国，但整体的装备技术水平与全球农机强国相比，还存在至少??30??年以上的差距 （表??1）。
表 1 国内外农机关键技术指标对比
从行业龙头规模来看，国内农机行业竞争格局分散，市场集中度有待提高，具备国际竞争力和品牌影响力的大型企业集团严重缺乏。虽然??2018??年我国农机生产企业总产值为??2??600??多亿元人民币 （不含零部件企业），其总额仅为全球农机巨头约翰迪尔公司??293??亿美元产值的??1.3??倍左右。
同期我国最大农机企业总产值只有不到百亿元人民币，与世界农机巨头相比存在当量级的差距。究其根源还是创新不足：我国农机企业的研发费用占企业销售额不足??2%，而国外主要农机企业基本在??4%—6%。现代设计方法与试验条件滞后，产品开发周期是国际水平的??2—3??倍。
学科方面，农业装备学科世界前??20??名高校均分布在欧、美、日，中国高校无一入围。人才方面，我国农机产业到??2020??年的人才缺口为??16.9??万人，到??2025??年缺口将高达??44??万人。
2
我国农机产品需求多元，但实际情况是农机种类少，低水平重复、恶性竞争现象严重
我国地域辽阔，经纬度跨度大，导致我国的农业生产呈现出多样化的特征，如长江中下游地区的水田、东北黑土地的规模农业、宁夏青海地区的干旱农业、西南地区的丘陵山地农业、渤海湾地区的盐碱地农业等。
复杂的地形地貌与气候特征导致农作物的品种多样化，作业方式多样化，因此所需要的农业装备也是多样化。但是由于农机基础技术体系不掌握在自己手中，导致新产品研发周期长、水平低，加上核心技术的基础投入不足，使得我国农机企业产品扎堆严重，呈现低水平重复、恶性竞争的特点。
目前，我国农机品种依然聚焦在三大主粮作物的耕种收环节，针对棉、麻、油、糖等作物则缺少农机供给。从全球范围看，全球农机产品种类已达??7??000??多种，而我国农机产品的品种只有??4??000??多种。我国“无机可用”现象将长期存在，根据区域生产特点开展个性化农机定制的需求迫切。
3
依靠现有的农机体系不能满足乡村振兴、“一带一路”建设等国家需求
一切技术催生的劳动工具都是生产力和生产关系相互作用的必然结果，农业机械的革新过程也是社会发展历程的反映。从社会发展角度看，随着我国城镇化进程的加速，农村人口逐步转为城市人口，农村劳动力的短缺导致出现土地“撂荒”的现象。“00后”“10后”很难再像他们的祖辈一样从事传统“面朝黄土背朝天”的农业生产。
因此，乡村振兴战略的实施需要吸引更多的中高端技术人才回流到农村成为新时代的职业农民，从而实现城镇化发展和乡村振兴相得益彰，良性互动。
而这些“新农民”则需要借助高端智能农机，如同操作手机、电脑一样来从事现代化的农业生产。从新时期的社会主义土地制度看，土地属于国家和集体，但是在生产关系变革过程中，土地制度也随之变革。从新中国成立后的人民公社制度，到改革开放后的“包产到户”，再到如今的土地确权中的“三权分立”，都伴随着土地集约化程度的改变。
小农经济的精耕细作与规模化生产的精准高效，都会反应在生产工具的创新变革上。我国土地的适度规模经营以及人民对高质量农产品的需求，都将催生智能化的农业生产装备，而目前的生产工具并不能适应这样的发展趋势和要求。
此外，“一带一路”沿线发展中国家农业生产效率和生产水平较低，急需中小型农机装备。而对于中小型农机装备，发达国家不愿意制造，“一带一路”沿线国家没有能力制造，这种情况下我国的农机工业蕴含巨大的发展机遇。然而，目前我国出口到中亚和非洲市场的拖拉机竟然竞争不过印度马恒达这样的农机企业。因此，我国农机工业亟待研发技术先进、质量过硬的第三代农机。
中国的发展面临“百年未有之大变局”，中美经贸摩擦只是这场大变局的开端。粮食安全作为国家三大基础安全之一，在中美经贸摩擦的大背景下重要性愈发突出。
美国每次都将大量农产品的输入作为谈判的主要诉求，而大量农产品输入将逐步削弱我国粮食自我保障能力。依靠第三代农机推动我国的农业生产方式变革的时代已经来临。如同我国移动通信产业历经“2G??跟随—3G??突破—4G??同步—5G??引领”的历史性跨越一样，必须在农机行业构建自主可控的第三代农机的创新体系，走出一条我国农机工业创新发展的新道路。
孙凝晖中国工程院院士，中国科学院计算技术研究所所长、研究员、博士生导师，计算机体系结构国家重点实验室主任、学术委员会副主任，中国计算机学会高性能计算专业委员会主任，中国计算机学会副理事长，《计算机学报》主编，中国科学院大学计算机与控制学院副院长，中国科学院信息科技领域发展路线图战略研究专家组组长。主要研究领域包括高性能计算、计算机体系结构。
张玉成中国科学院智能农业机械装备工程实验室高级工程师，北京中科晶上科技有限公司副总经理。主要研究领域智能农机，复杂农业系统控制理论与方法。
排版：筱小鹿
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