基于Petri網(wǎng)的電子客票時(shí)代乘車流程模型優(yōu)化分析 ①

李 莉

(安徽理工大學(xué)數(shù)學(xué)與大數(shù)據(jù)學(xué)院，安徽 淮南 232001)

0 引 言

目前，Petri網(wǎng)[1]的建模優(yōu)化問(wèn)題的得到了廣泛的應(yīng)用和研究。Petri網(wǎng)多用于對(duì)業(yè)務(wù)流程過(guò)程進(jìn)行建模，過(guò)程挖掘[2]是業(yè)務(wù)流程管理的重要內(nèi)容。嚴(yán)順等[3]通過(guò)對(duì)銀行貸款業(yè)務(wù)進(jìn)行建模分析,提出基于Petri網(wǎng)的貸款業(yè)務(wù)優(yōu)化分析方案，與原模型分析對(duì)比,優(yōu)化后的模型具有更強(qiáng)的優(yōu)越性。Jianglong Qin[4]等人將時(shí)間和成本屬性添加到Petri網(wǎng)中，提出了可以得出業(yè)務(wù)流程的執(zhí)行效率和成本的績(jī)效評(píng)價(jià)模型。邵叱風(fēng)[5]將過(guò)程挖掘得到的日志用Petri網(wǎng)來(lái)表示，并對(duì)其業(yè)務(wù)流程進(jìn)行優(yōu)化，達(dá)到了縮短實(shí)際業(yè)務(wù)流程時(shí)間的目的。應(yīng)麗等[6]給出了基于Petri網(wǎng)的門診就醫(yī)流程模型的優(yōu)化分析方法，通過(guò)增加相關(guān)的控制結(jié)構(gòu)對(duì)Petri網(wǎng)模型進(jìn)行優(yōu)化,說(shuō)明了流程模型優(yōu)化的有效性。

由于電子客票時(shí)代剛剛進(jìn)入人們的生活，乘客對(duì)于乘車流程了解的不多，因此提高人們的乘車效率十分重要?；赑etri網(wǎng)對(duì)電子客票時(shí)代乘車過(guò)程中可能發(fā)生的情況進(jìn)行建模分析和優(yōu)化。

1 基本概念

定義(Petri網(wǎng))：Petri網(wǎng)是一個(gè)四元組N=(S,T;F,M)，滿足下列條件：

(1)S,T是兩個(gè)有限集合；

(2)S∩T=φ；

(3)S∪T≠φ，S為庫(kù)所集，T為變遷集；

(4)F?(S×T)∪(T×S)，稱F為流關(guān)系；

(5)映射M:S→{0，1，2，3…}，稱為Petri網(wǎng)的一個(gè)標(biāo)識(shí)。

2 基于Petri網(wǎng)的電子客票時(shí)代乘車流程模型

電子客票時(shí)代將原紙質(zhì)車票具有的旅客運(yùn)輸合同、乘車、報(bào)銷三個(gè)憑證的功能進(jìn)行分離，實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸合同憑證電子化、乘車憑證無(wú)紙化、報(bào)銷憑證按需提供。目前的購(gòu)票方式主要有手機(jī)APP、12306官網(wǎng)以及車站的售票窗口，可以選擇任意一種方式購(gòu)票。對(duì)于具有優(yōu)惠資質(zhì)的群體，例如學(xué)生、殘疾軍人等，需要在乘車前進(jìn)行身份核驗(yàn)，核驗(yàn)過(guò)后便可以直接刷身份證進(jìn)站乘車。對(duì)于普通群眾，可以直接刷身份證進(jìn)站乘車。購(gòu)票信息單和報(bào)銷憑證可以根據(jù)需要打印，購(gòu)票信息單上有電子客票的車次、席位、乘車時(shí)間、檢票口等信息。報(bào)銷憑證會(huì)因?yàn)檎军c(diǎn)的差異有所不同，有些報(bào)銷憑證上顯示的有具體的乘車信息，有些則沒(méi)有座位號(hào)，但是都可以通過(guò)掃描報(bào)銷票上的二維碼獲取。

2.1 模型的提出

對(duì)身邊的同學(xué)離校購(gòu)票以及乘車的流程進(jìn)行問(wèn)卷調(diào)查，問(wèn)卷調(diào)查的結(jié)果經(jīng)過(guò)整理成表1所示:

表1 電子客票時(shí)代乘客乘車日志

在ProM平臺(tái)上導(dǎo)入電子客票時(shí)代乘客乘車的事件日志，利用Alpha Miner插件建立起基于Petri網(wǎng)的乘客乘車的流程模型，Petri網(wǎng)模型如圖1所示：

圖2是通過(guò)PROM平臺(tái)挖掘出的源模型圖。其中A代表t1，B代表t2，C代表t3，D代表t4，E代表t5，F(xiàn)代表t6，G代表t7，H代表t8，I代表t9，J代表t10。

2.2 模型的優(yōu)化

目前人們基本上是按照上述所示乘車流程乘車，但是可能會(huì)存在他人代理訂票或者團(tuán)體票的情況，這樣即使刷身份證進(jìn)站了，也找不到自己的座位號(hào)的情況。

針對(duì)這種情況，可以對(duì)上述模型進(jìn)行優(yōu)化。在找座位之前，必須確認(rèn)手中有具體的座位信息，因此添加了四個(gè)選擇結(jié)構(gòu)，分別是取信息單、取報(bào)銷憑證、確認(rèn)手機(jī)購(gòu)票信息、其他方式；其他方式包括打電話獲取或者詢問(wèn)乘務(wù)員個(gè)人具體乘車信息。另外還考慮到了改簽，將需要改簽的情況分為兩類，一種是取過(guò)報(bào)銷票，一種是沒(méi)有取報(bào)銷票。

優(yōu)化后的模型如下圖3所示：

圖1 基于Petri網(wǎng)的過(guò)程挖掘模型

圖2 乘車源模型petri網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖

圖3中變遷t1(訂票)發(fā)生，然后t2,t3,t4是一個(gè)排他關(guān)系，可以選擇手機(jī)app、12306官網(wǎng)、售票窗口三者中任意一種方式購(gòu)票，t5代表訂票完成。訂票完成后，在乘客進(jìn)站時(shí)，t6、t7、t16又是一個(gè)排他關(guān)系，如果是優(yōu)惠票，需要進(jìn)行優(yōu)惠資質(zhì)核驗(yàn)(t6發(fā)生)，如果是普通乘客(t7發(fā)生)不需要進(jìn)行身份核驗(yàn)。如果需要改簽(t16發(fā)生)，分為兩種情況，一種是取了報(bào)銷票t17的必須要到車站售票窗口去改簽(t19發(fā)生)，另一種是沒(méi)有取報(bào)銷票的t18，可以選擇任意的方式進(jìn)行改簽。進(jìn)站后尋找具體的車次信息，t11、t12、t13和t14也是一個(gè)排他關(guān)系，乘客可以通過(guò)取出的信息單(t11發(fā)生)、取出的報(bào)銷憑證(t12發(fā)生)以及手機(jī)購(gòu)票信息(t13發(fā)生)獲取具體的車次信息。還存在另外一種情況就是該乘客的票是他人代訂或者是團(tuán)體票，而且還沒(méi)有取報(bào)銷票或者信息單，這樣他就無(wú)法獲取自己的座位信息，這時(shí)可以通過(guò)其他方式(t14發(fā)生)，撥打12306電話或者詢問(wèn)乘務(wù)人員，然后找到自己的座位(t15發(fā)生)，最后此次乘車成功(t10發(fā)生)。

圖3 乘車優(yōu)化模型petri網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖

3 模型的仿真

模型的初始狀態(tài)下只有p1有一個(gè)托肯，t1能夠發(fā)生，代表系統(tǒng)運(yùn)行的最初是從訂票開(kāi)始的，在本模型中弧的權(quán)值均設(shè)置為1，即一個(gè)變遷每激發(fā)一次有一個(gè)托肯流向下游庫(kù)所。

圖4 PIPE軟件模擬優(yōu)化后的乘車模型

圖5 模型狀態(tài)空間分析結(jié)果

通過(guò)對(duì)優(yōu)化后的模型進(jìn)行狀態(tài)空間分析，可以知道模型是有界的、安全的和死鎖的。如圖5所示，因?yàn)橄到y(tǒng)開(kāi)環(huán)，完整運(yùn)行一次就會(huì)產(chǎn)生死鎖，但是每個(gè)狀態(tài)都可以遍歷。

4 結(jié) 語(yǔ)

基于對(duì)Petri網(wǎng)及流程模型的研究，利用Petri網(wǎng)建模業(yè)務(wù)流程的直觀性，易于理解性，給出了在電子客票時(shí)代乘車流程模型，并通過(guò)增加相應(yīng)的變遷對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化，提高了人們乘車出行的效率。但是優(yōu)化模型對(duì)于一些如報(bào)銷憑證只能打印一次、購(gòu)票信息單只能打印兩次等限制因素沒(méi)有給出最優(yōu)的解決方式，今后還需要將限制條件體現(xiàn)在模型中，對(duì)模型進(jìn)行優(yōu)化。