刍议瓶式食用菌工厂化企业物流模式

郑永德 黄 毅

（1.莆田市农业科学研究所，福建 莆田351144；2.福建农林大学，福建 福州350000）

中国食用菌行业近十年的高速发展，食用菌工厂化企业的规模、数量、投资额等都是以往任何时候不可比拟的。十年来，我们参观过大小食用菌工厂化企业不下百余家，可以看出大部分企业主在建厂初期，对工厂化栽培技术的稳定性与市场的容纳量等信心不足，较为追求短期经济效益，经过两三年的运转，技术得到提升，实现了既定经济目标，又想扩大规模和产能，以求快速占领市场，获得规模经济效益。然而客观现实是：产能虽然增加了，但运行空间却不足了，企业主被迫违背原先的工艺布局和物流路线，甚至出现“混道”，从而导致物流成本大幅增加。因此笔者建议新企业主应该接受前人的经验教训，理解食用菌企业的合理布局是实现物流流畅的前提。需要反复斟酌，在满足工序的前提下，充分考虑规模、布局与物流成本、物流过程时间与成本间的关系，避免因规模过大，物流成本上升，导致企业利润的损失。

大部分工厂化食用菌企业鲜菇日产量高达数十吨，每日在企业内运行物料、半成品、成品及生产废料的数量惊人。随着食用菌工厂化企业规模的扩大，物流量也相应增大，物流方式以及自动化程度在食用菌企业运行中的重要性也越来越显著。物流方式以及物流设计的合理性，直接影响企业用工的数量及劳动强度，最终影响到企业的运行成本。鉴于企业运行物流繁杂、涉及面大，本文仅就物流量最大的栽培容器和物流方式中的灭菌工序与栽培层架进行讨论。

1 食用菌工厂化生产所需设备

食用菌工厂化设备主要分为生产设备、环境控制设备、物流设备以及能源设备。

生产设备主要包括搅拌机、装瓶（袋）机、搔菌机等食用菌生产的定制设备；环境控制设备主要包括制冷机、加湿机、新风及净化系统；物流设备主要包括传送带、小车、架子等；能源设备主要包括锅炉、空气压缩机等。

2 栽培容器的物流方式对运行成本的影响

食用菌企业的生产以栽培筐（塑料筐）为单元，筐内摆放栽培容器（塑料瓶、袋）的数量因食用菌品种而不同，按工艺顺序要求，成筐转送到各自工序点位灭菌、接种、培养与出菇（灭菌、培养、出菇是摞在小车或栽培架上）。由于每一阶段对环境条件有不同要求，企业多区制培养、多区制出菇，栽培筐须转送到相应的培养库或出菇库。每个栽培品种的栽培周期从50～130天不等，以塑料筐为单位转运的物流量惊人。

2.1 栽培筐在灭菌环节中的物流方式

以工厂化金针菇生产为例，工艺流程大致为：原料搅拌→装瓶→冷却→接种→培养→（搔菌）→发芽→卷纸→出菇→采收、包装→挖瓶。栽培瓶填料装瓶后，就以栽培筐为单位按照工艺流程进行传递。目前行业普遍采用高温、高压灭菌方式，灭菌后锅内温度在80～90℃时进行出锅作业。传统模式以灭菌小车为载体，人工推入灭菌锅（图1），效率较低，锅内高温，工作环境差，人员流动性大，还需要专人维修小车轮子。

近些年，不少企业采用以托盘为载体，将成筐灭菌物置于托盘上，使用叉车托起托盘进锅，降低劳动强度，提升工作效率。采用连云港国鑫食用菌成套设备有限公司首创的自动进出锅系统，利用链条带动自动出锅（图2），人员不用进入高温锅内，避免了高温作业。以15万～17万瓶的日生产规模为例，小推车模式灭菌前后用工7～8人，而托盘自动进出模式，用工只有3～4人，可以减少人工约50%。

图1 传统小推车模式

图2 托盘模式配合自动进出灭菌锅

2.2 两种物流载体（固定架和移动架）的优劣势

菌类栽培周期分为培养阶段与出菇阶段，工厂化栽培充分利用空间，采用立体层架式培养、出菇，层架可分为固定架与移动架。

（1）固定架。指栽培床架按照工艺要求，固定于培养库或出菇库内，架子本身无法移动，栽培架之间留有走道及空气流动道（图3）。2010年前主要以固定架为主。接种后的栽培瓶必须靠人工或走廊中的传送带（图4）转运到培养库门口，再依靠人工成筐搬运，送至每一层架上（7～10层）。培养、出菇工艺采用多区制，成筐栽培瓶需要上上下下，每次搬动的栽培筐数量惊人，且每一栽培周期搬动次数较多，属于高强度体力劳动，难以聘到适合员工。2010年后，日韩应用成功的移动架模式，被国内企业借鉴而逐步推广。

（2）移动架。又称移动栽培架，指栽培床架并不固定于出菇房内，架子带轮子，本身可以移动（图5）。瓶栽模式，培养阶段一般采用托盘为载体叠放培养，进入出菇阶段后，通过上架机械手将栽培筐推入移动栽培层架。

（3）移动架与固定架的投资差异。造价方面，移动架立柱和底座用料较多，通常比固定架的造价高出25%～30%，且床架制作的精度和一致性要求也较高；移动架需要配备轮子，轮子造价约占移动架造价的10%。总体造价移动架高于固定架35%～40%。

图3 固定架

图4 固定架模式，走廊传送带

图5 移动架

（4）辅助设备方面。固定架模式，栽培筐依靠厂房走廊的传送带进行移动，移动架上下架需要使用上下架机械手，两者造价基本接近。

（5）空间利用率方面。固定架模式采收在库房内进行，因为库房内菇的长势存在差异，符合采收标准才能采收，所以从采收开始到清库一般为3～4天。移动架模式，在采收的时候可将符合采收标准的进行采收，达不到采收标准的移库并库，所以从采收开始到清库最多2天。因此，移动架的库房使用周期少于固定架1～2天，库房周转率高，出菇房间数少。移动架模式，需备用一些周转的移动架，所以需要一定的周转空间。整体来看，移动架模式的空间利用率略低于固定架模式。

（6）其他。近年来，不少栽培者都认识到不同的光谱会对菇蕾的发育产生重要影响，因此会选择适合栽培品种的灯带。固定式栽培架的灯带较容易安装，移动式栽培架难度较高，但可以克服。要在移动架上装灯带，灯带以活动插接方式连接，对灯带插接件质量及防水性、短路保护等安全保护装置的可靠性要求较高。以8层架为例，移动架较固定架增加连接线和接头的造价约40元/架，占灯带总造价的20%～30%。

移动架满负荷情况下，虽然重量接近1吨，但有轮子，移动还是比较容易，普通男工都可操作。如果物流距离长、生产量大，人工往返工作量大、效率低，则选用牵引车（图6），每次可以拉5～8部移动栽培架，工作效率高。

综合以上几点，移动架模式较固定架模式的投资高10%～15%，移动架投资增加部分占项目总投资的2%～2.5%。

2.3 两种物流载体在实际运行中的成本案例

以日生产15万～17万瓶的金针菇工厂为例，其运行管理的对比如下。

（1）人工。就上架、下架、卷纸、采收以及库房卫生清扫环节，对移动架和固定架用工量进行比较，使用固定架人工数60～70人，移动架30～35人，移动架比固定架用工量约减少50%，以每个员工年薪6万元计算，一年可以减少人工费约200万元。

（2）操作便利性。固定架模式，栽培瓶上下架以及金针菇卷纸作业攀爬床架操作（图7），危险性高，劳动强度大，工作效率低，工作环境较差。移动架模式，金针菇卷纸作业在专门的车间进行（图8），员工在平地操作，安全、劳动强度低、效率高、环境好，用工量减少，员工稳定性提高。

图6 牵引车一次拉多部移动架

图7 固定架形形式下金针菇卷纸作业

图8 移动架形式下金针菇卷纸作业

（3）卫生。固定架出菇房清库后，清扫不方便，存在卫生死角；如果采用传送带模式，每天还要对传送带进行清扫，工作量较大。移动架出菇房清库后，库房内是空的，便于清洗，无卫生死角。

（4）维护费用。固定架主要是传送带的维护保养；移动架主要是轮子的维护保养，轴承润滑和螺丝紧固，以防轮子脱落造成床架倾倒。两者维护费用相差不大。

综合以上四点可见，移动架模式的运行成本远低于固定架模式，每年节约人工费用可观。随着工价上涨，移动架模式的运行成本优势会越来越明显。

图9 可移动传送带 连接上架机

图10 栽培筐进入提升机系统

图11 提升至预先设定位置

图12 推向栽培架一侧

近年来，食用菌行业自动化设备的发展和更新极为迅速，目前已开发出移动机械手配合固定架使用的上架机，其配备有多维度传感器，可显示误差，人工调整参数，精确定位。上架时，栽培瓶筐经传送带运送到库房，进入与可移动传送带相衔接（图9）的提升机系统（图10）。提升机一次进入三个栽培筐，通过镙杆推动，三个栽培筐被向上顶起，分别提升至预先设定的三层各层架位置（图11），经机械手推向栽培架一侧（图12），完成上架操作。周而复始，完成全库周转筐摆放，彻底解决了固定高层栽培架过道窄长导致栽培筐上架困难的老大难问题。髙效，快捷，降低劳动强度，与移动栽培架比较，效率难分伯仲。

3 展望与讨论

随着科学技术的进步，工业化物流的成熟技术会逐步应用到食用菌行业，如立体仓库和自动导引运输车（AGV）。食用菌工厂化生产的自动化程度也将再上一个台阶。

3.1 立体仓库

目前国内部分食用菌企业已将立体仓库运用到成品仓库，有效提升了仓库的空间利用率。在日本，立体仓库已经应用于食用菌工厂化培养房，培养托盘通过机械手送到指定库位，管理人员只需要在电脑上预先规划好当天入库和出库的库位及顺序即可，机械手会按照指令进行搬运。为提高栽培瓶的均匀性，还可以设定转库位程序，按时间进行上下内外库位的互转，提高培养瓶的均匀性（图13、图14）。

3.2 自动导引运输车（AGV）

AGV 是Automated Guided Vehicle的缩写，意即“自动导引运输车”。AGV 是装备有电磁或光学等自动导引装置，能够沿规定的导引路径行驶，具有安全保护以及各种移载功能的运输车。

AGV在工业领域广泛应用，在食用菌行业也有成功应用案例。灭菌环节，灭菌前栽培瓶（袋）通过机械手上托盘（架），由AGV运转到灭菌锅，与灭菌锅的自动进出系统对接，自动运进灭菌锅；灭菌结束后，灭菌锅通过自动进出系统自动运出托盘（架），与AGV 对接（图15），由AGV 送到冷却室指定位置冷却。冷却后，由AGV 转运到机械手操作区，将栽培瓶卸到传送带上，传入接种区接种。

接种后，通过机械手码堆上架，由AGV送至培养房培养，培养后送至机械手，将培养环节的托盘或培养架转换为出菇架，再由AGV 送到出菇房进行出菇（图16）。出菇后由AGV 送到下架机械手下架，运送到包装间。包装后的成品码堆后，由AVG 运入成品仓库并出库。如果配合物联网系统，整个生产物流信息全部在物联网系统中进行管理，不仅减少了人工，而且提升了物流管理水平。

图13 运行中的高层培养架

图14 日本立体培养库

图15 无人铲车自动上架

图16 托架自动导引移动入库

随着食用菌行业竞争的加剧，企业都面对降低成本的课题，而降低人工成本就是其中一个重要组成部分。食用菌企业运行的物流人工成本约占生产总人工成本的25%～40%。因此建议企业设计厂房之初，在遵守工艺流程基础上，充分考虑物流方式，以及人流、物流进出走向的合理性、时间成本、员工成本。在企业长期运行成本上，深入分析投资与长期收效之间的利弊关系。笔者认为：“人的思想是活的，最不听话，机器最听话”，只有尽量使用全自动、半自动机械，减少员工数，或提高员工操作的安全性，降低劳动强度，才能在激烈市场竞争中生存下去，并取得较好的经济效益。

致谢感谢连云港国鑫食用菌成套设备有限公司徐诚佶先生提供图1、图2，浙江康诚菌业有限公司熊忠林先生提供图3、图4、图7，苏州荣世吉自动化设备有限公司韩吉发先生提供图9～图12，厦门祺安达自动化设备有限公司庄宗钦先生提供图13、图14。