1 大蒜播种过程特点及机械化播种迫切性
1.1 播种过程特点 1.1.1农艺影响
大蒜鳞牙朝向，脊背朝向是大蒜播种时的两项重要农艺要求。这两项农艺条件对大蒜生产的产量，质量和收益产生比较大影响。甚至影响到种植是否成立的程度，如果大蒜播种时，鳞牙朝下比例比较大的话，这季大蒜种植基本上亏损。
大蒜播种时的其他农艺要求，如行距，株距，播种深度，播种时间等条件虽然对大蒜的产出效益影响也比较大，但这些条件很方便采用机械化方式去实现和控制。因而在机械化大蒜播种中，这不是主要影响因素。
鳞牙的朝向对大蒜的影响，主要是对蒜头重量和横径产生影响。依据普遍农户大蒜生产得到的经验及南京农业机械化研究所的研究表明(参考文章：金诚谦等 大蒜播种时鳞芽朝向对大蒜生长发育影响的试验研究，农业工程学报，2008-04)：播种时鳞芽朝下时，收获蒜头重量轻，横径小。单体与鳞牙朝上比，重量只到60%，横径只到80%（横径与大蒜价格关系是非线性关系，基本上倒立栽培产出蒜果均处于严重低价区域），倒立播种在相同条件下的产出价值仅为朝上播种产出价值的49%(相关分析见附录)。
大蒜种植时脊背朝向主要影响大蒜生长时的叶片朝向，进而影响叶片光合作用和产量。其影响的显著度不及鳞径朝向的影响，目前有这方面研究、试验及论文，但暂时没有找到。
1.1.2 劳动强度大
为保证大蒜播种时的鳞牙朝上和行株距的一致性，国内主要采用人工播种。播种时为保证鳞牙朝上，播种人员一般从蹲到跪，或者半蹲半跪的方式播种，其劳动强度可想而言。即使和其他人工作业的农作物播种比起来，其劳动强度也基本上是最大的。
1.1.3 用工集中
依据联合国统计，世界大蒜播种面积在1000万亩左右，其中中国是大蒜的主要产地，播种面积为600万亩左右。中国主要产区在山东金乡为中心，500公里范围内；大蒜播种时间主要集中在9月下旬到10月上旬；播种时由于劳动强度比较大，播种效率比较低，熟练大蒜播种人员一天仅能完成0.02hm2（0.3亩）的播种面积，一个大蒜播种季度需要几千万人天的工时。由于播种地域，时间，效率的限制，大蒜播种用工非常集中，大蒜主产区要获得播种劳力困难。 1.2 机械化播种需求迫切
中国成为大蒜的主产区，除中国部分地区大蒜个头大，质量好外，劳动力充足及成本低是一个主要因素。大蒜从播种，薄膜开口到收蒜薹、蒜苗、蒜果，每一株大蒜需要手工完成工序数5到7次，其中每一道工序，都是非常繁重的体力劳动。过去，由于中国劳动力充足，劳动力成本低，所以大蒜种植面积很大，出口量也很大。每年出口量达到200万吨以上,是中国主要的经济作物出口品种。
随着国内经济的发展，中国的劳动力正在变得不再充足，劳动力成本也正在变得越来越高，相关资料表明，从2008年到2015年，中国农业单体从业人员成本提高了3倍，新的农村体力劳动力基本上没有得到补充。这一现象逐渐使中国大蒜的生产成本快速增长。增长到一定程度，当劳动力成本到达某个临界值时，在未来十年内，大蒜将很难再在国内进行规模化生产。受到可耕种面积制约，国外不考虑农艺要求的机械化播种方式也难适应国内环境。国内一些过去的大蒜主产区，如陕西的兴平和武功，最近一些年大蒜播种面积已经大大减少，未来几年规模种植将可能会完全从该地区消失。
依据笔者山东，河南，湖北，陕西，四川等各地的调研结果，大蒜从种植到收获，单亩人工成本已经达到1200-2500元左右，而且这一成本在未来还将不断攀升；更可怕的是，在大蒜生产季节，有时候有些地区几乎找不到用工。
实现大蒜播种、收割、提薹机械化是解决这一问题关键，也是中国经济发展的必然。今天，中国粮食作物生产基本上已经完全实现了机械化，下一步在经济作物上实现机械化，是一种大势所趋。
2 国内外大蒜播种机械化情况
国外发达国家，如美国，法国，日本，西班牙等国家，在大蒜生产上基本上都实现了播种机械化。但这种机械化是受到限制的机械化，没有考虑农艺要求，无法保证鳞牙朝上。在这些国家不保证鳞牙朝上的种植是行得通的，这些国家要么可耕地面积相对宽裕，要么蒜农可以通过大蒜分级，用比较高的价格在其国内来销售这些产品，其经济效益基本上不太受到影响。
包括中国农科院在内的多家研究所，企业，农户，都在大蒜播种机械上有过尝试，开发十几种大蒜播种机产品，但受到各种技术和适应性限制，没有一种产品得到市场认可，也没有一种形成商品化广泛推广。
国外的大蒜播种机也在国内进行过市场行为，如西班牙的宝奇和法国的艾门及韩国的大蒜播种机企业等，都在国内进行试验销售，但基本上都是无果而终。新疆昭苏引进过艾门的大蒜播种机、山东莱芜引进过韩国的大蒜播种机，都没有获得农户的认可。
综合这些情况，国内基本上还没有成功的可商业化的大蒜播种机。目前以各种方式出现的大蒜播种机大致都存在着下列问题：
1 无法满足农艺要求，特别是无法满足中国特点的农艺要求。主要就是无法保证大蒜鳞牙朝上并且直立。
2 效率限制。大蒜播种机除满足农艺要求外，还要求具有一定的效率。大蒜播种机机具复杂，成本比较高，农户采购播种自己的种植过程因为价格高而不合算；农机手购买后为大量农户服务又因为种植效率底下而不具有经济性。
3 播种机适应性差。大蒜播种机有很多适应条件，这些条件包括地域条件(影响行株距，间作等)，土壤条件（土壤湿度，颗粒大小，土壤土质是粘土还是沙土），种子(种植尺度大且分布宽，选种)，种植目的（苗蒜、果蒜、薹蒜或者混合目标），田亩条件(面积和形状)等。
3 商业化大蒜播种机实现技术
3.1 大蒜播种机技术要求
多项研究表明，适应国内大蒜种植方式，同时能进行商业推广的大蒜播种机，主要要解决下列技术问题：
1 为保证大蒜种植后鳞牙朝上，需要大蒜播种机解决以下三个关键技术问题
1 精密排种技术 2 大蒜鳞牙识别技术 3 直立播种技术
必须在每个技术环节，解决其效率问题，使大蒜播种机在其运行的各个阶段均具有2 生产效率问题 一致或者设计的效率。
3 适应性问题 必须在功能，性能上充分考虑中国大蒜播种的适应性，这些适应性包括地域条件，土壤条件，种植目标，种子状态，田亩条件等的限制。
3.2 现存大蒜播种机技术思路问题
国内外现存的大蒜播种机都存在技术思路问题，期望采用传统的农机技术，解决大蒜播种问题。在技术实现上几乎是不成立的。这些播种机也许能解决其中的一部分问题，但是实现商业化的大蒜播种机的技术问题是相互联系，因而只要有一个问题没有解决，这样的大蒜播种机就不具备市场价值。
所谓传统农机技术，就是通过一个连续的，系列化的方式和过程，对处理的目标无差异的处理。表现在大蒜播种机上，就是对每一瓣蒜瓣都通过相无差异的排种、鳞牙识别、倒向及植入。这一方法对于其他种子尺度小，分布有限，种植要求简单的播种，在实践上证明是行得通的，但对于大蒜播种这一直立度要求严格，种子形状复杂且尺寸大且差异大，分布广的种植，要想采用传统大蒜播种技术来实现，是很困难的，这点已经得到了客观的验证。采用这种思想开发的大蒜播种机，要么无法保证播种质量（漏播和倒立数量大），效率低下，不具有实用价值；要么机构复杂、成本大、不稳定，也不具备市场推广的价值。
3.3 新型大蒜播种机的基本技术思路
现代技术的发展，为实现大蒜播种机商业化产品的提供了技术支撑。特别在播种机中运用视觉技术，工业自动控制思想，使开发具有市场价值的大蒜播种机成为可能。
1 智能思想
智能思想就是采用智能的方式，实现对大蒜的蒜种的鳞牙的方向的识别和大蒜蒜种尺度，缺陷的确定，以便后续依据这些识别的结果，决定对单粒蒜种采取的处理方式
这一思想是主要是通过视觉技术和软件技术来实现的
这一思想，可以准确确定大蒜的尺度和质量，对不符合尺度和表面质量的大蒜进行剔除，并依据大蒜鳞牙方向决定后续处理方式。
2 自动控制思想
传统的农机，在处理对象过程中是连续的，无差异化的。采用这一思想处理复杂的过程，设备必然非常复杂。自动控制思想，是将连续的过程分解成一个个独立过程，通过控制系统来保证这些过程的时序一致性。
这一思想将大大降低大蒜播种机的复杂程度，提高大蒜播种机的效率，功能完整性和机械的适应性。为商业化大蒜播种机设计提供理论支持。
实际上，实现这些思想的技术中的一部分，国内相关的高校，研究所（如青岛农业大学，南京农业机械化研究所，西北农林科技大学，山东五征集团，中国矿业大学，南京农业大学等等），基本上都进行过一些研究。进行了一些方向性的尝试。但这些单位无法在一台设备中全面解决这些技术问题。更重要的是，这些单位的尝试，在技术可实现方面欠缺比较大。所以这些单位尚未设计一个完整的，具有商业价值的大蒜播种机。至于那些注册专利和在大蒜播种机上有过实践的农户，其目标只是希望通过一些技术灵感来降低劳动强度而已，离可推广的，具有商业价值的产品，还离得太远，毕竟他们受到得限制也太大了。
3.4 新型大蒜播种机采用的技术
1 视觉技术：采用视觉技术，可以实现鳞牙朝向的识别和解决选种问题 2 机器人智能技术：采用机器人技术，可以实现排种的精确化和播种的准确化 3 材料技术：在局部上，为保证设备性能，我们采用了一些自行研制的特殊材料。 4 自动控制技术：通过自动控制技术，保证了整个大蒜播种机的协调工作。 5 软件技术：软件技术是实现自动控制的一个重要部分 6 机械技术：所有的技术，最后都通过机械技术来实现。
7 气动技术：在某些局部行为上，采用气动技术，实现排种精确化。
这些技术应用在大蒜播种机上，不仅会使我们的大蒜播种机完全实现商业价值，同时在大蒜播种机上采用这些技术，不仅在国内是领先的，在从查询相关技术专利和发表文章来看，在国际上也是领先的。
在我们的产品中，有8项实现的技术可以申请国内外专利，其中的2项，技术难度很高，属于完全创新技术。
4 开发产品主要技术指标和适应技术限制
4.1适应的技术限制范围
1 大蒜尺寸：适应所有的大蒜尺寸，能通过选种将不符合农艺要求和设备要求的尺寸的大蒜过滤
2 行距适应性：100-200mm,适应除苗蒜播种以外的所有大蒜播种 3 株距适应性：80-200mm,适应所有目标大蒜生产的大蒜播种 4 适应间作播种
5 土壤干燥，松软，颗粒度小且大颗粒泥土分布均匀 6 适应粘土和沙土
7 适应薹蒜和果蒜及薹果兼收型种植的播种 8 播种地块必须已完成耕地
9 播种地块限制，对那种利用小块地面自产自消耗的种植方式的地块，无法适应。 10 不伤害播种的大蒜蒜瓣(大蒜蒜瓣很容易受到伤害)，采用自动化技术进行高速蒜瓣传递，很容易伤害大蒜，影响大蒜的后期出牙和生长。
4.2 主要技术指标
1 速度指标：86000瓣/小时，按亩20000颗计算，达到4.3亩/小时，在实际播种时可以超出这一速度
2 朝向及直立度，大蒜直立且直立锥角小于10度 3 单次播种行数包括4，8，12行
4 完成包括土地整理，开沟，播种，覆土，压实等播种过程 5 能完成自动选种过程，可由农户设置选择大蒜尺寸范围 6 种箱容积可一次完成播种3-5亩 7 动力：需要45马力以上动力 8 一人操作，不需要辅助人员 5 开发企业的经营优势
5.1 方法论的创新思想和手段
按国外的创新思想，灵感对一个发明固然重要，但创新本质上是以指标为驱动的一个连续推理过程。从指标推导出一系列的功能和替代功能，然后从理论上找出实现这些功能的理论方法，最后依据这些功能的环境进行本地化设计，通过局部实验证明这些设计的结果达到指定环境要求的指标，即可认为这一设计是成功的。当一个系统被正确地连续分解成若干个功能序列组成，每一个功能在成立边界上被证明是可行的，那么整个系统就被认为是可行的。在这一思想方法下，指标提取，边界确定和合并，分解方法是实现发明创造的关键技术。
现在广泛流行的产品开发和创新主要是依赖在某些专业的长期经验积累和对产品的长时间的改进来实现的，这一方法的弊病是，开发产品准入高，要求长时间的积累和大量的资金。并且开发产品的周期长，在产品开发时，留有大量的空白，需要在后续的改进过程中实现。
新的创新思想方法颠覆了传统的产品开发方法思想，大大降低了新的产品开发的准入门槛，缩短了产品开发周期和降低了产品开发成本，提高了新产品开发成功几率。我们将这一思想应用于我们开发的很多的产品过程中，被证明是一种非常行之有效的方法。
我们采用了一些辅助工具协助我们以更好质量地利用这一思想，像我们使用的GoldFire这样的软件工具，大大缩短了我们解决困难技术功能点的周期和突破个体的经验限制。
5.2技术管理思想和技术实现思想
一旦产品开发的技术方法被完善后，技术管理就是提高产品开发效率的关键。 技术管理是用于计划、开发和实现技术能力，完成组织战略和运营目标。技术管理通常是指在技术行业当中所作的管理工作，在实际的产品开发管理中，除采用一定的工具进行技术资料的管理外，下列思想方法被经常应用于我们的开发中
1 模块化思想
将一个完整的系统拆分为多个独立的子系统，定义每一独立系统的条件，环境，行为，指标；不同的执行者对独立的子系统进行独立的开发，并在相应的条件和环境下，进行独立子系统的测试。这一方法的好处是可以并行工作，大大缩短产品开发周期，使开发人员目标和边界更清晰。
2 强调工程分析
在产品开发中，只要是没有考虑到的问题，在后续的过程中一定会出现，而当后续过程中再来纠正这些问题，改正的成本就会数倍的增加。实质上，一般这些问题中的绝大部分不是我们考虑不到的，而是技术管理出现了漏洞。
在技术管理中强调工程分析，可以将绝大部分问题在初始设计中被考虑，只留下少量的受各种原因无法考虑到的问题，通过工程分析的方法，找出影响结果的要素，变化方式，对结果指标的影响程度,以及应对方式。这一方法将大大缩短产品开发周期，降低产品开发成本。
5.3 大量的技术产品开发经验
截今为止，我们开发的产品包括： 1 飞机设计质量特性分布分析系统
该系统作为飞机设计过程中重量专业的一个关键技术和手段，使飞机设计的整体迭代周期大大缩短，设计的精度大大提高
该系统主要分析飞机在设计，制造，运营阶段飞机的区域质量特性分布，这一结果，将作为飞机设计的大量专业设计的依据，是飞机设计中一个关键设计。
这一系统被广泛应用于国内飞机设计研究所，如成都飞机设计所，沈阳飞机设计所，西安飞机设计所等等，几乎所有的国内的飞机设计单位都使用了我们的这一产品作为关键设计工具，这一系统使国内的飞机重量工程，在工程设计上基本上赶上或者超出国外的水平。
2 各种瓶盖质量视觉检测技术
瓶盖产品表面质量（其印刷质量）在瓶盖生产中被严格控制，由于瓶盖生产的高速性的特点(2400个/分钟)，采用人进行手工检测几乎是不可能的。
我们提供的技术产品，通过视觉识别和检测技术，实现了对瓶盖表面质量的自动在线检测，达到了检测其所有表面质量技术指标的能力。
3 应变片生产设备
应变片在完成光固后，其质量和技术指标成了保证产品质量的关键，由于应变片很小，因而采用人工来完成这些工序是很困难的，生产人员的劳动强度非常大
我们通过提供应变片激光切割设备，应变片表面质量检测设备，应变片自动测阻设备，完成了从应变片整版切片，到表面质量的检测，及单个应变片的阻值的测定等一系列的自动化生产过程，在这些产品中，我们通过视觉检测和定位技术，自动化技术，激光加工技术，使这些生产过程变得非常简单和高效，并且质量可控。
4 塑料瓶视觉检测技术
塑料瓶表面质量和一些功能指标是塑料瓶生产中的关键质量指标，在塑料瓶生产过程中，需要检测的检测指标达到20到30个。采用人工检测成本高，容易出现漏检，无法保证质量。
我们通过视觉检测的技术，实现了对塑料瓶表面质量的检测和其部分功能指标的自动在线检测，达到了检测其所有表面质量技术指标的能力。
5 码垛机器人
一种4轴机器人，用于将生产线上的物体，自动码垛到栈板上 …
我们注意到，这些开发的产品，不是局限在某一个行业和某一个技术方面，跨越的技术领域和行业领域是很宽的，之所以能成功开发这些产品，是因为我们形成了一系列的产品开发形而上的方法，在产品功能的技术实现方法上，产品研发成本控制上，产品研发周期等多个方面有丰富的方法经验和认知经验。
5.4 视觉技术和自动化控制技术能力
视觉技术是实现大蒜播种中的一项关键技术，在大蒜选种(种子尺度和种子及牙型的完整性)，蒜瓣鳞牙朝向识别上起关键作用。
我们在大量的以前的项目中大量采用过视觉和自动化控制技术，包括瓶盖检测，应变片生产设备、塑料瓶自动检测中均应用到了复杂的视觉识别和检测技术。除飞机质量特性分布分析系统外，其他的项目均采用到自动化控制技术。
5.5 机械技术能力
机械技术在大蒜播种机产品中是贯穿全部的技术过程，在开发我们的产品中，大量使用到了机械技术，这使得我们对机械技术有重要的理解。
5.6 成本优势
产品开发成本控制不好，是绝大多数产品开发失败的关键原因。
成本控制，不是要降低成本，而是使成本控制在计划范围内，我们在以下几个方面进行成本和计划的控制
1 加强设计阶段的工程分析
设计不是将一系列的功能叠加在一起，设计过程实际上是围绕技术目标和技术边界的一个工程分析过程，这一过程，需要将所有可能遇到的技术边界不适应的问题消灭在分析阶段，在这一过程中，95%以上的技术点的可能出现的问题被完整考虑，只剩下一些无法在原理阶段预知和经验无法确定的问题，被留下来作为后续改进的问题
这一过程的重要性不言而喻，这一过程将大大缩短产品研发的周期，减少不停的重复试验带来的巨大成本增加和周期的失控，对产品研发成本控制具有决定性影响。
2 强化技术实现的过程管理
技术管理，包括技术过程的技术管理，将可以使整个产品研发过程并行工作，设计，试制，试验过程得到完整的技术信息的支持，局部技术指标在过程中将得到完整的控制，完全避免的因技术管理不善带来的等待误工，试验安排不到位带来的重复试验，使整个产品研发阶段的成本得到大大的降低
3 采用边投产边改进的技术改进方式
在产品已经成立和尚未完全完善之前，组织农机服务公司，利用自己的产品进行大规模的农户大蒜种植服务，缩短产品研发周期，获取大蒜播种机完善产品过程所需要的资金，保证以最小的研发成本完成产品的研发。同时在这一过程中集中技术力量，对服务过程中暴露的问题进行快速迭代。
4 外包作为主要的生产和研制方式 在产品生产和产品试制过程中，大量引进外部力量，协助产品的开发和生产，通过后续的效应进行回馈，将可以压缩技术队伍，减少生产过程中需要的设备。
5.7 周期优势
大量的产品开发证明，产品研发周期控制，是产品成功的关键之一
经过多年的实践，我们发展了一套控制产品研发周期的关键技术，能使产品开发周期基本上控制在预设的范围内。
5.8 项目人员优势
作为一个成功的商业技术项目，其参与的人员必然经验丰富，人员专业分布广泛，大蒜播种机将设计到各类技术人员，现场试验人员，技术推广人员。我们的参与人员大多具有本专业的丰富经验，能完成从策划到实施的完整过程。
6 开发产品的技术路线
1 定义和确定产品技术指标
准确定义可行的产品技术指标，是产品开发的关键过程之一，我们通过对产品进行准确的技术边界和技术指标的定义，并通过理论分析证实在这些技术边界下，其技术指标是可以实现的。
2 对目标分解
以指标为核心将技术目标分解成实现这些目标的模块，定义这些子模块的技术边界和依赖条件及技术指标，并完成这些子目标的功能的确定。
3 设计
对总体设计和模块设计进行完整的，严格的技术设计，除证明这些功能的可实现外，还对实现这些功能的技术方式进行完整的定义
4 试制和局 部试验
对局部模块，子功能及部件级进行试制，采用成熟一块试制一块，同时进行局部级别的实验，使任何一个子部件级别的部分，必须在技术要求边界下，完整达到符合设计的技术指标，避免所有的指标到最后进行试验带来的因素交叉，技术问题的确定复杂的问题。
5 大田实验
进行大田实验，保证产品的成立性。 6 农机服务
完善大蒜播种机产品，周期是很长的，并且需要大量的资金。在这一过程中，我们可以成立农机服务公司，为农户提供播种服务，这一方面可以为后续改进积累资金，另一方面为技术改进提供便利。 7 解决剩余的技术问题
剩余的技术问题，大部分是技术边界定义不完善造成的技术不适应性，这部分是不可避免的。在为农户服务的过程中，技术队伍不断跟进，对在播种生产过程中暴露的设备不稳定，适应性不好进行技术跟进和改善。力求在一定的时间范围内达到商品化的大蒜播种机。
上述技术过程，实际上是一个迭代的技术实现过程，也就是说，在完成本部分工作时，有可能回到上一步甚至上几步去进行后续的工作。
7 当前进展及计划
7.1 当前进展
本项目经过一段时间的工作，已经完成了下列工作 1 工程分析过程基本上已经全面完成
2 产品设计阶段已经完成，完成了大约700页A4纸的工程分析设计和产品设计 3 部分阶段性试验已经完成 4 部分模块，已经开始进行加工
7.2 项目计划
2015年09月之前，完成部件和模块级别的测试 2015年12月之前，完成产品成立性(无颠覆性问题)试验
2016年06月之前，完成在目标地区(包括山东金乡，河南杞县，山东苍山三个目标地点)的市场推介，主要是示范推广，加强农户的可接受度培育。
2016年09月之前，完成对农机经营公司人员的培训。 2016年09月之后，实施技术改进及自动驾驶的改进。
8 市场前景
国内规模化大蒜生产区域面积（ 包括苗蒜，薹蒜，果蒜及薹果兼收型）面积以600万亩计算，按一台大蒜播种机在一个大蒜播种季度播种1000亩计算，国内对本机械的需求大致为6000台左右，按台均35万计算(初期价格会比较高，后续梯次降低，从现有设计的大蒜播种机的效率和当前的人工成本来看，这一销售价格是可行的，国外的大蒜播种机价格都在几十万左右)，大约能形成21亿元的市场价值。
按其他国家400万亩，需要4000台播种机，能形成14亿元的市场
按计划，其中1000台准备用于我们自行成立的农机服务公司，每年准备替蒜农种植100万亩大蒜，按单亩250元计算(现在手工执行的价格为350元/亩)，大概能实现销售额2.5亿元/年
大蒜播种机将不是一个独立的产品，我们已经在同步着手开发大蒜联合收割机，大蒜蒜薹提取机。这一系列产品的开发，将从根本上改变国内大蒜生产的格局，使大蒜的生产将和主要经济作物生产一样，变得不再需要大量的劳动力。
完成这些工作后，一个年经营额超过10亿，年利润超过5亿的企业将出现。
9 附录：鳞牙播种朝向影响
1 重量影响：
随机=64%朝上重量 向下=60%朝上重量
2 直径影响
随机=82%朝上直径 向下=79%朝上直径
3 价值影响
依据市场分析，蒜径每降低5mm,价值是上一规格的价格的85%，假设降低一个级别，因而其价值变化为
价值变化=重量变化*单价变化
随机=54%朝上价值
向下=49%朝上价值
也就是说：随机播种将损失50%的收益 说明:其中1，2部分请见南京农业机械化研究所2008年农业工程学报，由于实验条件的固定性，不可能所有的产区大蒜服从本规律，但是损失45%到55%的价值是可信的。
