侯丽侠，刘祥伟

(安徽理工大学数学与大数据学院，安徽 淮南 232001)

0 引言

随着时代的飞速发展，电子商务逐渐融入了人们的生活，极大程度地突破了时间和空间的限制。人们可以在任何时间、任何地点来挑选自己所需要的东西，大大提高了效率。生产者和消费者可以直接通过平台达成买卖协议，使得消费者能以更低的价格买到心仪的物品。无论是传统的贸易形式还是现代的电子商务，都离不开物流行业的支持。在电子商务交易过程中，人们通过网上交易，完成了商品所有权的交割过程，最终还是要通过物流才能实现货物的送达、验收、售后服务以及技术支持，从而实现商品的实质性转移，使整个交易活动结束。物流行业服务的好坏在很大程度上影响了电子商务平台的服务质量。为了实现两者协同发展，提高快递的配送效率已经成为电子商务平台管理工作的重要环节。目前，信息系统建模工具有很多，综合比较，认为Petri网是完全从过程的角度出发为复杂系统的描述与分析而设计的一种有效模型工具[1]。它能有效地刻画模型中的顺序、并发、冲突以及同步关系。

目前，很多学者对模型优化做了一些相关工作。例如，文献[2]中介绍了有关Petri网的基本概念，便于后期的建模分析。文献[3]以一个实例说明Petri网在工作流模型中的有效应用。文献[4]提出了一套图形化简规则，并证明了该规则的有效性和完整性。文献[5]利用Petri网的相关知识对危险品运输路径的优化，实现了危险品行业更加安全有效的管理，使人们在日常生活中能够更好地去避免一些不安全的风险。文献[6]分析了目前京东物流管理面临的问题以及如何加强管理。不仅仅是物流网络的布局与配送这些硬件措施，还包括了人文情怀、售后服务以及人员的配置，更加注重与第三方平台的合作，并为其他自营物流服务提供借鉴和参考。基于这些研究，本文提出了基于Petri网的电商平台快递配送服务的优化模型，该模型提出了一种幸福址的概念，优化了配送服务。传统的配送模式只针对单用户单址，本研究在传统模式的基础了增加相应的控制结构，从而实现“多用户”“多址”的模式。传统模式中用户通过某一平台下单后，该商品只能对特定的收件人进行配送服务；本文在对原有的模型进行优化之后，“多用户”“多址”即用户可以绑定亲友的信息，以实现对商品配送的管理。

1 基本概念

首先给出与本文中模型密切相关的一些概念。

定义1[1](流程模型) 设一个六元组

PM=(A，G，F，s，e，t)是一个流程模型：

1)A为一组有限非空活动集；

2)G为一组有限网关集；

3)A∩G=∅并且N=A∪G为结点集；

4)s∈A为开始活动；

5)e∈A为终止活动；

6)F⊆(N{e}×N{e})为流关系，从而(N，F∪{(e，s)})为一个强连通图；

7)t：G{and，xor，or}连接每一个网关类型。

定义2[5](变迁发生规则)

1)变 迁t∈T具 有 发 生 权当 且 仅 当 对∀p∈t：M(p)≥1，记作M[t>;

2)在标识M下能使得变迁t经发生后，得到一个新的标识M′记作

M[t>M′，则有：

定义3[1](行为轮廓) 设(N，M0)是一个Petri网，初始标识为M0，对任意给定的变迁(t1，t2)∈(T×T)，满足下列关系：

1)若t1≻t2且t2≻/t1，则称t1和t2为严格序关系，记为t1→t2；

2)若t2≻t1且t1≻/t2，则称t1和t2为严格逆序关系，记为t1→-1t2；

3)若t1≻/t2且t2≻/t1，则称t1和t2为排他序关系，记为t1+t2；

4)若t1≻t2且t2≻t1，则称t1和t2为交叉序关系，记为t1‖t2；

以上几种关系构成网N的行为轮廓，记为BP={→，→-1，+，‖}。

2 基于Petri网的建模优化

2.1 问题的描述

电子商务物流是平台与用户之间的“桥梁”，消费者作为电商经济的重要参与者，多元化的物流配送服务机制与高水平的物流配送服务体验，对电子商务经济的发展产生了不同程度的影响。目前，电子商务物流存在的问题：用户A及用户B(亲情关系)在网上购物时，收货地址都是一致的，但是唯独收件人和联系电话不一致。用户A和用户B会遇到以下问题：两者的快递经同一快递员配送，两者的商品会一起送达。快递员要给不同的用户发消息通知取件，但是发的信息有先后顺序，会造成用户A和用户B拿到快递的延迟；若用户A刚刚取快递返回，此时用户B才接到快递员的电话，不仅造成了快递员的麻烦，还给用户增加了不好的购物体验。如图1所示，描述了正常网购收货Petri网模型图，其中有9个重要组成部分：登录、购买商品、结算、提交订单、付款、等待收货、快递派送、通知取件、取件。

由图1可知，用户首先打开购物APP，登录成功后，用户挑选心仪的商品，选择好心仪的商品加入购物车或者直接购买，结算，然后提交该订单，成功付款之后就可以等待商品抵达。这一流程对应着图中的t0t1t2t4t5t6t15t13(由于t2和t3是排他关系，记为t2+t3，以t2为例)，它们之间为严格序关系，记为t0→t1→t2→t4→t5→t6→t15→t13。付款之后还会触发事件，即商品的配送，即t7和t13是并发关系，记为t7‖t13，商品寄出点通知相应的收件员进行揽收，到达目的地之后再分配快递员进行配送服务，快递员给用户发送取件通知，用户取件之后，这一完整的网购配送服务就此结束。在此流程图中，快递员仅仅是对单一的用户进行派送，不仅服务效率低而且耗时。

2.2 模型优化

现代电子商务物流配送体系的优化将围绕消费者的需求展开，借助大数据技术、物联网技术、人工智能技术等，建立科学的电子商务物流配送体系，从而满足电子商务背景下消费者不断提高的物流配送需求，促进电子商务经济的持续健康发展[7-9]。从消费者的角度，解决2.1节的电子商务平台物流所面临的问题，对图1的模型优化，本文提出了亲情址的优化方案，即用户在购物时，通过添加亲情址信息与购买的商品进行信息的连接。当用户购物时，登录到结算这部分的流程并没有发生改变，优化的即为用户在结算之后选择的是亲情址还是非亲情址，选择到亲情址时会触发t1或t29的发生，由于t1与t29是排他关系，不能同时发生，记为t1+t29。在用户没有创建亲情址时，会触发t1的发生，进而用户可以创建亲情址信息。可以通过两种方式邀请亲友加入：1)直接搜索亲友的用户名；2)分享邀请二维码，其中t3和t4也是排他关系，记为t3+t4，用户只能通过一种方式邀请他人，亲友加入之后，用户只需要添加亲友的收货姓名及联系电话以及共同的收货地址即可。然后平台自动生成一个二维码，这其中包含了用户亲情址的信息。t7和t30是严格序关系，记为t7→t30，当用户的二维码(t7)生成之后即可进行亲情址二维码的信息(t30)的添加。接下来用户像平常一样只需要提交订单，等待物流平台的配送即可。在图1中，区快递中心直接分配快递员对某一用户商品进行配送，在图2中快递中心首先要通过扫描快递二维码信息看是否含有亲情址，若有亲情址，再分拣出其他含有相应的亲情址快递，统一分配给快递员进行派送。这样不仅可以节省快递员的时间，提高了快递的收发率，而且大大方便了用户。与传统的物流平台配送服务相比，考虑消费者的需求，平台更加的合理化、亲民化，给物流服务增添了多元化的信息。

图1 电商网购配送服务原模型

图2 电商网购配送服务优化模型

3 仿真实验与路径分析

传统的流程挖掘工具为实现自定义算法提供了有限的支持。此外，商业和开源过程挖掘工具通常只能通过图形用户界面访问，这阻碍了在大规模实验环境中的使用。PM4Py，旨在弥合这一差距，提供与最先进的数据科学库的集成。PM4Py 是由弗劳恩霍夫应用信息技术研究所(FIT)开发的软件产品。特别是，PM4Py由 Fraunhofer FIT 的工艺采矿小组开发。PM4Py不仅能向公众提供最新的过程挖掘算法，而且它还支持学术界与工业界之间的合作。

为了更清晰地表示优化后模型各个节点之间的关系，本文首先使用了PM4Py将优化后的流程模型进行可视化为Petri网，接着再将Petri网转换为流程树。流程树可以很好地展示各个节点之间的seq、xor以及and关系(如图3所示)。

图3 运用PM4py优化模型的流程树

为了验证优化流程模型的合理性，本文利用PIPE(Petri网分析软件)软件对优化的模型进行仿真实验，首先画出优化流程模型所对应的Petri网(如图4所示)，然后再分析其状态空间，双击“State Space Analysis”，然后点击“Analysis”按钮，得到如图5所示的状态图。分析结果表明，优化后的电商平台快递配送服务流程模型是有界的、安全的；即优化的流程模型对电商平台快递配送服务的改善是合理的、可行的。

图4 仿真模型图

图5 PIPE软件对模型仿真分析结果

4 结语

现阶段的物流服务已实现了精准、高效配送，当商品即将派送时，服务效率反而下降，为了进一步减少快递员的任务量，提高配送效率，采用了幸福址的概念，在原有的流程模型中加入了创建幸福址的控制结构，实现信息与商品的连接，快递中心也可获取相应的幸福址信息，进一步分类，把具有相同幸福址的分出来，节省了快递员的配送时间，从而提高了快递员的每日配送量。通过PIPE仿真实验表明，优化后的模型是有界的、安全的、无死锁的。