基于Petri网的电子客票时代乘车流程模型优化分析 ①

李 莉

(安徽理工大学数学与大数据学院，安徽 淮南 232001)

0 引 言

目前，Petri网[1]的建模优化问题的得到了广泛的应用和研究。Petri网多用于对业务流程过程进行建模，过程挖掘[2]是业务流程管理的重要内容。严顺等[3]通过对银行贷款业务进行建模分析,提出基于Petri网的贷款业务优化分析方案，与原模型分析对比,优化后的模型具有更强的优越性。Jianglong Qin[4]等人将时间和成本属性添加到Petri网中，提出了可以得出业务流程的执行效率和成本的绩效评价模型。邵叱风[5]将过程挖掘得到的日志用Petri网来表示，并对其业务流程进行优化，达到了缩短实际业务流程时间的目的。应丽等[6]给出了基于Petri网的门诊就医流程模型的优化分析方法，通过增加相关的控制结构对Petri网模型进行优化,说明了流程模型优化的有效性。

由于电子客票时代刚刚进入人们的生活，乘客对于乘车流程了解的不多，因此提高人们的乘车效率十分重要。基于Petri网对电子客票时代乘车过程中可能发生的情况进行建模分析和优化。

1 基本概念

定义(Petri网)：Petri网是一个四元组N=(S,T;F,M)，满足下列条件：

(1)S,T是两个有限集合；

(2)S∩T=φ；

(3)S∪T≠φ，S为库所集，T为变迁集；

(4)F⊆(S×T)∪(T×S)，称F为流关系；

(5)映射M:S→{0，1，2，3…}，称为Petri网的一个标识。

2 基于Petri网的电子客票时代乘车流程模型

电子客票时代将原纸质车票具有的旅客运输合同、乘车、报销三个凭证的功能进行分离，实现运输合同凭证电子化、乘车凭证无纸化、报销凭证按需提供。目前的购票方式主要有手机APP、12306官网以及车站的售票窗口，可以选择任意一种方式购票。对于具有优惠资质的群体，例如学生、残疾军人等，需要在乘车前进行身份核验，核验过后便可以直接刷身份证进站乘车。对于普通群众，可以直接刷身份证进站乘车。购票信息单和报销凭证可以根据需要打印，购票信息单上有电子客票的车次、席位、乘车时间、检票口等信息。报销凭证会因为站点的差异有所不同，有些报销凭证上显示的有具体的乘车信息，有些则没有座位号，但是都可以通过扫描报销票上的二维码获取。

2.1 模型的提出

对身边的同学离校购票以及乘车的流程进行问卷调查，问卷调查的结果经过整理成表1所示:

表1 电子客票时代乘客乘车日志

在ProM平台上导入电子客票时代乘客乘车的事件日志，利用Alpha Miner插件建立起基于Petri网的乘客乘车的流程模型，Petri网模型如图1所示：

图2是通过PROM平台挖掘出的源模型图。其中A代表t1，B代表t2，C代表t3，D代表t4，E代表t5，F代表t6，G代表t7，H代表t8，I代表t9，J代表t10。

2.2 模型的优化

目前人们基本上是按照上述所示乘车流程乘车，但是可能会存在他人代理订票或者团体票的情况，这样即使刷身份证进站了，也找不到自己的座位号的情况。

针对这种情况，可以对上述模型进行优化。在找座位之前，必须确认手中有具体的座位信息，因此添加了四个选择结构，分别是取信息单、取报销凭证、确认手机购票信息、其他方式；其他方式包括打电话获取或者询问乘务员个人具体乘车信息。另外还考虑到了改签，将需要改签的情况分为两类，一种是取过报销票，一种是没有取报销票。

优化后的模型如下图3所示：

图1 基于Petri网的过程挖掘模型

图2 乘车源模型petri网结构图

图3中变迁t1(订票)发生，然后t2,t3,t4是一个排他关系，可以选择手机app、12306官网、售票窗口三者中任意一种方式购票，t5代表订票完成。订票完成后，在乘客进站时，t6、t7、t16又是一个排他关系，如果是优惠票，需要进行优惠资质核验(t6发生)，如果是普通乘客(t7发生)不需要进行身份核验。如果需要改签(t16发生)，分为两种情况，一种是取了报销票t17的必须要到车站售票窗口去改签(t19发生)，另一种是没有取报销票的t18，可以选择任意的方式进行改签。进站后寻找具体的车次信息，t11、t12、t13和t14也是一个排他关系，乘客可以通过取出的信息单(t11发生)、取出的报销凭证(t12发生)以及手机购票信息(t13发生)获取具体的车次信息。还存在另外一种情况就是该乘客的票是他人代订或者是团体票，而且还没有取报销票或者信息单，这样他就无法获取自己的座位信息，这时可以通过其他方式(t14发生)，拨打12306电话或者询问乘务人员，然后找到自己的座位(t15发生)，最后此次乘车成功(t10发生)。

图3 乘车优化模型petri网结构图

3 模型的仿真

模型的初始状态下只有p1有一个托肯，t1能够发生，代表系统运行的最初是从订票开始的，在本模型中弧的权值均设置为1，即一个变迁每激发一次有一个托肯流向下游库所。

图4 PIPE软件模拟优化后的乘车模型

图5 模型状态空间分析结果

通过对优化后的模型进行状态空间分析，可以知道模型是有界的、安全的和死锁的。如图5所示，因为系统开环，完整运行一次就会产生死锁，但是每个状态都可以遍历。

4 结 语

基于对Petri网及流程模型的研究，利用Petri网建模业务流程的直观性，易于理解性，给出了在电子客票时代乘车流程模型，并通过增加相应的变迁对其进行优化，提高了人们乘车出行的效率。但是优化模型对于一些如报销凭证只能打印一次、购票信息单只能打印两次等限制因素没有给出最优的解决方式，今后还需要将限制条件体现在模型中，对模型进行优化。