基于petri网的急诊流程模型优化分析

王倩倩 王丽丽

摘要：Petri网可以图形化复杂系统行为，本研究基于Petri网的基础理论，对急诊流程模型进行优化，以达到紧急状态下快速收治病人的目的.首先给出急诊流程的Petri网模型，通过实际急诊过程中出现的问题增加相应的库所变迁结构，利用交叉序关系、排他序关系进行优化，使急诊流程更加高效，验证了流程优化模型的有效性.

关键词：Petri网;急诊流程;优化

中图分类号：TP391.9  文献标识码：A  文章编号：1673-260X（2019）04-0063-03

1 引言

急诊是医院收治病人环节中重要的一环，急诊病人往往事发突然情况危急，急救是否及时、诊断是否正确、措施是否果断得力，均将影响到病人的安危.及时、正确、果断的急救，可以降低病人的死亡率，减少病人伤残率.Petri网是分布式系统的建模和分析工具，实际流程问题复杂而交互，建模时遇到一些不一致或者不适用的情况时，借助Petri网及行为轮廓的相关理论知识加以优化模型，是非常重要的一步[1].

国内外越来越多的专家学者专注于流程优化，文献[2]用行为轮廓定义一致性概念，将现有的严格的行为等值概念的不恰当性作为出发点，定义了行为轮廓，捕捉了过程模型的基本约束.文献[3]介紹了一种Petri网可达性检查技术，利用组合性来提高性能，用于通过代数方法解决Petri网中的可达性问题.讨论其实现的一些设计细节，以及在未来的改进.文献[4]介绍了广义随机Petri网（GSPN）是应用领域中广泛使用的形式主义，以及如何最好地指定模型和如何设置最合适的工具参数来配置内部数据结构和算法，作为技术系统或合成和系统生物学的性能评估.文献[5]使用正常形式的不同业务流程模型的语义进行比较，流程模型被完全转换为流程模型术语，并使术语重写系统规范化，忽略语法复杂的同时实现了业务流程模型的语义比较.文献[6]介绍了急诊的缺陷和弊端，给出门诊就医流程的Petri网模型，找出模型中存在的问题，通过增加相关的控制结构对模型进行优化，说明了流程模型

优化的有效性.

本文根据医院实际急诊流程，对急诊流程进行建模，并利用Petri网行为轮廓提出了一种急诊流程优化模型.

2 基本概念

定义1[7] （流程模型） 流程模型Petri网PN=（P，T，F，C）是一个四元组满足以下条件：

3 基于Petri网的急诊流程模型优化分析

通过分析研究我国的医疗现状，目前医疗资源稀缺和人民日益增长的服务需求不平衡.而急诊作为医院就诊环节中最重要的一环，需要迅速、及时的救治，目前绝大部分医院都有一套相对完善的急诊流程.患者医院急诊入院根据情况不同分为两种情况，急诊t2和危诊患者t3，t2和t3是排他序关系（t2+t3）.若患者是危诊，则进行t4抢救，t3和t4是严格序关系（t3→t4），t2和t4都可以引发t5，检查患者有无一卡通，即由t5引发t6、t7且t6、t7是排他序关系（t6+t7）如果无一卡通则引发t7，t7和t8是严格序关系（t7→t8），如果有一卡通，即由t6引发t9、t10，t9、t10是排他序关系（t9+t10），如果卡内金额不足，则t10和t6都可以引发t11，进行充值，如果卡内金额充足t9和t11都可以引发t12、t13和t14、t15，t12、t13和t14、t15是严格序关系.此时由门诊医生进行检查，t15可以引发t16，t17、t18，t16，t17、t18是排他序关系，假如要求进行检查则由t16引发t19和t20，t19、t20是排他序关系，如果检查结果有问题则由t19引发t12，t13，t14，t15，t12，t13，t14，t15是严格序关系，进行门诊重新检查，如果检查结果没问题t20引发t20，离开医院，假如要求去药房拿药则由t18引发t21，t18、t21是严格序关系（t18→t21），此时刷卡检查一卡通内余额是否充足，如果余额充足，则由t22引发t24，也离开医院，如果一卡通内余额不足则由t23引发t25进行重新刷卡划扣，t23和t25是严格序关系（t23→t25），如果要求住院，则引发t17.

由以上流程可以看出，在紧急情况下按照急诊流程存在一定问题，患者或者患者家属因为事发突然未必带有现金或者银行卡内无钱，在这种情况下，为了让患者获得及时救治以及避免医院发生患者治疗后未付款离开医院的情况，利用Petri网的相关运行规则，通过增加相关的控制结构对原模型进行优化如图2所示.

图2优化部分从充值t11开始，t11引发t12，t13，t12，t13是排他序关系（t12+t13）.如果人工充值则由t12引发t14，t12、t14是严格序关系（t12→t14）.如果自助充值则由t13引发t15进行银行卡充值，t13和t155是严格序关系（t13→t15），t15则引发t16，t17，t16，t177是严格序关系（t16→t17），如果银行卡余额不足则由t16引发t18，t16、t18是严格序关系（t16→t18）.t18检查患者或患者家属有无现金，如果有现金则由t20引发t14，t20和t14是严格序关系，如果没有现金则由t21引发t22，t23，t21，t22，t23进行冻结账户和走绿色通道，银行卡余额充足的情况下，由t17引发t19，t17，t19是严格序关系，这些最终都可以进行挂号.

如模型所示，我们在进行及时救治病人的同时，给予病人更多更便利的充值选择，绿色通道也展示了医院的人道关怀，同时在一定程度上也保证了医院的利益，防止医疗后患者未缴费离开.

4 利用PIPE软件对优化模型进行模拟

为了检验优化后的医院急诊流程优化模型Petri网结构图的正确性和可行性，本文利用了PIPE软件对模型模拟运行.将模型在PIPE软件上画出，并点击运行，模型运行结果如下图3.

經验证所有路径都可按流程准确执行.下面以发生序列为例进行说明，结果如图4所示

5 结束语

本文基于Petri网给出了医院急诊流程模型的一种优化方法.根据Petri网的变迁发生规则及其可达性和行为轮廓的严格序、排他序等基本性质，通过增加多个相关的控制结构对其进行优化，为患者缴费提供了便利，也为医院保证了利益，未来将对此模型进行基于Petri网的行为轮廓提出相应的算法来计算分析其一致性.

参考文献：

〔1〕吴哲辉.Petri网理论[M].北京：机械工业出版社，2006.6-22.

〔2〕M.Weidlich，J.Mending and M.Weske.Efficient consistency measurement based on behavioural profiles of process models[J].Softare Engineering，2011，37（3）：410-429.

〔3〕Sobociński P，Stephens O.Penrose ： Putting Compositionality to Work for Petri Net Reachability[M].Algebra and Coalgebra in Computer Science. Springer Berlin Heidelberg，，2013：346-352.

〔4〕Heiner M， Rohr C， Schwarick M. MARCIE – Model Checking and Reachability Analysis Done Efficiently[J]. Lecture Notes in Computer Science， 2011， 7927：91-100.

〔5〕Gerth C.，Kuster J.M.， Engels G. Gerth C.，Kuster J.M.， Engels G. Detection of Semantically Equivalent Frangments for Business Process Model Change Management[C]. IEEE International Conference on Service Computing，2010：57-64.[C]. IEEE International Conference on Service Computing，2010：57-64.

〔6〕应丽，王丽丽，刘祥伟.基于petri网的门诊就医流程模型优化分析[J].延边大学学报（自然科学版），2018，44（1）：79-82.

〔7〕Smimov S，Weidlich M，Mending J Business Process Model Abstraction Based on Behavioral Profiles[M]. Service-Oriented Computing Springer Berlin Heidelberg，2010：1-16.

〔8〕Jensen M T Improving robustness and flexibility of tardiness and flow-time job shops using robustness measures[J].Applied Soft Computing，2001（1）：35-52.