楊明欣，王 敏，瞿 英

(河北科技大學(xué)經(jīng)濟管理學(xué)院，河北石家莊 050018)

應(yīng)急物流救援系統(tǒng)的Petri網(wǎng)建模與性能分析

楊明欣，王 敏，瞿 英

(河北科技大學(xué)經(jīng)濟管理學(xué)院，河北石家莊 050018)

為了更有效地分析應(yīng)急物流救援系統(tǒng)的性能，在分析Petri網(wǎng)特性及主要功能的基礎(chǔ)上，以大型自然災(zāi)害或突發(fā)事件為背景，引入隨機Petri網(wǎng)建模方法建立應(yīng)急系統(tǒng)模型，進行性能分析。首先根據(jù)應(yīng)急物流救援系統(tǒng)流程圖構(gòu)建Petri網(wǎng)模型，對模型的可達性、活性、安全性進行分析以驗證模型的有效性；然后利用馬爾可夫隨機過程與其同構(gòu)的特性構(gòu)建系統(tǒng)的馬爾可夫鏈，建立線性方程，引入算例，通過主要性能指標的定量分析反映系統(tǒng)問題；最后針對系統(tǒng)問題提出建議。該模型能夠形象地描述出流程發(fā)生的先后次序和異步并發(fā)關(guān)系，其成熟的性能分析方法能夠有效發(fā)掘影響系統(tǒng)運作效率的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，為分析系統(tǒng)流程提供了可行的方法，所提建議為優(yōu)化應(yīng)急物流救援系統(tǒng)提供了參考。

物流系統(tǒng)管理；系統(tǒng)建模；應(yīng)急物流；Petri網(wǎng)；馬爾可夫鏈；性能分析

中國是受自然災(zāi)害影響較為嚴重的國家之一，災(zāi)害種類多，發(fā)生頻率高，如2003年的SARS病毒爆發(fā)，2008年的汶川大地震，以及后來的舟曲泥石流、玉樹大地震、云南大旱等，均造成了重大的人員傷亡、財產(chǎn)損失和生態(tài)環(huán)境的嚴重破壞，諸如此類的身然災(zāi)害事件直接催生出了巨大的應(yīng)急物流需求。應(yīng)急物流是指在緊急時間內(nèi)，以損失或不利影響最小化、效益最大化為目標，通過現(xiàn)代信息和管理技術(shù)整合物流功能活動，對各類突發(fā)事件所需的應(yīng)急物資實施從出發(fā)地到目的地的高效率管理過程，具有突發(fā)性、不確定性、非常規(guī)性、隨機性、不均衡性、緊迫性等特點。應(yīng)急物流系統(tǒng)是為了滿足突發(fā)性的物流需求，將物流系統(tǒng)中的各個物流元素、物流環(huán)節(jié)、物流實體組合成相互聯(lián)系、相互協(xié)調(diào)、相互作用的有機整體。目前很多學(xué)者對應(yīng)急物流系統(tǒng)進行了研究，但大多局限于對供應(yīng)鏈模式下的應(yīng)急物流系統(tǒng)的研究，主要包括應(yīng)急服務(wù)定位選址問題、應(yīng)急物資配送問題、應(yīng)急物資庫存管理問題。

徐重岐等[1]提出一種應(yīng)急物流配送中心選址問題的混合整數(shù)規(guī)劃模型，并利用Matlab軟件進行求解計算。甘秋明等[2]提出供應(yīng)鏈視角下應(yīng)急物流中心選址的相關(guān)指標，在此基礎(chǔ)上應(yīng)用主成分分析法對應(yīng)急物流中心選址問題進行了建模和分析，從而為應(yīng)急物流中心選址決策提供科學(xué)的參考依據(jù)。韋曉等[3]考慮到道路阻塞情況與受災(zāi)點需求信息不斷更新等動態(tài)因素對路徑選擇的影響，構(gòu)建了動態(tài)需求條件下的應(yīng)急物流路徑優(yōu)化模型，并利用蟻群算法進行分析計算驗證模型有效性。陳藝華等[4]根據(jù)自然災(zāi)害救助的應(yīng)急物流配送現(xiàn)狀分析試圖建立一套較完善的應(yīng)急物流配送機制，為及時制定合理的救援計劃提供參考。朱佳翔等[5]針對應(yīng)急物流配送過程中救災(zāi)信息具有多重不確定性的特點，提出基于灰動態(tài)規(guī)劃的應(yīng)急物流配送魯棒控制策略，對于解決突發(fā)事件下的應(yīng)急物流配送決策問題具有重要的應(yīng)用價值與實際意義。周愉峰等[6]考慮到在不同地區(qū)建立應(yīng)急物資儲備庫的失靈風(fēng)險，以應(yīng)急物資保障的及時性和可靠性為目標，建立了一種應(yīng)急物資儲備庫的可靠性P-中位選址模型。戚孝娣等[7]基于非線性規(guī)劃理論建立供需不平衡條件下的區(qū)域應(yīng)急物資調(diào)配模型，以調(diào)配系統(tǒng)損失最小化為目標，用PSONIW算法對調(diào)配模型進行求解分析。朱娜等[8]研究面向復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)急物流系統(tǒng)中多出救點、多受災(zāi)點的物資分配問題并在車輛運載能力等限制條件下提出多目標優(yōu)化模型。隨著對應(yīng)急物流具體問題的詳細分析，應(yīng)急物流體系所折射出來的研究方向也越來越多，在這樣復(fù)雜的動態(tài)物流網(wǎng)絡(luò)下，對應(yīng)急物流系統(tǒng)整體效率的研究就顯得尤為重要。

已有的對應(yīng)急物流救援系統(tǒng)的研究，為應(yīng)急物流服務(wù)網(wǎng)點選址、路徑優(yōu)化問題提供了解決辦法，為災(zāi)害發(fā)生所引發(fā)的應(yīng)急物資調(diào)度、配送問題建立了完善的機制，為應(yīng)急物資儲備量的控制提供了算法和模型。但這些模型、算法、機制等都僅限于應(yīng)急物流救援系統(tǒng)中的某一個環(huán)節(jié)，而不適用于整個系統(tǒng)。由于災(zāi)害發(fā)生的時間、地點和后果都存在極大的不確定性，因此應(yīng)急物流救援系統(tǒng)流程繁多，過程復(fù)雜。而Petri網(wǎng)是一個適用于描述異步并發(fā)的離散隨機性事件的工具，能夠形象描述整個系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)，為系統(tǒng)建立模型并對模型進行性能分析，分析哪些環(huán)節(jié)需要改進，提高整體效率。

1 隨機Petri網(wǎng)的概念及理論

1.1 隨機Petri網(wǎng)的基本概念

Petri網(wǎng)是20世紀60年代由卡爾·A·佩特里發(fā)明的，是對離散并行系統(tǒng)的數(shù)學(xué)表示，適合于描述異步的、并發(fā)的計算機系統(tǒng)模型。它不僅僅是一種可以用數(shù)學(xué)圖形表示的數(shù)學(xué)對象，同時也是一種尊重自然規(guī)律的物理對象，這樣可以確保以Petri網(wǎng)為模型描述的系統(tǒng)都可以實現(xiàn)。

一般系統(tǒng)模型的元素由表示狀態(tài)的元素和變化的元素構(gòu)成，Petri網(wǎng)的狀態(tài)元素和變化元素分別為P和T，聯(lián)系兩者的是流關(guān)系F。其中P元素是指庫所Place，在Petri網(wǎng)中，將系統(tǒng)中的資源存放的位置稱為庫所，在Petri網(wǎng)中用圓圈○表示；存放在庫所中的系統(tǒng)資源如原料、部件、產(chǎn)品、人員、工具、設(shè)備、數(shù)據(jù)及信息等稱為托肯或者是令牌Token，用M表示，它是指與系統(tǒng)狀態(tài)變化有關(guān)的因素，在Petri網(wǎng)中用圓點●表示；T元素是指變遷Transition，激發(fā)庫所中資源的產(chǎn)生、消耗等狀態(tài)變化的事件，在Petri網(wǎng)中用矩形□或|表示；F是流關(guān)系(F?P×T∪T×P)，它表示庫所與變遷之間的關(guān)系，變遷的產(chǎn)生導(dǎo)致庫所狀態(tài)的改變，在Petri網(wǎng)中用有向弧→表示。圖1是初始Petri網(wǎng)，圖2是激發(fā)變遷t0后的Petri網(wǎng)[9-10]。

圖1 初始Petri網(wǎng)Fig.1 Initial Petri net

圖2 激發(fā)變遷t0后的Petri網(wǎng)Fig.2 Petri net of excited t0

1.2 Petri網(wǎng)的主要性能

應(yīng)急物流救援系統(tǒng)不同于普通物流系統(tǒng)，它是一個典型的離散事件系統(tǒng)，是由事件驅(qū)動系統(tǒng)進程的動態(tài)系統(tǒng)，事件發(fā)生的時間間隔不確定、地點不確定，救援配送的及時性很難控制，應(yīng)急資源管理困難，救援需求信息的獲取和及時反饋很難實現(xiàn)，這一系列的問題都在挑戰(zhàn)整個應(yīng)急救援系統(tǒng)。為了保證突發(fā)事件發(fā)生后系統(tǒng)能夠高效運轉(zhuǎn)，其各項功能以及系統(tǒng)目標能夠完成，需要對系統(tǒng)進行性能分析。而Petri網(wǎng)中提供的性能分析方法，如可達樹、可達圖、安全性、有界性、活性、死鎖以及隨機Petri網(wǎng)特有的馬爾可夫鏈隨機過程的轉(zhuǎn)化方法，可以從多維度對系統(tǒng)狀態(tài)進行觀察和檢測，使系統(tǒng)的特性在運行前被有效監(jiān)控并及時糾偏，從而避免錯誤的發(fā)生。用Petri網(wǎng)對該系統(tǒng)進行建模的目的在于分析系統(tǒng)性能，提高系統(tǒng)速率，優(yōu)化整個系統(tǒng)。筆者主要從Petri網(wǎng)的主要特性，即可達性、有界性(安全性)和活性出發(fā)對其分析[11]。

1)可達性?？蛇_性反映的是系統(tǒng)能否到達一個指定的狀態(tài)，是研究系統(tǒng)動態(tài)特性的基礎(chǔ)。當(dāng)且僅當(dāng)存在一個變遷實施序列σ，使得初始標識M0經(jīng)σ實施得到M，則稱標識M是由M0可達的，M是M0的后繼標識，記為M0[σ>M。

2)有界性。有界性反映一個庫所在系統(tǒng)運行過程中能獲得的最大資源數(shù)。對于一個Petri網(wǎng)系統(tǒng)，令牌數(shù)為1時，稱此系統(tǒng)是安全的，安全性是有界性的特殊狀態(tài)。在實際設(shè)計中，必須使每個庫所的令牌數(shù)在任何狀態(tài)下都小于庫所的容量，以保證系統(tǒng)正常運行而不發(fā)生溢出。如圖3所示。

3)活性。當(dāng)且僅當(dāng)從初始標識M0可達的任一標識出發(fā)，都可以通過執(zhí)行某一變遷序列而最終啟動任一變遷，稱此Petri網(wǎng)系統(tǒng)是具有活性的?；钚杂糜跈z測系統(tǒng)中是否存在死鎖現(xiàn)象，若出現(xiàn)，則會嚴重影響系統(tǒng)的分析與優(yōu)化。因此，要利用一切技術(shù)手段避免死鎖現(xiàn)象出現(xiàn)，確保系統(tǒng)能正常運行。圖4為死鎖狀態(tài)下的Petri網(wǎng)模型，t0和t2互為死鎖關(guān)系。

圖3 安全性Petri網(wǎng)Fig.3 Safety Petri net

圖4 死鎖狀態(tài)下的Petri網(wǎng)模型Fig.4 Deadlock Petri net

1.3 Petri網(wǎng)性能分析理論

對Petri網(wǎng)的性能分析基于馬爾可夫隨機過程，隨機Petri網(wǎng)與時間連續(xù)的馬爾可夫鏈是同構(gòu)的，因此可以通過求解出隨機Petri網(wǎng)的可達集，構(gòu)造出相應(yīng)的馬爾可夫鏈MC，根據(jù)MC的穩(wěn)定狀態(tài)概率對系統(tǒng)進行性能分析。

定義 連續(xù)時間隨機Petri網(wǎng)SPN=(P,T,F,W,M0)是一個P/T系統(tǒng)，λ={λ1,λ2,…,λm}是變遷平均實施速率集合。λi是變遷ti∈T的平均實施速率，表示在可實施情況下單位時間內(nèi)平均實施次數(shù)[12]。

求出SPN的可達圖，將其每條弧上標注的實施變遷ti換成其平均實施速率λi(或與標識λi相關(guān)的函數(shù))，即可得MC[13]。

2 基于Petri網(wǎng)的應(yīng)急物流救援系統(tǒng)建模

對應(yīng)急物流系統(tǒng)建模是一個復(fù)雜的過程，主要包括應(yīng)急物資的調(diào)配采購、車輛的調(diào)度、救援人員的配置、信息的收集反饋以及應(yīng)急方案的制定。筆者利用Petri網(wǎng)進行建模主要是因為它能夠反映其他模型不能反映的系統(tǒng)特性，而且在建模過程中能夠發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)存在的潛在問題并及時改變模型結(jié)構(gòu)進行重新分析。Petri網(wǎng)建模時只允許庫所與變遷相連，不能出現(xiàn)庫所與庫所、變遷與變遷連接的情況，也不能出現(xiàn)獨立的元素，同時所建模型不能有沖突和死鎖的現(xiàn)象，應(yīng)具有安全性、活性和可達性。

2.1 應(yīng)急物流系統(tǒng)救援流程

當(dāng)災(zāi)害事件發(fā)生時，首先由災(zāi)害救援中心感知，對事件情況進行災(zāi)害程度判斷，根據(jù)災(zāi)害等級通知相應(yīng)的救援部門采取行動。如發(fā)生Ⅰ級重災(zāi)害時，應(yīng)急中心會針對發(fā)生災(zāi)害的地理環(huán)境立即制定應(yīng)急決策并做出響應(yīng)，包括啟動應(yīng)急物流中心、指揮現(xiàn)場及時救援、聯(lián)系外援并實時根據(jù)現(xiàn)場反饋的信息修改決策等。突發(fā)災(zāi)害事件應(yīng)急流程如圖5所示。

2.2 基于Petri網(wǎng)的應(yīng)急物流系統(tǒng)救援流程建模

根據(jù)圖5應(yīng)急流程圖以及構(gòu)建Petri網(wǎng)模型原則[14-15]，筆者對應(yīng)急物流救援系統(tǒng)進行建模，如圖6所示。

按照應(yīng)急物流系統(tǒng)救援流程之間的關(guān)系，筆者對其進行了Petri網(wǎng)模型構(gòu)建，模型中托肯是災(zāi)害事件地觸發(fā)信息，分別對Petri網(wǎng)中庫所與變遷的含義進行說明，如表1和表2所示。

表1 Petri網(wǎng)模型庫所P變量說明

表2 Petri網(wǎng)模型變遷T變量說明

3 應(yīng)急物流系統(tǒng)Petri網(wǎng)模型性能分析

圖5 突發(fā)災(zāi)害事件應(yīng)急流程圖Fig.5 Flow chart of disaster emergency

Petri網(wǎng)的性能分析包括定性分析和定量分析，筆者借助馬爾可夫隨機鏈對該應(yīng)急物流系統(tǒng)Petri網(wǎng)模型進行分析，判斷其是否具有可達性、有界性(安全性)、活性等。在對該模型的性能分析中，借鑒了文獻[12]中對Petri網(wǎng)性能的分析方法，但是該文獻只是給出了定量分析的初步方法，并沒有對每個穩(wěn)定狀態(tài)的概率進行計算，也沒有給出具體的性能評價指標?；诖耍P者引入算例進行更進一步的分析，在求出每個穩(wěn)定狀態(tài)概率的基礎(chǔ)上，引入3個主要性能指標進行計算，具體分析并得出結(jié)論。

3.1 Petri網(wǎng)模型的定性分析

由圖6可知，應(yīng)急物流系統(tǒng)的Petri網(wǎng)模型的結(jié)構(gòu)中含有順序、并發(fā)、循環(huán)等結(jié)構(gòu)，其中T3和T4，T5、T6和T7是并發(fā)選擇結(jié)構(gòu)關(guān)系，T9和T4是循環(huán)結(jié)構(gòu)關(guān)系，其他的多為順序結(jié)構(gòu)關(guān)系。而且在此過程中，每一個變遷都有自己的輸入、輸出庫所，表明每一項應(yīng)急救援工作的完成都需要一定的條件。同時在該過程中沒有死任務(wù)，即整個應(yīng)急救援過程的各任務(wù)都能發(fā)生，應(yīng)急救援工作可以順利完成。

3.2 Petri網(wǎng)模型的定量分析

定量分析是基于馬爾可夫鏈進行的，根據(jù)圖6的Petri網(wǎng)模型同構(gòu)MC，把各個實施變遷Ti換成實施速率λi，依次為λ1,λ2,…,λ12。同時將該Petri網(wǎng)模型的初始標識設(shè)為M0=(1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0)，表示P1中有一個托肯，為了書寫方便，將M0記為(1)，由此經(jīng)過不同變遷得到可達集，進而有如下的狀態(tài)集：M1=(2)，M2=(3),M3=(4)，M4=(5)，M5=(12)，M6=(6,7,8,9)，M7=(6,7,8,9,10,11)，M8=(13)，M9=(14)，M10=(15)，M11=(16)，M12=(17)。

根據(jù)M0，M1，…，M12這些狀態(tài)集，可以得出其同構(gòu)的馬爾可夫鏈，如圖7所示，其中有向弧表示在應(yīng)急物流救援系統(tǒng)模型中從一個狀態(tài)轉(zhuǎn)換到另一個狀態(tài)[15]。

由圖7所示的馬爾可夫鏈，可得到以下結(jié)論：

1)整個過程中沒有阻塞發(fā)生，且過程中沒有無限地等待某個任務(wù)，說明應(yīng)急救援過程的每一項工作在一定時間之內(nèi)都會完成，每個任務(wù)的完成都是下一個任務(wù)順利完成的基礎(chǔ)，應(yīng)急物流救援過程最重要的因素是時間因素，可以根據(jù)具體情況或者根據(jù)以往的數(shù)據(jù)調(diào)查分析對每個實施速率進行賦值。

圖6 應(yīng)急物流救援系統(tǒng)隨機Petri網(wǎng)模型Fig.6 Stochastic Petri net model of emergency logistics rescue system

圖7 應(yīng)急物流救援系統(tǒng)Petri網(wǎng)模型馬爾可夫鏈Fig.7 Markov chain of the Petri net model

2)在整個流程中，每個狀態(tài)都是可達的，也就是說每個狀態(tài)都會在相應(yīng)變遷發(fā)生條件下發(fā)生，因此模型不存在死鎖，是具有活性的。

3)在整個流程下，由狀態(tài)M12→M0，托肯數(shù)沒有發(fā)生變化，說明該模型是安全的。

由所建馬爾可夫鏈建立線性方程，如式(1)[16]所示：

(1)

根據(jù)式(1)以及以上速率矩陣，解線性方程組，得到的各可達標識達到穩(wěn)定狀態(tài)的概率依次為P(M0)=P(M6)= 0.039 8，P(M1)=P(M33)= 0.019 9，P(M2)= 0.026 5，P(M3)= 0.013 3，P(M4)= 0.015 9，P(M5)= 0.159 2，P(M7)= 0.318 4，P(M8)=P(M9)= 0.059 7，P(M10)= 0.008 0，P(M11)=P(M12)= 0.119 4。

根據(jù)計算所得概率，計算系統(tǒng)的性能指標：庫所繁忙概率、庫所空閑概率以及變遷利用率，以此分析系統(tǒng)的效率[18]。分析指標如下：

1)庫所繁忙概率 庫所繁忙指的就是各部門、各應(yīng)急中心、各指揮中心、各救援隊等處于忙碌狀態(tài)，所以可以根據(jù)各可達狀態(tài)的概率求得各庫所實體忙碌狀態(tài)的概率[19]。依次為

P[M(P1)=1]=P(M0)=0.039 8，

P[M(P2)=1]=P(M1)=0.019 9，

P[M(P3)=1]=P(M2)=0.026 5，

P[M(P4)=1]=P(M3)=0.013 3，

P[M(P5)=1]=P(M4)=0.015 9，

P[M(P6)=1]=P[M(P7)=1]=P[M(P8)=1]=P[M(P9)=1]=P(M6)+P(M7)=0.358 2，

P[M(P10)=1]=P[M(P11)=1]=P(M7)=0.318 4，

P[M(P12)=1]=P(M5)=0.159 2，

P[M(P13)=1]=P(M8)=0.059 7，

P[M(P14)=1]=P(M9)=0.059 7，

P[M(P15)=1]=P(M10)=0.008 0，

P[M(P16)=1]=P(M11)=0.119 4，

P[M(P17)=1]=P(M12)=0.119 4。

從以上的所得概率可以看出庫所P6，P7，P8，P9，P10，P11繁忙的概率較大，即應(yīng)急物流中心、各救援隊包括醫(yī)療部、道路搶險、專家協(xié)助等實施救援工作非常容易產(chǎn)生信息堆積的情況。由于各救援部門實施應(yīng)急救援是整個流程的關(guān)鍵，救援工作的速率直接影響整體流程的速率，在災(zāi)害救援過程中，每個救援隊的工作都會相互影響，要提高整體流程的速率必須保證這一環(huán)節(jié)速率有所提升，因此要將這一環(huán)節(jié)作為優(yōu)化的重點，在保證各應(yīng)急救援人員技術(shù)水平、道德水平等整體素質(zhì)提高的基礎(chǔ)上能夠相互協(xié)調(diào)、相互促進，以提高救援環(huán)節(jié)的速率。

2)庫所空閑概率 庫所空閑概率可根據(jù)庫所繁忙概率得出，即為1減去庫所繁忙概率，所得結(jié)果就是庫所空閑概率，根據(jù)上述所得繁忙概率可知，庫所P2，P3，P4，P5等較為空閑，根據(jù)其庫所意義可知，在自然災(zāi)害事件突發(fā)時，相關(guān)部門能夠及時處理信息并做出及時響應(yīng)，這方面應(yīng)繼續(xù)保持，做好應(yīng)急響應(yīng)工作。

3)變遷利用率 變遷利用率反映的是每項活動占整個應(yīng)急響應(yīng)過程的時間長短，它是使各個變遷可以實施的所有標識的穩(wěn)定概率之和[20]，即

U(T1)=P(M0)=0.039 8，

U(T2)=P(M1)=0.019 9，

U(T3)=P(M3)=0.013 3，

U(T4)=P(M4)+P(M10)=0.023 9，

U(T5)=P(M2)=0.026 5，

U(T6)=P(M6)=0.039 8，

U(T7)=P(M7) =0.318 4，

U(T8)=P(M5)=0.159 2，

U(T9)=P(M8)=0.059 7，

U(T10)=P(M9)=0.059 7，

U(T11)=P(M11)=0.119 4，

U(T12)=P(M12)=0.119 4。

從以上數(shù)據(jù)可以看出，變遷T7，T8，T11，T12的利用率較高，從表2變遷所表示的意義上來看，主要是信息的實時監(jiān)控、信息總結(jié)分析及反饋環(huán)節(jié)耗時較多，因為在應(yīng)急救援過程中，災(zāi)害的影響導(dǎo)致信息不能及時收集、傳遞，從而影響信息的分析評估，進而影響到應(yīng)急決策，所以要保證應(yīng)急工作達到預(yù)期目標，必須有完善的應(yīng)急決策方案做為基礎(chǔ)保證，變遷T7，T8的發(fā)生對整個救援系統(tǒng)影響很大，直接影響著后續(xù)的事件發(fā)生，任何一個變遷若不能實施，整個救援流程就不能圓滿完成，直接影響救援整體效率。

4 結(jié)論與建議

運用Petri網(wǎng)對應(yīng)急物流救援系統(tǒng)進行建模是符合系統(tǒng)流程之間關(guān)系的，所建模型能夠通過定量的數(shù)據(jù)明確哪些環(huán)節(jié)對系統(tǒng)影響較大。Petri網(wǎng)所提供的性能分析方法可為發(fā)掘系統(tǒng)中關(guān)鍵環(huán)節(jié)提供理論支持，模型可為相關(guān)應(yīng)急部門進一步優(yōu)化處理災(zāi)害事件提供依據(jù)，所得結(jié)果可為上級管理部門制定多方向優(yōu)化方案提供決策依據(jù)。通過上述算例數(shù)據(jù)分析，本文對系統(tǒng)優(yōu)化提出以下建議。

1)加強應(yīng)急物流救援系統(tǒng)信息化建設(shè)

信息化處理速率的優(yōu)化是整個系統(tǒng)優(yōu)化的核心，信息傳遞的速率直接影響各部門進行相應(yīng)救援措施的速率。拿地震來說，在地震災(zāi)區(qū)，因為不知道會不會發(fā)生余震的情況，若發(fā)生也不清楚什么時候發(fā)生。對于這類情況，救援隊應(yīng)該做好預(yù)防準備，相關(guān)信息監(jiān)測部門應(yīng)做好信息監(jiān)測，實時監(jiān)測，實時反饋，保障信息通道暢通。一方面多培養(yǎng)信息技術(shù)人才和經(jīng)驗決策專家，大力開發(fā)信息收集、多通道信息處理、實時跟蹤監(jiān)控等高科技系統(tǒng)設(shè)備，提高信息處理效率，高效快速制定精確的決策方案。另一方面，有效利用宣傳媒體，大力呼吁社會志愿人士參與救援工作，呼吁各界人士捐資捐助并集思廣益，為救援工作的高效實施提供幫助。

2)加強應(yīng)急組織管理建設(shè)

各項具體救援流程操作速率對整個系統(tǒng)實施效率的影響較大，要提高整體效率，首先要提高各項救援工作的效率。為此，要培養(yǎng)專業(yè)的應(yīng)急救護工作人員，包括醫(yī)療救護人員、疏散撤離受災(zāi)人群的人員等；其次要妥善分工，合理配置資源，協(xié)調(diào)組織指揮應(yīng)急救援工作，縮短各項工作時間。

3)建立專業(yè)的應(yīng)急物流中心

救援工作的展開離不開救援物資以及救援人員，而物資的運輸配送以及人員的調(diào)配離不開物流中心，物流中心可直接反映應(yīng)急救援系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)情況。針對自然災(zāi)害發(fā)生的不確定性，專門建立全國范圍內(nèi)以應(yīng)急物資和應(yīng)急運輸工具為主體的應(yīng)急物流中心，使其具備功能強大、適應(yīng)性強、反應(yīng)靈敏等特性，確保在最短的時間內(nèi)，盡可能以較低的成本，把應(yīng)急物資及時運送到災(zāi)害區(qū)，并合理分發(fā)到每個受災(zāi)群眾手中。

在今后的研究中，可以將Petri網(wǎng)模型中的并發(fā)結(jié)構(gòu)、循環(huán)結(jié)構(gòu)、選擇結(jié)構(gòu)進行等價化簡，突出主要環(huán)節(jié)，再結(jié)合層次分析法的權(quán)重計算，找出對系統(tǒng)流程速率影響最大的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。同時可結(jié)合具體事件進行仿真研究，為模型的優(yōu)化提供進一步的依據(jù)。

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Modeling and performance analysis of the emergency rescue logistics system based on Petri nets

YANG Mingxin, WANG Min, QU Ying

(School of Economics and Management, Hebei University of Science and Technology, Shijiazhuang, Hebei 050018, China)

In order to more effectively analyze the performance of logistics emergency rescue system, based on analyzing the characteristics and main functions of the Petri net and its advantage of describing asynchronous concurrent random image system, this paper introduces stochastic Petri net modeling method to establish emergency system model on the basis of serious natural disasters or emergencies, and analyzes the performance. Firstly, according to the emergency rescue system of logistics flow chart, the Petri net model is built, and through the analysis of accessibility, activity and safety, the validity of the model is verified; Secondly, the Markov chain is constructed using the characteristics of isostructuralism with the Markov stochastic process, the linear equations is established, and a numerical example is introduced, reflecting the problems of the system through the quantitative analysis of main performance indexes. Finally, some suggestions are put forward about the problems. On the one hand, this modeling can vividly describe the sequential and asynchronous concurrent relationships between the processes; on the other hand, its mature performance analysis method can effectively explore the key links which have significant impacts on the operational efficiency of the system. The system analysis theory provides a feasible method for the analysis of system flow, and the proposal provides a theoretical basis for the optimization of the entire emergency logistics rescue system.

logistics systems management； system modeling； emergency rescue logistics； Petri nets； Markov chain； performance analysis

1008-1542(2017)03-0269-09

10.7535/hbkd.2017yx03009

2016-12-08；

2017-03-20；責(zé)任編輯：張 軍

國家自然科學(xué)基金(71301044)；河北省教育廳科研項目(2017029,2014027)

楊明欣(1974—)，女，河北武邑人，副教授，博士，主要從事信息管理、計算機應(yīng)用方面的研究。

瞿 英教授。E-mail：quying1973@126.com

F252.14

A

楊明欣，王 敏，瞿 英.應(yīng)急物流救援系統(tǒng)的Petri網(wǎng)建模與性能分析[J].河北科技大學(xué)學(xué)報,2017,38(3):269-277. YANG Mingxin, WANG Min， QU Ying.Modeling and performance analysis of the emergency rescue logistics system based on Petri nets[J].Journal of Hebei University of Science and Technology,2017,38(3):269-277.