基于Petri 網(wǎng)模型的口岸站作業(yè)流程分析及優(yōu)化

李 晨，魏玉光

LI Chen, WEI Yuguang

（北京交通大學(xué) 交通運(yùn)輸學(xué)院，北京 100044)

“一帶一路”倡議提出后，相關(guān)的陸路運(yùn)輸基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)穩(wěn)步推進(jìn)，鐵路作為陸上交通的主要載體，承擔(dān)聯(lián)結(jié)我國(guó)與“一帶一路”沿線國(guó)家的重要任務(wù)。截至2019 年5 月17 日，中歐班列累計(jì)開(kāi)行1.5 萬(wàn)列，通往歐洲15 個(gè)國(guó)家的50 多個(gè)城市[1]，極大促進(jìn)了我國(guó)與中亞及歐洲各國(guó)的經(jīng)濟(jì)聯(lián)系與貿(mào)易往來(lái)。《交通強(qiáng)國(guó)建設(shè)綱要》提出，2035 年我國(guó)將基本建成交通強(qiáng)國(guó)，基本形成“全球123 運(yùn)輸物流圈”，實(shí)現(xiàn)國(guó)內(nèi)1 天送到、周邊國(guó)家2 天送到、全球主要城市3 天送到的目標(biāo)[2]。在中歐班列開(kāi)行的實(shí)踐中，邊境口岸站通行能力的問(wèn)題較為突出[3]。提升中歐班列運(yùn)輸效率應(yīng)針對(duì)口岸站進(jìn)行能力加強(qiáng)技術(shù)改造[4]，還應(yīng)優(yōu)化口岸站的作業(yè)流程，以提升口岸站作業(yè)效率。目前，針對(duì)口岸站作業(yè)優(yōu)化的研究較少，既有研究根據(jù)經(jīng)驗(yàn)對(duì)現(xiàn)有口岸站作業(yè)流程進(jìn)行定性分析，并針對(duì)部分作業(yè)環(huán)節(jié)提出優(yōu)化建議[5-6]，缺乏具體量化分析。陳雯[7]基于作業(yè)調(diào)度仿真方法優(yōu)化口岸站換裝過(guò)程以提升作業(yè)效率，但未考慮口岸站全局作業(yè)流程。為此，基于流程優(yōu)化的思想，在口岸站列車(chē)整體作業(yè)流程分析的基礎(chǔ)上，建立Petri 網(wǎng)模型且通過(guò)ExSpect 軟件驗(yàn)證作業(yè)流程優(yōu)化方案可行性。

1口岸站作業(yè)流程分析與建模

1.1 口岸站作業(yè)流程分析

目前我國(guó)鐵路口岸站根據(jù)鐵路軌距和通關(guān)模式可以分為3 種類(lèi)型，分別是“一地兩檢”辦理?yè)Q裝作業(yè)的口岸站、“一地兩檢”不辦理?yè)Q裝作業(yè)的口岸站、“兩地兩檢”辦理?yè)Q裝作業(yè)的口岸站[8]。如果兩國(guó)鐵路軌距不同，假設(shè)對(duì)方國(guó)的鐵路軌距為寬軌。由于各類(lèi)口岸站流程有相似之處，主要分析“兩地兩檢”辦理?yè)Q裝作業(yè)口岸站的進(jìn)口列車(chē)作業(yè)流程，具體過(guò)程如下。

（1）入境列車(chē)抵達(dá)口岸站后，我國(guó)邊檢人員進(jìn)行列車(chē)邊防檢查，車(chē)號(hào)員進(jìn)行現(xiàn)車(chē)核對(duì)并完成到達(dá)編組順序表編制，海關(guān)、出入境檢驗(yàn)檢疫人員進(jìn)行相關(guān)檢查，外勤到發(fā)線交接員完成車(chē)輛和貨物的商務(wù)檢查并編制商務(wù)記錄，雙方交接員辦理車(chē)輛和貨物交接作業(yè)。

（2）聯(lián)運(yùn)值班員審核票據(jù)后，將其交給內(nèi)勤艙單崗位。艙單崗位錄入運(yùn)單，并將信息發(fā)送至海關(guān)，將票據(jù)交給翻譯。翻譯對(duì)運(yùn)單譯制內(nèi)容進(jìn)行審核，核對(duì)運(yùn)單內(nèi)容與清單。計(jì)劃室隨后將票據(jù)交給代理進(jìn)行報(bào)關(guān)報(bào)檢。

（3）海關(guān)放關(guān)并下達(dá)作業(yè)指令后，總調(diào)度員安排對(duì)位計(jì)劃。車(chē)站調(diào)度員編制寬軌調(diào)車(chē)計(jì)劃。調(diào)車(chē)組根據(jù)調(diào)車(chē)計(jì)劃分解寬軌車(chē)輛至指定的調(diào)車(chē)線上，寬軌重車(chē)過(guò)衡后送至換裝場(chǎng)換裝，或送至換輪場(chǎng)完成換輪作業(yè)。海關(guān)、檢驗(yàn)檢疫等人員進(jìn)行查驗(yàn)，編制問(wèn)題貨車(chē)商務(wù)記錄。裝卸人員裝卸貨物。如有退運(yùn)貨物，操作員與對(duì)方人員協(xié)商，辦理退運(yùn)手續(xù)，再由車(chē)站調(diào)度員下達(dá)調(diào)車(chē)計(jì)劃，編組退運(yùn)寬軌 重車(chē)。

（4）車(chē)輛換裝作業(yè)完成后，調(diào)車(chē)組集結(jié)寬軌空車(chē)及退運(yùn)寬軌重車(chē)至寬軌調(diào)車(chē)線。車(chē)站調(diào)度員編制停留在寬軌場(chǎng)編組線的寬軌空車(chē)和退運(yùn)寬軌重車(chē)的調(diào)車(chē)計(jì)劃。調(diào)車(chē)組按照計(jì)劃編組寬軌車(chē)列，并轉(zhuǎn)至到發(fā)場(chǎng)。雙方交接員依照車(chē)輛交接單內(nèi)容，對(duì)現(xiàn)車(chē)車(chē)號(hào)進(jìn)行核對(duì)，檢查寬軌空車(chē)是否清潔干凈，是否存在未卸空殘余貨物，車(chē)輛門(mén)窗是否關(guān)閉，裝載加固材料是否撤除完畢。檢查結(jié)束后，雙方在車(chē)輛交接單上簽字，表示交接完畢。邊檢人員檢查列車(chē)司機(jī)的證件，同時(shí)檢查列車(chē)內(nèi)部，確認(rèn)列車(chē)內(nèi)沒(méi)有藏匿違禁走私貨物及人員，寬軌列車(chē)即可出發(fā)返回對(duì)方國(guó)家。

進(jìn)口列車(chē)作業(yè)流程如圖1 所示。

1.2 口岸站作業(yè)流程建模

Petri 網(wǎng)模型是對(duì)于具有不定性、共享性、并發(fā)性的系統(tǒng)的重要分析工具。通過(guò)模型的比較分析發(fā)現(xiàn)，Petri 網(wǎng)模型可以較好地描述復(fù)雜的口岸站作業(yè)流程，因而采用Petri 網(wǎng)模型構(gòu)建口岸站作業(yè)流程模型。

根據(jù)圖1 所示的進(jìn)口列車(chē)作業(yè)流程，建立進(jìn)口列車(chē)作業(yè)流程Petri 網(wǎng)模型如圖2 所示。圖2 中，“○”為基本庫(kù)所，表示某項(xiàng)運(yùn)輸任務(wù)的開(kāi)始或結(jié)束，或表示信息流轉(zhuǎn)的節(jié)點(diǎn)；“□”為基本變遷，表示執(zhí)行某項(xiàng)運(yùn)輸任務(wù)或傳遞某項(xiàng)信息。

圖2 中，進(jìn)口列車(chē)作業(yè)流程Petri 網(wǎng)模型的庫(kù)所變量如表1 所示，進(jìn)口列車(chē)作業(yè)流程Petri 網(wǎng)模型的變遷變量如表2 所示。

在進(jìn)口列車(chē)作業(yè)流程分析的基礎(chǔ)上，對(duì)進(jìn)口列車(chē)作業(yè)流程模型中的子過(guò)程T16 (寬軌空車(chē)返回子過(guò)程)進(jìn)行建模。寬軌空車(chē)返回子過(guò)程Petri 網(wǎng)模型如圖3 所示。

圖3 中，寬軌空車(chē)子過(guò)程Petri 網(wǎng)模型的庫(kù)所變量如表3 所示，寬軌空車(chē)子過(guò)程Petri 網(wǎng)模型的變遷變量如表4 所示。

圖1 進(jìn)口列車(chē)作業(yè)流程Fig.1 Operation flow chart of inbound trains

圖2 進(jìn)口列車(chē)作業(yè)流程Petri 網(wǎng)模型Fig.2 Petri nets model of inbound trains

2口岸站作業(yè)流程Petri 網(wǎng)模型分析

口岸站作業(yè)流程Petri 網(wǎng)模型的分析主要采用定性分析和定量分析。定性分析即結(jié)構(gòu)分析，用于判斷模型的正確性，以消除異常結(jié)構(gòu)，排除死鎖、沖突，確保模型與實(shí)際的作業(yè)流程相符。定量分析即性能分析，是對(duì)作業(yè)流程的性能進(jìn)行深入分析評(píng)價(jià)，通過(guò)分析模型的流程成本、流程周期時(shí)間等性能指標(biāo)，來(lái)評(píng)價(jià)流程優(yōu)劣。因此，使用關(guān)聯(lián)矩陣分析方法分析Petri 網(wǎng)模型的數(shù)學(xué)特征，使用仿真進(jìn)行定量分析。

表1 進(jìn)口列車(chē)作業(yè)流程Petri 網(wǎng)模型的庫(kù)所變量Tab.1 Inbound trains Petri nets model library variable description

表2 進(jìn)口列車(chē)作業(yè)流程Petri 網(wǎng)模型的變遷變量Tab.2 Inbound trains Petri nets model transition variable description

2.1 口岸站作業(yè)流程Petri網(wǎng)模型數(shù)學(xué)特性分析

以Petri 網(wǎng)的數(shù)學(xué)特性為依據(jù)，對(duì)模型結(jié)構(gòu)的合理性及是否存在潛在問(wèn)題進(jìn)行分析。在Petri 網(wǎng)模型中，元素的連接只能存在于庫(kù)所與變遷之間。如果庫(kù)所與庫(kù)所之間存在連接、變遷與變遷之間存在連接或者是有孤立元素或多余及不完整信息存在，則視為模型錯(cuò)誤。以此規(guī)則對(duì)模型進(jìn)行檢查。經(jīng)檢查，所建立的模型符合規(guī)范。

使用基于關(guān)聯(lián)矩陣的分析方法，對(duì)所建立模型的數(shù)學(xué)特性進(jìn)行分析。T-不變量指一組變遷從某一標(biāo)識(shí)通過(guò)后，又回到原來(lái)標(biāo)識(shí)的過(guò)程，即循環(huán)過(guò)程?？诎墩咀鳂I(yè)流程Petri 網(wǎng)模型中沒(méi)有循環(huán)結(jié)構(gòu)，T-不變量均為0。S-不變量用于研究Petri 網(wǎng)的活性及有界性等，代表部分位置托肯數(shù)的加權(quán)守恒性。研究分析口岸站作業(yè)流程Petri 網(wǎng)模型的數(shù)學(xué)性質(zhì)，得到各模型的S-不變量。根據(jù)計(jì)算結(jié)果，對(duì)Petri 網(wǎng)模型性質(zhì)進(jìn)行判定。

對(duì)圖2 所示的“兩地兩檢”辦理?yè)Q裝口岸站進(jìn)口列車(chē)作業(yè)流程Petri 網(wǎng)模型建立關(guān)聯(lián)矩陣，得到其對(duì)應(yīng)的關(guān)聯(lián)矩陣A如下。

表3 寬軌空車(chē)子過(guò)程Petri 網(wǎng)模型的庫(kù)所變量Tab.3 Broad gauge empty train subprocedure Petri nets models library variable description

表4 寬軌空車(chē)子過(guò)程Petri 網(wǎng)模型的變遷變量Tab.4 Broad gauge empty train subprocedure Petri nets models transition variable description

圖3 寬軌空車(chē)返回子過(guò)程Petri 網(wǎng)模型Fig.3 Petri nets model of broad gauge empty train subprocedure

由ATX= 0，可得S-不變量

在S-不變量中，如果有托肯(Token)流經(jīng)某庫(kù)所，則其對(duì)應(yīng)的分量為非0 常數(shù)，否則為0。托肯的分布滿(mǎn)足條件，則模型在結(jié)構(gòu)上有界且守恒。同時(shí)，S-不變量的個(gè)數(shù)固定，與線性方程組的自由變量個(gè)數(shù)相等。根據(jù)S-不變量的值，圖2 進(jìn)口列車(chē)作業(yè)流程Petri 網(wǎng)模型中托肯所走路線可能為

根據(jù)Petri 網(wǎng)模型活性、有界性、可達(dá)性的定義，圖2 所示的進(jìn)口列車(chē)作業(yè)流程Petri 網(wǎng)模型具有活性、有界性、可達(dá)性。同理，對(duì)寬軌空車(chē)子過(guò)程作業(yè)模型進(jìn)行分析可知，模型同樣具有活性、可達(dá)性、有界性。

2.2 口岸站作業(yè)流程Petri網(wǎng)模型仿真分析

將時(shí)間參數(shù)引入進(jìn)口列車(chē)作業(yè)模型各變遷中，并使用ExSpect 軟件進(jìn)行仿真，計(jì)算平均周期時(shí)間，以此指標(biāo)為依據(jù)分析進(jìn)口列車(chē)作業(yè)流程的效率。在實(shí)際的業(yè)務(wù)中，流程的完成時(shí)間在某一范圍內(nèi)波動(dòng)，具有一定的隨機(jī)性，因而在仿真模型中，將部分變遷的完成時(shí)間設(shè)定為服從某一區(qū)間上的均勻分布，使分析更加符合實(shí)際。根據(jù)阿拉山口口岸站調(diào)研資料，得到進(jìn)口列車(chē)作業(yè)模型仿真參數(shù)如表5 所示。

表5 進(jìn)口列車(chē)作業(yè)模型仿真參數(shù)Tab.5 Inbound trains Petri nets model simulation parameters

以進(jìn)口列車(chē)作業(yè)流程Petri 網(wǎng)模型為基礎(chǔ)，以表5 中給出的各變遷仿真參數(shù)為依據(jù)，使用ExSpect 軟件進(jìn)行作業(yè)模型仿真。進(jìn)口列車(chē)作業(yè)仿真模型如圖4 所示。

ExSpect 軟件中，庫(kù)所的類(lèi)型與流經(jīng)此庫(kù)所的托肯類(lèi)型相同，因而在仿真模型中設(shè)置real 為所有庫(kù)所及流經(jīng)的托肯類(lèi)型。在初始狀態(tài)的系統(tǒng)中，設(shè)置庫(kù)所P1 中的初始托肯值為1.0 作為整個(gè)系統(tǒng)的觸發(fā)條件，其余庫(kù)所中均無(wú)初始值。在仿真中使用uniform{a：real，b：real，seed：real}，表示函數(shù)服從區(qū)間(a，b)上的均勻分布。在本模型中部分變遷時(shí)間參數(shù)服從在區(qū)間{tmin，tmax}的均勻分布。在進(jìn)口列車(chē)作業(yè)模型中，存在一個(gè)選擇結(jié)構(gòu)用于表示實(shí)際工作中海關(guān)檢查是否合格的情況，所以模型中流動(dòng)的托肯有2 種情況，通過(guò)對(duì)托肯的執(zhí)行來(lái)判斷執(zhí)行T6 或T7。

同時(shí)，進(jìn)口列車(chē)作業(yè)Petri 網(wǎng)中的T16 可擴(kuò)展為一個(gè)子過(guò)程。T16 子過(guò)程仿真參數(shù)如表6 所示。建立T16 子過(guò)程仿真模型如圖5 所示。

在仿真中，設(shè)定T6 及T7 的執(zhí)行概率都是50%。在進(jìn)口列車(chē)作業(yè)仿真模型中，使用函數(shù)binomial[n：real，P：real，seed：real]：real 實(shí) 現(xiàn)當(dāng)庫(kù)所P1 中的托肯觸發(fā)變遷T1 后，將值為1.0 或0.0 的托肯以50%的概率傳至庫(kù)所P2 的操作。

在上述仿真模型中，只觸發(fā)T16 所得仿真時(shí)間實(shí)為寬軌列車(chē)在站停留時(shí)間，只觸發(fā)T17 所得仿真時(shí)間實(shí)為準(zhǔn)軌列車(chē)在站停留時(shí)間。為此設(shè)置只觸發(fā)T16 或T17，分別進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，記錄其周期時(shí)間，并求得平均周期時(shí)間。只觸發(fā)T16 的進(jìn)口列車(chē)作業(yè)流程仿真結(jié)果如表7 所示。只觸發(fā)T17 的進(jìn)口列車(chē)作業(yè)流程仿真結(jié)果如表8 所示。

表6 T16 子過(guò)程仿真參數(shù)Tab.6T16 subprocedure simulation parameters

圖4 進(jìn)口列車(chē)作業(yè)仿真模型Fig 4 Simulation model of inbound trains process

圖5 T16 子過(guò)程仿真模型Fig 5T16 subprocedure simulation model

表7 只觸發(fā)T16 的進(jìn)口列車(chē)作業(yè)流程仿真結(jié)果Tab.7 Inbound trains Petri nets model simulation results (Only triggerT16)

2.3 進(jìn)口列車(chē)作業(yè)流程模型仿真結(jié)果

仿真結(jié)果顯示口岸站的作業(yè)存在以下問(wèn)題： ①寬軌列車(chē)、準(zhǔn)軌列車(chē)均在口岸站停留過(guò)長(zhǎng)時(shí)間；②問(wèn)題車(chē)出現(xiàn)頻率高，導(dǎo)致線路及場(chǎng)地占用時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，增加了作業(yè)時(shí)間及工作量；③部分流程時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，影響了整體作業(yè)時(shí)間；④串行流程過(guò)多，導(dǎo)致時(shí)間浪費(fèi)情況比較嚴(yán)重。造成以上問(wèn)題的原因如下。

（1）車(chē)站平面布置不合理。目前的口岸站均是進(jìn)行了多次擴(kuò)能改造之后形成的，各個(gè)站場(chǎng)分布不夠合理，對(duì)作業(yè)流程有很大影響。同時(shí)，站內(nèi)作業(yè)量大，進(jìn)路交叉嚴(yán)重，無(wú)法充分利用設(shè)施，作業(yè)效率低下，導(dǎo)致列車(chē)在站停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。

（2）信息化程度較低。目前口岸站的信息系統(tǒng)僅限內(nèi)部使用，無(wú)法與他國(guó)口岸站、海關(guān)、邊檢、交接等共同使用，導(dǎo)致各個(gè)關(guān)口進(jìn)行大量重復(fù)工作，流程繁瑣復(fù)雜，增加了列車(chē)在站停留時(shí)間。

（3）列車(chē)編組不規(guī)范。寬軌列車(chē)存在違編現(xiàn)象，增加了解編作業(yè)負(fù)擔(dān)。雖然我國(guó)與鄰國(guó)口岸站均簽署了關(guān)于口岸站列車(chē)編組的議定書(shū)，但是隨著運(yùn)量增長(zhǎng)，對(duì)方口岸站出現(xiàn)運(yùn)力不足的情況，違編列車(chē)數(shù)量不斷上升，導(dǎo)致我方調(diào)車(chē)作業(yè)量增加，延長(zhǎng)列車(chē)在站停留時(shí)間。

（4）口岸站作業(yè)流程存在弊端。一般而言，并行流程相對(duì)串行流程更加節(jié)約時(shí)間。但目前口岸站作業(yè)流程以串行流程為主，并行流程相對(duì)較少，因而流程自身的弊端也制約了口岸站作業(yè)效率。

表8 只觸發(fā)T17 的進(jìn)口列車(chē)作業(yè)流程仿真結(jié)果Tab.8 Inbound trains Petri nets model simulation results (Only triggerT17)

3進(jìn)口列車(chē)作業(yè)流程優(yōu)化分析

3.1 作業(yè)流程優(yōu)化措施

口岸站作業(yè)流程優(yōu)化的目的是縮短工作流程耗費(fèi)的時(shí)間，提高口岸站作業(yè)效率，實(shí)現(xiàn)快捷運(yùn)輸。通過(guò)對(duì)上節(jié)內(nèi)容中仿真結(jié)果的分析提出優(yōu)化的具體措施，選取其中適宜用于流程改造的方法，建立新的作業(yè)流程，并進(jìn)行建模仿真。結(jié)合上節(jié)仿真結(jié)果分析，針對(duì)其出現(xiàn)的問(wèn)題，提出以下優(yōu)化的具體措施。

（1）建立綜合信息管理系統(tǒng)。以鐵路作業(yè)流程為核心，搭建綜合信息平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)作業(yè)全程電子化，與邊檢、海關(guān)、出入境檢驗(yàn)檢疫、代理等相關(guān)聯(lián)部門(mén)實(shí)現(xiàn)信息交互，與鄰國(guó)鐵路系統(tǒng)也實(shí)現(xiàn)信息實(shí)時(shí)傳遞。確立口岸綜合管理系統(tǒng)的核心地位，提供運(yùn)單信息，為代理人與顧客提供便利。

（2）將串行流程改為并行流程?，F(xiàn)行口岸站作業(yè)流程中，部分串行流程之間的關(guān)聯(lián)不緊密。因此，將這些串行流程改進(jìn)為并行流程，在進(jìn)行調(diào)整后對(duì)整體作業(yè)無(wú)明顯影響，如列車(chē)解體、貨物裝卸過(guò)程與海關(guān)、國(guó)檢查驗(yàn)過(guò)程。

（3）優(yōu)化平面布置形式。根據(jù)車(chē)輛作業(yè)流程，結(jié)合口岸站地形，以作業(yè)流程暢通為主要目標(biāo)，考慮減少交叉干擾、提高周轉(zhuǎn)效率等因素，選取合適的車(chē)站平面布置方案。該優(yōu)化措施僅適用于新建口岸站。同時(shí)，可以考慮在口岸站內(nèi)設(shè)置獨(dú)立邊檢場(chǎng)，站內(nèi)設(shè)立查驗(yàn)平臺(tái)，全場(chǎng)覆蓋電子監(jiān)控系統(tǒng)，在相應(yīng)部門(mén)設(shè)置電視墻，便于監(jiān)督、管理與指揮。還可以采用先進(jìn)的裝卸設(shè)備確保貨物快速裝卸。

（4）加強(qiáng)與鄰國(guó)交流，改善列車(chē)編組計(jì)劃。與鄰國(guó)鐵路進(jìn)行定期會(huì)晤，準(zhǔn)確商定進(jìn)出口運(yùn)輸計(jì)劃，維護(hù)口岸站秩序。同時(shí)，要求列車(chē)在編組時(shí)盡可能滿(mǎn)足口岸站要求，減少列車(chē)在口岸站的重復(fù)解編。

3.2 優(yōu)化后進(jìn)口列車(chē)作業(yè)流程及建模

在上述優(yōu)化措施中，僅措施（1）和（2）可以在流程中體現(xiàn)，以這2 個(gè)優(yōu)化措施作為流程優(yōu)化具體措施進(jìn)行仿真分析，其中假設(shè)庫(kù)所容量為無(wú)窮，即口岸站現(xiàn)有設(shè)施設(shè)備能力均滿(mǎn)足要求，且作業(yè)時(shí)間均為理想時(shí)間，不受天氣等外界因素干擾。

優(yōu)化后進(jìn)口列車(chē)作業(yè)流程如圖6 所示。

根據(jù)圖6，建立優(yōu)化后進(jìn)口列車(chē)作業(yè)流程Petri網(wǎng)模型如圖7 所示。

圖7 中，優(yōu)化后進(jìn)口列車(chē)作業(yè)流程Petri 網(wǎng)模型的庫(kù)所變量如表9 所示，優(yōu)化后進(jìn)口列車(chē)作業(yè)流程Petri 網(wǎng)模型的變遷變量如表10 所示。

在優(yōu)化后進(jìn)口列車(chē)作業(yè)流程分析的基礎(chǔ)上和對(duì)優(yōu)化后進(jìn)口列車(chē)作業(yè)流程Petri 網(wǎng)模型中T8 和T9子過(guò)程進(jìn)行建模。海關(guān)檢驗(yàn)子過(guò)程Petri 網(wǎng)模型如圖8 所示。圖8 中，海關(guān)檢驗(yàn)子過(guò)程Petri 網(wǎng)模型變量如表11 所示。

寬軌空車(chē)換裝子系統(tǒng)Petri 網(wǎng)模型如圖9 所示。圖9 中，寬軌空車(chē)換裝子系統(tǒng)Petri 網(wǎng)模型變量如表12 所示。

在上述流程中，將多個(gè)串行活動(dòng)變成了并行活動(dòng)，信息系統(tǒng)的建立則將其中例如T2，T3，T4，T13，T15，C1 等活動(dòng)所需時(shí)間大大減小。

圖6 優(yōu)化后進(jìn)口列車(chē)作業(yè)流程Fig.6 Optimized inbound trains operation process

圖7 優(yōu)化后進(jìn)口列車(chē)作業(yè)流程Petri 網(wǎng)模型Fig.7 Optimized inbound trains Petri nets model

表9 優(yōu)化后進(jìn)口列車(chē)作業(yè)流程Petri 網(wǎng)模型的庫(kù)所變量Tab.9 Optimized inbound trains Petri nets model library variable description

3.3 優(yōu)化后進(jìn)口列車(chē)作業(yè)流程Petri網(wǎng)模型仿真

由上節(jié)的分析可知，由于信息系統(tǒng)的建立，許多活動(dòng)的時(shí)間參數(shù)變小。優(yōu)化后進(jìn)口列車(chē)作業(yè)流程模型時(shí)間參數(shù)如表13 所示。

基于已建立的優(yōu)化后進(jìn)口列車(chē)作業(yè)流程Petri網(wǎng)模型，按照表13 中給出的各變遷仿真參數(shù)，使用ExSpect 軟件建立作業(yè)仿真模型。優(yōu)化后進(jìn)口列車(chē)作業(yè)流程Petri 網(wǎng)模型仿真如圖10 所示。

同時(shí)，模型中還存在2 個(gè)子網(wǎng)，建立T8，T9對(duì)應(yīng)的海關(guān)檢驗(yàn)子過(guò)程Petri 網(wǎng)仿真如圖11 所示，寬軌空車(chē)返回子過(guò)程Petri 網(wǎng)仿真如圖12 所示。海關(guān)檢驗(yàn)子過(guò)程Petri 網(wǎng)模型時(shí)間參數(shù)如表14 所示。寬軌空車(chē)返回子過(guò)程Petri 網(wǎng)模型時(shí)間參數(shù)如表15所示。圖11 所示的子過(guò)程中存在一個(gè)選擇結(jié)構(gòu)，用于表示實(shí)際工作中海關(guān)檢查是否合格的情況，因而整個(gè)模型中流動(dòng)的托肯有2 種情況，通過(guò)對(duì)托肯的執(zhí)行來(lái)判斷執(zhí)行C2 或C3。

表10 優(yōu)化后進(jìn)口列車(chē)作業(yè)流程Petri 網(wǎng)模型的變遷變量Tab.10 Optimized inbound trains Petri nets model transition variable description

圖8 海關(guān)檢驗(yàn)子過(guò)程Petri 網(wǎng)模型Fig.8 Petri nets model of customs inspection subprocedure

表11 海關(guān)檢驗(yàn)子過(guò)程Petri 網(wǎng)模型變量Tab.11 Customs inspection subprocedure Petri nets model variable description

圖9 寬軌空車(chē)換裝子系統(tǒng)Petri 網(wǎng)模型Fig.9 Petri nets model of broad gauge empty train

表12 寬軌空車(chē)換裝子系統(tǒng)Petri 網(wǎng)模型變量Tab.12 Broad gauge empty train Petri nets modal variable description

表13 優(yōu)化后進(jìn)口列車(chē)作業(yè)流程模型時(shí)間參數(shù)Tab.13 Optimized inbound trains Petri nets model simulation parameters

模型中，只觸發(fā)T12 和T13 所得仿真時(shí)間實(shí)為寬軌列車(chē)在站停留時(shí)間，只觸發(fā)T10 所得仿真時(shí)間實(shí)為準(zhǔn)軌列車(chē)在站停留時(shí)間。為此分別設(shè)置只觸發(fā)T10、T12 和T13，進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，分別記錄其周期時(shí)間，并求得平均周期時(shí)間。只觸發(fā)T10 的優(yōu)化后進(jìn)口列車(chē)作業(yè)流程仿真結(jié)果如表16 所示。只觸發(fā)T12 和T13 的優(yōu)化后進(jìn)口列車(chē)作業(yè)流程仿真結(jié)果如表17 所示。

圖10 優(yōu)化后進(jìn)口列車(chē)作業(yè)流程Petri 網(wǎng)模型仿真Fig.10 Simulation model of optimized inbound trains process

圖11 海關(guān)檢驗(yàn)子過(guò)程Petri 網(wǎng)仿真Fig.11 Customs inspection subprocedure Petri nets model simulation

圖12 寬軌空車(chē)返回子過(guò)程Petri 網(wǎng)仿真Fig.12 Broad gauge empty train Petri nets model simulation

表14 海關(guān)檢驗(yàn)子過(guò)程Petri 網(wǎng)模型時(shí)間參數(shù)Tab.14 Customs inspection subprocedure Petri nets model simulation parameters

表15 寬軌空車(chē)返回子過(guò)程Petri 網(wǎng)模型時(shí)間參數(shù)Tab.15 Broad gauge empty train Petri nets model time parameters

表16 只觸發(fā)T10 的優(yōu)化后進(jìn)口列車(chē)作業(yè)流程仿真結(jié)果Tab.16 Optimized inbound trains Petri nets model simulation results (OnlyT10)

表17 只觸發(fā)T12 和T13 的優(yōu)化后進(jìn)口列車(chē)作業(yè)流程仿真結(jié)果Tab.17 Inbound trains Petri nets model simulation results (OnlyT12 andT13)

3.4 優(yōu)化前后比較分析

與采取優(yōu)化措施前的仿真結(jié)果進(jìn)行比較分析，可以得到寬軌列車(chē)在站停留時(shí)間如表18 所示，準(zhǔn)軌列車(chē)在站停留時(shí)間如表19 所示。

表18 寬軌列車(chē)在站停留時(shí)間 hTab.18 Broad gauge trains residence time

表19 準(zhǔn)軌列車(chē)在站停留時(shí)間 hTab.19 Standard gauge trains residence time

由表18、表19 可知，信息系統(tǒng)的引入以及串行流程改為并行流程的優(yōu)化措施可以使車(chē)站作業(yè)流程得到優(yōu)化，縮短進(jìn)口列車(chē)作業(yè)流程時(shí)間，減少列車(chē)在站停留時(shí)間，提高作業(yè)效率。

4 結(jié)束語(yǔ)

針對(duì)“兩地兩檢”辦理?yè)Q裝作業(yè)的口岸站進(jìn)口列車(chē)作業(yè)流程，通過(guò)利用Petri 網(wǎng)模型對(duì)口岸站作業(yè)流程進(jìn)行建模及仿真優(yōu)化，為口岸站作業(yè)流程優(yōu)化提出建議。但是，由于僅考慮作業(yè)時(shí)間流程因素作為流程優(yōu)化的主要參數(shù)，而未考慮設(shè)備能力、工作效率等其他因素，在實(shí)際工作中，既有口岸站設(shè)施設(shè)備、站場(chǎng)布局仍然是口岸站作業(yè)能力的制約因素。因此，還應(yīng)對(duì)既有設(shè)施設(shè)備及站場(chǎng)布局提出改造、擴(kuò)建方案，以更好地實(shí)現(xiàn)口岸站作業(yè)流程優(yōu)化，提升口岸站作業(yè)效率。