第２Ｏ卷第３期 ２ ０ １ ２年６月 电 脑 与 信 息 技 术 Ｖｏ１．２０ ＮＯ．３ Ｃｏｍｏｕｔｅｒ ａｎｄ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏ￣ Ｊｕｎ．２０１２ 文章编号：１００５—１２２８（２０１２）０４～０００４—０３ 基于Ｐｅｔｒｉ网的水产品供应链工作流模型 蒋 寅 ，胡月明２魏玉 ，陈联诚ｚ，张飞扬 （１．华南农业大学工程学院，广州 ５１０６４２；２．华南农业大学信息学院，广州 ５１０６４２） 摘要：为了确保水产品供应链工作流的合理性和保证业务流程中物流和信息流的一致性，提出了较完善的基于状态的 Ｐｅｔｒｉ网建模方法，对水产品供应链业务流程进行模型分析，描述水产品生产加．ｒ－４￣售链各上下游企业的业务流程模型，利 用Ｐｅｔｒｉ网设计了水产品管理系统流程模型。结果表明：利用Ｐｅｔｒｉ网能够优化设计水产品生产加工各个流程模型，对水产 品生产供应链信息流进行有效的管理，为水产品生产加工的质量安全决策提供了重要的依据。 关键词：供应链工作流；Ｐｅｔｒｉ网：模型分析 中图分类号：１１Ｐ３１１．５２；ＴＰ３９３ 文献标识码：Ａ Ａｑｕａｔｉｃ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ Ｓｕｐｐｌｙ Ｃｈａｉｎ Ｗｏｒｋｆｌｏｗ Ｍｏｄｅｌｉｎｇ Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｐｅｔｒｉ Ｎｅｔｓ ＪＩＡＮＧ Ｙｉｎ ，ＨＵ Ｙｕｅ—ｍｉｎｄ，ＷＥＩ Ｙｕ ，ＣＨＥＮ Ｌｉａｎ—ｃｈｅｎｇ２，ＺＨＡＮＧ Ｆｅｉ—ｙａｎｇ２ （１．Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｏｕｔｈ Ｃｈｉｎａ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ ５１０６４２，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｃｓ，Ｓｏｕｔｈ Ｃｈｉｎａ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ ５１０６４２，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｆｏｒ ｐｒｅｆｅｒａｂｌｙ ｅｎｓｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｒａｔｉｏｎａｌｌｙ ｏｆ ｔｈｅ ａｑｕａｔｉｃ ｐｒｏｄｕｃ￣ｓｕｐｐｌｙ ｃｈａｉｎ ｂｕｓｉｎｅｓｓ ｗｏｒｋｆｌｏｗ ａｎｄ ｇｕａｒａｎｔｅｅｉｎｇ ｔｈｅ ｖａｌｉｄｉｔｙ ｔｈｅ ｌｏｇｉｓｔｉｃｓ ａｎｄ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｆｌｏｗ，ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｔｈｅ Ｐｅｔｒｉ ｎｅｔｓ ｍｏｄｅｆｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ ｔｏ ｆｏｒ ｓｕｐｐｌｙ ｃｈａｉｎ ｂｕｓｉｎｅｓｓ ｍｏｄｅｌ ａｎａｌｙｓｉｓ，ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ ｔｈｅ ｂｕｓｉｎｅｓｓ ｍｏｄｅｌ ｂｅｔｗｅｅｎ ｕｐｓｔｒｅａｍ ａｎｄ ｄｏｗｎｓｔｒｅａｍ ｆｉｒｍｓ ａｎｄ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｔｈｅ ａｑｕａｔｉｃ ｐｒｏｄｕｃｔｓ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｗｏｒｋｆｌｏｗ ｍｏｄｅｌ ｂｙ ｕｓｉｎｇ Ｐｅｔｒｉ ｎｅｔｓ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔ ｓｈｏｗｓ ｔｈａｔ Ｐｅｔｒｉ ｎｅｔｓ ｃａｎ ｏｐｔｉｍｉｚｅ ｔｈｅ ａｑｕａｔｉｃ ｐｒｏｄｕｃ￣ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｗｏｒｋｆｌｏｗ ａｎｄ ｐｒｏｖｉｄｅ ａｎ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｂａｓｉｓ ｆｏｒ ｒｅｌｅｖａｎｔ ｆｉｒｍｓ ｔｏ ｍａｋｅ ａ ｓｔｒａｔｅｇｉｃ ｄｅｃｉｓｉｏｎ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｓｕｐｐｌｙ ｃｈａｉｎ ｂｕｓｉｎｅｓｓ ｗｏｒｋｆｌｏｗ；Ｐｅｔｒｉ ｎｅｔｓ；ｍｏｄｅｌ ａｎａｌｙｓｉｓ 食品安全监测是关系到人民健康和国计民生的重大 问题。近年来，世界卫生组织（ｗＨ０）、联合国粮食及农业 组织（ＦＡＯ）、经济合作与发展组织（ＯＥＣＤ）和世界贸易组 织（ＷＴＯ）等有关国际组织十分重视并特别强调各国应加 强食品安全生产工作流体系的建立。所以确保实现水产 品生产质量安全的有效的管理成为非常重要的话题。 １９９３年国际工作流管理联盟（Ｗｏｒｋｆｌｏｗ Ｍａｎａｇｅ— ｍｅｎｔ Ｃｏａｌｉｔｉｏｎ，ＷｆＭＣ）作为工作流管理的标准化组织 而成立，标志着工作流技术逐步走向成熟。Ｗ蹦Ｃ对工 范围不断扩展，Ｐｅｔｒｉ网工作流建模在物流服务、财务 管理、消费品行业、制造业等办公自动化领域已有很多 成功的应用，但在农业领域中的研究和应用尚不够成 熟。本文提出利用Ｐｅｔｒｉ网工作流模型进行来描述水产 品生产供应链各个环节的业务流程。 １ 建模理论 １．１工作流管理系统 工作流管理系统（Ｗｏｒｋｆｌｏｗ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ， ＷｆＭＳ），首先，它是一个系统软件，通过管理一个有特 定序列的工作活动以及以及相关工作的定义和管理， 并按照在系统中预先定义好的工作流逻辑进行工作流 实例的执行。根据工作流管理系统的定义，工作流管理 系统提供４大功能：定义、实现和管理工作流的运行； 作流定义为：工作流是一类能够完全或者部分自动执 行的经营过程，它根据一系列过程规则，文档、信息或 任务能够在不同的执行者之间进行传递与执行。 工作流模型来源于普通工作流程序结构的分析， 工作流建模通常采用Ｐｅｔｒｉ网、有向图或基于规则描述 等工具进行。目前，中国工作流技术研究与应用涵盖的 收稿日期：２０１２—０４—０６ 与工作流执行者，即人或应用系统，进行交互；推进工 基金项目：广东省科技攻关项目（项目编号：２００９Ａ０２０１０１００４） 作者简介：蒋寅（１９８７一），男，湖南衡阳人，硕士研究生，研究方向：农产品追溯技术信息化等；胡月明（１９６４一），男，广东省广州人，教授，博士，博士生 导师，研究方向：地理信息系统、土地资源管理；魏玉（１９６２一），女，广东省广州人，硕士生导师，研究方向：电气传动及自动化，检测与控制技术；陈联 诚（１９４６一），女，广东广州人，教授，研究方向：信息系统与信息科学；张飞扬（１９８７一），男，黑龙江明水县人，硕士研究生，研究方向：农产品安全检测监 控与追溯技术信息化等。 第２Ｏ卷第３期 蒋寅等：基于Ｐｅｔｒｉ网的水产品供应链工作流模型 ・５・ 作流实例的执行；监控工作流的运行状态。 工作流管理系统不是企业的业务系统，它只是对 企业的业务逻辑流程进行操作控制。换句话说，工作流 那些成为就绪态的变迁所对应的任务实体被实际执行 后的变迁的状态。 弧ａｒｃ）：使用一条有向线段表示。根据弧的方向 是从库所指向变迁还是从变迁指向库所，弧可以分为 两类：内向弧和外向弧。当存在一条内向弧Ｐ－＞Ｔ时， 我们称Ｐ是Ｔ的输入库所。当存在一条外向弧Ｔ一＞Ｐ 管理系统提供了一个强有力的“操作系统”作为企业的 业务逻辑系统的软件支撑。只不过工作流管理系统支撑 的范围比较大、环境比较复杂而已，所以也有人称工作 流管理系统是业务操作系统。在工作流管理系统的支撑 下，通过集成具体的业务应用软件和操作人员的界面操 作，才能够良好地完成对企业经营过程运行的支持。所 时，我们称Ｐ是Ｔ的输出库所。 令牌（ｔｏｋｅｎ）：在Ｐｅｔｒｉ网模型中使用小黑点来表 示。在Ｐｅｔｒｉ网模型建模期间是不存在令牌的，只有当 以，工作流管理系统在一个企业或部门的经营过程中的 应用过程是一个业务应用软件系统的集成与实施过程。 １．２ Ｐｅｔｒｉ网 Ｐｅｔｒｉ网对离散并行系统的数学表示，适合于描述 异步、并发的计算机模型。Ｐｅｔｒｉ网既可以是严谨的数 据模型，也可以是一个图形化的信息流模型。图形化的 Ｐｅｔｒｉ网模型中，由库所（Ｐｌａｃｅ）和变迁（Ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ）两种 节点，有向弧（Ａｒｃ），以及令牌（ｔｏｋｅｎ）等元素组成的。在 库所和变迁为节点的有向弧二分图的基础上加上表示 状态信息的令牌分布，并按一定的引发规则使得事件 驱动状态演变，从而反映系统的动态运行过程。 一方面可以利用图形化的方式来描述工作流过 程，另一方面可以通过形式化的分析技术检查工作流 模型的正确与否，甚至对其进行性能分析。 Ｐｅｔｒｉ网定义成三元组，ＰＮ＝（Ｐ，Ｔ，Ｆ），其中： Ｐ＝｛ｐｌ，ｐ２，ｐ３…ｐｍ｝是库所的有限非空集； Ｔ＿｛ｔｌ，ｔ２，ｔ３…ｔｎｌ是变迁的有限非空集； Ｆ＝Ｐ Ｘ Ｔ ＵＴ Ｘ Ｐ是有向弧的集合，Ｐ和Ｔ还满足 ＰｎＴ＝ 且ＰｕＴ≠ ； 一个Ｐｅｔｒｉ网模型实例如图１所示： 图１一个Ｐｅｔｒｉ网模型实例 库新（Ｐｌａｃｅ）：仗用圆形表示。因其所处的位置的不同 被划分为三类，分别是：起始库所、终Ｉ 库所、中间库所。 变迁（Ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ）：使用矩形表示。一个变迁在模型 实例中可能存在三种状态，分别是：常态、就绪态和激 发态。常态，或者说是未就绪态，处于该状态的变迁是 指那些尚不满足被调度的条件的变迁。就绪态，就绪态 的变迁是指那些已具备了被调度的条件的变迁，这里 的被调度的条件是指该变迁的所有输入库所中都至少 获得了一个令牌（ｔｏｋｅｎ）。激发态，激发态的变迁是指 该模型被工作流执行引擎实例化并开始调度时存在 的。令牌始终是存在于库所中的，如果把库所理解为一 种容器，那么，库所的作用就是用来装令牌的。Ｐｅｔｒｉ网 模型实例中令牌在所有库所中的分布状态就反映了一 个Ｐｅｔｒｉ网模型实例的运行状态。 ２水产品供应链工作流建模 基于Ｐｅｔｒｌ网的工作流模型是对工作流的抽象表 示，也就是对业务过程的抽象表示。利用Ｐｅｔｒｉ网和工 作流进行业务管理成为趋势。业务流程如下：养殖基地 把小鱼养殖到成鱼，将成鱼捕捞出塘运输至成鱼加工 厂，到达加工厂之后进行入场检验，如果检验合格，则 对其进行暂养以备加工，如果检验不合格，则对其进行 隔离观察并处理。 业务流程中的条件及描述如下。 ｐ０：开始；ｐｌ：养殖场的鱼；ｐ２：加工厂的鱼；ｐ３：入 场检验没通过的鱼；ｐ４：人场检验通过的鱼；ｐ５：暂时养 殖的鱼；ｐ６：药检通过的鱼；ｐ７：药检没通过的鱼；ｐ８：送 加工的鱼；ｐ９：备案后的鱼。 ｔ０：养殖场养殖工作；ｔｌ：养殖场运输到加工工厂； ｔ２：加工工厂进场检验；ｔ３：检验不通过；ｔ４：隔离观察； ｔ５：暂时养殖；ｔ６：药检；ｔ７：药检不通过；ｔ８：紧急处理； ｔ９：药检通过；ｔｌＯ：药检备案。水产品供应链工作流 Ｐｅｔｒｉ网模型如图２所示： 图２水产品供应链工作流Ｐｅｔｒｉ网模型 ・６・ 电 脑 与 信 息 技 术 ２０１２年６月 ３ Ｐｅｔｒｉ网建模分析 ＡＴ＝Ｏ—Ｉ称为关联矩阵。关联矩阵表示Ｐｅｔｒｉ网的动态 行为，可以确定网中库所和变迁之间的关系。Ｐｅｔｒｉ网 工作流模型的分析是工作流建模正确与否的关 可达的、有界的、活的条件是，当且仅当存在ｎ×１列正 键，为了证明上述建模的正确性，需要对Ｐｅｔｒｉ网模型 权向量ｘ使得Ａ ＝０。很显然下面Ａ１ｘ＝０存在这样的 进行无死锁、无死任务、合理和安全的验证。下面采用 正权向量，该Ｐｅｔｒｉ网模型是无死锁、无死任务、合理和 化简分析和关联矩阵来进行验证。 安全的．模型正确 Ｐｅｔｒｉ网关联矩阵分析如图５所示： ３．１化简分析法 牛 通过Ｐｅｔｒｉ网图形化化简规则，如图３所示，对水 产品生产供应链模型进行分析与验证，根据参考文献 号基于Ｐｅｔｒｉ网化简方法的工作流模型验证讨论了如何 自由选择扩展工作流网基于这些规则能将其化简为只 ０ 包含一个库所和一个变迁的闭环网，该工作流网为无 死锁、无死任务、合理和安全的。 （ａ）化简规则１ （ｂ）化简规则２ ０ Ｏ Ｏ ０ Ｏ ０ （ｃ）化简规则３ 图３ Ｐｅｔｒｉ网化简规则 Ｏ Ｏ Ｏ Ｏ ０ ０ ０ ０ Ｏ Ｏ ０ ０ 应用上述化简规则，对模型进行三步化简得到最 Ｏ Ｏ Ｏ Ｏ ０ Ｏ 终模型。Ｐｅｔｒｉ网三步化简模型化简之后Ｐｅ●Ｏ Ｏ ０ ０ ０ ０ Ｏ ０ Ｏ ０ ０ ｔｒｉ网模型只 剩下一个库所和一个变迁的网，０ ｌ ０如图４所示， ０ ０ Ｏ 该Ｐｅｔｒｉ 网模型是无死锁、无死任务、合理和安全的，０●Ｏ Ｏ Ｏ ０ Ｏ Ｏ ０ ０ Ｏ 模型正确。 Ｏ Ｏ Ｏ Ｏ ０ ０ Ｏ Ｏ ０ Ｏ ０ Ｏ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ Ｏ ０ ０ Ｏ Ｏ ０ ０ ０ Ｏ ０ Ｏ ０ ０ ０，Ｏ ０ ０ Ｏ Ｏ Ｏ Ｏ Ｏ Ｏ ｌ ０ ０●０ ０ ０ ０ Ｏ ０，Ｏ Ｏ Ｏ Ｏ Ｏ Ｏ ０● ０ ０ ０ Ｏ，０ Ｏ Ｏ Ｏ ０ Ｏ● 图４ Ｐｅｔｒｉ网化简最终模型 ３．２关联矩阵分析法 Ｐｅｔｒｉ网的结构可以用一个矩阵表示。若从库所Ｐ 到ｔ的输入函数取值为非负整数Ｗ，记为Ｉ（－ｐ，ｔ）＝ｗ，则 用从Ｐ到ｔ的一有向弧并旁注ｗ表示；若从库所ｔ到Ｐ 的输出函数取值为非负整数Ｗ，记为Ｏ（ｐ，ｔ）＝ｗ，则用 从ｔ到Ｐ的的一有向弧并旁注Ｗ表示。特别地，若 ｗ＝ｌ，则不必标注；若Ｉ（ｐ，ｔ）＝０或Ｏ（ｐ，ｔ）＝０，则不必画 弧。Ｉ与０均可表示为非负整数矩阵，０与Ｉ之差 图５ Ｐｅｔｒｉ网关联矩阵分析 ４结论 本文尝试将Ｐｅｔｒｉ网建模用于水产品生产供应链 工作流，对水产品生产加工链信息流进行有效的管理。 随着水产品生产供应链进一步细化和拓展，所构造的 Ｐｅｔｒｉ网模型的复杂度将大大增加，在以后的研究中具 有很大的参考和研究价值。 参考文献： 【１】范玉顺．工作流管理技术基础【Ｍ】．北京：清华大学出版社，２００１：２８－４０． 【２】Ｗｏｒｋｆｌｏｗ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｃｏａｌｉｔｉｏｎ．Ｗｏｒｋｆｌｏｗ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｃｏａｌｉｔｉｏｎ Ｔｅｒｍｉｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｇｌｏｓｓａｒｙ（ＷＩＭＧＴＣ－１０１１）【Ｒ】．Ｂｒｕｓｓｅｌｓ：Ｗｏｒｋｆｌｏｗ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｃｏａｌｉｔｉｏｎ，１９９６． 【３３】 原菊梅．复杂系统可靠性Ｐｅｔｒｉ网建模及其智能分析方法［Ｍ】．北京： 国防工业出版社，２０１ｈｌ一１７． ［４】刘璐，岳峻，张健。等．水产品冷链管理决策模型的构建叨．农业工 程学报，２０１０，２６（８）：３７９—３８４． ［５５】 杨玉梅，刁永锋．基于ＵＭＬ顺序图的Ｐｅｔｒｉ网建模【Ｊ］．微机发展， ２００７，１７（１０）：１３０—１．３３． ［６ 胡健生，６］黄金志。祝习兵，等．基于Ｐｅｔｒｉ网语言的程序设计流程［Ｊ］． 信号处理，２００３，１９（５）：４１６－－４１９． 【７】李建强，范玉顺．基于Ｐｅｔｒｉ网化简方法的工作流模型验证［ＪＪ．信息与 控制，２００１，３０（６）：４９２—４９７． ［８８ 程建军．］基于Ｐｅｔｒｉ网的研究生培养工作流模型［Ｊ】．合肥工业大学学 报（自然科学版），２００９，３２（１）：７８—８１． ． 【９ 潘启澍，９］姜兵．基于Ｐｅｔｒｉ网的工作流建模技术及应用叨．清华大学学 报（自然科学版），２０００，４０（９）：８６—８９． 【ｌ０】冯卫兵，郝克刚．基于Ｐｅｔｒｉ网的工作流模型的分析叨．计算机工程 与应用，２００７，４３（３）：１９４—１９７．