基于Petri网的再制造逆向物流网络建模

【摘 要】本文在总结了基于Petri网的供应链建模与分析技术的基础上，将Petri网技术应用于再制造逆向物流中。针对再制造逆向物流网络的结构特点，分析再制造加工网络的工作流程，应用基于Petri网的供应链建模技术，构建了再制造逆向物流网络的Petri网模型，对逆向物流系统进行了模拟仿真。

【关键词】Petri网；再制造；逆向物流

随着人们环境保护意识的增强，基于产品回收再制造的逆向供应链逐渐受到企业和学术界的重视。由于基于Petri网的供应链建模对于描述系统动态特性、测试业务流程的变化情况比较方便，Petri网已在供应链管理中得到较好的应用，主要集中在供应链业务过程仿真、供应链管理流程优化和供应链绩效建模与评价等方面。与正向供应链相似，基于产品回收再制造的逆向供应链亦可以通过建模与仿真分析其性能。

一、文献回顾

目前，国内外很多学者在基于Petri网的供应链建模方面已经展开了很多研究。Viswanadham.N，Raghavan.N.R.S（2000）采用广义Petri网（GSPN）研究了一种供应链动态建模型技术。论文建立的模型考虑了采购过程和两个供应链成员之间的物流传递，从总成本的方面，对存货生产（make-to-stock）和订单组装（assemble-to order）生产这两种模式下生产控制策略进行了性能比较，并对供应链局部解耦点问题建立了公式，综合了GSPN-排队论模型作为供应链局部解耦点问题的解决框架。DongMing（2001）博士运用Petri网建立供应链业务流程的模型，建立了面向对象Petri网供应链模型，对于供应链中的各个节点的库存在考虑订货批量和批次的问题前提下，运用队列网络化模型进行了控制优化和性能分析。Beamon B M.（2003）建立了基于批量确定和随机Petri网的供应链模型，引入批位置和批托肯的概念。Labadi Karim，Chen Hao xun（2004）从降低供应链成本的角度出发，采用Petri网方法分析供应链供应链中的批量问题，建立了一个离散批量令牌同步的批量确定随机Petri网供应链模型。崔政东，刘晋（2005）利用了广义随机Petri网和马尔科夫链同构的关系对供应链的平均执行时间、供应链的运作效率进行了分析。郭雪松，孙林岩（2006）针对供应链系统内外部的不确定性，提出了一种随机有色Petri网（SCPN），对供应链系统在一定需求水平下的绩效及可靠性问题进行建模与分析，建立了供应链库存策略模型，采用马尔科夫链转移矩阵评价供应链系统设备故障概率。

二、基于Petri网的再制造逆向物流网络模型

（1）再制造逆向物流网络结构。再制造逆向物流系统包括消费者、回收中心、制造商等利益相关体，回收再制造的业务大致经历这样的流程：消费者产品的生命周期结束、回收中心的回收点收集废旧产品、回收中心分拣废旧产品、送至检测中心进行拆解、清洗、检测、维修、组装、再检测与包装等。再制造供应链的源头始于消费者，最后再制造产品销售给消费者即终于消费者，因此其结构是闭环形式的。结合所研究的再制造逆向供应链的特点，建立再制造加工业务流程的Petri网模型。建立模型的步骤如下：一是定义流程：建立业务流程的Petri网模型。二是建模初始化：确定模型中的主要元素类型以及元素属性项。三是确定属性值：根据各类型元素的属性项，为各层模型中的各个元素定义属性值。（2）再制造逆向物流网络的Petri网模型。可再造产品的主要驱动因素是对其进行增值修复以获取经济效益。收集的使用后的物品在回收中心经过检测和拆卸，然后将可再用于工厂生产过程的零部件运送给制造商，而其它无用废弃物进行废弃处理。制造商对零部件进行加工处理，产生新的产品。逆向物流中再制造加工网络的业务流程图如下：

模型运行规则：当P1得到足够托肯（即顾客产生一定量的再制造加工产品），向回收中心提出资源请求，激发及时变迁

T1（即向回收中心请求分配设备及人力资源），在资源配置原则下，非消耗性库所P2对活动T2分配适当的资源，活动T2从

P2获取足够数目的资源托肯，活动T2启动（即回收中心从顾客处收集了再制造加工产品）。当活动T2执行完后，将非消耗性资源（即设备和人力资源）释放回P2。这时P3启动（即再制造加工产品进入到回收中心），回收中心经过对再制造加工产品的检测、分类后，发出资源请求，激发及时变迁T3（即向回收中心请求分配设备及人力资源）。在资源配置原则下，并行发生两个事件：非消耗性库所P2对活动T4分配适当的资源，活动T4从P2获取足够数目的资源托肯，活动T4启动（即回收中心对再制造加工产品进行拆卸后，运送到制造商），当活动T4执行完后，将非消耗性资源释放回P2，活动T6启动（即制造商对再制造加工产品进行加工）；非消耗性库所P2对活动T5分配适当的资源，活动T5从P2获取足够数目的资源托肯，活动T5启动（即回收中心对再制造加工产品进行废弃处置后，运送到垃圾场），当活动T5执行完后，将非消耗性资源释放回P2。针对建立的Petri网模型，可以采用可达图和覆盖树分析法、线性代数方程法等方法来描述系统动态特征，分析系统安全性及系统性能。

三、结论与展望

逆向物流系统是一个复杂的活动、状态、过程的转移相互交织的网络，属于一种离散事件系统，本文利用Petri网对逆向物流系统进行建模，描述了逆向物流系统中的信息流动过程和状态，概括了逆向物流系统中条件与可达状态之间的约束关系，将逆向物流系统中的再制造加工网络模型化。由于本人对

Petri网的研究还不够深入，因此没有对已建立的逆向物流Petri网模型进行安全和性能方面的分析，这是本文未来需要完善的重要方面。

参 考 文 献

[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]崔政东，刘晋.基于广义随机Petri网的供应链建模与分析[J].系统工程理论与实践.2005，25（12）：18～24

[4]郭雪松，孙林岩.基于着色Petri网的供应链链路死锁问题研究[J].管理科学.2006，19（5）：2～8

[5]张昕.逆向物流的网络规划与运作模式研究[D].天津：天津大学.2006

[6]王文宾，达庆利.基于广义随机Petri网的再制造供应链建模与性能分析[J].系统工程理论与实践.2007，27（12）：56～61

[7]张梅青，周叶.Petri网理论在供应链管理中的应用研究综述[J].物流技术.2010，29（5）：102～106