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    基于Petri网的仓库备件管理工作流建模研究

      信息来源:   发布时间:2021-12-06  点击数:

    仓库备用的物料是构成企业生产要素的一部分,直接影响到生产成本。设备备件管理作为设备维护保养活动的重要组成部分,是保证生产设备正常运转的重要工作。将工作流技术应用到仓库备件管理中,可以对仓库备件信息管理系统进行优化,从而大大缩短维修时间,提高办事效率。具体到某工厂仓库备件管理业务等具体现场应用,为了更好地规范某些业务管理流程,必须对进出仓库的各类物料,包括备件、备品、物料等进行封闭式管理,提高物料管理的效率和精度,从而更有效地控制生产成本。整合规范仓库物料管理业务流程、做好维修物料的科学管理,加速各种业务信息的传输与反馈,努力实现在正确的时间把正确的信息传递给正确的人员的目标。

    1 Petri网建模技术简介

    Petri网在20世纪60年代由德国学者C.A.Petri提出,它作为一种适用于多种系统的过程建模和分析的工具,经过40余年的发展,已被广泛应用于各个领域进行系统的建模、分析和控制。Petri网为描述和研究具有异步、并行、分布式和随机性等特征的复杂系统提供了非常行之有效的工具。作为一种数学化工具,它可用来建立代数方程、状态方程和其他描述系统行为的数学模型。作为一种图形化工具,可以把Petri网看作与数据流程图和网络相似的通信辅助方法,与其它众多图表技术不同,Petri网是完全形式化的。

    Petri网主要由库所(Place)、变迁(Transition)、托肯(Token)、弧(Arc)等组成,用圆圈表示库所,用矩形表示变迁,用小黑点表示托肯。在建模过程中,库所表示条件,变迁则代表事件,库所中的托肯代表可以使用的资源或数据。

    2 仓库备件工作流管理结构模型

    采用Petri网技术进行工作流过程建模有诸多优点,运用工作流技术到仓库备件管理中能提高仓库管理效率,根据对某企业仓库的业务流程调研分析,绘制对应的仓库备件工作流管理系统结构模型图及其对应的Petri网模型如图1和图2所示。

    模型说明:

    图2所示的模型由6条工作流子系统组成。依次具体为:1-备件出库管理工作流;2-备件入库管理工作流;3-备件盘库管理工作流;4-备件申购管理工作流;5-备件计划管理工作流;6-备件退料管理工作流。图2中各个变迁所表示的意义如表1所示。

      

    表1 各个变迁所对应的业务流程  下载原图



    表1 各个变迁所对应的业务流程

    3 所建模型的验证与化简

    3.1 工作流网 (WF-nets) 的判定

    工作流网的定义如下[3]

    Petri网PN= (P, T, F) 是工作流网 (WF-net) , 当且仅当:

    (ⅰ)存在一个源库所i∈P, 使得·i=;

    (ⅱ)存在一个汇结库所o∈P,使得o·=;

    (ⅲ)每一个节点x∈P∪T都位于从i到o的一条路径上。

    图1 备件工作流管理系统结构模型

    图1 备件工作流管理系统结构模型  下载原图


    图2 基于Petri网的仓库备件工作流管理系统模型

    图2 基于Petri网的仓库备件工作流管理系统模型  下载原图


    图3 化简规则

    图3 化简规则  下载原图


    一个WF-net有且仅有一个输入库所(i)和一个输出库所(o), 因任何被WF-net过程处理的案例都在它进入工作流管理系统时被创建,且一旦被工作流管理系统处理完毕就可以立即被删除。定义中的第三个条件是为了消除“悬着的任务或条件”,即对案例处理不起作用的任务和条件。

    对于图2所示的Petri网模型,对照工作流网的定义,很容易验证其为一个工作流网。

    3.2 工作流网合理性验证

    对于图2所示的工作流网(WF-net),我们可采用工作流网的化简技术验证其合理性,将其化简为一个简单、合理、安全的工作流网。

    参照文献3和文献6,得到随机Petri网 (Stochastic Petri Net, SPN) 的化简规则如图3所示。

    图4 用化简规则逐步化简图2所示Petri网模型所得对应的化简结果

    图4 用化简规则逐步化简图2所示Petri网模型所得对应的化简结果  下载原图


    利用以图3所示化简规则,逐步化简图2所示Petri网模型,逐步对应的化简结果如图4所示。

    如图4 (d) 所示的化简结果显然是合理且安全的工作流网[2],由此可知图2所示的工作流网是安全且合理的工作流网。

    4 结束语

    本文将工作流技术应用于仓库备件管理过程,建立了基于Petri网的仓库备件工作流管理系统模型,并对模型进行了分析,利用工作流网的化简技术证明了其合理性。Petri网在仓库备件工作流管理系统建模中的运用,为工作流管理系统的后续设计和开发工作打下了坚实的基础。

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