设施园艺智能化发展趋势与路径
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在数据与信息技术高速发展的时代，在新常态的发展阶段中，设施园艺的智能化成为热点话题之一，成为在研究和生产应用领域都得到高度重视的前沿技术板块。本文在借鉴设施园艺发达国家和工业领域经验的基础上，对中国设施园艺智能化发展趋势进行剖析，提出中国设施园艺智能化的发展路径。
设施园艺是设施农业的标志产业之一，是集优质、高产、高效、安全为一体的现代农业生产方式，是农业生产方式转变和农业结构调整战略的重要支撑。多年以来，设施农业在保障和丰富蔬菜供给、改善农业生产条件、提高农业经济效益、推动农村经济发展和促进农民就业增收等方面发挥着重要作用。据相关资料统计，截止到2013年，中国设施栽培总面积已达395 万公项，设施蔬菜总量2.5 亿吨，占鲜菜供应的40%以上，产值超过8000 亿元。
作为一个庞大的产业，在数据与信息技术高速发展的时代，在新常态的发展阶段中，设施园艺的智能化也成为热点话题，成为在研究和生产应用领域都得到高度重视的前沿技术板块。本文在借鉴设施园艺发达国家和工业领域经验的基础上，对中国设施园艺智能化发展趋势进行剖析，提出中国设施园艺智能化的发展路径。
设施园艺智能化的概念
智能化是以自动化为基础，由现代信息技术、现代管理技术、行业专用工艺技术汇集而成的应用集成。智能化是对自动化生产体系的升级，是具有决策判断能力、自适应和协作沟通能力的智慧作业系统。智能化之于生活家居，形成了智能楼宇住宅；之于汽车，形成了自动泊车等类似系统。智能化的核心目标是通过设备全部替代人的操作，部分替代人的决策，在节省人力的同时，使操作更精准，使决策更科学。设施园艺智能化，是通过装备技术完成设施园艺生产过程，自栽培管理等生产操作起，延展至采收和商品处理，实现设施生产自动作业，设施生产和经营的协同管理与系统决策。
值得注意的是，设施园艺智能化与温室环境控制智能化不同，前者着眼于设施园艺整个生产过程，后者着眼于温室环境本身；与物联网在设施农业上的应用不同，前者重在作业与管理，后者重在对产出条件和产出商品的全程跟踪和管理。与互联网+不同，前者重在组织的协同内控与执行，后者重在组织的开放与外部共享。
设施园艺智能化的必要性
设施园艺发达国家的智能化历程与现状
以荷兰和美国为例，都是设施园艺发达国家，两国的设施园艺产业发展模式不尽相同，但殊途同归，都走向了全面自动化（除部分采收环节外）和局部智能化的应用发展道路。在荷兰，从20世纪90年代起逐步推进设施园艺生产自动化，伴随着信息技术的发展，将之快速移植应用于设施园艺之中，于90年代末形成了全面的自动化装备体系，建立了劳动力管理、能源管理、环境管理和系统资源管理体系，逐步实现了智能化。美国沿袭荷兰的路径，不同之处在于更为注重规模，注重大规模生产体系下的集约化组织方式，具体技术大致相同，但均以原创型的研究开发为主导。正是由于高度智能化的装备支撑，才使其在劳动力和生产资料成本高企的形势下，实现了设施园艺企业在高度市场化的产业竞争环境中的生存和发展。
以这两个国家为代表的设施园艺强国，智能化的普及应用经历了起步、关键节点突破和覆盖环节延伸三个阶段，除诸如采收等部分节点外，至今，在蔬菜和花卉两个主导品类方面，基本实现了栽培到交货上市的产业链全程自动化和关键环节智能化。荷兰温室智能化应用率超过90%。而在盆栽花卉领域，在各类作物的产后处理环节中，智能化率达100%。图1展示了荷兰一家盆花生产企业的全程智能化盆栽生产场景。
智能化给设施园艺种植企业带来的效益是综合性的。一方面，因为智能装备的精准无误，使其栽培生产作业实现了可靠精准的管理，从而获得高产；另一方面，基于智能体系的决策，使其生产管理、经营管理都经过科学的逻辑判断，降低了误判率，从而获得持续的经营效益。
工业领域的智能化历程
设施园艺现代化可以看作农业生产工业化的过程，即常说的工厂化农业。事实上，设施园艺装备大量源于工业。因此，工业领域的发展路径值得借鉴。自工业革命开始，发达国家的工业发展经历了机械化、电气化、自动化、智能化四个阶段，如今雄心勃勃期望迈进工业4.0时代（德国称为工业4.0，美国则称为工业互联网或再工业化），中国则提出了中国制造2025。机械化实现了省力提效的目标，电气化使效率进一步提高，自动化则使机器代替了人的操作，智能化使设备代替人进行控制和管理。工业4.0则高于智能化，也可称为交互充分、个性彰显的智能化，或智能制造的互联网化。以汽车工业为例，在智能化生产阶段，流水线虽然效率极高，但只能生产标准的产品，一致的产品，消费需求和生产供给之间相互妥协。工业4.0的目标则是不降低效率的前提下实现个性化的产品生产，实现体现消费需求的订单与满足需求的生产之间实时的对话与协调，其结果是，在一条流水线上生产出来的产品可能是不一样的。当然，鉴于初级配件的标准化，妥协依然存在，只是消费需求对生产供给的妥协更少而已。
无论是工业智能化，还是工业4.0，都是以更高效的生产、最大限度满足消费需求为目标的，都是在经济效益驱动下发生的。这一点，设施园艺产业和工业相同，由自动化至智能化的发展态势也必将相似，未来甚至向设施园艺4.0发展。另一方面，设施园艺以温室为生产场所，由可控的微环境替代了不可控的自然气候，具备工厂化生产的条件，具备工业发展理念实施的前提。
新常态下设施园艺智能化的发展需求
中国已进入新常态，对农业而言，调结构、稳增长、促改革成为主旋律。对于设施园艺产业来说，新常态意味着经济效益和社会效益并重，而不是单纯追求某一项目的示范带动等社会效益；意味着效率和安全并重，农产品安全等监管不足和消费者对质量的漠视已成为历史；意味着综合成本的提高、资源约束和竞争压力的加大，意味着生产、管理、经营发展方式的转变，意味着效率提高压力倍增，意味着决策失误代价更大。这一切，对设施园艺生产提出了更高的效率、精准、应变要求。