基于Petri网的审批政务流程优化分析

蔡敏++蒋元涛

摘要：本文利用Petri网对上海自贸试验区审批政务流程进行建模，接着运用Petri网关联矩阵、重组算法等对审批政务流程进行优化，使用可达树、S不变量等进行性能分析，最后使用Petri Net软件包对Petri网模型进行仿真模拟以验证其有效性，从而为政府改进政务流程、提高工作效率提供借鉴。

关键词：上海自贸试验区 政务流程 Petri网 重组 仿真

一、引言

根据电子政务发展与政府职能转变相结合的指导思想，本文运用Petri网以上海自贸试验区审批政务流程为例进行建模分析，通过Petri网来检验审批政务流程的正确性，寻找政务流程中的不合理环节，达到优化审批流程的目的。

二、上海自贸试验区审批政务流程优化

上海自贸区公司注册行政审批流程（如图1所示）。服务对象包括申请公司、工商人员、银行、税务局、上海市经贸委等。根据Petri网的定义建立起上海自贸区公司注册行政审批的Petri网模型，如图2所示。

库所P1为申请注册公司；变迁T1为准备公司注册相关材料；P2为申请材料；T2为工商初审，主要核查公司名字，投资比例，公司经营范围等；P3为初审通过材料；T3为工商再审，主要核查公司股东决议，章程等；P4为再审通过材料；T4为一站式受理，办理工商、代码、税务三证；P5为发证审核通过材料；T5为银行对公司开立基本账户审核；P6为开户审核通过材料；T6为税务局开发票审核；P7为发票审核通过材料；T7为上海市经贸委、上市经委、市商委对公司进出口权审核；P8为进出口权审核通过材料；T8为对所有材料归档、备案；P9为公司注册备案文件。

根据Petri网基本理论，对优化前的自贸区公司注册行政审批业务Petri网模型建立关联矩阵A，按照关联矩阵的四种关系，可以从A中找出子网的冲突关系。在子网1中要实现T6活动需要资源库所P6，而子网2中要实现T7活动也要资源库所P6，因此子网1与子网2在资源利用上存在冲突。一旦子网间出现冲突，表明各自进行活动时产生了利用资源方面的竞争，可以利用拆分规则对流程进行重组，使其成为并行结构。

由合并规则可知，图1中T2工商初审与T3工商再审由同一个资源（工商人员）完成，根据优化算法，将T2和T3合并为T2。由拆分规则可知，T5、T6和T7由不同资源（银行、税务局、三委）完成，而且T5、T6（或T6、T7或T5、T7）的后置条件不构成T7（或T5或T6）的执行条件，它们之间不构成必然的前后顺序。根据拆分规则改为并行结构，可以很大程度缩减行政审批时间，其优化后的Petri网如图3所示。库所P1为申请注册公司；变迁T1为准备公司注册相关材料；P2为申请材料；T2为工商审核，主要核查公司名字，投资比例，公司经营范围，股东决议，章程等；P3为审核通过材料；T3为一站式受理，办理工商、代码、税务三证；P4为发证审核通过材料；T4为抄告相关部门；P5为开户审核相关材料；T5为银行对公司开立基本账户审核；P6为开发票审核相关材料；T6为税务局开发票审核；P7为进出口审核相关材料；T7为上海市经贸委、上市经委、市商委对公司进出口权审核；P8为开户审核通过材料；P9为发票审核通过材料；P10为进出口权审核通过材料；T8为对所有材料归档、备案；P11为公司注册备案文件。根据图3，对优化后的注册公司行政审批Petri网模型重新建立关联矩阵A。

三、审批政务流程优化的合理性评价

（一）S_不变量

由ATX=0可以得到关联矩阵A所构成线性方程组的解X，即是S_不变量。如果线性方程ATX=0至少有一个非零解，且它的解的分量由0和1组成，那么S_不变量是存在的。1代表该节点上有实例，即有托肯流经该库所，0代表无托肯流经该库所。只要符合ATX=0的解，都能保证该模型逻辑的合理性。观察所得结果，优化后的上海自贸区行政审批Petri网模型是资源守恒且可行有效的。

当行政审批流程中有托肯在流动时，依据S_不变量可以判断出托肯流动所选择的不同路径。观察本模型，可以看到计算出的S_不变量中始终有P1，P2，P3，P4，P11在流动，结合行政审批的详细流程，X1表示公司拿到三证后申请开户的流程，X2表示公司拿到三证后申请开发票资格的流程，X3表示公司拿到三证后申请进出口权的流程，流程描述如下：

以上对Petri网运行形态进行分析，S_不变量涵盖了自贸区公司注册的每一个步骤，清晰地描述了不同托肯资源的活动范围，证明了优化后的行政审批Petri网模型是合理的。

（二）模型的可达性分析

假设图3的初始条件M0=[1，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0]T，可根据状态方程计算出各个变迁序列激发后的标志，得到该模型的可达图，本文得到优化后的行政审批Petri网模型特性如下：

1、该Petri网是有界的，因为在其可达树中没有出现ω。

2、该Petri网模型是安全的，因为只有“0”和“1”出现在可达树结点。

3、图3中所有的变迁都出现在的覆盖性树中，这说明所有变迁都是“活的”，都是有必要的，模型中不存在冗余。

四、审批政务流程优化的仿真比较

政务流程的量化指标由成本、周期时间、效率、有效性、适应性等，其中周期时间和效率有相关性，而政务流程的有效性和适应性度量起来比较困难，因此，一般选择流程的成本和周期时间作为参数进行仿真。本文仅选取周期时间作为参数进行仿真，并选取T时间限制（即对变迁活动设置时间限制）的Petri网类型，参考互联网上提供的上海自贸区公司注册流程所需时间，估算出了每个业务的资源等待时间，详细描述如表1所示：

优化后模型略有改变的为T2和T3变迁，因为优化后这两个业务将会合并，资源等待时间调整为4-5天，而其它变迁的等待时间参数不变。将优化前与优化后的Petri网模型转换为仿真模型，在P1处都设置为1个托肯。根据仿真结果，优化前后模型所耗时间有很大差异，优化前整个审批流程用时45.7578天，优化后只需33.1074天，平均耗费时间缩短了27.65%，政务流程优化的效果是十分明显的。

五、结论

利用Petri网对上海自贸区审批流程进行建模分析，有利于发现系统中存在的并行、异步、冲突及顺序关系，从而提高政府办事效率。本文基于Petri网关联矩阵，构建了政务流程优化的算法和步骤，并引入S_不变量、可达树等方法来评估系统性能，进一步加入时间因素在Petri Net软件上进行仿真，以验证模型有效性，从而发现上海自贸区审批政务流程的问题，并加以改进，显著提高了企业注册审批流程的效率。但本文也存在不足，所采用的优化手段是基本的顺序、选择、并发、循环流程，而现实中的政务工作受到人文、技术等各种因素影响，实际业务流程要复杂的多，而且本文的政务工作处理时间不是来自于实际调查数据，而是通过网站公开信息获得。

参考文献：

[1]王建民，闻立杰. 工作流管理—模型、方法和系统[M].北京：清华大学出版社，2004：84—87

[2]袁崇义. Petri网原理与应用[M].北京：电子工业出版社，2005

[3]赫泉玲，黄珍潇. 政务流程的解析、优化与重构[J]. 华东经济管理，2007，21（9）：102—104

[4]李炜，宋翰涛，石剑. 基于时间Petri网的工作流建模[J]. 计算机工程与应用，2002，38（21）：83—84

（蔡敏，1992年生，江苏盐城人，上海海事大学硕士生。研究方向：供应链与物流管理。蒋元涛，1975年生，山东泰安人，上海海事大学管理科学系电子商务专业副教授，硕士生导师。研究方向：企业战略、电子商务和海关物流）endprint

摘要：本文利用Petri网对上海自贸试验区审批政务流程进行建模，接着运用Petri网关联矩阵、重组算法等对审批政务流程进行优化，使用可达树、S不变量等进行性能分析，最后使用Petri Net软件包对Petri网模型进行仿真模拟以验证其有效性，从而为政府改进政务流程、提高工作效率提供借鉴。

关键词：上海自贸试验区 政务流程 Petri网 重组 仿真

一、引言

根据电子政务发展与政府职能转变相结合的指导思想，本文运用Petri网以上海自贸试验区审批政务流程为例进行建模分析，通过Petri网来检验审批政务流程的正确性，寻找政务流程中的不合理环节，达到优化审批流程的目的。

二、上海自贸试验区审批政务流程优化

上海自贸区公司注册行政审批流程（如图1所示）。服务对象包括申请公司、工商人员、银行、税务局、上海市经贸委等。根据Petri网的定义建立起上海自贸区公司注册行政审批的Petri网模型，如图2所示。

库所P1为申请注册公司；变迁T1为准备公司注册相关材料；P2为申请材料；T2为工商初审，主要核查公司名字，投资比例，公司经营范围等；P3为初审通过材料；T3为工商再审，主要核查公司股东决议，章程等；P4为再审通过材料；T4为一站式受理，办理工商、代码、税务三证；P5为发证审核通过材料；T5为银行对公司开立基本账户审核；P6为开户审核通过材料；T6为税务局开发票审核；P7为发票审核通过材料；T7为上海市经贸委、上市经委、市商委对公司进出口权审核；P8为进出口权审核通过材料；T8为对所有材料归档、备案；P9为公司注册备案文件。

根据Petri网基本理论，对优化前的自贸区公司注册行政审批业务Petri网模型建立关联矩阵A，按照关联矩阵的四种关系，可以从A中找出子网的冲突关系。在子网1中要实现T6活动需要资源库所P6，而子网2中要实现T7活动也要资源库所P6，因此子网1与子网2在资源利用上存在冲突。一旦子网间出现冲突，表明各自进行活动时产生了利用资源方面的竞争，可以利用拆分规则对流程进行重组，使其成为并行结构。

由合并规则可知，图1中T2工商初审与T3工商再审由同一个资源（工商人员）完成，根据优化算法，将T2和T3合并为T2。由拆分规则可知，T5、T6和T7由不同资源（银行、税务局、三委）完成，而且T5、T6（或T6、T7或T5、T7）的后置条件不构成T7（或T5或T6）的执行条件，它们之间不构成必然的前后顺序。根据拆分规则改为并行结构，可以很大程度缩减行政审批时间，其优化后的Petri网如图3所示。库所P1为申请注册公司；变迁T1为准备公司注册相关材料；P2为申请材料；T2为工商审核，主要核查公司名字，投资比例，公司经营范围，股东决议，章程等；P3为审核通过材料；T3为一站式受理，办理工商、代码、税务三证；P4为发证审核通过材料；T4为抄告相关部门；P5为开户审核相关材料；T5为银行对公司开立基本账户审核；P6为开发票审核相关材料；T6为税务局开发票审核；P7为进出口审核相关材料；T7为上海市经贸委、上市经委、市商委对公司进出口权审核；P8为开户审核通过材料；P9为发票审核通过材料；P10为进出口权审核通过材料；T8为对所有材料归档、备案；P11为公司注册备案文件。根据图3，对优化后的注册公司行政审批Petri网模型重新建立关联矩阵A。

三、审批政务流程优化的合理性评价

（一）S_不变量

由ATX=0可以得到关联矩阵A所构成线性方程组的解X，即是S_不变量。如果线性方程ATX=0至少有一个非零解，且它的解的分量由0和1组成，那么S_不变量是存在的。1代表该节点上有实例，即有托肯流经该库所，0代表无托肯流经该库所。只要符合ATX=0的解，都能保证该模型逻辑的合理性。观察所得结果，优化后的上海自贸区行政审批Petri网模型是资源守恒且可行有效的。

当行政审批流程中有托肯在流动时，依据S_不变量可以判断出托肯流动所选择的不同路径。观察本模型，可以看到计算出的S_不变量中始终有P1，P2，P3，P4，P11在流动，结合行政审批的详细流程，X1表示公司拿到三证后申请开户的流程，X2表示公司拿到三证后申请开发票资格的流程，X3表示公司拿到三证后申请进出口权的流程，流程描述如下：

以上对Petri网运行形态进行分析，S_不变量涵盖了自贸区公司注册的每一个步骤，清晰地描述了不同托肯资源的活动范围，证明了优化后的行政审批Petri网模型是合理的。

（二）模型的可达性分析

假设图3的初始条件M0=[1，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0]T，可根据状态方程计算出各个变迁序列激发后的标志，得到该模型的可达图，本文得到优化后的行政审批Petri网模型特性如下：

1、该Petri网是有界的，因为在其可达树中没有出现ω。

2、该Petri网模型是安全的，因为只有“0”和“1”出现在可达树结点。

3、图3中所有的变迁都出现在的覆盖性树中，这说明所有变迁都是“活的”，都是有必要的，模型中不存在冗余。

四、审批政务流程优化的仿真比较

政务流程的量化指标由成本、周期时间、效率、有效性、适应性等，其中周期时间和效率有相关性，而政务流程的有效性和适应性度量起来比较困难，因此，一般选择流程的成本和周期时间作为参数进行仿真。本文仅选取周期时间作为参数进行仿真，并选取T时间限制（即对变迁活动设置时间限制）的Petri网类型，参考互联网上提供的上海自贸区公司注册流程所需时间，估算出了每个业务的资源等待时间，详细描述如表1所示：

优化后模型略有改变的为T2和T3变迁，因为优化后这两个业务将会合并，资源等待时间调整为4-5天，而其它变迁的等待时间参数不变。将优化前与优化后的Petri网模型转换为仿真模型，在P1处都设置为1个托肯。根据仿真结果，优化前后模型所耗时间有很大差异，优化前整个审批流程用时45.7578天，优化后只需33.1074天，平均耗费时间缩短了27.65%，政务流程优化的效果是十分明显的。

五、结论

利用Petri网对上海自贸区审批流程进行建模分析，有利于发现系统中存在的并行、异步、冲突及顺序关系，从而提高政府办事效率。本文基于Petri网关联矩阵，构建了政务流程优化的算法和步骤，并引入S_不变量、可达树等方法来评估系统性能，进一步加入时间因素在Petri Net软件上进行仿真，以验证模型有效性，从而发现上海自贸区审批政务流程的问题，并加以改进，显著提高了企业注册审批流程的效率。但本文也存在不足，所采用的优化手段是基本的顺序、选择、并发、循环流程，而现实中的政务工作受到人文、技术等各种因素影响，实际业务流程要复杂的多，而且本文的政务工作处理时间不是来自于实际调查数据，而是通过网站公开信息获得。

参考文献：

[1]王建民，闻立杰. 工作流管理—模型、方法和系统[M].北京：清华大学出版社，2004：84—87

[2]袁崇义. Petri网原理与应用[M].北京：电子工业出版社，2005

[3]赫泉玲，黄珍潇. 政务流程的解析、优化与重构[J]. 华东经济管理，2007，21（9）：102—104

[4]李炜，宋翰涛，石剑. 基于时间Petri网的工作流建模[J]. 计算机工程与应用，2002，38（21）：83—84

（蔡敏，1992年生，江苏盐城人，上海海事大学硕士生。研究方向：供应链与物流管理。蒋元涛，1975年生，山东泰安人，上海海事大学管理科学系电子商务专业副教授，硕士生导师。研究方向：企业战略、电子商务和海关物流）endprint

摘要：本文利用Petri网对上海自贸试验区审批政务流程进行建模，接着运用Petri网关联矩阵、重组算法等对审批政务流程进行优化，使用可达树、S不变量等进行性能分析，最后使用Petri Net软件包对Petri网模型进行仿真模拟以验证其有效性，从而为政府改进政务流程、提高工作效率提供借鉴。

关键词：上海自贸试验区 政务流程 Petri网 重组 仿真

一、引言

根据电子政务发展与政府职能转变相结合的指导思想，本文运用Petri网以上海自贸试验区审批政务流程为例进行建模分析，通过Petri网来检验审批政务流程的正确性，寻找政务流程中的不合理环节，达到优化审批流程的目的。

二、上海自贸试验区审批政务流程优化

上海自贸区公司注册行政审批流程（如图1所示）。服务对象包括申请公司、工商人员、银行、税务局、上海市经贸委等。根据Petri网的定义建立起上海自贸区公司注册行政审批的Petri网模型，如图2所示。

库所P1为申请注册公司；变迁T1为准备公司注册相关材料；P2为申请材料；T2为工商初审，主要核查公司名字，投资比例，公司经营范围等；P3为初审通过材料；T3为工商再审，主要核查公司股东决议，章程等；P4为再审通过材料；T4为一站式受理，办理工商、代码、税务三证；P5为发证审核通过材料；T5为银行对公司开立基本账户审核；P6为开户审核通过材料；T6为税务局开发票审核；P7为发票审核通过材料；T7为上海市经贸委、上市经委、市商委对公司进出口权审核；P8为进出口权审核通过材料；T8为对所有材料归档、备案；P9为公司注册备案文件。

根据Petri网基本理论，对优化前的自贸区公司注册行政审批业务Petri网模型建立关联矩阵A，按照关联矩阵的四种关系，可以从A中找出子网的冲突关系。在子网1中要实现T6活动需要资源库所P6，而子网2中要实现T7活动也要资源库所P6，因此子网1与子网2在资源利用上存在冲突。一旦子网间出现冲突，表明各自进行活动时产生了利用资源方面的竞争，可以利用拆分规则对流程进行重组，使其成为并行结构。

由合并规则可知，图1中T2工商初审与T3工商再审由同一个资源（工商人员）完成，根据优化算法，将T2和T3合并为T2。由拆分规则可知，T5、T6和T7由不同资源（银行、税务局、三委）完成，而且T5、T6（或T6、T7或T5、T7）的后置条件不构成T7（或T5或T6）的执行条件，它们之间不构成必然的前后顺序。根据拆分规则改为并行结构，可以很大程度缩减行政审批时间，其优化后的Petri网如图3所示。库所P1为申请注册公司；变迁T1为准备公司注册相关材料；P2为申请材料；T2为工商审核，主要核查公司名字，投资比例，公司经营范围，股东决议，章程等；P3为审核通过材料；T3为一站式受理，办理工商、代码、税务三证；P4为发证审核通过材料；T4为抄告相关部门；P5为开户审核相关材料；T5为银行对公司开立基本账户审核；P6为开发票审核相关材料；T6为税务局开发票审核；P7为进出口审核相关材料；T7为上海市经贸委、上市经委、市商委对公司进出口权审核；P8为开户审核通过材料；P9为发票审核通过材料；P10为进出口权审核通过材料；T8为对所有材料归档、备案；P11为公司注册备案文件。根据图3，对优化后的注册公司行政审批Petri网模型重新建立关联矩阵A。

三、审批政务流程优化的合理性评价

（一）S_不变量

由ATX=0可以得到关联矩阵A所构成线性方程组的解X，即是S_不变量。如果线性方程ATX=0至少有一个非零解，且它的解的分量由0和1组成，那么S_不变量是存在的。1代表该节点上有实例，即有托肯流经该库所，0代表无托肯流经该库所。只要符合ATX=0的解，都能保证该模型逻辑的合理性。观察所得结果，优化后的上海自贸区行政审批Petri网模型是资源守恒且可行有效的。

当行政审批流程中有托肯在流动时，依据S_不变量可以判断出托肯流动所选择的不同路径。观察本模型，可以看到计算出的S_不变量中始终有P1，P2，P3，P4，P11在流动，结合行政审批的详细流程，X1表示公司拿到三证后申请开户的流程，X2表示公司拿到三证后申请开发票资格的流程，X3表示公司拿到三证后申请进出口权的流程，流程描述如下：

以上对Petri网运行形态进行分析，S_不变量涵盖了自贸区公司注册的每一个步骤，清晰地描述了不同托肯资源的活动范围，证明了优化后的行政审批Petri网模型是合理的。

（二）模型的可达性分析

假设图3的初始条件M0=[1，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0]T，可根据状态方程计算出各个变迁序列激发后的标志，得到该模型的可达图，本文得到优化后的行政审批Petri网模型特性如下：

1、该Petri网是有界的，因为在其可达树中没有出现ω。

2、该Petri网模型是安全的，因为只有“0”和“1”出现在可达树结点。

3、图3中所有的变迁都出现在的覆盖性树中，这说明所有变迁都是“活的”，都是有必要的，模型中不存在冗余。

四、审批政务流程优化的仿真比较

政务流程的量化指标由成本、周期时间、效率、有效性、适应性等，其中周期时间和效率有相关性，而政务流程的有效性和适应性度量起来比较困难，因此，一般选择流程的成本和周期时间作为参数进行仿真。本文仅选取周期时间作为参数进行仿真，并选取T时间限制（即对变迁活动设置时间限制）的Petri网类型，参考互联网上提供的上海自贸区公司注册流程所需时间，估算出了每个业务的资源等待时间，详细描述如表1所示：

优化后模型略有改变的为T2和T3变迁，因为优化后这两个业务将会合并，资源等待时间调整为4-5天，而其它变迁的等待时间参数不变。将优化前与优化后的Petri网模型转换为仿真模型，在P1处都设置为1个托肯。根据仿真结果，优化前后模型所耗时间有很大差异，优化前整个审批流程用时45.7578天，优化后只需33.1074天，平均耗费时间缩短了27.65%，政务流程优化的效果是十分明显的。

五、结论

利用Petri网对上海自贸区审批流程进行建模分析，有利于发现系统中存在的并行、异步、冲突及顺序关系，从而提高政府办事效率。本文基于Petri网关联矩阵，构建了政务流程优化的算法和步骤，并引入S_不变量、可达树等方法来评估系统性能，进一步加入时间因素在Petri Net软件上进行仿真，以验证模型有效性，从而发现上海自贸区审批政务流程的问题，并加以改进，显著提高了企业注册审批流程的效率。但本文也存在不足，所采用的优化手段是基本的顺序、选择、并发、循环流程，而现实中的政务工作受到人文、技术等各种因素影响，实际业务流程要复杂的多，而且本文的政务工作处理时间不是来自于实际调查数据，而是通过网站公开信息获得。

参考文献：

[1]王建民，闻立杰. 工作流管理—模型、方法和系统[M].北京：清华大学出版社，2004：84—87

[2]袁崇义. Petri网原理与应用[M].北京：电子工业出版社，2005

[3]赫泉玲，黄珍潇. 政务流程的解析、优化与重构[J]. 华东经济管理，2007，21（9）：102—104

[4]李炜，宋翰涛，石剑. 基于时间Petri网的工作流建模[J]. 计算机工程与应用，2002，38（21）：83—84

（蔡敏，1992年生，江苏盐城人，上海海事大学硕士生。研究方向：供应链与物流管理。蒋元涛，1975年生，山东泰安人，上海海事大学管理科学系电子商务专业副教授，硕士生导师。研究方向：企业战略、电子商务和海关物流）endprint