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新一代全自動化太空包製包機介紹

資料來源:國立虎尾科技大學、農委會農業試驗所、翔元自動化機械有限公司/ 周榮源、石信德、曾永村

菇類太空包之製作並無標準化,在不同場域有不同規格與做法,實難實現類工業標準化之零組件(棉花、環、袋)或原料(配方、重量、硬度、展袋)等皆規格化的量產化設備生產方式。因此,具體可行方案是在一開始時便與個別使用者共同訂定產業化規格與做法,再以客製化方式,設計出符合業者規格之機台去滿足各菇農的需求。同時,機台開發業者在研製過程中也能了解學習到該如何將機台所有機構模組進行模組化,進而訂定出共通性模組功能,以降低研發成本與開發時程,這是目前國產化全自動製包設備研發之可行方案之一。

翔元自動化機械公司於執行業參計畫時主要係研發袋栽太空包全自動化製包機之國產化,建立自主設備技術及研發如生產履歷模組之智慧化設備。而在執行擴散計畫時則是期望透過研發完成之自有技術能夠於台灣菇類產業落地,達成產業化之目標。策略是基於業參計畫之研發經驗與廣泛蒐集菇類業者需求等,設計最佳化機台與模組,除可降低設備成本、提高菇農採購意願及降低投資成本,並實際與業者於生產場域中驗證機台之應用性。因此,翔元自動化機械公司在執行由行政院農業委員會所推動之智慧農業成果擴散示範計畫『全自動袋栽菇類製包機之產業化』時,在既有服務廠商之基礎上,持續透過臨場服務或拜訪客戶之機會,深入了解菇農之不同需求,歸納出重點項目以進行機台持續優化改善之基礎。經由場域問題與需求調查後,可得以下結論:

一、分析結果(重要因素):

1. 需求規格:生產速度26~32包/分、重量1.2~1.4kg;

2. 價格接受度大多與實際生產成本有很大落差;

3. 穩定之機台性能及即時維修服務;

4. 製包功能可調性。

二、計畫因應措施與方法:

1. 持續依據客戶需求改良優化製包機性能;

2. 申請大型農機檢定以降低菇農投資成本(可補助1/3);

3. 培育技術人才、建立高效服務維修制度。

因應上述客戶需求與問題點,針對不同菇農(杏鮑菇、香菇、木耳、袖珍菇等等)之製包需求,翔元自動化機械公司擬定出之全自動化製包機開發對策為:一、針對一般需上蓋之生產模式,推出全模組機型之設計;二、針對不需要上蓋之生產模式,將以6站式設計簡化後端壓蓋機構模組。此項產品將符合香菇及木耳栽培業者之所需,提供較大之空間彈性且單價可節省15%-20%。該計畫透過模組化設計後將使各部分機構功能趨於穩定且最小最佳化,屆時將會依照模組不同採用不同外殼保護措施。目前,依照上述需求所研發改良之新一代全自動化製包機已經完成開發與測試,如圖一所示。新一代全自動化製包機製作與功能測試,製包速度達26~30包/min以上,且在填料、套環及翻袋、成品取出與人機操作等等皆與前一代

  圖一、研發改良後之新一代全自動化製包機 圖一、研發改良後之新一代全自動化製包機

另外,亦與國立虎尾科技大學共同進行生產測試實驗,如圖二所示。透過國立虎尾科技大學所自行研發之「低功耗Edge物聯網技術」來紀錄、試驗與比較業參計畫所研發之全自動化製包機與新一代全自動化製包機所生產的太空包之太空包品質穩定性與栽培成品上之差異,以提供太空包走菌與出菇等栽培生產數據而非僅僅機台操作條件給業者參考,確保產業化目標能夠實際達成。太空包基質填充硬度量測方式係使用硬度計量測與紀錄隨機抽取的太空包基質填充的硬度,紀錄單位為HC。硬度量測位置為太空包生產高度1/2處,量測方式依JIS K 7312規範取環狀五點位置之硬度平均值計。新一代全自動化製包機其填料準確率在4%(重量計算)。透過智慧化調整機構可以很容易進行製包重量之微調。

圖二、自行研發之低功耗Edge物聯網製圖圖二、自行研發之低功耗Edge物聯網製圖
 class='img_caption'圖三、新一代全自動化製包機於菇農場域實際生產之現況(於彰化某杏鮑菇菇農之場域內拍攝)

目前,新一代全自動化製包機在實際場域生產操作時,平均每台僅需1人作業,比半自動操作之製包生產流程約可節省4-5人/台,降低人力成本約200萬/年,對解決缺工問題之效益非常大,如圖三所示。針對全自動化製包機之製包品質與栽培成果方面,農試所也進行了相關場域試驗,如圖四所示,結果證明全自動化製包機之太空包生產品質符合菇類栽培生產所需。此外,翔元自動化機械公司透過農委會擴散計畫協助,亦積極進行全自動化製包機申請農機檢定事宜,希望藉由通過認證後取得大型農機補助資格,將來國內菇農採購此機型時將可獲得農糧署1/3設備成本補助,大幅降低菇農設備投資之成本壓力及提高設備購買意願,同時也擴大全自動化製包機之國產化市場。

圖四、全自動化製包機所生產之太空包與杏鮑菇出菇照片(於農試所菇類實驗室拍攝)圖四、全自動化製包機所生產之太空包與杏鮑菇出菇照片(於農試所菇類實驗室拍攝)

結語

菇類太空包製包技術是菇類產業發展中一項非常重要的技術能量,由農試所所舉辦之技術發表會的參與盛況可見一般[1]。農試所說明[1],全自動太空包製包機的完成,將過去人力需求極大的菇類產業轉型為智慧、高效及節能的生產模式,並也可藉由IoT物聯網技術的導入以及大數據的應用,讓業者能隨時監控製包及場域的狀況,更新增自動品質檢測技術結合生產履歷紀錄,串聯智慧科技,提升業者自我品質管理與行銷的能力,對於製包業者及菇類產業未來發展極具助益。台灣的菇類產業現正受到少子化、人力缺工及中國技術的競爭等等外在因素嚴重衝擊,建立自主的全自動化製包技術是刻不容緩的產業關鍵,同時也是農政單位積極輔導協助農民或國內相關業者一起共同努力之工作項目之一。透過表一之競爭力分析可知,袋栽太空包智慧化製包系統是一項具創新性且高度系統整合之生產線設計,此套全自動化太空包製包生產系統對菇類產業創新發展、提升競爭力與培育高階設計人才等方面有很大助益。未來可以工業4.0架構建立智慧化袋栽太空包生產作業系統與生產流程,將能達成使生產作業由進料、製包、搬運、栽培、採收等流程一貫化生產之目標。同時,建立及利用菇類大數據及AI深度學習等相關技術,技術上可以協助開發應用設備如智慧化製包機、智慧化接菌機及智慧化採收機等;經營管理上更能發展軟實力技術如栽培管理、產銷管理及創新創業(產品或服務)等,厚植產業競爭力。

表一、製包機之競爭力分析表一、製包機之競爭力分析

▲研發團隊:國立虎尾科技大學機械設計工程系(工程系統設計實驗室)/翔元自動化機械有限公司/行政院農委會農業試驗所菇類實驗室

聯絡人:周榮源 特聘教授

電話:05-6315364

E-mail:ryjou@nfu.edu.tw

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