基于Petri網的再制造逆向物流網絡建模

【摘 要】本文在總結了基于Petri網的供應鏈建模與分析技術的基礎上，將Petri網技術應用于再制造逆向物流中。針對再制造逆向物流網絡的結構特點，分析再制造加工網絡的工作流程，應用基于Petri網的供應鏈建模技術，構建了再制造逆向物流網絡的Petri網模型，對逆向物流系統進行了模擬仿真。

【關鍵詞】Petri網；再制造；逆向物流

隨著人們環境保護意識的增強，基于產品回收再制造的逆向供應鏈逐漸受到企業和學術界的重視。由于基于Petri網的供應鏈建模對于描述系統動態特性、測試業務流程的變化情況比較方便，Petri網已在供應鏈管理中得到較好的應用，主要集中在供應鏈業務過程仿真、供應鏈管理流程優化和供應鏈績效建模與評價等方面。與正向供應鏈相似，基于產品回收再制造的逆向供應鏈亦可以通過建模與仿真分析其性能。

一、文獻回顧

目前，國內外很多學者在基于Petri網的供應鏈建模方面已經展開了很多研究。Viswanadham.N，Raghavan.N.R.S（2000）采用廣義Petri網（GSPN）研究了一種供應鏈動態建模型技術。論文建立的模型考慮了采購過程和兩個供應鏈成員之間的物流傳遞，從總成本的方面，對存貨生產（make-to-stock）和訂單組裝（assemble-to order）生產這兩種模式下生產控制策略進行了性能比較，并對供應鏈局部解耦點問題建立了公式，綜合了GSPN-排隊論模型作為供應鏈局部解耦點問題的解決框架。DongMing（2001）博士運用Petri網建立供應鏈業務流程的模型，建立了面向對象Petri網供應鏈模型，對于供應鏈中的各個節點的庫存在考慮訂貨批量和批次的問題前提下，運用隊列網絡化模型進行了控制優化和性能分析。Beamon B M.（2003）建立了基于批量確定和隨機Petri網的供應鏈模型，引入批位置和批托肯的概念。Labadi Karim，Chen Hao xun（2004）從降低供應鏈成本的角度出發，采用Petri網方法分析供應鏈供應鏈中的批量問題，建立了一個離散批量令牌同步的批量確定隨機Petri網供應鏈模型。崔政東，劉晉（2005）利用了廣義隨機Petri網和馬爾科夫鏈同構的關系對供應鏈的平均執行時間、供應鏈的運作效率進行了分析。郭雪松，孫林巖（2006）針對供應鏈系統內外部的不確定性，提出了一種隨機有色Petri網（SCPN），對供應鏈系統在一定需求水平下的績效及可靠性問題進行建模與分析，建立了供應鏈庫存策略模型，采用馬爾科夫鏈轉移矩陣評價供應鏈系統設備故障概率。

二、基于Petri網的再制造逆向物流網絡模型

（1）再制造逆向物流網絡結構。再制造逆向物流系統包括消費者、回收中心、制造商等利益相關體，回收再制造的業務大致經歷這樣的流程：消費者產品的生命周期結束、回收中心的回收點收集廢舊產品、回收中心分揀廢舊產品、送至檢測中心進行拆解、清洗、檢測、維修、組裝、再檢測與包裝等。再制造供應鏈的源頭始于消費者，最后再制造產品銷售給消費者即終于消費者，因此其結構是閉環形式的。結合所研究的再制造逆向供應鏈的特點，建立再制造加工業務流程的Petri網模型。建立模型的步驟如下：一是定義流程：建立業務流程的Petri網模型。二是建模初始化：確定模型中的主要元素類型以及元素屬性項。三是確定屬性值：根據各類型元素的屬性項，為各層模型中的各個元素定義屬性值。（2）再制造逆向物流網絡的Petri網模型。可再造產品的主要驅動因素是對其進行增值修復以獲取經濟效益。收集的使用后的物品在回收中心經過檢測和拆卸，然后將可再用于工廠生產過程的零部件運送給制造商，而其它無用廢棄物進行廢棄處理。制造商對零部件進行加工處理，產生新的產品。逆向物流中再制造加工網絡的業務流程圖如下：

模型運行規則：當P1得到足夠托肯（即顧客產生一定量的再制造加工產品），向回收中心提出資源請求，激發及時變遷

T1（即向回收中心請求分配設備及人力資源），在資源配置原則下，非消耗性庫所P2對活動T2分配適當的資源，活動T2從

P2獲取足夠數目的資源托肯，活動T2啟動（即回收中心從顧客處收集了再制造加工產品）。當活動T2執行完后，將非消耗性資源（即設備和人力資源）釋放回P2。這時P3啟動（即再制造加工產品進入到回收中心），回收中心經過對再制造加工產品的檢測、分類后，發出資源請求，激發及時變遷T3（即向回收中心請求分配設備及人力資源）。在資源配置原則下，并行發生兩個事件：非消耗性庫所P2對活動T4分配適當的資源，活動T4從P2獲取足夠數目的資源托肯，活動T4啟動（即回收中心對再制造加工產品進行拆卸后，運送到制造商），當活動T4執行完后，將非消耗性資源釋放回P2，活動T6啟動（即制造商對再制造加工產品進行加工）；非消耗性庫所P2對活動T5分配適當的資源，活動T5從P2獲取足夠數目的資源托肯，活動T5啟動（即回收中心對再制造加工產品進行廢棄處置后，運送到垃圾場），當活動T5執行完后，將非消耗性資源釋放回P2。針對建立的Petri網模型，可以采用可達圖和覆蓋樹分析法、線性代數方程法等方法來描述系統動態特征，分析系統安全性及系統性能。

三、結論與展望

逆向物流系統是一個復雜的活動、狀態、過程的轉移相互交織的網絡，屬于一種離散事件系統，本文利用Petri網對逆向物流系統進行建模，描述了逆向物流系統中的信息流動過程和狀態，概括了逆向物流系統中條件與可達狀態之間的約束關系，將逆向物流系統中的再制造加工網絡模型化。由于本人對

Petri網的研究還不夠深入，因此沒有對已建立的逆向物流Petri網模型進行安全和性能方面的分析，這是本文未來需要完善的重要方面。

參 考 文 獻

[1]Viswanadham.N，N.R.Srinivasa Raghavan.Performance analysis and

design of supply chains：a Petri net approach[J].Journal of the Opera

tional Research Society.2000，51（10）：1158～1169

[2]Ming Dong，F.Frank Chen.Process modeling and analysis of manufac

turing supply chain networks using object-oriented Petri nets[J].Robotics

and Computer Integrated Manufacturing.2001（17）：121～129

[3]崔政東，劉晉.基于廣義隨機Petri網的供應鏈建模與分析[J].系統工程理論與實踐.2005，25（12）：18～24

[4]郭雪松，孫林巖.基于著色Petri網的供應鏈鏈路死鎖問題研究[J].管理科學.2006，19（5）：2～8

[5]張昕.逆向物流的網絡規劃與運作模式研究[D].天津：天津大學.2006

[6]王文賓，達慶利.基于廣義隨機Petri網的再制造供應鏈建模與性能分析[J].系統工程理論與實踐.2007，27（12）：56～61

[7]張梅青，周葉.Petri網理論在供應鏈管理中的應用研究綜述[J].物流技術.2010，29（5）：102～106