芻議瓶式食用菌工廠化企業(yè)物流模式

鄭永德 黃 毅

（1.莆田市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，福建 莆田351144；2.福建農(nóng)林大學(xué)，福建 福州350000）

中國食用菌行業(yè)近十年的高速發(fā)展，食用菌工廠化企業(yè)的規(guī)模、數(shù)量、投資額等都是以往任何時候不可比擬的。十年來，我們參觀過大小食用菌工廠化企業(yè)不下百余家，可以看出大部分企業(yè)主在建廠初期，對工廠化栽培技術(shù)的穩(wěn)定性與市場的容納量等信心不足，較為追求短期經(jīng)濟(jì)效益，經(jīng)過兩三年的運轉(zhuǎn)，技術(shù)得到提升，實現(xiàn)了既定經(jīng)濟(jì)目標(biāo)，又想擴(kuò)大規(guī)模和產(chǎn)能，以求快速占領(lǐng)市場，獲得規(guī)模經(jīng)濟(jì)效益。然而客觀現(xiàn)實是：產(chǎn)能雖然增加了，但運行空間卻不足了，企業(yè)主被迫違背原先的工藝布局和物流路線，甚至出現(xiàn)“混道”，從而導(dǎo)致物流成本大幅增加。因此筆者建議新企業(yè)主應(yīng)該接受前人的經(jīng)驗教訓(xùn)，理解食用菌企業(yè)的合理布局是實現(xiàn)物流流暢的前提。需要反復(fù)斟酌，在滿足工序的前提下，充分考慮規(guī)模、布局與物流成本、物流過程時間與成本間的關(guān)系，避免因規(guī)模過大，物流成本上升，導(dǎo)致企業(yè)利潤的損失。

大部分工廠化食用菌企業(yè)鮮菇日產(chǎn)量高達(dá)數(shù)十噸，每日在企業(yè)內(nèi)運行物料、半成品、成品及生產(chǎn)廢料的數(shù)量驚人。隨著食用菌工廠化企業(yè)規(guī)模的擴(kuò)大，物流量也相應(yīng)增大，物流方式以及自動化程度在食用菌企業(yè)運行中的重要性也越來越顯著。物流方式以及物流設(shè)計的合理性，直接影響企業(yè)用工的數(shù)量及勞動強(qiáng)度，最終影響到企業(yè)的運行成本。鑒于企業(yè)運行物流繁雜、涉及面大，本文僅就物流量最大的栽培容器和物流方式中的滅菌工序與栽培層架進(jìn)行討論。

1 食用菌工廠化生產(chǎn)所需設(shè)備

食用菌工廠化設(shè)備主要分為生產(chǎn)設(shè)備、環(huán)境控制設(shè)備、物流設(shè)備以及能源設(shè)備。

生產(chǎn)設(shè)備主要包括攪拌機(jī)、裝瓶（袋）機(jī)、搔菌機(jī)等食用菌生產(chǎn)的定制設(shè)備；環(huán)境控制設(shè)備主要包括制冷機(jī)、加濕機(jī)、新風(fēng)及凈化系統(tǒng)；物流設(shè)備主要包括傳送帶、小車、架子等；能源設(shè)備主要包括鍋爐、空氣壓縮機(jī)等。

2 栽培容器的物流方式對運行成本的影響

食用菌企業(yè)的生產(chǎn)以栽培筐（塑料筐）為單元，筐內(nèi)擺放栽培容器（塑料瓶、袋）的數(shù)量因食用菌品種而不同，按工藝順序要求，成筐轉(zhuǎn)送到各自工序點位滅菌、接種、培養(yǎng)與出菇（滅菌、培養(yǎng)、出菇是摞在小車或栽培架上）。由于每一階段對環(huán)境條件有不同要求，企業(yè)多區(qū)制培養(yǎng)、多區(qū)制出菇，栽培筐須轉(zhuǎn)送到相應(yīng)的培養(yǎng)庫或出菇庫。每個栽培品種的栽培周期從50～130天不等，以塑料筐為單位轉(zhuǎn)運的物流量驚人。

2.1 栽培筐在滅菌環(huán)節(jié)中的物流方式

以工廠化金針菇生產(chǎn)為例，工藝流程大致為：原料攪拌→裝瓶→冷卻→接種→培養(yǎng)→（搔菌）→發(fā)芽→卷紙→出菇→采收、包裝→挖瓶。栽培瓶填料裝瓶后，就以栽培筐為單位按照工藝流程進(jìn)行傳遞。目前行業(yè)普遍采用高溫、高壓滅菌方式，滅菌后鍋內(nèi)溫度在80～90℃時進(jìn)行出鍋作業(yè)。傳統(tǒng)模式以滅菌小車為載體，人工推入滅菌鍋（圖1），效率較低，鍋內(nèi)高溫，工作環(huán)境差，人員流動性大，還需要專人維修小車輪子。

近些年，不少企業(yè)采用以托盤為載體，將成筐滅菌物置于托盤上，使用叉車托起托盤進(jìn)鍋，降低勞動強(qiáng)度，提升工作效率。采用連云港國鑫食用菌成套設(shè)備有限公司首創(chuàng)的自動進(jìn)出鍋系統(tǒng)，利用鏈條帶動自動出鍋（圖2），人員不用進(jìn)入高溫鍋內(nèi)，避免了高溫作業(yè)。以15萬～17萬瓶的日生產(chǎn)規(guī)模為例，小推車模式滅菌前后用工7～8人，而托盤自動進(jìn)出模式，用工只有3～4人，可以減少人工約50%。

圖1 傳統(tǒng)小推車模式

圖2 托盤模式配合自動進(jìn)出滅菌鍋

2.2 兩種物流載體（固定架和移動架）的優(yōu)劣勢

菌類栽培周期分為培養(yǎng)階段與出菇階段，工廠化栽培充分利用空間，采用立體層架式培養(yǎng)、出菇，層架可分為固定架與移動架。

（1）固定架。指栽培床架按照工藝要求，固定于培養(yǎng)庫或出菇庫內(nèi)，架子本身無法移動，栽培架之間留有走道及空氣流動道（圖3）。2010年前主要以固定架為主。接種后的栽培瓶必須靠人工或走廊中的傳送帶（圖4）轉(zhuǎn)運到培養(yǎng)庫門口，再依靠人工成筐搬運，送至每一層架上（7～10層）。培養(yǎng)、出菇工藝采用多區(qū)制，成筐栽培瓶需要上上下下，每次搬動的栽培筐數(shù)量驚人，且每一栽培周期搬動次數(shù)較多，屬于高強(qiáng)度體力勞動，難以聘到適合員工。2010年后，日韓應(yīng)用成功的移動架模式，被國內(nèi)企業(yè)借鑒而逐步推廣。

（2）移動架。又稱移動栽培架，指栽培床架并不固定于出菇房內(nèi)，架子帶輪子，本身可以移動（圖5）。瓶栽模式，培養(yǎng)階段一般采用托盤為載體疊放培養(yǎng)，進(jìn)入出菇階段后，通過上架機(jī)械手將栽培筐推入移動栽培層架。

（3）移動架與固定架的投資差異。造價方面，移動架立柱和底座用料較多，通常比固定架的造價高出25%～30%，且床架制作的精度和一致性要求也較高；移動架需要配備輪子，輪子造價約占移動架造價的10%。總體造價移動架高于固定架35%～40%。

圖3 固定架

圖4 固定架模式，走廊傳送帶

圖5 移動架

（4）輔助設(shè)備方面。固定架模式，栽培筐依靠廠房走廊的傳送帶進(jìn)行移動，移動架上下架需要使用上下架機(jī)械手，兩者造價基本接近。

（5）空間利用率方面。固定架模式采收在庫房內(nèi)進(jìn)行，因為庫房內(nèi)菇的長勢存在差異，符合采收標(biāo)準(zhǔn)才能采收，所以從采收開始到清庫一般為3～4天。移動架模式，在采收的時候可將符合采收標(biāo)準(zhǔn)的進(jìn)行采收，達(dá)不到采收標(biāo)準(zhǔn)的移庫并庫，所以從采收開始到清庫最多2天。因此，移動架的庫房使用周期少于固定架1～2天，庫房周轉(zhuǎn)率高，出菇房間數(shù)少。移動架模式，需備用一些周轉(zhuǎn)的移動架，所以需要一定的周轉(zhuǎn)空間。整體來看，移動架模式的空間利用率略低于固定架模式。

（6）其他。近年來，不少栽培者都認(rèn)識到不同的光譜會對菇蕾的發(fā)育產(chǎn)生重要影響，因此會選擇適合栽培品種的燈帶。固定式栽培架的燈帶較容易安裝，移動式栽培架難度較高，但可以克服。要在移動架上裝燈帶，燈帶以活動插接方式連接，對燈帶插接件質(zhì)量及防水性、短路保護(hù)等安全保護(hù)裝置的可靠性要求較高。以8層架為例，移動架較固定架增加連接線和接頭的造價約40元/架，占燈帶總造價的20%～30%。

移動架滿負(fù)荷情況下，雖然重量接近1噸，但有輪子，移動還是比較容易，普通男工都可操作。如果物流距離長、生產(chǎn)量大，人工往返工作量大、效率低，則選用牽引車（圖6），每次可以拉5～8部移動栽培架，工作效率高。

綜合以上幾點，移動架模式較固定架模式的投資高10%～15%，移動架投資增加部分占項目總投資的2%～2.5%。

2.3 兩種物流載體在實際運行中的成本案例

以日生產(chǎn)15萬～17萬瓶的金針菇工廠為例，其運行管理的對比如下。

（1）人工。就上架、下架、卷紙、采收以及庫房衛(wèi)生清掃環(huán)節(jié)，對移動架和固定架用工量進(jìn)行比較，使用固定架人工數(shù)60～70人，移動架30～35人，移動架比固定架用工量約減少50%，以每個員工年薪6萬元計算，一年可以減少人工費約200萬元。

（2）操作便利性。固定架模式，栽培瓶上下架以及金針菇卷紙作業(yè)攀爬床架操作（圖7），危險性高，勞動強(qiáng)度大，工作效率低，工作環(huán)境較差。移動架模式，金針菇卷紙作業(yè)在專門的車間進(jìn)行（圖8），員工在平地操作，安全、勞動強(qiáng)度低、效率高、環(huán)境好，用工量減少，員工穩(wěn)定性提高。

圖6 牽引車一次拉多部移動架

圖7 固定架形形式下金針菇卷紙作業(yè)

圖8 移動架形式下金針菇卷紙作業(yè)

（3）衛(wèi)生。固定架出菇房清庫后，清掃不方便，存在衛(wèi)生死角；如果采用傳送帶模式，每天還要對傳送帶進(jìn)行清掃，工作量較大。移動架出菇房清庫后，庫房內(nèi)是空的，便于清洗，無衛(wèi)生死角。

（4）維護(hù)費用。固定架主要是傳送帶的維護(hù)保養(yǎng)；移動架主要是輪子的維護(hù)保養(yǎng)，軸承潤滑和螺絲緊固，以防輪子脫落造成床架傾倒。兩者維護(hù)費用相差不大。

綜合以上四點可見，移動架模式的運行成本遠(yuǎn)低于固定架模式，每年節(jié)約人工費用可觀。隨著工價上漲，移動架模式的運行成本優(yōu)勢會越來越明顯。

圖9 可移動傳送帶 連接上架機(jī)

圖10 栽培筐進(jìn)入提升機(jī)系統(tǒng)

圖11 提升至預(yù)先設(shè)定位置

圖12 推向栽培架一側(cè)

近年來，食用菌行業(yè)自動化設(shè)備的發(fā)展和更新極為迅速，目前已開發(fā)出移動機(jī)械手配合固定架使用的上架機(jī)，其配備有多維度傳感器，可顯示誤差，人工調(diào)整參數(shù)，精確定位。上架時，栽培瓶筐經(jīng)傳送帶運送到庫房，進(jìn)入與可移動傳送帶相銜接（圖9）的提升機(jī)系統(tǒng)（圖10）。提升機(jī)一次進(jìn)入三個栽培筐，通過鏍桿推動，三個栽培筐被向上頂起，分別提升至預(yù)先設(shè)定的三層各層架位置（圖11），經(jīng)機(jī)械手推向栽培架一側(cè)（圖12），完成上架操作。周而復(fù)始，完成全庫周轉(zhuǎn)筐擺放，徹底解決了固定高層栽培架過道窄長導(dǎo)致栽培筐上架困難的老大難問題。髙效，快捷，降低勞動強(qiáng)度，與移動栽培架比較，效率難分伯仲。

3 展望與討論

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，工業(yè)化物流的成熟技術(shù)會逐步應(yīng)用到食用菌行業(yè)，如立體倉庫和自動導(dǎo)引運輸車（AGV）。食用菌工廠化生產(chǎn)的自動化程度也將再上一個臺階。

3.1 立體倉庫

目前國內(nèi)部分食用菌企業(yè)已將立體倉庫運用到成品倉庫，有效提升了倉庫的空間利用率。在日本，立體倉庫已經(jīng)應(yīng)用于食用菌工廠化培養(yǎng)房，培養(yǎng)托盤通過機(jī)械手送到指定庫位，管理人員只需要在電腦上預(yù)先規(guī)劃好當(dāng)天入庫和出庫的庫位及順序即可，機(jī)械手會按照指令進(jìn)行搬運。為提高栽培瓶的均勻性，還可以設(shè)定轉(zhuǎn)庫位程序，按時間進(jìn)行上下內(nèi)外庫位的互轉(zhuǎn)，提高培養(yǎng)瓶的均勻性（圖13、圖14）。

3.2 自動導(dǎo)引運輸車（AGV）

AGV 是Automated Guided Vehicle的縮寫，意即“自動導(dǎo)引運輸車”。AGV 是裝備有電磁或光學(xué)等自動導(dǎo)引裝置，能夠沿規(guī)定的導(dǎo)引路徑行駛，具有安全保護(hù)以及各種移載功能的運輸車。

AGV在工業(yè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，在食用菌行業(yè)也有成功應(yīng)用案例。滅菌環(huán)節(jié)，滅菌前栽培瓶（袋）通過機(jī)械手上托盤（架），由AGV運轉(zhuǎn)到滅菌鍋，與滅菌鍋的自動進(jìn)出系統(tǒng)對接，自動運進(jìn)滅菌鍋；滅菌結(jié)束后，滅菌鍋通過自動進(jìn)出系統(tǒng)自動運出托盤（架），與AGV 對接（圖15），由AGV 送到冷卻室指定位置冷卻。冷卻后，由AGV 轉(zhuǎn)運到機(jī)械手操作區(qū)，將栽培瓶卸到傳送帶上，傳入接種區(qū)接種。

接種后，通過機(jī)械手碼堆上架，由AGV送至培養(yǎng)房培養(yǎng)，培養(yǎng)后送至機(jī)械手，將培養(yǎng)環(huán)節(jié)的托盤或培養(yǎng)架轉(zhuǎn)換為出菇架，再由AGV 送到出菇房進(jìn)行出菇（圖16）。出菇后由AGV 送到下架機(jī)械手下架，運送到包裝間。包裝后的成品碼堆后，由AVG 運入成品倉庫并出庫。如果配合物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，整個生產(chǎn)物流信息全部在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中進(jìn)行管理，不僅減少了人工，而且提升了物流管理水平。

圖13 運行中的高層培養(yǎng)架

圖14 日本立體培養(yǎng)庫

圖15 無人鏟車自動上架

圖16 托架自動導(dǎo)引移動入庫

隨著食用菌行業(yè)競爭的加劇，企業(yè)都面對降低成本的課題，而降低人工成本就是其中一個重要組成部分。食用菌企業(yè)運行的物流人工成本約占生產(chǎn)總?cè)斯こ杀镜?5%～40%。因此建議企業(yè)設(shè)計廠房之初，在遵守工藝流程基礎(chǔ)上，充分考慮物流方式，以及人流、物流進(jìn)出走向的合理性、時間成本、員工成本。在企業(yè)長期運行成本上，深入分析投資與長期收效之間的利弊關(guān)系。筆者認(rèn)為：“人的思想是活的，最不聽話，機(jī)器最聽話”，只有盡量使用全自動、半自動機(jī)械，減少員工數(shù)，或提高員工操作的安全性，降低勞動強(qiáng)度，才能在激烈市場競爭中生存下去，并取得較好的經(jīng)濟(jì)效益。

致謝感謝連云港國鑫食用菌成套設(shè)備有限公司徐誠佶先生提供圖1、圖2，浙江康誠菌業(yè)有限公司熊忠林先生提供圖3、圖4、圖7，蘇州榮世吉自動化設(shè)備有限公司韓吉發(fā)先生提供圖9～圖12，廈門祺安達(dá)自動化設(shè)備有限公司莊宗欽先生提供圖13、圖14。