醬香型白酒企業(yè)生產(chǎn)計(jì)劃與控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

李 強(qiáng)，雷曉軍，張 華，梅 劍

（ 銅仁學(xué)院 大數(shù)據(jù)學(xué)院，貴州 銅仁 554300 ）

醬香型白酒企業(yè)生產(chǎn)計(jì)劃與控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

李 強(qiáng)，雷曉軍，張 華，梅 劍

（ 銅仁學(xué)院 大數(shù)據(jù)學(xué)院，貴州 銅仁 554300 ）

通過對醬香型白酒釀造工藝、生產(chǎn)車間流程進(jìn)行調(diào)查研究，針對性介紹最優(yōu)生產(chǎn)技術(shù)OPT中瓶頸的矩陣識別法與DBR系統(tǒng)，探索了醬香型白酒企業(yè)在生產(chǎn)過程的瓶頸算法，初步設(shè)計(jì)出醬香型白酒生產(chǎn)的DBR流程圖，為醬香型白酒企業(yè)在控制瓶頸資源和編排生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃方面提供了一定的參考。

OPT； 矩陣識別； 生產(chǎn)計(jì)劃與控制； DBR

醬香型白酒作為我國三大香型白酒之一，因其神秘的釀造工藝、悠久的飲用歷史、深厚的文化底蘊(yùn)、深受廣大消費(fèi)群體的喜愛。其典型代表茅臺酒更是躋身世界三大名酒之列，這使得醬香型白酒具有不可估量的發(fā)展前景。因此，對醬香型白酒生產(chǎn)的研究具有特殊的意義和價值。

基于醬香型白酒的釀造與工藝、季節(jié)、原料、水質(zhì)、環(huán)境以及空氣微生物的含量等有著直接的聯(lián)系，大部分醬香型白酒企業(yè)分布在貴州北部、四川南部的赤水河一帶，主要企業(yè)有貴州茅臺集團(tuán)、貴州習(xí)酒、郎酒集團(tuán)、瀘州老窖、大唐酒業(yè)等，其中貴州茅臺最具規(guī)模，效益最好，最具有核心技術(shù)，因此是最具典型代表的醬香型白酒。

近年來隨著國家針對白酒生產(chǎn)企業(yè)的深化改革、轉(zhuǎn)型升級、創(chuàng)新引領(lǐng)的政策的實(shí)施，許多企業(yè)加快了現(xiàn)代化步伐。醬香型白酒企業(yè)也進(jìn)行了多方面的改革，其中貴州茅臺最具代表。然而，在一系列改革當(dāng)中，幾乎所有的企業(yè)都把重點(diǎn)集中在了微生物發(fā)酵、勾兌、包裝以及營銷等環(huán)節(jié)，卻忽略了一個重要的環(huán)節(jié)：生產(chǎn)計(jì)劃與控制。僅靠酒師的經(jīng)驗(yàn)來計(jì)劃與控制物料的投入是不科學(xué)的，很難使整個生產(chǎn)達(dá)到平衡狀態(tài)，不僅會造成生產(chǎn)資源的嚴(yán)重浪費(fèi)，還會制約整個生產(chǎn)的系統(tǒng)化。如何運(yùn)用科學(xué)有效的方案擬定企業(yè)的生產(chǎn)計(jì)劃，以及控制企業(yè)整個生產(chǎn)環(huán)節(jié)有序進(jìn)行，使企業(yè)在生產(chǎn)控制中減少資源的浪費(fèi)同時創(chuàng)造更大的利潤，顯得尤為重要。

1.醬香型白酒企業(yè)現(xiàn)狀分析

1.1.醬香型白酒的價值

醬香型白酒最重要的品質(zhì)在于它純天然釀造，其獨(dú)特的釀造技藝，卓越的品質(zhì)以及獨(dú)具特色的酒品風(fēng)格，是其他蒸餾酒不能相比的。隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，醬香型白酒企業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中的比重也越來越大。醬香型白酒已經(jīng)逐漸成為一些地方的支柱產(chǎn)業(yè)。以中國酒都仁懷為例，根據(jù)仁懷市2012年國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展執(zhí)行情況報告，2012年仁懷市全年實(shí)現(xiàn)地區(qū)生產(chǎn)總值341億元，而醬香型白酒業(yè)實(shí)現(xiàn)總產(chǎn)值317億元，貢獻(xiàn)率達(dá)到驚人的92.9%。數(shù)據(jù)顯示：2005年，醬香型白酒所占全國白酒市場的份額還不到5%，卻占據(jù)了20%的行業(yè)空間。2010年，醬香型白酒的銷售收入已達(dá)350億元，占全國銷售

總額的13.2%，利潤空間占到全國整個白酒行業(yè)的28%。2011年，醬香型白酒的銷售收入首次超越450億，已經(jīng)占到全國白酒比重的15%，增速達(dá)到驚人的33%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他香型白酒?；谶@些數(shù)據(jù)，業(yè)內(nèi)專家預(yù)測到2020年，醬香型白酒將占據(jù)中國整個白酒市場份額的30%以上。

1.2.醬香型白酒企業(yè)發(fā)展?fàn)顩r

近年隨著國民經(jīng)濟(jì)的復(fù)蘇，白酒行業(yè)逐漸走出低迷，經(jīng)濟(jì)效益出現(xiàn)好轉(zhuǎn)。醬醬香型白酒越來越受到人們喜愛和認(rèn)可，醬香型白酒企業(yè)的效益出現(xiàn)了井噴式增長。在這種情況下，許多醬香型白酒企業(yè)開始擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模，而以往生產(chǎn)其他香型的白酒企業(yè)也改為生產(chǎn)醬香型白酒。僅僅中國酒都仁懷的醬香型白酒生產(chǎn)經(jīng)營戶就達(dá)400戶左右，酒類生產(chǎn)商標(biāo)更是多達(dá)1350個，總體上呈現(xiàn)出分布比較散、生產(chǎn)規(guī)模小、無牌亂釀造的局面，不利于集中管理。

2.醬香型白酒在DBR下的生產(chǎn)計(jì)劃與控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法

2.1.瓶頸識別的矩陣算法

考慮醬香型白酒生產(chǎn)的周期性，這里運(yùn)用武漢大學(xué)管理學(xué)院周峰教授所提出的瓶頸矩陣識別法探索醬香型白酒在生產(chǎn)過程中的瓶頸資源。我們假設(shè)在生產(chǎn)過程中計(jì)劃量不超過市場需求，各生產(chǎn)環(huán)節(jié)的物料供應(yīng)充足[4]，則按如下步驟進(jìn)行：

（1）根據(jù)計(jì)劃期產(chǎn)品的市場需要量計(jì)算各產(chǎn)品的需要量。

設(shè)T：計(jì)劃期；Aj：第j種最終產(chǎn)品(j=1， 2，…n)；aij：第j種最終產(chǎn)品Aj需要i號零件數(shù)量(i=1， 2，…m)，其中

Q：第T期產(chǎn)品的市場需要量；QT：T期第j種最終產(chǎn)品Aj的需要量，其中

依據(jù)以上可求得T期各種產(chǎn)品零件需要量為q

其中qiT表示T期第i種零件的需要量。

（2）通過對各項(xiàng)生產(chǎn)資源所在計(jì)劃期負(fù)荷量的計(jì)算，主要是依據(jù)各項(xiàng)生產(chǎn)資源所生產(chǎn)各種零件具體的生產(chǎn)定額標(biāo)準(zhǔn)以及各零件的實(shí)際生產(chǎn)量。零件生產(chǎn)定額標(biāo)準(zhǔn)按工時定額表示，而零件的生產(chǎn)量就是零件的需要量。

設(shè)Jk表示第k項(xiàng)生產(chǎn)資源生產(chǎn)第i種零件的工時定額，則工時定額矩陣

各項(xiàng)生產(chǎn)原料負(fù)荷量矩陣

其中WkT：表示第k項(xiàng)生產(chǎn)資源在T期的負(fù)荷量。

（3）確定計(jì)劃期的有效生產(chǎn)能力。各項(xiàng)生產(chǎn)資源在計(jì)劃期的有效生產(chǎn)能力取決于計(jì)劃期的期限和工作時間。

設(shè)PkT為第k項(xiàng)生產(chǎn)資源計(jì)劃期有效生產(chǎn)能力矩陣

（4）確定瓶頸資源：生產(chǎn)負(fù)荷與有效生產(chǎn)能力的比即是生產(chǎn)資源負(fù)荷率，因此假設(shè)MkT表示第..項(xiàng)生產(chǎn)資源在T期內(nèi)的負(fù)荷率，從而得到各項(xiàng)生產(chǎn)資源的負(fù)荷率為

若MkT≥100%，則第k項(xiàng)生產(chǎn)資源在T期內(nèi)為瓶頸資源。而針MkT的結(jié)果通過運(yùn)用MATLAB軟件進(jìn)行運(yùn)算。

2.2.醬香型白酒生產(chǎn)計(jì)劃與控制的DBR生產(chǎn)控制流程

由醬香型白酒生產(chǎn)的特殊性，工序流程單一且順序固定。我們把粉碎、拌曲配料、踩制成形、入倉堆積發(fā)酵、折曲、貯存、高粱破碎、潤糧、蒸糧、堆涼拌曲、堆積發(fā)酵、蒸餾、勾兌、包裝14道工序分別用1至14編號用k表示（1≤k≤14，表示工序類型）。根據(jù)各工序生產(chǎn)設(shè)備及技術(shù)參數(shù)所生成表1。

表1 生產(chǎn)工序控制流程

根據(jù)瓶頸矩陣算法，則設(shè)T：生產(chǎn)計(jì)劃期；Aj：第j種最終出廠酒（j=1， 2，…n 表示酒的種類）；Aij：表示第j種最終出廠酒Aj所需i號組成元素數(shù)（i=1， 2，…m ,表示組成元素型號）；Q：T期產(chǎn)品市場需求量；QT：表示第j種最終出廠酒Aj的需求量；Q：T期各種出廠酒組成元素的需要量；qiT：第i種組成元素的需要量；JK：第k項(xiàng)生產(chǎn)資源；tki：第k項(xiàng)生產(chǎn)資源生產(chǎn)第i種組成元素的工時定額；WkT：第k項(xiàng)生產(chǎn)資源在T期的負(fù)荷量；PkT：第k項(xiàng)生產(chǎn)資源在T期內(nèi)的有效生產(chǎn)能力；MkT：第k項(xiàng)生產(chǎn)資源在T期內(nèi)的負(fù)荷率。運(yùn)用上面的公式可以算出每一個MkT，即每個生產(chǎn)工序的負(fù)荷率，從而找到醬香型白酒生產(chǎn)過程中的瓶頸工序。由于醬香型白酒生產(chǎn)流程相對單一，這里暫不考慮關(guān)鍵工序與非關(guān)鍵工序的排序問題。根據(jù)DBR原理得到生產(chǎn)流程圖如圖1所示[5]。

圖1 生產(chǎn)流程圖

說明：對于瓶頸工序K，這里K存在且取值不唯一。它控制著整個生產(chǎn)系統(tǒng)的節(jié)奏，企業(yè)的整個內(nèi)部生產(chǎn)與外部需求都必須與之同步。從計(jì)劃與控制的角度：它相對于DBR中的“鼓”，反映了系統(tǒng)對約束資源的利用，只有是瓶頸它保持最大負(fù)荷運(yùn)作，才能使系統(tǒng)達(dá)到產(chǎn)出最大的目的。對此，我們采取以下措施：

（1）在緩沖K處設(shè)置監(jiān)控點(diǎn)，防止瓶頸資源K無效運(yùn)作；

（2）在緩沖K出設(shè)置緩沖區(qū)，以防止前面工序出現(xiàn)波動而對其影響。如將所需的物料比計(jì)劃提前提交、增加備用設(shè)備、維修防止機(jī)器出現(xiàn)故障等。

（3）采取動態(tài)加工批量和搬運(yùn)批量，以此加大瓶頸的加工量，減少其裝設(shè)時間和次數(shù)。例如采用傳送帶形式的物料投送的流水作業(yè)等。

（4）建過個通過“繩子K”來控制物料進(jìn)入的系統(tǒng)，是無論瓶頸與非瓶頸設(shè)備均衡生產(chǎn)。防止瓶頸設(shè)備出現(xiàn)停工斷料，庫存過大，生產(chǎn)混亂的局面。

3.結(jié)論

論文主要運(yùn)用最優(yōu)生產(chǎn)技術(shù)OPT中的“瓶頸的識別”與“DBR控制系統(tǒng)”思想及原理，通過收集關(guān)于OPT和醬香型白酒生產(chǎn)的資料，學(xué)習(xí)和分析OPT在生產(chǎn)管理過程中的工作原理，嘗試運(yùn)用OPT中的一些生產(chǎn)管理方法，提供了一種醬香型白酒在生產(chǎn)過程中瓶頸識別的計(jì)算方法，以及控制瓶頸資源的簡單操作流程及避免措施。

局限于所掌握的知識，加之時間的倉促，很多方面不能做深入研究。比如在研究醬香型白酒的生產(chǎn)過程中：沒有解決生產(chǎn)作業(yè)的編排，運(yùn)用MATLAB軟件計(jì)算瓶頸的具體運(yùn)算程序、人、自然的因素等。對于這些不足，我將在以后的生活中不斷學(xué)習(xí)和研究。

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The design of enterprise of Maotai liquor production planning and control system

LI Qiang, LEI Xiaojun, ZHANG Hua, MEI Jian
( School of Data Sciences, Tongren University, Tongren, Guizhou 554300, China )

The identification of matrix method of the bottlenecks and DBR system in the opt (optimized production technology) are introduced. The bottleneck algorithm in production process in the Maotai Liquor Enterprises is discussed, and a sauce flavor liquor production flow chart of the DBR is designed by investigating on the brewing process and production workshop process of Maotai flavor liquor. This can provide consultation for Maotai liquor enterprises in terms of bottleneck resources and arrange production plan control.

OPT, matrix recognition, production planning and control, DBR

O29

A

1673-9639 (2016) 04-0159-04

（責(zé)任編輯 毛 志）（責(zé)任校對 印有家）

2016-04-12

國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（61364003）。

李 強(qiáng)（1977-），男，貴州銅仁人，副教授，碩士，研究方向；數(shù)學(xué)建模，數(shù)學(xué)教育。雷曉軍（1958-），男，貴州銅仁人，教授，碩士生導(dǎo)師，研究方向：優(yōu)化理論及應(yīng)用。張 華（1980-），男，重慶人，教授，碩士生導(dǎo)師，研究方向：程序算法。