芻議瓶式食用菌工廠化企業物流模式

鄭永德 黃 毅

（1.莆田市農業科學研究所，福建 莆田351144；2.福建農林大學，福建 福州350000）

中國食用菌行業近十年的高速發展，食用菌工廠化企業的規模、數量、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不下百余家，可以看出大部分企業主在建廠初期，對工廠化栽培技術的穩定性與市場的容納量等信心不足，較為追求短期經濟效益，經過兩三年的運轉，技術得到提升，實現了既定經濟目標，又想擴大規模和產能，以求快速占領市場，獲得規模經濟效益。然而客觀現實是：產能雖然增加了，但運行空間卻不足了，企業主被迫違背原先的工藝布局和物流路線，甚至出現“混道”，從而導致物流成本大幅增加。因此筆者建議新企業主應該接受前人的經驗教訓，理解食用菌企業的合理布局是實現物流流暢的前提。需要反復斟酌，在滿足工序的前提下，充分考慮規模、布局與物流成本、物流過程時間與成本間的關系，避免因規模過大，物流成本上升，導致企業利潤的損失。

大部分工廠化食用菌企業鮮菇日產量高達數十噸，每日在企業內運行物料、半成品、成品及生產廢料的數量驚人。隨著食用菌工廠化企業規模的擴大，物流量也相應增大，物流方式以及自動化程度在食用菌企業運行中的重要性也越來越顯著。物流方式以及物流設計的合理性，直接影響企業用工的數量及勞動強度，最終影響到企業的運行成本。鑒于企業運行物流繁雜、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行討論。

1 食用菌工廠化生產所需設備

食用菌工廠化設備主要分為生產設備、環境控制設備、物流設備以及能源設備。

生產設備主要包括攪拌機、裝瓶（袋）機、搔菌機等食用菌生產的定制設備；環境控制設備主要包括制冷機、加濕機、新風及凈化系統；物流設備主要包括傳送帶、小車、架子等；能源設備主要包括鍋爐、空氣壓縮機等。

2 栽培容器的物流方式對運行成本的影響

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

2.1 栽培筐在滅菌環節中的物流方式

以工廠化金針菇生產為例，工藝流程大致為：原料攪拌→裝瓶→冷卻→接種→培養→（搔菌）→發芽→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行傳遞。目前行業普遍采用高溫、高壓滅菌方式，滅菌后鍋內溫度在80～90℃時進行出鍋作業。傳統模式以滅菌小車為載體，人工推入滅菌鍋（圖1），效率較低，鍋內高溫，工作環境差，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鍋，降低勞動強度，提升工作效率。采用連云港國鑫食用菌成套設備有限公司首創的自動進出鍋系統，利用鏈條帶動自動出鍋（圖2），人員不用進入高溫鍋內，避免了高溫作業。以15萬～17萬瓶的日生產規模為例，小推車模式滅菌前后用工7～8人，而托盤自動進出模式，用工只有3～4人，可以減少人工約50%。

圖1 傳統小推車模式

圖2 托盤模式配合自動進出滅菌鍋

2.2 兩種物流載體（固定架和移動架）的優劣勢

菌類栽培周期分為培養階段與出菇階段，工廠化栽培充分利用空間，采用立體層架式培養、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，固定于培養庫或出菇庫內，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）轉運到培養庫門口，再依靠人工成筐搬運，送至每一層架上（7～10層）。培養、出菇工藝采用多區制，成筐栽培瓶需要上上下下，每次搬動的栽培筐數量驚人，且每一栽培周期搬動次數較多，屬于高強度體力勞動，難以聘到適合員工。2010年后，日韓應用成功的移動架模式，被國內企業借鑒而逐步推廣。

（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，架子帶輪子，本身可以移動（圖5）。瓶栽模式，培養階段一般采用托盤為載體疊放培養，進入出菇階段后，通過上架機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）輔助設備方面。固定架模式，栽培筐依靠廠房走廊的傳送帶進行移動，移動架上下架需要使用上下架機械手，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進行，因為庫房內菇的長勢存在差異，符合采收標準才能采收，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準的進行采收，達不到采收標準的移庫并庫，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，庫房周轉率高，出菇房間數少。移動架模式，需備用一些周轉的移動架，所以需要一定的周轉空間。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，不少栽培者都認識到不同的光譜會對菇蕾的發育產生重要影響，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，對燈帶插接件質量及防水性、短路保護等安全保護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、采收以及庫房衛生清掃環節，對移動架和固定架用工量進行比較，使用固定架人工數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攀爬床架操作（圖7），危險性高，勞動強度大，工作效率低，工作環境較差。移動架模式，金針菇卷紙作業在專門的車間進行（圖8），員工在平地操作，安全、勞動強度低、效率高、環境好，用工量減少，員工穩定性提高。

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

圖8 移動架形式下金針菇卷紙作業

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

（4）維護費用。固定架主要是傳送帶的維護保養；移動架主要是輪子的維護保養，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低于固定架模式，每年節約人工費用可觀。隨著工價上漲，移動架模式的運行成本優勢會越來越明顯。

圖9 可移動傳送帶 連接上架機

圖10 栽培筐進入提升機系統

圖11 提升至預先設定位置

圖12 推向栽培架一側

近年來，食用菌行業自動化設備的發展和更新極為迅速，目前已開發出移動機械手配合固定架使用的上架機，其配備有多維度傳感器，可顯示誤差，人工調整參數，精確定位。上架時，栽培瓶筐經傳送帶運送到庫房，進入與可移動傳送帶相銜接（圖9）的提升機系統（圖10）。提升機一次進入三個栽培筐，通過鏍桿推動，三個栽培筐被向上頂起，分別提升至預先設定的三層各層架位置（圖11），經機械手推向栽培架一側（圖12），完成上架操作。周而復始，完成全庫周轉筐擺放，徹底解決了固定高層栽培架過道窄長導致栽培筐上架困難的老大難問題。髙效，快捷，降低勞動強度，與移動栽培架比較，效率難分伯仲。

3 展望與討論

隨著科學技術的進步，工業化物流的成熟技術會逐步應用到食用菌行業，如立體倉庫和自動導引運輸車（AGV）。食用菌工廠化生產的自動化程度也將再上一個臺階。

3.1 立體倉庫

目前國內部分食用菌企業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，立體倉庫已經應用于食用菌工廠化培養房，培養托盤通過機械手送到指定庫位，管理人員只需要在電腦上預先規劃好當天入庫和出庫的庫位及順序即可，機械手會按照指令進行搬運。為提高栽培瓶的均勻性，還可以設定轉庫位程序，按時間進行上下內外庫位的互轉，提高培養瓶的均勻性（圖13、圖14）。

3.2 自動導引運輸車（AGV）

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

AGV在工業領域廣泛應用，在食用菌行業也有成功應用案例。滅菌環節，滅菌前栽培瓶（袋）通過機械手上托盤（架），由AGV運轉到滅菌鍋，與滅菌鍋的自動進出系統對接，自動運進滅菌鍋；滅菌結束后，滅菌鍋通過自動進出系統自動運出托盤（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 轉運到機械手操作區，將栽培瓶卸到傳送帶上，傳入接種區接種。

接種后，通過機械手碼堆上架，由AGV送至培養房培養，培養后送至機械手，將培養環節的托盤或培養架轉換為出菇架，再由AGV 送到出菇房進行出菇（圖16）。出菇后由AGV 送到下架機械手下架，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。如果配合物聯網系統，整個生產物流信息全部在物聯網系統中進行管理，不僅減少了人工，而且提升了物流管理水平。

圖13 運行中的高層培養架

圖14 日本立體培養庫

圖15 無人鏟車自動上架

圖16 托架自動導引移動入庫

隨著食用菌行業競爭的加劇，企業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。食用菌企業運行的物流人工成本約占生產總人工成本的25%～40%。因此建議企業設計廠房之初，在遵守工藝流程基礎上，充分考慮物流方式，以及人流、物流進出走向的合理性、時間成本、員工成本。在企業長期運行成本上，深入分析投資與長期收效之間的利弊關系。筆者認為：“人的思想是活的，最不聽話，機器最聽話”，只有盡量使用全自動、半自動機械，減少員工數，或提高員工操作的安全性，降低勞動強度，才能在激烈市場競爭中生存下去，并取得較好的經濟效益。

致謝感謝連云港國鑫食用菌成套設備有限公司徐誠佶先生提供圖1、圖2，浙江康誠菌業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備有限公司韓吉發先生提供圖9～圖12，廈門祺安達自動化設備有限公司莊宗欽先生提供圖13、圖14。