（机械制造及其自动化专业论文）基于产品全生命周期的rohs符合性优化研究.pdf

尘篁丕兰竺堕土兰兰塑垒苎二一丫1741116 原创性声明 本人声明：所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作。 除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已发 表或撰写过的研究成果。参与同一工作的其他同志对本研究所做的 任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 本论文使用授权说明 本人完全了解上海大学有关保留、使用学位论文的规定，即： 学校有权保留论文及送交论文复印件，允许论文被查阅和借阅；学 校可以公布论文的全部或部分内容。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 签名：弛 上海大学工学硕士学位论文 基于产品全生命周期的r o l l s 符合性优化研究 姓名：高亮 导师：周传宏 学科专业：机械设计及其自动化 上海大学机电工程与自动化学院 2 0 10 年1 月 上海人学硕+ ：学位论文 ad i s s e r t a t i o ns u b m i t t e dt os h a n g h a iu n i v e r s i t yf o rt h e d e g r e eo fm a s t e ri nm e c h a n i c s t h er e s e a r c ho fr o l l sc o p t i m i z a t i o n b a s e do n l i f e c y c l e m d c a n d i d a t e ：g a ol i a n g s u p e r v i s o r ：z h o uc h u a n h o n g o m p l i a n c e p r o d u c t m a j o r ：m e c h a n i c a lm a n u f a c t u r i n g & a u t o m a t i o n m e c h a t r o n i c se n g i n e e r i n ga n da u t o m a t i o nc o l l e g e s h a n g h a iu n i v e r s i t y j a n u a r y , 2 0 1 0 i v 上海人学硕上学位论文 摘要 欧盟电子电气设备中限制使用某些有害物质指令( 简称r o l l s 指令) 的出台和实施，对于以出口拉动国家经济的中国来说无疑是一道“绿色壁 垒”。面对这道壁垒，企业在借助信息技术促进经济环境变化和管理现代化 的同时，如何使信息技术在r o l l s 指令的符合性实践中也充分发挥其技术 优势，是一项重要的研究任务。 本课题针对企业r o l l s 指令信息技术应对措施的研究与产品优化的需 求，提出了基于p l m 的r o l l s 符合性优化架构方案，并就该架构所涉及的 关键技术进行了研究。根据企业借助p l m 等i t 信息管理技术应对r o l l s 环保指令的实际要求，通过智能客户端技术、x m l 技术、设计模式和数据 结构等技术，构建了基于p l m 的有关r o l l s 符合性数据信息集成架构，实 现了将各种p l m 系统中的b o mx m l 信息与r o l l s 符合性系统集成。在 r o l l s 符合性优化方面，根据所构造的r o l l s 符合性数据库并结合p l m 的 配置与开发，构建了p l m 中r o l l s 符合性数据的利用和优化架构，并开发 了相应的工具条和界面，以方便数据信息的调取和利用。同时，运用数学 规划理论，构造了针对r o l l s 指令要求，在控制有害物质含量和成本的约 束条件下，进行0 - 1 整数线性规划模型和模糊0 - 1 整数线性规划模型产品优 化配置及两种模型的求解方法，帮助企业在符合相关法规和限制成本的条 件下使零部件选配和产品设计达到优化。最后通过一个实例对优化模型进 行验证。 关键词：r o l l s ；优化架构；产品生命周期管理；数学建模； v 上海人学硕一卜学位论文 a b s t r a c t t h ed i r e c t i v eo nt h er e s t r i c t i o no ft h eu s eo fc e r t a i nh a z a r d o u ss u b s t a n c e si n e l e c t r i c a la n de l e c t r o n i ce q u i p m e n t2 0 0 2 9 5 e c ( c o m m o n l yr e f e r r e dt oa st h e r e s t r i c t i o no fh a z a r d o u ss u b s t a n c e sd i r e c t i v eo rr o l l s ) w a sa d o p t e di n f e b r u a r y2 0 0 3b yt h ee u r o p e a nu n i o n i ti sa ”g r e e nb a r r i e r ”u n d o u b t e d l yf o r o u rc o u n t r yr e l y i n go nt h ei n c r e a s eo fe x p o ra st h em a j o rm e a n st op u s hf o r w a r d e c o n o m i cg r o w t h t or e a c hr o l l sc o m p l i a n c et h r o u g h o u te u r o p et h ec o m p a n i e s u s e dt h ei n f o r m a t i o nt e c h n o l o g yt oi m p r o v et h ee c o n o m i ce n v i r o n m e n ta n d m a n a g e m e n tm o d e r n i z a t i o n ，b u th o wt om a k et h ei n f o r m a t i o nt e c h n o l o g yb r i n g i t ss u p e r i o r i t yi nt h er o l l sc o m p l i a n c ep r a c t i c ei sa l s oa ni m p o r t a n tr e s e a r c h a c c o r d i n gt ot h er e s e a r c ho fr o l l sa n dp r o d u c to p t i m i z a t i o n ，t h i sp a p e r s u g g e s t e da na r c h i t e c t u r ep r o g r a mo fr o l l sc o m p l i a n c eo p t i m i z a t i o nb a s e do n p l ma n di n t r o d u c e di t sk e yt e c h n o l o g i e s d e p e n d i n go ni ts u c ha sp l m s y s t e m ， t h i s p a p e ra d o p t e dt h e s m a r tc l i e n tt e c h n o l o g y , x m le t c t od e v e l o pa n i n t e g r a t e da r c h i t e c t u r eo fd a t aa n di n f o r m a t i o na b o u tr o l l s ，w h i c hm a k et h e i n t e g r a t i o nb e t w e e na l lk i n d so fb o mx m l i n f o r m a t i o na n dr o l l ss y s t e m a t t h es a m et i m e ，t h em a t h e m a t i c a lp r o g r a m m i n gt h e o r yw a sa l s oe x p l o i t e dt o r e c e i v et h ep r o d u c to p t i m i z a t i o nu n d e rt h ec o n t r o lo fr o l l sa n dl o w c o s t t h e m e t h o dd i d n to n l yh e l pt h ep r o d u c t sc o m p l yw i t ht h er e l e v a n tr e g u l a t i o n su n d e r c o n d i t i o n so fo p t i m a lm a t c h ，a l s oo f f e r e dc o n v e n i e n c ef o rt h ed e s i g n e r st of i n i s h t h e i rw o r k a c c o r d i n gt ot h em a t h e m a t i c a lp r o g r a m m i n gm o d e la n dr o l l s c o m p l i a n c eo p t i m i z a t i o nf r a m e w o r k ，a u t h o ru t i l i z e dt h ee x i s t e dr e s o u r c e sa n d s o f t w a r et od e v e l o pt h ea r c h i t e c t u r ei nt h et e a m c e n t e ra n dm a k et h eo p t i m a l c h o i c eo ft h ep r o d u c t sw i t ht h em a t l a bs o f t w a r e f i n a l l yt h ee x p e r i m e n t a ld a t a a n dr e s u l tw e l lp r o v e dt h ef e a s i b i l i t ya n dp r a c t i c a l i t yo ft h ef r a m e w o r k k e y w o r d s ：r o l l s ，o p t i m i z e da r c h i t e c t u r e ，p l m ，m a t h e m a t i c a lm o d e l i n g v l 上海人学硕十学位论文 目录 s h a n g h a iu n e r s n l y 1 摘 要一v a b s t r a c t 目 录一v i i 第一章绪论l 1 1 引言l 1 2 国内外r o l l s 指令的发展及现状2 1 2 1 r o l l s 指令在欧盟各国的发展及现状2 1 2 2 “中国版r o h s ”指令在我国的发展及现状3 1 3 课题的研究背景和来源。4 1 4课题研究的目的和意义5 1 5 课题的研究方向和主要研究内容一6 1 6 论文的内容组织结构。7 第二章数学理论基础9 2 1 线性规划理论9 2 1 1 线性规划概述9 2 1 2 线性规划的发展9 2 1 3 线性规划的应用一1 0 2 1 4 模型的建立及一般形式11 2 2 整数线性规划1 2 2 2 1 整数线性规划概述1 2 2 2 2 整数线性规划分类13 2 2 3 0 - 1 整数规划模型1 3 2 3 最优控制理论理论1 4 2 3 1 最优控制理论概述1 4 2 3 2 最优控制理论研究的内容及技术1 5 2 3 3 优化方法的新进展1 5 2 3 4 模糊线性规划一2 0 第三章优化模型的p l m 架构2 2 3 1p l m 理论2 2 3 1 1p l m 理论背景及现状2 2 3 1 2 p l m 体系架构与r o h s 指令2 4 3 1 3 基于p l m 的r o h s 符合性优化架构方案2 8 3 2 p l m 中有关于r o l l s 数据信息集成架构的实现2 9 3 2 1b o mx m l 文件信息集成架构3 0 3 2 2 智能客户端3 1 3 2 3 文件信息提取3 2 3 2 4 符合性b o m 一3 5 3 2 5架构通讯3 6 v l l i ：海人学硕一i j 学位论文 3 3 p l m 中r o l l s 符合性数据的利刚及其优化架构的实现3 8 3 3 1 p l m 中r o h s 符合性数据的利用3 8 3 3 2 基于p l m 的r o h s 符合性优化架构的实现4 2 第四章r o l l s 符合性的优化模型一4 7 4 1 r o l l s 符合性的优化模犁的创建4 7 4 i i 优化模型的创建步骤4 7 4 1 2 层次分析法4 9 4 1 3 权重系数的确定5 0 4 1 4m a tia b 简介5 2 4 1 5 利用m a tia b 求解层次分析法5 3 4 2 整数线性规划优化模型5 5 4 2 1 本课题的0 - 1 整数线性规划模型5 5 4 2 2 0 - 1 整数线性规划模型的求解5 7 4 3 模糊线性规划优化模型5 8 4 3 1 模糊o - 1 整数线性规划的数学模型。5 9 4 3 2 模糊0 - 1 整数线性规划的求解5 9 第五章优化模型应用实例6 2 5 1 应用实例6 2 5 2 0 一l 整数线性规划实例应用6 5 5 3 模糊0 1 整数线性规划实例应用6 6 第六章结论与展望6 8 6 1结论6 8 6 2展望6 8 参考文献7 0 作者在攻读硕士学位期间公开发表的论文7 3 作者在攻读硕士学位期间所作的项目。7 4 致谢7 5 v i i i 上海人学顾f ：学位论义 1 1 引言 第一章绪论 随着工业的大发展，大量生产和生活垃圾日益增长，如何处理这些垃圾尤 其是那些不能回收利用的垃圾困扰着整个世界。目前，垃圾处理的主要途径是 粉碎之后加以填埋，这将产生以下两方面的后果：一方面是无法填埋越来越多 的垃圾；另一方面，填埋后有些垃圾会对生态环境与地下水造成污染进而影响 人体健康。随着人们关于有害物质对环境和人类危害的认识和理解，对所使用 和废弃的产品中有害物质含量进行控制已经是刻不容缓了。基于这一背景一场 环境保护与资源节约的浪潮正在席卷全球。以欧盟r o l l s 指令为代表的在电子 电器产品中实施有害物质的控制迎合了这个时代新潮流，正在以不可阻挡势态 在世界范围内展开。 r o l l s 指令全称：r e s t r i c t i o no ft h eu s eo fc e r t a i nh a z a r d o u ss u b s t a n c e si n e l e c t r i c a la n de l e c t r o n i ce q u i p m e n t ，其目的在于消除电子电气产品中的六项有毒 物质：铅( p b ) 、汞( h g ) 、镉( c d ) 、六价铬( c r v i ) 以及聚溴联苯醚( p b d e ) 和聚溴联 苯( p b b ) 等阻燃剂【l 】。按照r o l l s 指令规定，自2 0 0 6 年7 月1 日起禁止含有超 过规定量水平的6 种有害物质的电子电气产品( 也有部分豁免) 进入欧盟市场。 在指令规范范围内的电子电气设备产品的生产者必须确保其产品符合上述要求 1 2 】。这里所提到的生产者除了在欧盟成员国内直接生产自己的品牌产品的生产 商外，同时还包括：以其的品牌销售的其他生产商以及提供产品的销售商，以 及以欧盟为基地的专业进口或出口的贸易商。如果这些生产者不能做到r o l l s 符合性要求，将可能面临严厉的处罚。 r o l l s 指令的颁布，骤然在世界范围内掀起大波，其影响与作用，真可谓 是“一石多鸟”。所以，目前所有从事对欧盟的电子产品贸易和投资生产的企业 无不在认真研究指令带来的影响。而我国近几年出口欧盟的电子信息产品增长 很快，在我国出口的机电产品中，对欧盟的出口已经占据了相当大的比例。同 时在出口欧盟的产品中，电子信息产品又占了大头，因此欧盟这项指令的实施 上海人学硕士学位论文 对我国电子信息产品出口欧盟影响是毫无疑问的。在经济全球化得今天，世界 上任何一个国家制定涉及贸易的法律法规，其作用与影响都不会仅仅局限在本 国范围。这种法律法规的影响往往会超出其国界，特别是制定涉及国际贸易的 法律法规，将更是如此。所以，尽管欧盟的r o l l s 指令仅涉及进入欧洲市场的 电子电器产品，但它的影响已经远远超出了欧盟范围。欧盟咄咄逼人的做法， 不仅强烈地表现其为保护环境和节约资源而敢于天下先，也充分暴露出欧盟寄 希望于在这场环境保护和资源节约的技术革命中抢占先机，提升其在世界经济 的竞争中的主导地位的目的。同时，欧盟这项指令的出台还给世界所有与欧盟 在电子信息产业领域的货物贸易带来了新的壁垒。 1 2 国内外r o l l s 指令的发展及现状 1 2 1 r o h s 指令在欧盟各国的发展及现状 随着r o l l s 指令的出台，欧盟各国纷纷采取本土化措施，截止到目f j ，欧盟 共有2 7 个国家正在或已把r o l l s 指令转化为本国的法律法规。下面以西班牙和 波兰为例简要介绍其指令的生效及其主要内容【3 1 。 1 1 西班牙 其r o l l s 法规草案已以皇家法令( 2 0 8 2 0 0 5 号) 的形式于2 0 0 4 年7 月6 日 出台。经过修订，该法令已于2 0 0 5 年2 月2 5r 被正式采纳，最终将于2 0 0 5 年 8 月1 3 同开始正式实施。其主要内容为：1 电子电气、零配件以及原材料的生 产商的责任；2 废旧电子电气的搜集和回收；3 废旧电子电气的处理；4 搜集和 处理设施的技术要求；5 家用废旧电子电气废物的处理费用；6 非家用废旧电子 电气的回收费用；7 综合管理系统；8 再生；9 标识；l o 提供给回收厂的信息； 1 1 信息报告；1 2 生产商注册；1 3 履约体系。 2 ) 波兰 其r o l l s 指令通过2 0 0 4 年1 0 月6 只发布并生效的电子电气设备使用有 毒物质法令转化为波兰国家指令。其主要内容如下：1 生产商注册；2 标识、 信息提供和报告；3 分类收集；4 家用废旧电子电气的回收费用；5 产品费；6 2 上i f ! 人学硕上学位论文 回收组织。 r o l l s 指令所管辖的物质经过了深入的科学研究与评估，并且已在欧共体 和成员国层面采取了不同的措施和管理。实践证明，欧盟理事会和欧洲议会2 0 0 3 年1 月2 7 同关于报废电子电气设备的第2 0 0 2 9 6 e c 号指令规定的报废电子电 气设备的收集、处理、回收和处置措施对于减少有害物质的废弃物管理问题是 很有必要的。 2 0 0 8 年1 2 月3 日，欧盟发布了r o l l s 指令( 2 0 0 2 9 5 e c ) 的修订提案。本 次提案的目的是创造更好的法律法规环境，即简单、易懂、有效和可执行的法 规。r o l l s 指令修订的主要内容有：1 改变了法律用词，澄清了指令的范围和 定义；2 引入产品的c e 标志以及e c 合格声明；3 分阶段将医疗器械、控制 和监控仪器纳入到r o l l s 指令的范畴。限制的六种有害物质没有变化，但四种 物质六溴环十二烷( h b c d d ) 、邻苯二甲酸( 2 乙基己基酯) ( d e h p ) 、邻 苯二甲酸丁苄酯( b b p ) 和邻苯二甲酸二丁酯( d b p ) 要求进行优先评估， 以便考察将来是否纳入限制物质的范畴。 1 2 2 “中国版r o h s ”指令在我国的发展及现状 为了保护环境与节约资源，同时作为对r o l l s 的应对，我国也制定了类似 的指令。2 0 0 6 年2 月2 8 同中华人民共和困信息产业部，中华人民共和国国家 发展和改革委员会，中华人民共和国商务部，中华人民共和国海关总署，中华 人民共和国国家工商行政管理总局，中华人民共和国国家质量监督检验检疫总 局，中华人民共和国国家环境保护总局联合会签的电子信息产品污染控制管 理方法( 第3 9 号) ( m a n a g e m e n tm e t h o d sf o rc o n t r o l l i n gp o l l u t i o nb ye l e c t r o n i c i n f o r m a t i o np r o d u c t s m i n i s t r yo fi n f o r m a t i o ni n d u s t r yo r d e rj f l 3 9 ) j 下式颁布，并已 从2 0 0 7 年3 月1 同起施行【4 】。该办法是为控制和减少电子信息产品废弃后对环 境造成的污染、促进生产和销售低污染电子信息产品、保护环境和人体健康而 制定的。该管理办法除适用于出口产品外，所有在中华人民共和国境内生 产、销售和进口的电子信息产品及所有进入中国市场的电子信息产品必须符合 其要求。该办法共四章二十七条。从电子信息产品生产、产品包装物的设计、 3 上海人学硕十学位论文 材料和工艺的选择、技术的采用、标注产品中有毒有害物质的名称、含量和可 否回收利用、电子信息产品环保使用期限，以及电子信息产品生产者、销售者 和进口者应负责任等方面做出了具体的规定。 欧盟r o l l s 体系与中国r o l l s 体系在具体执行上有区别：欧盟的做法是首 先立法禁止电子产品含有六种有害物质，然后列出一系列暂时禁止超标的物质 种类，等以后技术条件成熟了再移出这个目录。中国是反过来的：一旦某个产 品技术条件成熟了就收入目录，在目录内的产品是不能超标的【5 】。 在这场全球范围内基于环境保护和资源节约的“技术革命”中，中国作为全 球电子信息产业生产和消费大国，以立法的形式，强力推动企业加快产品实现 有毒有害物质的替代，加快产品的更新换代，从而实现产业升级和能确保我国 电子信息产业可持续发展，保护国家和民族的利益。 1 3 课题的研究背景和来源 现在各主要出口国家都有自己独立的r o l l s 指令的法律法规下，供应商要 想作为第一家把全新的、富有创新精神的、高品质的产品推向市场的生产者， 同时还想在市场上占有一席之地，并取得丰厚利润，产品生产者就要想尽一切 办法来应对相关的r o l l s 指令。目前，对欧盟这项指令的对应，在世界范围内， 基本有三种法：第一是生产者适应欧盟这项指令的要求，尽快从产品的研发， 设计，生产，原料的采购，销售，进口等环节做好相应的调整和改变。这种应 对方案涉及到资会，技术，营销策略，产品结构，投资模式等方面的准备。显 然，这种应对是一种被动式的应对，但也确实是最基本的，主要的应对；第二 是与欧盟进行“讨价还价”式的谈判，争取自己的利益在这项指令的架构下的适 当保障，比如向欧盟申请所谓的“例外”，即以“豁免”的方式，争取自己出口欧 盟的产品暂时不受这项指令的约束。这种应对是在现有的围际游戏规则基础下 进行的，因此，这种应对虽有一定的主动性，但这种主动仍是一种受n i n o n 的 主动；第三是基于国际贸易“互通有无”，“有来有往”的特点，也是基于w t o 的 规则允许w t o 的成员国在国际贸易中可以考虑环境安全等方面的原因制造合 理的技术性贸易壁垒，针锋相对的制定自己的相关法律法规是国际贸易中不同 4 上海人学硕f ：学位论文 国家之间重要的相互制衡手段。 以信息技术为代表的科学技术的飞速发展促使了企业经济环境变化的同 时，也为企业管理现代化提供了强大的技术支持。加快企业管理信息化步伐， 促使企业传统管理方法与信息技术结合是企业获得竞争优势的最佳选择和必由 之路。因此，在r o l l s 指令的符合性实践中，信息技术也应该充分发挥其优势 和作用，降低成本、优化配置、提高企业产品质量和服判6 1 。 本课题在充分研究这项指令及其应对措施的条件下，在目前流行的p l m 产 品全生命周期管理软件中将以信息技术为主导的应对r o l l s 指令贸易壁垒的措 施程序进一步的优化。在建立了有关r o l l s 数据信息集成架构的基础上，采用 r o l l s 符合性优化架构中的数学优化模型对产品进行优化配置，充分利用物料 数据库中的数据信息来实现物料和产品中有害物质含量的控制掌握以及符合指 令的合格产品的生产。本课题来源于“上海大学第三届研究生创新基金项目” ( 项目编号s h u c x 0 9 2 1 7 1 ) 。 1 4 课题研究的目的和意义 从产业链来讲，电子电气设备的生产者将是直接面对消费者或者用户的， 是产业链的最终一端，设各的报废、回收、再利用可能与该设备的生产制造己 绎没有必然的联系。因此，对设备的生产者来说，将会面对最多的供应商，包 括从原材料开始，到元器件、部件直到组件等等。一般而言，在关键而重要的 物料上，确保至少两个供应商是必要的，以确保供应商之间适当的竞争，不符 合性事故出现时不至于造成生产的中断。把好这些物料的进口关，做到每种物 料都符合要求，是保证企业产品符合r o l l s 指令的前提。由供应商推动上游的 供应商来加强物料的r o l l s 的符合性，最终达到从原材料到设备这条供应链完 全无毒无害，通往欧洲广阔市场的绿色通道就这样被建立【_ 7 1 。由此可见，元件 供应商是产品能否达到r o l l s 指令要求的关键环节，对整个r o l l s 的符合性具 有重要的意义。 全世界许多现行或待解决的法规中有许多要求清除所确定的一系列有害物 质，包括许多产品中含有的铅、汞、镉、六价铬、多氯联苯、多氯联苯醚。世 5 上海人学硕 ：学位论文 界范围内有许多客户提出各种有害物质控制要求。这种情况下电子电气元件的 生广告在利用信息技术应对r o l l s 指令时面临下面的问题： 1 ) 必须能够知道他们的产品是否是h s f ( 有害物质减免，h a z a r d o u s s u b s t a n c ef r e e ) 产品。如果不是，必须清楚地知道有害物质的含量【8 1 ； 2 ) 能够建立详尽的物料r o l l s 数据信息集成数据库，把从各方面收集到的 各种形式的数据归结起来，构成公司的信息系统； 3 ) 能够利用信息技术使得数据库中的各种形式的信息自由调取并建立物 料数据的管理体系； 4 ) 有物料与替换物之间优化配置的机制； 5 ) 在保证产品r o l l s 符合性情况下怎样控制成本和有害物质含量。 针对这一系列的问题本课题研究的目的集中在如何建立完善的r o l l s 数据 信息集成数据库，使得物料信息方便交换；如何充分利用企业产品数据管理软 件实现r o l l s 的符合性；如何利用企业已经构建好的物料管理体系和数据库了 解和控制物料的成本和有害物质的含量；如何在控制好元件成本和有害物质含 量的情况下优化配置出最合适的产品等。解决了这些问题，元件生产者在应对 r o l l s 指令时就会游刃有余，从而建立绿色的供应链。 1 5 课题的研究方向和主要研究内容 信息技术已经深入到社会生活的方方面面，极大地方便了人们的生活。同 样地，在r o l l s 指令的符合性实践中，充分发挥信息技术的作用，可以用更低 的成本、更高的效率来实现我们的目标。r o h s 符合性实践与信息技术结合的 好处主要有以下两方面： 1 ) 企业可以建立自己的r o h s 数据信息集成数据库。从一个企业到集团， 甚至到一个行业，建立起一个r o l l s 符合性物料数据中心。这样一方而在企业 的内部可以方便地了解和掌握各种物料和产品的各方面相关信息；另一方面可 以让相关下游产品的公司使用，并及时公布发现的不符合r o h s 指令标准的产 品及物料，并反馈到上游信息处。这样就可以极大的降低重复检测认证的成本 以及企业的管理成本。通过及时公布发现的不符合r o h s 指令标准的产品及物 6 上海人学硕十学位论文 料，对物料供应商也起到了一定的监督作用。这样，使用数据中心公布的物料， 设备制造商就可以轻松不少。 2 ) 企业内部对物料r o l l s 数据信息数据库利用的完善。通过利用一定的优 化方法充分的利用物料数据库中的数据，对物料和产品的有害物质含量及成本 进行有效地控制，游刃有余的选择配置和生产符合指令标准的产品。 通过建立这种完善信息系统，逐渐地，企业就会发现实现r o l l s 的符合性 并不是那么困难。 本课题的研究方向主要集中在物料r o l l s 数据信息数据库建立和利用完 善。在p l m 中构建一个集成数据库集成和优化配置的架构，使得p l m 系统中 各种物料信息可以被方便的提取，并利用优化模型将数据库中的数据进行优化 从而实现对信息技术应对方法的补充。 研究内容包括：1 在信息技术系统中构建一个r o l l s 数据信息数据库集成 和优化配置的p l m 架构；2 根据物料产品的要求建立优化配置的数学模型；3 利用相关数学软件将数据进行优化配置，从而得到一个优化配置的结果直到生 产者进行选择生产。 1 6 论文的内容组织结构 本文的组织结构如图1 1 所示： 第一章，综述了r o l l s 指令及其在国内外发展和现状，并介绍了本文研究 的背景与市场需求、研究的目的和意义以及主要的研究内容。 第二章，介绍了本课题构建数学优化模型时所涉及的数学理论知识，主要 包括：线性规划理论，整数线性规划理论，最优控制理论三方面内容。针对每 部分的不同分别介绍了各个理论的概述，发展，应用及理论的一般模型。 第三章，详细优化模型的p l m 架构，包括p l m 的r o l l s 符合性优化架构 方案，p l m 中有关r o h s 数据信息集成架构的实现以及p l m 的r o h s 符合性 数据利用和产品优化架构的实现。 第四章，r o l l s 符合性的优化模型实现过程，包括r o l l s 符合性的优化模 型的创建步骤，创建的整数线性规划优化模型，模糊线性规划优化模型及求解。 7 ：海大学硕上学位论文 第一章绪论 1 ，j l 言 2 国内9 b r o h s 指令的发展及现状 3 课题的研究背景和来源 4 课题研究的目的和意义 5 课题的研究方向和主要研究内容 第二章数学理论基础 1 线性规划理论 2 整数线性规划 3 最优控制理论理论 第三章优化模型的p l m 架构 第四章r o l l s 符合性的优化模型 i p l m 理论 i r o h s 符合性的优化模型的创建 2 p l m 中有关于r o l l s 数据信息集成 架构的实现 2 整数线性规划优化模型 3 p l m 中r o l l s 符合性数据的利用及 3 模糊线性规划优化模型 其优化架构的实现 j 多 第五章优化模型应用实例 1 应用实例 2 0 一l 整数线性规划实例心用 3 模糊0 一l 整数线性) ；! i ! 划实例应厂口 图1 1 论文的组织结构 第五章，引用一个实例对本课题所创建的o 1 整数线性规划优化模型和模 糊o 1 整数线性规划优化模型进行验证。 第六章，总结与展望。对本课题的工作总结，以及对下一步如何继续开展 研究工作，增强系统功能作了必要的说明。 上海人学硕一i ：学位论文 第二章数学理论基础 2 1 线性规划理论 运筹学是从2 0 世纪3 0 年代发展起来的一门新兴学科，其研究对象是人类 对各种资源的运用及筹划活动，研究目的在于了解和发现这种运用及筹划活动 的基本规律，以便发挥有限资源如人力、物力等的最大效益，从而达到全局最 优的目标。作为运筹学的基本工具，数学规划从数学方法论的观点出发，通过 对优化问题中各种因素之间的数学关系的研究，构造出数学模型并进行求解， 从而为决策提供支持。简单地说，数学规划就是在一些数学等式或不等式约束 条件下，求一个( 或一组) 函数极值的方法。常见的数学规划有线性规划、非 线性规划、多目标规划、目标规划、动态规划、多层规划、随机规划、模糊规 划、粗糙规划、随机模糊规划等。 2 1 1 线性规划概述 线性规划( l i n e a rp r o g r a m m i n g ，简称l p ) 问题是目标函数和约束条件都是 线性的最优化问题【9 】。线性规划是最优化问题中的重要领域之一。很多运筹学 中的实际问题都可以用线性规划来表述。线性规划的某些特殊情况，例如网络 流、多商品流量等问题，都被认为非常重要，并有大量对其算法的专门研究。 很多其他种类的最优化l 、u j 题算法都可以分拆成线性规划子问题，然后求得解。 在历史上，由线性规划引申出的很多概念，启发了最优化理论的核心概念，诸 如“对偶”、“分解”、“凸性”的重要性及其一般化等。同样的，在微观经济学 和商业管理领域，线性规划被大量应用于解决收入极大化或生产过程的成本极 小化之类的问题。 2 1 2 线性规划的发展 1 ) 法国数学家j - b j 傅里叶和c 瓦莱一普森分别于1 8 3 2 和1 9 1 1 年独 9 上海人学硕十学位论文 立地提出线性规划的想法，但未引起注意。 2 ) 1 9 3 9 年苏联数学家j l b 康托罗维奇在生产组织与计划中的数学方法 一书中提出线性规划问题，也未引起重视。 3 ) 1 9 4 7 年美国数学家g b 丹齐克提出线性规划的一般数学模型和求解线性 规划问题的通用方法一单纯形法，为这门学科奠定了基础。1 9 4 7 年美国数学 家j v o n 诺伊曼提出对偶理论，开创了线性规划的许多新的研究领域，扩大了它 的应用范围和解题能力。 4 ) 1 9 5 1 年美国经济学家t c 库普曼斯把线性规划应用到经济领域，为此与 康托罗维奇一起获1 9 7 5 年诺贝尔经济学奖。 5 ) 5 0 年代后对线性规划进行大量的理论研究，并涌现出一大批新的算法。 例如，1 9 5 4 年c 莱姆基提出对偶单纯形法，1 9 5 4 年s 加斯和t 萨迪等人解决 了线性规划的灵敏度分析和参数规划问题，1 9 5 6 年a 塔克提出互补松弛定理， 1 9 6 0 年g b 月齐克和p 沃尔夫提出分解算法等。 6 ) 1 9 7 9 年苏联数学家几r 哈奇扬提出解线性规划问题的椭球算法，并证明 它是多项式时问算法【1 0 】。 7 ) 1 9 8 4 年美国贝尔电话实验室的印度数学家n 卡马卡提出解线性规划问 题的新的多项式时问算法。用这种方法求解线性规划问题在变量个数为5 0 0 0 时 只要单纯形法所用时间的1 5 0 。现已形成线性规划多项式算法理论。5 0 年代后 线性规划的应用范围不断扩大。 2 1 3 线性规划的应用 在经济管理、交通运输、工农业生产等经济活动中，提高经济效果是人们 不可缺少的要求，而提高经济效果一般通过两种途径：一是技术方面的改进， 例如改善生产工艺，使用新设备和新型原材料；二是生产组织与计划的改进， 即合理安排人力物力资源。线性规划所研究的是：在一定条件下，合理安排人 力物力等资源，使经济效果达到最好。一般地，求线性目标函数在线性约束条 件下的最大值或最小值的问题，统称为线性规划问题。满足线性约束条件的解 叫做可行解，由所有可行解组成的集合叫做可行域。决策变量、约束条件、目 1 0 上海人学硕l ：学位论义 标函数是线性规划的三要素。在工业、农业、商业、行政、军事、公用事业等 各个领域，存在着大量的线性规划问题。用线性规划求解的典型问题有运输问 题、生产计划问题、配套生产问题、下料和配料问题等，具体如下【l l 】： 1 ) 运输问题： 某产品有n 个产地，m 个销地。已知各产地的产量和各销地的销量，以及 各产地到各销地的单位运价，问如何安排各产地到各销地的运量，使总的运费 为最少? 2 ) 生产计划问题： 用m 种资源生产m 种产品。已知各种产品每生产一单位可得的利润和所需 的各种资源的数量，以及各种资源的限额。问如何计划各种产品的生产量，使 总的利润为最大? 3 ) 配套生产问题： 用若干台机床加工某种产品的各种零件。已知各机床加工不同零件的效率。 问如何分配各机床的任务，在零件配套的前提下使一个生产周期内的产量最 高? 4 ) 下料问题： 将一批固定规格的条材或板材裁剪成具有规定尺寸的若干种毛坯，并已设 计出若干种下料方式。问采用哪种一f 料方式，能使各种毛坯满足所需数量，又 使总的用料最省? 5 ) 混合配料问题： 用n 种原料配制某些含有m 种成分的产品。已知各种成分在各种原料中的 单位含量，以及各种原料的单价和限额。问怎样混合调配，在满足产量要求和 产品所含各种成分的要求下使成本为最低? 2 1 4 模型的建立及一般形式 要对实际规划问题作定量分析，必须先加以抽象，建立数学模型。在建立 线性规划模型时，需要有关的专业知识，并要有一定的经验和技巧。建立线性 规划模型包括：明确问题的目标和划定决策实施的范围( 包括时i 、日j 界限) ， i ：海大学硕上学位论文 并将目标表达成决策变量的线性函数，称为目标函数。选定决策变量和参 数。决策变量就是待决定的问题的未知量，一组决策变量的取值即构成一个规 划方案。决策变量的选定往往需要对问题进行仔细的分析。建立约束条件。 问题的各种限制条件称为约束条件。每一个约束条件均表达成决策变量的线性 函数应满足的等式或不等式。约束条件往往不止一个，通常表达成一组线性等 式或不等式。线性规划问题就是在决策变量满足一组约束条件的情况下使目标 函数达到极大值或极小值。 一般线性规划模型的形式为【1 2 】： f m i l l z = 乙c j x j ( 2 1 ) j = l s t a ，x j 勿i = 1 ，2 ，m ( 2 2 ) _ ，= l 式中m a x 表示求极大值；m i n 表示求极小值；s t 表示受约束于或约束条件 是；z 为目标函数；_ 为决策变量；q ，包和勺分别