基于Petri網的鐵路物流中心卸車業務流程優化

趙思萌，李宗平

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基于Petri網的鐵路物流中心卸車業務流程優化

趙思萌，李宗平

（1. 西南交通大學，交通運輸與物流學院，成都 610031；2. 綜合運輸四川省重點實驗室，成都 610031）

優化鐵路物流中心業務流程有利于節約時間成本, 提高作業效率。本文以鐵路物流中心的卸車業務流程為例, 基于Petri網對該業務流程進行建模分析, 提出了優化卸車業務流程的措施, 并基于MATLAB對卸車業務流程進行仿真。仿真結果表明：優化后的卸車業務流程降低了平均作業周期時間, 有效地提高了作業效率。

鐵路物流中心; Petri網; 業務流程優化

0 引 言

鐵路物流中心是指依托鐵路、具有完善信息網絡、為社會提供物流活動的場所，具有為社會或企業自身提供物流服務、集聚輻射范圍大和存儲吞吐能力強等功能。隨著鐵路運量的快速提升和運輸服務業的快速發展，鐵路貨運站逐步轉變為鐵路物流中心[1-3]，因此，改進和優化其業務流程已經成為鐵路物流中心需要解決的重要問題。

業務流程是企業通過完成其業務操作流程而獲得利潤的過程，企業的運作依賴于多種多樣的流程[4]。目前既有文獻中研究業務流程優化的有：蔡強[5]等重點介紹并應用了知識流與知識地圖對業務流程進行了優化與重組，以案例的形式證明此方法可以改善業務性能；原慧琳[6]等基于設計結構矩陣上提出了雙值設計結構矩陣的算法，通過案例與仿真進行應用，說明改進算法的有效性；鮑亮[7]等分析介紹了BPEL流程靜態化算法，該算法以同步和并發分析為主，因并發度的增強，有效地減少執行流程的時間，提高了效率；趙衛東和劉海濤[8]介紹了流程挖掘在流程優化中應用的方法與優缺點，總結了近幾年流程挖掘在優化中的應用與效果，提出了進一步的研究方向；王云鵬[9]等以Petri網為研究手段，對國內汽車制造企業的生產物流流程進行優化研究，并利用仿真對比分析流程優化前后的效果，以此證明，優化后的流程提高了流程的準確度，亦提高了執行效率。

采用Petri網建模分析業務流程一直是研究的熱點[8]，Petri網的優勢在于可以研究系統中各種狀態變化之間的關系，以及發生的變化，同時可以利用圖形結構來描述一個系統模型。Petri網由于其嚴格的語義與定義，可以嚴謹地表現出各個環節在系統中的邏輯關系，為系統的準確描述奠定了基礎；同時，Petri網對于具有不確定性、資源共享性和并發性等因素的系統，是一種重要的分析工具[4]。因此，Petri網適用于業務流程的動態行為建模，可以較好地解決鐵路物流中心業務流程中存在的諸多問題。

基于Petri網對鐵路物流中心的卸車業務流程進行了研究并提出優化方案，通過MATLAB軟件對該優化方案進行了仿真，研究成果可以為鐵路物流中心的業務流程優化提供方法支撐。

1 卸車業務流程建模及仿真分析

在闡述目前鐵路物流中心卸車業務流程的概況基礎上，基于Petri網對該流程進行建模分析，并借助仿真軟件對Petri網模型進行仿真，分析該流程中存在的問題。

1.1 卸車業務流程概況

貨物卸車作業不僅是鐵路物流中心必須具備的物流業務之一，更是鐵路物流中心核心物流產品的支撐，其優劣關系著鐵路物流中心的運作效率以及鐵路物流的時效性和競爭力。

鐵路貨物卸車業務流程包括9個環節：填制卸車卡、掌握車輛貨物情況、通知車站卸車、核對貨物、上報情況、貨車取送和對位、卸車、安設防護設施、巡視及監卸，其流程如圖1所示。

圖1 鐵路物流中心卸車業務流程

1.2 基于Petri網的卸車業務流程建模及仿真分析

首先，對原流程中的庫所變量P進行定義，具體含義見表1。根據既有文獻和現場調研對變遷變量T進行定義，并且對各作業環節的消耗時間進行統計，變量定義及時間消耗統計見表2。在上述定義變量的基礎上，結合原卸車業務流程，建立Petri網模型如圖2所示。

表1 Petri網模型的庫所變量

Tab.1 Place variables of Petri net model

表2 Petri網模型的變遷變量

Tab.2 Transition variables of Petri net model

圖2 卸車業務流程Petri網模型

根據圖2中的Petri網模型推理得到關聯矩陣，具體方法如下：

式中，是當前Petri網的流關系。

Step 3 得到關聯矩陣：

最終，得到關聯矩陣如下式：

基于MATLAB對當前卸車業務流程的Petri網模型進行仿真，仿真結果表明：完成一個卸車作業平均周期為272.4 min，方差為28.6 min。通過分析發現：卸車業務流程中存在冗余環節，可能會產生多余的時間成本；局部串行執行的環節可采用并行執行的方式，進而節省時間成本，提高作業整體效率。

2 優化卸車業務流程及仿真分析

基于卸車業務流程存在的問題，結合業務流程優化原則提出了優化措施，進而改善卸車業務流程。同時，為驗證優化措施的有效性，借助仿真軟件對優化后的業務流程進行了仿真。

2.1 業務流程優化原則

（1）以顧客導向為原則

鐵路物流中心的主要任務是承擔貨運業務，在完成基本業務流程的同時，還要讓顧客在方便、快捷等方面獲得滿足感，因此，業務流程對保證顧客服務質量起著重要的作用。業務流程的優化應從顧客的角度考慮問題，結合存在的問題進行，從而更好地服務于顧客，保證業務流程優化的意義與價值。

（2）時間性原則

業務流程的優化應保證能在一定時間內完成，若是優化完成時間過于滯后，則不能有效解決業務流程中存在的問題，難以滿足更新換代的速度，導致無法滿足顧客的實際需求。在推出優化后的流程之前，應該通過仿真檢驗流程是否能夠到達預期效果，以有效降低失敗風險。

（3）資源集中原則

在優化過程中，對有限的資源進行合理的優化集中，以提高資源的使用效率。合理的優化可以調動員工的工作積極性，避免出現相互推卸責任的情況，以提高工作效率以及資源的使用率。

2.2 卸車業務優化措施

（1）刪除冗余環節

通過對原卸車業務流程的分析，發現業務員在審核貨物時，如果發現貨物不對，則需要上報該情況，造成業務員通過上報環節將信息傳遞給客戶而出現冗余環節。因此，如果將貨物不對的信息直接反饋給客戶，則將減少中間不必要的時間消耗。

（2）增加并行環節

原卸車業務流程中存在可以同時進行的環節，如安設防護設施、巡視和卸車作業。因此，在完成貨車取送、對位后，將安設防護設施、巡視和卸車作業兩個環節同時進行可以節省作業時間，提高作業效率和顧客的滿意度。

2.3 卸車業務流程仿真分析

結合前面具體優化措施，對原卸車業務流程進行優化改進（見圖3）。同時，利用 Petri網對該流程進行建模分析（見圖4）。

基于MATLAB仿真軟件對優化后的卸車業務流程Petri網模型進行仿真，仿真結果表明：完成一個卸車業務平均周期為226.2 min，方差為21.3 min；同時，與卸車業務流程平均周期相比，總體效率提高16.9%?？梢?，優化后的卸車業務流程減少了作業時間，節約了時間成本，因此優化措施是有意義的。

圖3 優化后卸車業務流程

圖4 優化后卸車業務流程Petri網模型

3 結束語

近幾年，無論是顧客還是市場，都需要鐵路物流中心對基本業務流程進行優化，以此來提高工作效率，可以說優化業務流程是一項重要的任務。以鐵路物流中心的卸車業務流程為例，結合優化原則分析了流程中存在的問題，利用Petri網對該流程進行建模分析，對原卸車業務流程進行優化改進。同時，借助MATLAB對優化前后的卸車業務流程進行了仿真，進一步驗證優化措施的有效性。

結果表明：優化后的卸車業務流程縮短了平均作業時間，提高了工作效率，有效地節約了時間成本，進而滿足顧客的要求與市場的需要。由此看來，卸車業務流程的優化研究是有意義的，研究成果可以為鐵路物流中心業務流程的優化提供方法支撐。

[1] 王宏偉, 嚴余松, 周榮征. 基于數據包絡分析的鐵路物流中心運營效率評價[J]. 鐵道運輸與經濟, 2011, 33(3): 60-63.

[2] 許振東, 倪少權, 朱倩. 基于運到時限的蒙華鐵路貨物運輸組織模式研究[J]. 交通運輸工程與信息學報, 2018(1): 54-59.

[3] 王明慧, 凌飛翔. 基于現代物流的高速鐵路貨運作業流程研究[J]. 交通運輸工程與信息學報, 2017, 15(1): 9-15.

[4] 吳哲輝. Petri網導論[M]. 北京: 機械工業出版社, 2006.

[5] 蔡強, 韓東梅, 李海生, 等. 基于知識流優化的業務流程重組[J]. 華中科技大學學報: 自然科學版, 2013, 41(S2): 33-37.

[6] 原慧琳, 孫福權, 汪定偉. 基于雙值設計結構矩陣的流程優化方法[J]. 系統工程理論與實踐, 2014, 34(4): 854-860.

[7] 鮑亮, 陳勝, 宋勝利, 等. BPEL流程靜態優化技術研究[J]. 西安電子科技大學學報: 自然科學版, 2010, 37(1): 33-40.

[8] 趙衛東, 劉海濤. 流程挖掘在流程優化中的應用[J]. 計算機集成制造系統, 2014, 20(10): 2632-2642.

[9] 王云鵬, 李善興, 王占中, 等. 基于Petri網的汽車制造業生產物流流程優化[J]. 吉林大學學報: 工學版, 2008, 38(S1): 61-64.

（中文編輯：劉娉婷，英文審改：梁宏斌）

Optimizing Business Processes of Railway Logistics Center based on Petri Net

ZHAO Si-meng，LI Zong-ping

( 1. School of Transportation and Logistics, Southwest Jiaotong University, Chengdu 610031, China; 2. Sichuan Provincial Key Laboratory of integrated transportation, Chengdu 610031, China）

Optimizing business processes in railway logistics center is helpful to reduce operation time and improve the efficiency. This paper models business processes based on petri net and takes the unloading process as an example. Finally, the unloading process is simulated through MATLAB. The simulation results indicate that the operation time of unloading process after optimization is reduced and the efficiency is improved effectively.

railway logistics center; Petri net; business processes optimization

1672-4747（2018）03-0109-05

F506;U294.1

A

10.3969/j.issn.1672-4747.2018.03.016

2017-05-19

趙思萌（1992—），女，蒙古族，內蒙古呼和浩特人，西南交通大學交通運輸與物流學院碩士研究生，主要研究方向：交通運輸規劃與管理。

趙思萌，李宗平. 基于Petri網的鐵路物流中心卸車業務流程優化[J]. 交通運輸工程與信息學報, 2018, 16(3): 109-113.