甘蔗机制糖业生产物流优化研究

摘要

广西是我国最大的产糖基地，甘蔗机制糖业是其支柱产业之一。近年来，广西甘蔗机制糖业通过不断改进生产工艺、设备实现了发展，但其在生产物流方面还普遍存在着生产线瓶颈影响物流畅通、生产物料配送等待时间过长、生产物流信息传递效率不高等问题，因此有必要对其生产物流中的这些问题进行研究，从而降低企业生产物流成本，提高生产效率和市场竞争力。

论文以甘蔗机制糖业的生产物流为研究对象，实地调研糖厂生产状况,分析甘蔗机制糖业生产物流的特点和影响因素，并针对甘蔗机制糖业制糖生产线瓶颈工序的改善、生产物料配送的优化和高效生产物流信息管理系统的构建等进行研究，实现对甘蔗机制糖业生产物流的优化。具体工作内容如下：

（1）在对广西大型甘蔗机制糖业企业的实地调研基础上，分析甘蔗机制糖业生产物流的特点和影响因素，找出其生产物流方面所普遍存在的问题：生产线瓶颈影响物流畅通、生产物料配送等待时间过长、生产物流信息传递效率不高。

（2）针对制糖生产线存在瓶颈影响物流畅通的问题，先利用生产节拍和工序产能识别出存在生产瓶颈的工序，再采用5W1H法对瓶颈工序进行分析并提出相应的改善措施，最后基于生产线平衡理论对改善前后的制糖生产线平衡性进行对比分析，以验证改善措施的有效性，从而促进甘蔗机

制糖业生产物流的畅通。

(3)针对生产物料配送等待时间过长的问题，通过分析甘蔗、絮凝剂、消泡剂、石灰及磷酸等生产物料的配送情况，综合考虑制糖生产物料属性和配送时间的要求，以配送总成本最低、配送满意度最高为目标，建立基于NSGA-II算法的生产物料配送模型，采用迭代法求解并根据结果制定相应配送优化方案并验证其有效性。

(4)通过分析甘蔗机制糖业生产物流信息的传递过程，研究甘蔗机制糖业生产物流数据的采集、传输方式，设计并开发出一套甘蔗机制糖业生产物流信息管理系统，有效地促进了生产物流信息的传递和交互。

关键词：甘蔗机制糖业生产物流生产线平衡NSGA-II信息管理系统

摘要

第一章绪论1

1.1研究背景1

1.2国内外研究现状2

1.2.1生产线瓶颈问题研究3

1.2.2生产物料配送优化研究4

1.2.3生产物流信息管理系统研究4

1.3研究意义5

1.4论文的研究路线和内容6

1.4.1研究路线6

1.4.2研究内容7

第二章甘蔗机制糖业生产物流分析9

2.1甘蔗机制糖业生产物流及特点9

2.1.1生产物流概述9

2.1.2甘蔗机制糖业生产物流状况10

2.1.3甘蔗机制糖业生产物流特点11

2.2甘蔗机制糖业生产物流影响因素13

2.3甘蔗机制糖业生产物流存在问题14

2.4本章小结15

第三章甘蔗机制糖业生产线瓶颈工序改善16

3.1制糖工艺及甘蔗机制糖业生产流程16

3.1.1制糖工艺16

3.1.2甘蔗机制糖业生产概述17

3.2相关方法和理论20

3.2.1生产节拍和工序产能20

3.2.35W1H分析法和生产线平衡理论21

VI

3.3生产线瓶颈识别与分析23

3.3.1广西X糖厂介绍23

3.3.2生产瓶颈识别23

3.3.3生产瓶颈分析26

3.4优化方案设计与评价29

3.4.1压榨工序改善29

3.4.2蒸发工序改善30

3.4.3改善方案评价31

3.5本章小结31

第四章甘蔗机制糖业生产物料配送优化32

4.1多目标优化问题及NSGA-II算法32

4.1.1多目标优化问题32

4.1.2NSGA-II多目标遗传算法32

4.2算法设计34

4.2.1染色体编码和初始种群构造34

4.2.2路径解码和适应度函数确定35

4.2.3遗传算子设计35

4.2.4算法终止规则设计37

4.3甘蔗机制糖业生产物料配送模型38

4.3.1时间窗38

4.3.2甘蔗机制糖业生产物料配送描述40

4.3.3甘蔗机制糖业生产物料配送模型建立41

4.4甘蔗机制糖业生产物料配送模型实例44

4.4.1实例分析44

4.4.2结果分析与评价44

4.5本章小结48

第五章甘蔗机制糖业生产物流信息管理系统分析与设计49

5.1系统架构和开发技术49

5.2甘蔗机制糖业生产物流信息管理系统分析与设计50

5.2.1生产物流信息采集分析50

5.2.1系统需求分析52

5.2.2系统功能分析53

5.2.3系统业务流程分析54

5.2.4系统数据流程分析57

5.2.5系统数据库设计59

5.3系统实现62

5.3.1系统管理62

5.3.2基本信息管理64

5.3.3生产作业管理67

5.3.4物料配送管理68

5.3.5仓储信息管理71

5.4本章小结73

第六章总结与展望74

6.1总结74

6.2创新点75

6.3展望75

参考文献76

 

第一章绪论

1.1硏究背景

甘蔗机制糖业是使用专门的制糖机械设备对甘蔗进行加工，实现工业化大规模生产白砂糖的行业。广西位于我国华南地区，属亚热带季风和热带季风气候，常年温暖湿润，极其适宜甘蔗种植［1］，为甘蔗机制糖业的发展提供了良好的地理气候条件。近年来，广西区政府不断提高对甘蔗机制糖业的扶持力度，将甘蔗机制糖业作为广西区经济发展的支柱产业，重点推进优质高产高糖（“双高”）糖料蔗基地建设、甘蔗机制糖业战略重组、循环经济建设等⑵，全力推动糖业供给侧改革，促进甘蔗机制糖业降本增效，提高广西甘蔗机制糖业的市场竞争力。目前，广西是全国最大的产糖基地，广西共有104家糖厂，占全国糖厂总数量的43%，平均年产糖量约为634万吨，占全国总产糖量60%以上，具有较大的市场优势［3］，是我国保证食糖安全实现自给自足的重要力量。目前的广西甘蔗机制糖业在市场优势和政策扶持的大环境下飞速发展，但其在生产物流方面还普遍存在着生产线瓶颈影响物流畅通、生产物料配送等待时间过长、生产物流信息传递效率不高等问题，因此有必要对其生产物流中的这些问题进行研究，从而降低企业生产物流成本，提高生产效率和市场竞争力。

生产物流是指在企业生产的过程中，生产所需的原辅料通过运输载具的装卸搬运到达生产工位进行加工和流转，所得产成品被运送到企业仓库的一系列物流活动［4］。在现代企业的生产过程中，生产物流的流畅程度影响着企业生产的效率，不畅的生产物流会阻碍生产的高效进行，使得生产发生中断甚至使得整个生产系统紊乱。合理流畅的生产物流能够对生产物料进行有效的分配，减少生产物料在生产车间内装卸搬运所消耗的时间，从而缩短生产线的生产时间，有效地提高企业的生产效率.

随着物流理论和制糖技术的发展，甘蔗机制糖业对生产物流的认识逐步提高，越来越多的甘蔗机制糖业企业认识到对自身生产物流的改善可以帮助企业降低出现生产线停顿的风险并减少生产环节中的物流成本［6］，从而使得甘蔗机制糖业能够有效提高生产效率并减少生产成本。通过研究发现，甘蔗机制糖业在生产物流方面存在普遍着生产线瓶颈工序阻碍生产物流畅通、生产物料配送等待时间较长、生产物流信息交互程度不高等问题。因此，有必要对广西甘蔗机制糖业的生产物流进行研究，通过对甘蔗机制糖

业的生产物流进行优化，打通阻碍甘蔗机制糖业生产物料高效率高质量供应的瓶颈，降低生产物料的运输成本，提高生产物流的管理能力，为甘蔗机制糖业实现降本增效，提升市场竞争力提供助力。

1.2国内外硏究现状

食糖是人们日常生活中的必需品，随着制糖理论和技术的不断发展和进步，制糖业实现了从原始手工制糖到近现代机械化制糖的发展历程，制糖规模也由小作坊发展到而今的大规模企业化生产［7］。生产物流概念源自现代物流理论，通过对企业生产过程中的物流进行分析，帮助企业管理人员对生产物料、设备、人员实现科学配置，有利于降低企业发生生产停顿的风险并减少生产成本凶。甘蔗机制糖业在不断提高生产效率和扩大生产规模的过程中，与生产物流相关的问题逐渐增多，生产物流被越来越多的甘蔗机制糖业企业所重视，这也引起了国内外学者的研究兴趣。

美国、巴西、澳大利亚等制糖工业发达国家对甘蔗机制糖业生产物流的研究开始较早，其甘蔗机制糖业的生产物流水平处于世界领先地位，在其甘蔗机制糖业中实现了生产物流的自动化、智能化、信息化［9］o美国和巴西的制糖业都开始于殖民时期，美洲温暖湿润的天气是甘蔗生长的乐园，大量的甘蔗种植园被开辟，恰逢工业革命的兴起，传统低效的手工制糖被更加先进高效的机械化制糖所替代，各类输料管替代了传统的人工搬运，促进了糖的工业化生产［10］o进入信息时代以来，美国、巴西的甘蔗机制糖业通过将信息技术与物联网技术进行结合实现对制糖过程的智能控制，对各个工位所需原辅料进行了精确供给，降低了在制糖过程中的物料损耗从而减少了生产成本，并提高了成糖率［或。

澳大利亚是世界第三大食糖出口国，位于南半球的澳大利亚每年榨季的时间为6月到12月，但食糖对外出口全年都很平衡，这主要归功于其高效的散装原糖储存能力，澳大利亚自1964年起停止使用了袋装原糖、实现了原糖散装运输和存储。澳大利亚相当多的糖厂甚至不需要使用甘蔗原料堆场以及原糖存储库，其生产的原糖直接从生产车间通过铁路运输至需要出口的港口码头，在码头的验收站进行质检完成入库储存，在出口时直接从码头的原糖存储库出库经再次检验后由传送带传输完成装船出口［12］o

Jrgensen［13］等人研究了通过开发一种用于糖厂中物料平衡的模拟仿真系统，对制糖过程中原辅料供给进行模拟仿真，对各工位所需物料进行计算，实现对制糖进程的科学控制。Luis［14］等人研究了对制糖过程进行动态模拟，帮助甘蔗机制糖业减少出现生产物料堆积的概率，提高糖企生产物流的效率和质量。E.HUGOT［15］研究了考虑制糖设施布局对制糖进程的影响，采用SLP法对糖厂的生产设施布局进行改进优化，从而为糖企生产物流的高效进行奠定了基础。

国内学者对甘蔗机制糖业生产流程进行全方位剖析，结合生产物流理论，研究适用于甘蔗机制糖业的生产物流管理工作。樊凡［16］从物联网技术和管理角度出发，讨论利用物联网技术对甘蔗机制糖业生产物流运作的影响，通过将有线或无线传感设备安装在制糖生产设备之中，实现对制糖生产过程中的压榨、清净、蒸发、分蜜等多道工序的全方位监测，并对所收集的数据进行分析处理反馈至糖企的生产管理部门，从而实现对糖企生产物流的全程把控。

温韬［17］等结合制糖的生产工艺流程，探讨制糖生产物流中进行过程监控，指出从在制糖生产的源头开始，对生产物流的监控应贯穿甘蔗加工、食糖加工和储运过程等各物流环节，通过对制糖生产物流的过程监控可以规范食糖的生产管理，提高食糖生产的效率和质量。

杨帆等［18］对H甘蔗机制糖业生产线的生产过程和生产物流进行研究，发现其生产线存在着的机器利用效率不够高、人员管理配置不够合理、生产量和生产效率较低等问题。通过运用Flexsim仿真技术对案例糖厂的生产系统进行了仿真建模，找出生产线的瓶颈，并探究甘蔗机制糖业生产物流对生产过程的影响，提出改善生产物流的相关建议，有效提高了该糖厂生产系统中的机器利用效率和单位时间的生产量。

1.2.1生产线瓶颈问题研究

生产线瓶颈是指在生产过程中对生产的正常进行造成阻碍，拖累了整个生产线的正产进行使得生产效率和质量降低的某一个环节（工序）。国外学者GundogarE［19］分析了一家家具制造公司的弹簧床垫生产线，通过运用约束理论以及基于模拟的启发式方法对生产线中的瓶颈进行识别和改善，使半成品物料流达到平衡，企业的产量得到提升。SchneiderU［20］等人研究了制药生产的节拍时间，通过运用节拍时间图来确定生产过程中的瓶颈，结合实际生产情况对瓶颈进行改善，使得生产可以与客户需求相匹配，提高了生产线的平衡性，实现由客户需求驱动的无缝生产流程。VelumaniS［21］等人研究了通过进行仿真分析产品生产过程的变化，对现有制造系统的运营状态和生产瓶颈进行预测，经仿真可识别生产瓶颈和在制品状态，并提出通过对生产工艺简化去除不必要流程以改善瓶颈从而提高生产效率。

国内学者胡红云［22］等人研究了通过引入数控设备、对工序进行拆分、调整工作地等方式对客车装配生产线中地板铺设和空调安装中的瓶颈工序进行改善，降低了成本，提高了企业生产效率。贾贝妮［23噂人研究了运用定义、测量、分析、改进、控制(DMAIC)流程方法，对增压器装配线进行精益化改善，并借助Minitab软件，分析各因素对生产周期的影响，进而缩短瓶颈工序的生产周期，从而缩短产品的生产周期。吴新江［24］等人通过运用工业工程的相关理论对A公司某生产线作业现场存在着的不经济、不均衡、停滞和等待的问题进行研究，采用绘制生产能力平衡图的方式找出瓶颈工序，并应用双手动作分析和人-机操作分析对瓶颈工序进行记录分析和改善。

1.2.2生产物料配送优化研究

目前针对生产物料配送优化方面的研究主要集中于物料配送模式优化和物料配送路径优化等方面。NilsBoysen［25］等研究了混流装配线的物料准时化配送，即按照生产工位的需求将生产所需的原辅料进行分类存储，并制定了相应的物料配送方案。Limre［26］对物料配送中的现场配料以及齐套配送进行了研究，为了选择一种科学的配送方式，提出了一种基于成本评估的数学模型配送方式进行评价，研究发现采用一部分使用齐套配送一部分使用现场备料的混合配送方式更具优势-ChoiW［27］等人研究了一种面向汽车装配线的动态物料配送系统，对生产线的物料需求量通过按照生产计划的完成情况实现动态的预测，生成相应的配送任务，实现生产物料供应的稳定性和连续性。

国内，沈正花［28］等结合遗传算法和Arena仿真技术，对半导体自动物料搬运系统实现动态调度，该方法在性能指标上较静态调度具有明显优势。周炳海［29］提出生产装配线物料配送调度的拉格朗日松弛算法，建立混合整数规划模型，通过仿真实验验证这一方法在解决物料配送问题上的适用性。李晋航［30］等研究了多模糊信息条件下的物料配送路径规划问题，在考虑多种不确定约束的条件下，建立了以配送距离最短为目标的优化模型，并运用改进的算法对模型进行求解。

1.2.3生产物流信息管理系统研究

在生产物流信息管理系统研究方面，美国和日本开始的研究较早处于领先地位。美国是生产物流概念的发源地，美国的制造企业对其生产物流能力的发展非常重视，率先对生产物流信息管理系统进行了设计和开发，在企业的生产制造中具有十分成熟的应用。日本则是对生产物流信息管理系统进行进一步推广和改进，以丰田、日产等为代表的日本制造企业在生产物流信息管理系统中将自动控制技术、智能调度技术、自动机器人技术等先进技术相结合，将生产物流管理工作变得简单而高效，实现了高度的自动化和智能化。

近年来，我国物流信息化发展迅猛，成为最受关注的领域之一，国内专家和企业对生产物流信息管理系统的研究也逐渐增多。程少帅［31］探讨了利用RFID技术的优点，结合汽车制造行业目前存在的一些问题和未来的发展方向，在此基础上构造了一个基于RFID技术的生产物流信息管理系统。王薇［32］分析了企业生产物流信息管理系统的开发策略，指出通过生产物流信息管理系统能够有效提高企业对生产物流的管理控制能力，在一定程度上可以确保企业的良好运转，并使得管理者对企业的生产、销售、库存各个环节由更加充分的了解，从而实现降低生产成本、提高企业的竞争力。孙玉等［33］从离散制造企业生产现状出发，通过对企业生产物流管理的需求进行分析，采用UML语言和物流自动识别技术，设计生产物流信息管理系统的功能结构和网络架构方案。

综上所述，国内外专家学者对生产物流的研究已经有了很多成果，但是这些研究较多地集中在机械制造和装配件制造方面的生产物流，而面向甘蔗机制糖业的生产物流研究还处于起步阶段。随着国内外市场的不断发展和行业内竞争压力的增大，如何有效提升企业的生产效率成为糖企亟待解决的问题。因此，参考国内外专家在甘蔗机制糖业生产物流方面研究的基础上，从生产线瓶颈优化、生产物料配送优化、生产物流信息管理系统构建等方面进行，为甘蔗机制糖业实现高质量发展提高市场竞争力提供助力。

1.3硏究意义

对于甘蔗机制糖业的企业来说，降本增效是糖企发展最重要的出路［34］，因此提高生产水平，降低企业生产成本是糖企现在和将来发展的第一要义。目前的广西制糖业正处于高速发展期，但制糖业的市场竞争也在越来越激烈，不求改进的糖企注定会被淘汰，特别对处于榨季时的糖厂来说，能否保证高效稳定生产将对企业当年的经济效益产生重要影响［35］o通过实现良好的生产物流有利于甘蔗机制糖业企业在生产过程中合理分配生

产资源，使得在生产过程中的物流时间和成本得到减少，从而降低生产成本并提高生产效率，对于甘蔗机制糖业企业的发展具有重要的现实意义。

（1）通过对甘蔗机制糖业制糖生产线的改善，使得企业的生产节拍更加协调，各工序的实际产能能够满足生产计划的需要，有效的避免了生产过程中出现物料拥堵，提高了企业的生产物流水平。

（2）通过制定合理的生产物料配送方案，降低因物料未及时配送使生产线出现停顿的风险，有利于维护甘蔗机制糖业生产物流的稳定性和可靠性。

（3）甘蔗机制糖业生产物流信息管理系统能够辅助生产物流管理工作，降低工作负荷，促进甘蔗机制糖业生产物流管理环节各部门的信息传递和交互，提高甘蔗机制糖业的生产物流运作效率。

本研究为广西糖业相关企业进行生产物流优化提供了参考，将研究所得到的成果应用到糖厂的实际生产中，有效提升企业的市场竞争力促进企业的良性发展。

1.4论文的硏究路线和内容

1.4.1研究路线

（1）通过查阅文献资料和相关国内外专家学者的研究，结合甘蔗机制糖业生产的特点和现阶段生产物流研究现状，对甘蔗机制糖业生产物流优化进行探索分析。

（2）对广西X糖厂等甘蔗机制糖业企业进行实地调研分析，探讨甘蔗机制糖业生产物流的特点及普遍存在的问题，对甘蔗机制糖业生产物流中存在问题的原因、影响因素和解决方案进行研究和分析。

（3）通过对甘蔗机制糖业的生产节拍和生产能力进行分析，结合5W1H法和生产线平衡理论，以广西X糖厂的生产为案例进行实例研究，对生产瓶颈进行识别和分析,对存在瓶颈的工序提出相应改善措施，提高生产线平衡性，促进企业的生产物流。

（4）构建以配送总成本最低和配送满意度最高为目标，基于NSGA-II多目标遗传算法的生产物料配送优化模型，并以广西X糖厂的生产物料配送为案例进行实例研究,根据所建模型求解结果选择最佳配送方案。

（5）对甘蔗机制糖业生产物流信息管理系统进行分析和设计，通过分析甘蔗机制糖业生产物流信息的传递过程，研究甘蔗机制糖业生产物流信息数据采集和传输方式，

 

构建一套甘蔗机制糖业生产物流信息管理系统，辅助生产物流管理人员的工作，提高生产物流信息的传递效率。

 

1.4.2研究内容

本文以甘蔗机制糖业生产物流为研究对象，探究了甘蔗机制糖业生产物流的特点，以甘蔗机制糖业的实地调研和各方收集所得资料为基础，发现甘蔗机制糖业生产物流中普遍存在着：生产线存在瓶颈对生产物流的畅通造成阻碍；生产物料配送缺乏合理规增加物流时间和成本；甘蔗机制糖业的生产物流管理工作效率不高等问题。针对甘蔗机制糖业生产物流中的问题提出分别通过进行制糖生产线改善、生产物料配送路径优化，设计甘蔗机制糖业生产物流信息管理系统等方法来实现对甘蔗机制糖业生产物流的优化。论文主要研究内容如下：

第一章：阐述论文的研究背景及研究意义，分析了甘蔗机制糖业生产物流的相关研究资料，并对国内外关于生产线瓶颈改善、生产物料配送优化和生产物流信息管理系统的研究成果进行了介绍，提出论文的研究内容和研究路线。

第二章：对甘蔗机制糖业生产物流的特点进行探究，通过在甘蔗机制糖业的实地调研和资料收集，总结分析甘蔗机制糖业生产物流中所存在的问题，对问题进行梳理，研究问题的解决思路和办法。

第三章：针对生产线存在瓶颈对生产物流畅通造成阻碍的问题，通过生产线平衡理论对甘蔗机制糖业生产线平衡性进行分析，并运用生产节拍和工序产能识别生产瓶颈，采用5W1H法和生产线平衡理论对瓶颈工序提出对应的优化方案，从而改善生产流程提高生产效率，实现企业生产物流的优化，论文以广西X糖厂的生产为案例进行实例研究。

第四章：针对生产物料配送等待时间较长增加物流时间和成本的问题，建立以最短等待时间和最少成本为目标，基于NSGA-II多目标遗传算法的生产物料配送优化模型。通过迭代法求解并根据结果得出最优的物料配送路径，设计相应的生产物料配送优化方案，通过与原始方案进行对比，验证新方案的有效性，论文以广西X糖厂的生产物料配送为案例进行实例研究。

第五章：针对甘蔗机制糖业的生产物流信息传递效率不高的问题，通过分析甘蔗机制糖业生产物流信息的传递过程，研究甘蔗机制糖业生产物流信息数据采集和传输方式,设计并开发一套甘蔗机制糖业生产物流信息管理系统，提高生产物流信息传递和交互的效率，为公司高效生产提供帮助。

第六章：总结展望。对论文的研究工作进行总结，并提出研究展望。

第二章甘蔗机制糖业生产物流分析

2.1甘蔗机制糖业生产物流及特点

2.1.1生产物流概述

生产物流是伴随着企业制造生产的过程而发生的，是企业物流的重要组成部分，企业物流构成如图2-1所示。生产物流的含义一般是指生产原料、生产辅料等生产所需要的资源在被投入生产之后，经过各个生产工序加工不断流动，从一个生产环节流入另一个生产环节，最终成为产成品的物流过程［36］o

 

生产物流的主要构成元素为信息流和物料流，生产物料和其信息借助运输设备和厂内的数据采集系统，实现在各个生产环节中的流转和传递［37］，生产物流组成元素的结构如图2-2所示。

随着生产的进步和物流理念的革新，生产物流理念被越来越多的生产企业所认知并应用，制造企业对生产物流在其生产管理环节中的重要作用有了更加充分的认识。生产物流基本的特点是：

（1）价值体现的特点

相比于企业物流中的供应物流、销售物流等物流概念，企业的生产物流并不是主要以实现物流时间最少、距离最短、成本最低为目标的价值体现，而主要是以实现保障和促进生产物料有序供应消耗并减少生产附加成本为主的价值体现。

（2）功能要素的特点

企业生产物流的功能要素主要集中在生产过程中物料的搬运流转方面，而其它物流的功能要素则主要集中在仓储和运输方面。

（3）物流过程的特点

从生产物流的概念可以知道生产物流于企业生产工艺密切相关，企业生工艺一般情况下都是明确而具体的，当物料进入生产物流的流程，其经过的生产环节线路和时间都按照生产计划和生产工艺进行了精确的预测和控制，因此企业的生产物流的过程也是明确而稳定的。其它的社会物流则需要根据客户的数量、位置、需求而不断发生更改，其物流过程相对生产物流而言更加多变和随机。

（4）物流运行的特点

在企业中的生产过程中，生产物流的运行往往是其中的一部分，无法像采购物流、销售物流一样可以单独分割开来成为独立的个体进行活动，企业生产物流的运行伴生于其生产过程。

2.1.2甘蔗机制糖业生产物流状况

从生产物流的概述可以总结出，甘蔗机制糖业的生产物流主要是指在甘蔗机制糖业生产的流程中，甘蔗原料和石灰、磷酸、二氧化硫、焦炭、编织袋等生产物料从采购入库到按照制糖生产计划和生产工艺在制糖生产的各个环节有序定量投入并不断流动最终成为产成品运送至成品库的物流过程[38]o作为企业的物流环节中至关重要一环，生产物流的运作流程贯穿与产品生产的全过程。在甘蔗机制糖业生产物流运行的过程中，其生产物料种类多样、流动过程繁杂，生产物料从进入生产工位后便发生物的流动，并且随着生产的进行在加工、装配、储存、搬运的过程中不断变换着自身的物质形态和空间位置，各个生产环节都有着生产物流的参与。因此对于甘蔗机制糖业生产物流的界定范围是以生产原辅料的采购进厂为起点，以产品下线运输至成品仓库为终点，将甘蔗机制糖业生产物流的过程可以概括为以下三个部分：生产原辅料进厂入库；生产物料和半成品在各个生产环节中的搬运、储存和流转；产成品下线进入成品库储存等待出库。

（1）生产原辅料进厂入库

生产物料的进厂入库是甘蔗机制糖业生产物流的开始阶段，在该阶段主要工作内容是将由采购部门采购的生产所需物料从厂外的运输车辆中卸下，通过搬运工具将生产物料搬运至物料储存仓库，物料库管理人员对入库物料安排货位和货架，对生产物料进行合理的堆放。

（2）生产环节的物料流转

生产过程中的物料流转是甘蔗机制糖业生产物流的主要内容，在该阶段生产物料根据生产计划和物料配送计划从物料仓库出库运输至生产线参与生产。在生产中，某些甘蔗机制糖业采用线边库的形式对生产物料进行配送补充，减少了物料配送频率，提高了生产物料供应的不间断性，减少了生产线发生停顿的风险。采用线边库的甘蔗机制糖业物料流转阶段又分为两部分，一部分是生产物料从物料仓库出库，运输至生产线各线边库补充其库存的物流过程；另一部分是线边库对所服务的工位所需物料进行备货和运输的过程。

（3）成品的下线及入库

产成品的下线和入库是甘蔗机制糖业生产物流的结束阶段，在该阶段的主要工作内容是将已完成生产加工的产成品从生产线最后的包装工序下线搬运至成品仓库的相应货位和货架，该过程主要由叉车和堆垛机等设备对成品进行搬运和码垛。

2.1.3甘蔗机制糖业生产物流特点

在企业中的生产过程中，生产物流的运行往往是其中的一部分，无法像采购物流、销售物流一样可以单独分割开来成为独立的个体进行活动，企业生产物流的运行伴生于其生产过程。生产过程是生产物流活动产生的母体，生产物流是链接各个制造生产环节的重要纽带。能否实现科学合理的生产物流对于企业的生产有着重要的影响［39］，不合理的生产物流将导致企业生产效率降低甚至出现生产线停顿的风险，并会增加生产的附加成本和物流成本从而对企业发展带来不利影响；科学合理的生产物流能够有效提升企业

生产效率和质量，降低企业的生产成本和物流成本，从而使企业在激烈的帀场竞争中获得更强的竞争力，促进企业实现良性发展。

随着生产的进步和物流理念的革新，生产物流理念被越来越多的生产企业所认知并应用，制造企业对生产物流在其生产管理环节中的重要作用有了更加充分的认识。甘蔗机制糖业的生产流程不同于汽车、家电等装配型制造业，其生产流程包含一系列复杂的物理化学变化，对生产加工时间和环境要求较高，是一种流程性的生产[40]o结合生产物流的概念和甘蔗机制糖业自身特点，甘蔗机制糖业的生产物流主要特点如图2-3所示。

 

 

（1）甘蔗机制糖业生产物流过程所需搬运的物料种类较多，物流量庞大。制糖生产所需的物料种类较多，除了糖料蔗作为生产原料外还需要焦炭、石灰、二氧化硫、絮凝剂、编织袋等辅料投入生产。制糖行业属于大宗原料加工行业，其生产加工能力是以吨为基数计量的，这使得生产所需物料的物流量也相应庞大，并且制糖生产的各生产环节物料搬运和流转的频率较高，物料流动的距离较长。

（2）甘蔗机制糖业的生产物流的物料搬运和流转方式多样，对载具有着不同要求。甘蔗机制糖业在生产过程的物料搬运和流转形式主要由车辆、管道、辊道、传送带等方式进行运输，甘蔗机制糖业的部分生产环节是在高温高压环境下进行，这些环节所生产出来的半成品必须考虑其高温、腐蚀性等特质，以糖浆为例，现阶段的糖浆大部分是在耐腐蚀泵送管道内进行运输。

（3）甘蔗机制糖业的生产物流对时间的要求较高。甘蔗机制糖业的生产过程是一种流程型生产过程，生产工艺的顺序不可更改，生产物料需按照生产计划和生产工艺的要求投入参与生产，因此甘蔗机制糖业的生产物流要把控好对物料投入时间和顺序。

2.2甘蔗机制糖业生产物流影响因素

生产物流实际上是物流过程和企业生产过程的一种结合，企业的制造生产与生产物流密不可分，因此企业生产物流的状况必定受到企业生产因素的影响。影响甘蔗机制糖业的生产物流因素主要有三方面：一是生产工艺和设备对生产物流的影响；二是物料流动的线路对生产物流的影响；三是企业生产物流信息的传递对生产物流的影响。

（1）企业生产工艺和设备对生产物流的影响

生产物流与生产工艺和设备紧密相关，企业的生产工艺决定了生产物流的形式，不同的生产工艺使生产物料的流转方向和载体发生变化，生产物料通过不断从上一工序流出再在下一工序流入［41］，实现物料的上下搬运、前后移动、停留加工等流程，生产物流实质上为物流在企业的生产工艺中的具体表现。在生产制造企业中，简明精细的生产工艺和使物料流动方向明确，减少不必要的加工流程，为企业的生产物流高效进行打下了基础；繁杂粗糙的生产工艺则拉长了生产作业时间，耗费了时间和成本，阻碍了生产物流的畅通。

企业的生产设备直接参与生产的过程，生产设备的好坏直接关系着生产是否能够顺利进行，影响着企业生产物流的可靠性和稳定性。在企业生产中采用高效可靠的生产设备能够有效缩短生产时间，延长有效工作时间，提升企业的产能，保障生产物流的畅通；低效粗劣的生产设备机器故障几率会增加，增加设备维护成本，并使得生产线发生停顿的风险加大，降低企业的产能，对生产物流畅通造成阻碍。

（2）物料流动线路对生产物流的影响

生产物流的主要内容就是生产物料的流动，物料在厂内的流动路线是以生产原辅料的采购进厂为起点，以产品下线运输至成品仓库为终点，在生产的加工、装配、储存、搬运过程中不断变换着物料自身的物质形态和空间位置。企业生产物流是生产所需要的的原辅料在厂内的时间和空间上的转换过程，是生产系统的一种动态体现。简而言之，生产物流就是生产过程中的原材料、辅料、零部件、半成品、成品等物料经过生产系统的各生产环节的全部流转过程。

生产物料的流动线路决定了生产物流的流向，合理的生产物料流动线路降低了生产过程中的物流成本和时间，使企业的生产物流变得更加通畅和高效；杂乱不合理的生产物料流动线路则会使企业的生产物流成本和时间增加，降低生产物流效率影响企业的生产。

(3)生产物流信息的传递对生产物流的影响

生产物流管理需要参与生产物流环节各部门的信息进行传递和交互实现协同配合，通过将生产物料、设备、人员信息进行整合，对生产线的物料配送和物料出入库进行安排和调度。企业的生产物流中，对设备、物料、人员等实体之间的信息传递管理工作是实现企业生产物流正常进行的基本保证，企业拥有高效的生产物流信息交互意味着该企业能够实现对生产设备的有效管理和维护、物料的及时补充和处理、各部门人员的合理配置，使得企业在生产环节的物流更加平衡高效，促进企业的良性发展。

2.3甘蔗机制糖业生产物流存在问题

甘蔗机制糖业生产物流的主要目标是保障企业生产过程物料流通的顺畅，实现生产的连续和高效，从而减低生产附加成本和物流成本提高企业效益。通过对生产物流影响因素分析，以及对甘蔗机制糖业的生产车间和仓库进行实地参观调研，并通过咨询相关工作人员，总结得出甘蔗机制糖业在生产物流方面普遍存在着的问题为：生产线存在瓶颈影响生产节拍的协调对生产物流畅通造成阻碍；生产物料配送没有合理规划降低了生产效率；生产物流信息传递效率不高影响了企业的生产。

甘蔗机制糖业生产物流方面普遍存在着的这些问题具有关联性，生产环节的瓶颈使企业生产物流系统的稳定性降低，使得各工位的生产物料配送等待时间延长，也降低了生产物流信息的传递效率。同理，生产物料配送等待时间较长，使得生产出现停顿的风险增加，阻碍生产造成瓶颈，并且也延迟了生产物流信息的传递；较低的生产物流信息传递效率使得生产瓶颈阻碍生产的概率增加，并延长了生产物料配送的时间。

(1)制糖生产过程中存在着瓶颈

通过调研了解到，当前甘蔗机制糖业的糖厂在其实际生产量与计划产量之间存在着一定差距，以调研的案列企业之一广西X糖厂为例，18年计划年产糖为12.5万吨，实际产糖只达到了11万吨，实际产糖量低于计划产糖量，在其生产过程中必定存在某些阻碍因素使生产无法高效进行，也即是存在着生产的瓶颈影响各生产阶段的节拍从而导致产能的落后。

生产物流因生产瓶颈的存在而效率低下，要实现生产物流的优化必须对制糖生产线的生产瓶颈进行识别和分析，施行对应的措施［42］，从而优化生产的节拍提高生产的效率和质量。因此有必要对制糖产线的生产瓶颈进行分析探究，优化生产瓶颈改善企业的生产提高生产效率。

(2)生产物料配送等待时间较长

甘蔗机制糖业在生产原辅料及半成品的搬运和流转过程中要尽量避免因物料短缺而出现生产停顿发生的情况，从而保证生产的连续和高效。由于甘蔗机制糖业的生产属于单品种大批量型生产，物料流量较大，且庞大笨重的生产设备和大面积的物料仓库使得甘蔗机制糖业大多占地广阔，物料仓库和各物料需求点之间的距离较远，物料配送路径较长。

在调研中发现，大部分甘蔗机制糖业的糖厂在生产物料配送方面采用的是传统的人工制定物料配送线路和方案，没有对物料配送进行科学合理的规划，使得物料配送车辆运输时间长无法按时到达物料需求点，各物料需求点的等待时间较长，增加了生产过程中的物流时间和成本，并且会导致甘蔗机制糖业会发生物料短缺的现象，情况严重时甚至引发生产线的停顿，对企业的正常有序生产造成了不利的影响。

(3)生产物流信息传递效率不高

甘蔗机制糖业的生产物流管理工作目前主要还是依靠企业MES系统的数据进行管理，没有专门的生产物流信息管理系统，需要通过申请调用企业生产管理系统的相关数据才能进行生产物流管理工作I4%生产物流信息的传递效率不高。同时，繁杂的物料属性信息和物料跟踪信息使得工作人员工作量巨大难免产生疏漏，易使得各部门物流信息的畅通无法保证从而形成生产物流信息孤岛，这将导致企业的生产物流信息交互程度下降，生产物流管理的工作效率降低，使得企业出现产量不稳定，生产效益差等问题。因此，可以探讨通过建立生产物流信息管理系统，辅助职能人员的生产物流管理工作，使得生产物流管理工作更加方便简洁，物料和产品实现及时有效管理，提高生产物流信息的交互程度，促进企业的生产物流。

2.4本章小结

本章主要对甘蔗机制糖业的生产物流进行分析。首先，对生产物流概念及特点进行了介绍，随后对甘蔗机制糖业的生产物流特点进行了分析，并对甘蔗机制糖业生产物流的主要影响因素进行了探究，最后总结甘蔗机制糖业生产物流中的所存在的问题，从生产线存在瓶颈、生产物料配送等待时间较长、生产物流信息传递效率不高等方面进行梳理，为提出改善甘蔗机制糖业生产物流的思路和办法打下基础。

第三章甘蔗机制糖业生产线瓶颈工序改善

3.1制糖工艺及甘蔗机制糖业生产流程

3.1.1制糖工艺

糖是人们日常生活的必需品，制糖的历史由来已久，制糖技术已从古代的人工制糖发展到近现代的机械制糖，制糖原料主要为甘蔗和甜菜，我国广西的甘蔗机制糖业都是采用甘蔗为原料进行制糖。现行的制糖工艺主要分为三种［4%石灰法制糖、亚硫酸法制糖、碳酸法制糖，这三种制糖工艺主要是根据澄清阶段选择的澄清剂而区别的，采用的澄清剂分别为石灰、二氧化硫、二氧化碳，三种工艺的优缺点对比如表3-1所示。

亚硫酸法虽然澄清效率不高，产糖质量一般，但其成熟可靠的工艺，适中的生产成本使得亚硫酸法成为甘蔗机制糖业的主流制糖工艺，本文所调研的广西甘蔗机制糖业就是米用亚硫酸法制糖，亚硫酸法制糖工艺如图3-1所示。

3.1.2甘蔗机制糖业生产概述

从甘蔗机制糖业的制糖工艺可以看出甘蔗机制糖业的生产流程主要分为预处理、压榨、澄清、蒸发、煮糖结晶、分蜜干燥、包装等几大步骤，如图3-2所示，下面进行详细介绍。

（1）甘蔗预处理

制糖生产的第一步是进行甘蔗预处理，在预处理阶段主要工作内容是吊车将堆蔗场的甘蔗放入喂蔗台，然后使用切蔗机和撕裂机将原料蔗撕裂破碎，经过破碎后的甘蔗相比未处理甘蔗的榨汁效果更佳，能够有效提高榨汁率增加产糖率习。在预处理阶段对甘蔗进行破碎的同时还将甘蔗中所含的沙子、碎石、泥土、杂草、铁等杂质过滤去除掉,使得经预处理后的原料蔗符合生产的质量要求，其具体流程如图3-3所示。

（2）压榨提汁

压榨提汁是制糖生产中甘蔗转变为糖的重要环节，该环节的主要过程是破碎后的蔗料经辊道进入压榨机组经多次压榨得到富含糖分的蔗汁，由于在得到蔗汁时还产生蔗渣,还需将蔗渣与蔗汁分离。有的甘蔗机制糖业在制糖的压榨过程中还反复入渗透水进行渗透，借助渗透作用进一步提高压榨抽出率。

（3）澄清

澄清环节的主要流程是将经压榨所提取得到的蔗汁加入石灰、二氧化硫、絮凝剂等物料使杂质得到沉淀，便于除去澄清汁中的非糖杂质，从而进一步除掉蔗汁中所含的蔗渣、泥土、沙子等杂质，得到符合生产质量要求的澄清汁，提高产成品的质量。

（4）蒸发

蒸发环节的主要目的是去除澄清汁中的水分使得糖汁得到浓缩，经过浓缩后含糖率大增的糖汁被称为粗糖浆，得到的粗糖浆还需再次经过硫熏，除饱和过滤，使之得到漂白和进一步的清净，经处理后得到的糖浆被称为清糖浆［46］o大部分的甘蔗机制糖业采用的蒸发工艺是多效压力真空蒸发，目前主要是以五效居多，五效蒸发过程如图3-4所示。