王欣+陳維軍

摘 要：文章以L企業(yè)產(chǎn)品設(shè)計變更執(zhí)行業(yè)務(wù)流程為研究對象，對其現(xiàn)狀進(jìn)行分析，并建立了設(shè)計變更執(zhí)行流程的Petri網(wǎng)模型。在此基礎(chǔ)上，運(yùn)用關(guān)聯(lián)矩陣重組分析尋找各子網(wǎng)，根據(jù)子網(wǎng)間同步和沖突關(guān)系分析流程中的問題，提出解決方案，實(shí)現(xiàn)流程的優(yōu)化。

關(guān)鍵詞：設(shè)計變更；Petri網(wǎng)；流程優(yōu)化；子網(wǎng)；關(guān)聯(lián)矩陣

中圖分類號：F273 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

Abstract： Based on product design change execution process of L enterprise as the research object， analyzed its situation， and established the Petri net model of design change execution process. On this basis， used correlation matrix recombination analysis to find each subnet， analyzed the problems in the process according to the synchronous and conflict between subnets， and proposed solutions， realized the process optimization.

Key words： design change； petri net； process optimization； subnet； incidence matrix

0 引 言

隨著賣方市場向買方市場的轉(zhuǎn)變，快速多變的市場需求使得快速響應(yīng)市場、縮短產(chǎn)品上市周期成為企業(yè)競爭成敗的關(guān)鍵。而產(chǎn)品在開發(fā)、生產(chǎn)過程中存在著各種不確定因素，如市場變化、客戶需求更改以及供應(yīng)商發(fā)生變化等，都不可避免地要變更產(chǎn)品設(shè)計數(shù)據(jù)[1]。產(chǎn)品設(shè)計變更內(nèi)容復(fù)雜，而且涉及企業(yè)內(nèi)多個部門，因此，完善的設(shè)計變更執(zhí)行流程顯得尤為重要。Petri網(wǎng)作為一種業(yè)務(wù)流程建模工具，擁有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臄?shù)學(xué)表達(dá)和直觀的圖形表達(dá)方式，是描述和分析業(yè)務(wù)流程很好的手段，因此，本文運(yùn)用Petri網(wǎng)對設(shè)計變更執(zhí)行流程進(jìn)行研究[2]。

1 L公司設(shè)計變更現(xiàn)狀分析

L公司是世界上最大的乳業(yè)解決方案開發(fā)商和供應(yīng)商，2011年在天津投資建廠，主要進(jìn)行畜牧擠奶設(shè)備及相關(guān)清潔劑的生產(chǎn)制造及研發(fā)，近幾年，公司把生產(chǎn)經(jīng)營的精力都投入到中國市場的開拓和新產(chǎn)品的研發(fā)中，對產(chǎn)品的設(shè)計變更流程沒有引起足夠重視，導(dǎo)致存在流程過長、存在不增值活動和缺少必要的檢查工序等問題。現(xiàn)行的流程如圖1所示。

2 設(shè)計變更執(zhí)行流程Petri網(wǎng)建模

Petri網(wǎng)首先是由德國的卡爾·亞當(dāng)·佩特里于1962年在他的博士論文《用自動機(jī)通信》中提出，他用“庫所”、“變遷”、“弧權(quán)”等呈現(xiàn)了一種新的建模工具，即Petri網(wǎng)。

Petri網(wǎng)是一種圖形化的建模工具，由于Petri網(wǎng)模型對帶有并發(fā)性、異步性、分布性、非確定性和并行性系統(tǒng)的有力描述，使其成為具有廣泛應(yīng)用前景的建模工具[3]。Petri網(wǎng)主要由：庫所、變遷、有向弧等元素組成[4]。

庫所：即P元素，在模型中用“○”來表示，代表一種資源。

變遷：即T元素，在模型中用“？埒”來表示，表示系統(tǒng)中資源的消耗、使用和對應(yīng)庫所的變化。

有向弧：在模型中用一條有向線段“→”來表示，表示連接一個位置到一個變遷或一個變遷到一個位置。

根據(jù)圖1以及Petri網(wǎng)相關(guān)理論中的對庫所、變遷及有向弧的定義，建立Petri模型[3]，如圖2所示。

設(shè)∑=S，T，F(xiàn)，M為一個Petri網(wǎng)，則Petri網(wǎng)∑的結(jié)構(gòu)可以用一個m行n列矩陣A來表示，其中：A=a■■m*n-a■■m*n， a■■m*n為∑的輸出矩陣，a■■m*n為∑的輸入矩陣。稱A為∑的關(guān)聯(lián)矩陣。則根據(jù)圖2及關(guān)聯(lián)矩陣的公式可得關(guān)聯(lián)矩陣A：

A=■

Petri網(wǎng)的性質(zhì)包括：①可達(dá)性，對于Petri網(wǎng)N，若存在t∈T使得M■>M■，則稱M■是從M直接可達(dá)的。②有界性，若對于p∈P及任意M∈RN，M■，都有Mp≤k，則稱M網(wǎng)是K有界的。③活性，對t∈T和M∈RN，M■，若存在M■∈RN，M，使得M■■>M■，則稱t是活的。

由不變量分析法，求解S不變量，根據(jù)線性方程組A■X=C，得到解為：

X■■=1，1，1，1，1，1，0，0，0，0，0，1，1，1，1，0，1，1，1，0，0，0，0

X■■=1，1，1，1，1，1，1，1，1，1，1，0，0，0，0，0，0，0，0，0，1，1，1，1

解中只有0和1，根據(jù)Petri網(wǎng)的性質(zhì)可知，設(shè)計變更執(zhí)行流程的Petri網(wǎng)模型是活的、有界的、可達(dá)的。即設(shè)計變更執(zhí)行流程Petri網(wǎng)模型是正確的。設(shè)計變更執(zhí)行流Petri網(wǎng)絡(luò)元素含義如表1所示：

3 設(shè)計變更執(zhí)行流程優(yōu)化分析

3.1 尋找子網(wǎng)

沒有任何輸入庫所的變遷叫做源變遷，沒有任何輸出庫所的變遷叫做匯變遷；沒有任何輸入變遷的庫所叫做匯庫所，沒有任何輸出變遷的庫所叫做匯庫所。關(guān)聯(lián)矩陣的重組分析算法步驟如下所示[5-6]：

步驟1：找出源變遷、匯變遷、源庫所、匯庫所。

步驟2：下列四步中不考慮源變遷、匯變遷、源庫所、匯庫所。若有不止一個可選元素，則分別選取并構(gòu)成子網(wǎng)：

（a）從整體系統(tǒng)網(wǎng)的關(guān)聯(lián)矩陣中有多個“-1”的行或列中的一個元素如a■開始，（a■=-1，但a■不是任何已構(gòu)成子網(wǎng)的元素）。

（b）選擇另一個元素a■， a■的值與a■相反（即a■=1），若可選元素多于一個，則任選一個。endprint

（c）選擇元素a■a■=-a■，若m=i或k=j，轉(zhuǎn)步驟3，否則繼續(xù)。

（d）選擇元素a■a■=a■若m=i或r=j，轉(zhuǎn)步驟3，否則回到（c）。

步驟3：若所選取的元素構(gòu)成的行和列只有一個“-1”或“1”，那么形成一個子網(wǎng)，并繼續(xù)下一步。否則，回到步驟2（a）。

步驟4：列出該子網(wǎng)及其相關(guān)元素，如果所有起點(diǎn)都被包含進(jìn)去，繼續(xù)步驟5，否則回到步驟2（a）。

步驟5：將步驟1中找到的變遷及庫所的對應(yīng)元素分配到具有共享庫所的子網(wǎng)中。

步驟6：對于沒有分配到子網(wǎng)中的非零元素，將其分配到具有與該元素相同變遷的關(guān)聯(lián)矩陣的任一個“-1”元素對應(yīng)的子網(wǎng)。

根據(jù)關(guān)聯(lián)矩陣A以及關(guān)聯(lián)矩陣重組分析算法，可得關(guān)聯(lián)矩陣A的10個子網(wǎng)，如表2至表11所示。

3.2 設(shè)計變更執(zhí)行流程優(yōu)化

通過分析以上10個子網(wǎng)以及關(guān)表12可知，存在同步關(guān)系的子網(wǎng)分別是：子網(wǎng)5和子網(wǎng)6、子網(wǎng)7和子網(wǎng)9、子網(wǎng)8和子網(wǎng)10；存在同步關(guān)系的子網(wǎng)分別是：子網(wǎng)1和子網(wǎng)2、子網(wǎng)3和子網(wǎng)4、子網(wǎng)7和子網(wǎng)8。

（1）子網(wǎng)5和子網(wǎng)6的同步關(guān)系

子網(wǎng)5中培訓(xùn)作業(yè)員工和追溯新件批號是非增值活動予以刪除；對樣件制定檢驗(yàn)指導(dǎo)書，在接到新樣件后，可仿造此樣件舊版本的檢驗(yàn)指導(dǎo)書，進(jìn)行修改，提高指導(dǎo)書編制的效率。子網(wǎng)6是對樣件進(jìn)行生產(chǎn)，可仿造此樣件舊流程，編制新流程圖；根據(jù)變更通知單信息進(jìn)行模具調(diào)整；全面檢查生產(chǎn)線，保證樣件能按時、按量的產(chǎn)出。

（2）子網(wǎng)7和子網(wǎng)9的同步關(guān)系

在實(shí)際流程中，質(zhì)量部檢查必須等到審核生產(chǎn)線完成之后進(jìn)行，故應(yīng)該減少審核生產(chǎn)線的時間，通知各條生產(chǎn)線同時進(jìn)行，并安排相應(yīng)的負(fù)責(zé)人監(jiān)督、管理，減少因各條生產(chǎn)線先后審核的時間浪費(fèi)。

（3）子網(wǎng)8和子網(wǎng)10的同步關(guān)系

子網(wǎng)8和子網(wǎng)10在T19處存在同步關(guān)系，T19表示變更結(jié)果分析，在實(shí)際流程中，子網(wǎng)8和子網(wǎng)10都是單純的信息流，所以無法進(jìn)行優(yōu)化。

（4）子網(wǎng)1和子網(wǎng)2、子網(wǎng)3和子網(wǎng)4的沖突關(guān)系

子網(wǎng)1和子網(wǎng)2對圖紙影響的判斷報告單存在需求沖突，子網(wǎng)3和子網(wǎng)4對變更通知單的利用存在沖突。而判斷報告單與變更通知單都是由設(shè)計部進(jìn)行填寫發(fā)放，故設(shè)計部可以以郵件的形式將報告單、變更通知單同時發(fā)給相關(guān)部門，消除需求沖突。

（5）子網(wǎng)7和子網(wǎng)8的沖突關(guān)系

子網(wǎng)7和子網(wǎng)8對產(chǎn)品質(zhì)檢報告的利用存在沖突，設(shè)計部和生產(chǎn)部都需要根據(jù)產(chǎn)品質(zhì)檢報告安排下一步工作，產(chǎn)品質(zhì)檢報告的傳遞是純粹的信息傳遞。

（6）加入供應(yīng)商樣件檢測反饋環(huán)節(jié)

對供應(yīng)商生產(chǎn)的樣件進(jìn)行檢測，把不合格產(chǎn)品問題及時反饋給供應(yīng)商，以便及時修正錯誤，再生產(chǎn)。優(yōu)化后的設(shè)計變更執(zhí)行流程圖見圖3。

4 結(jié) 論

本文對L企業(yè)的設(shè)計變更執(zhí)行流程進(jìn)行基于Petri網(wǎng)的建模，運(yùn)用Petri網(wǎng)的性質(zhì)對流程進(jìn)行分析與優(yōu)化。優(yōu)化后的流程，提高了L企業(yè)設(shè)計變更執(zhí)行效率，縮短了設(shè)計變更的執(zhí)行周期，從而提高產(chǎn)品競爭力。同時研究結(jié)果也為其它制造業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計變更提供一定的參考和借鑒。

參考文獻(xiàn)：

[1] 楊帆，唐曉青. 基于特性關(guān)聯(lián)的產(chǎn)品工程更改傳播[J]. 北京航空航天大學(xué)學(xué)報，2012，38（8）：1032-1039.

[2] 張妍. 基于Petri網(wǎng)的A企業(yè)區(qū)域分撥中心倉儲作業(yè)流程優(yōu)化[D]. 北京：北京交通大學(xué)（碩士學(xué)位論文），2013.

[3] 李春杰. 基于Petri網(wǎng)與Flexsim的生產(chǎn)物流系統(tǒng)建模與仿真[D]. 綿陽：西南科技大學(xué)（碩士學(xué)位論文），2007.

[4] 楊雯，劉厚泉. 基于Petri網(wǎng)的工作流模型的研究[J]. 計算機(jī)工程與設(shè)計，2007，28（17）：4149-4151.

[5] 陳霞，丁靜之. 汽車零配件進(jìn)口物流業(yè)務(wù)流程優(yōu)化——以A企業(yè)為例[J]. 物流工程與管理，2017（5）：74-77.

[6] 溫豹. 基于Petri網(wǎng)的冷鏈物流配送流程建模與仿真[J]. 物流科技，2013（12）：102-105.

[7] 郭磊. 基于Petri網(wǎng)的冷鏈物流企業(yè)配送流程優(yōu)化研究[D]. 北京：北京交通大學(xué)（碩士學(xué)位論文），2010.

也節(jié)省了占地面積；縮小了噴漆區(qū)與焊接區(qū)域的面積，使其內(nèi)部工位更緊湊并將其安排到車間最里面，為了減少對車間內(nèi)部的污染還應(yīng)采取隔離與通風(fēng)措施；提高了噴漆區(qū)與緩存區(qū)、噴漆區(qū)與機(jī)加工區(qū)的物流效率；節(jié)省了車間面積，為車間以后的發(fā)展提供了空間。通過本次車間設(shè)施布局優(yōu)化后，設(shè)計之初所提到問題基本得到改善。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王夢潔. 汽車變速器渦輪軸生產(chǎn)車間布局優(yōu)化與生產(chǎn)線平衡改善[D]. 上海：上海交通大學(xué)（碩士學(xué)位論文），2014.

[2] 胡新，何海浪，郭瀟然. 基于MATLAB的遺傳算法優(yōu)化軟件設(shè)計[J]. 汽車實(shí)用技術(shù)，2014，8（3）：32-34.

[3] Berna Haktanirlar Ulutas， Sadan Kulturel-Konak. Assessing hypermutation operators of a clonal selection algorithm for the unequal area facility layout problem[J]. Engineering Optimization， 2013，45（3）：290-303.

[4] 黃君政，李愛平，雷明. 基于NSGA-Ⅱ的多目標(biāo)設(shè)備動態(tài)布局方法[J]. 中國工程機(jī)械學(xué)報，2014，12（1）：1-6.

[5] 汪一筇，米智偉. SLP和遺傳算法結(jié)合在車間設(shè)備布局中的應(yīng)用[J]. 計算機(jī)工程與應(yīng)用，2010，46（5）：211-213.

[6] Hamidreza Navidi， Mahdi Bashiri， Masume Messi Bidgoli. A heuristic approach on the facility layout problem based on game theory[J]. International Journal of Production Research， 2012，50（6）：1512-1527.endprint