主办单位: 共青团中央   中国科协   教育部   中国社会科学院   全国学联  

承办单位: 贵州大学     

基本信息

项目名称:
基于元胞自动机算法的医院体检排队模型
小类:
生命科学
简介:
目的 构建体检排队系统的优化模型,实现对受检人员体检排队的定性描述及量化分析,以提高设备利用率、减少受检人员等待时间。 方法 建立以体检时间、路途时间及排队时间之和最小为目标函数的非线性规划模型,根据元胞自动机算法,利用Matlab7.0软件编程模拟求解。 结果 得到每位受检人员的最佳体检顺序及相应时间安排,为医院医疗资源合理配置提供决策依据。 结论 利用该算法只需输入原始数据即可得到相应的结果,操作简便易行,适用于医院体检排队的安排。
详细介绍:
我国历时20余年的卫生改革成绩有目共睹,但是在某些方面政策还不够完善,表现出以“看病难,看病贵”为突出症状的一系列社会问题,国家对此进行的系列卫生政策改革似乎收效甚微,提示我国医疗卫生服务系统(HDS)存在内部结构与功能缺陷,很难运用系统外部政策使之扭转。即HDS内部结构及其演化既是系统功能与行为规律的决定因素,也是外部政策的作用靶点。本研究从内部结构着手,结合实际情况为健康体检中心提供了行之有效的具体操作方法,从而为各项体检规则的制定提供更有效的理论依据和前瞻性研究。 1 采用数学方法解决医院的实际问题 构建数学模型,巧妙地将排队时间视为两点之间的权值,将对原目标函数的求解转化为求最短路,从而运用图论原理对个人的体检顺序做出定性分析。根据元胞自动机算法,利用Matlab7.0软件编程作出所有受检人员的体检安排,可较大地改善体检的服务质量和工作效率。尤其在团队体检讨论过程中,我们创造性地引入抱怨度α这一概念刻画受检人员的心理,使得该模型更加人性化。 2 排队安排快速而具体 我们根据某军队三级甲等医院健康体检中心调查所得资料,利用Matlab7.0软件编程对每位受检人员的到达时间、体检顺序、相应的时间安排以及结束时间等迅速作出具体安排,使得医疗服务更加及时、细致而全面。 3 对受检人员体检进行定性分析和定量安排 既往研究对体检排队多是做定性分析,而很少对个人体检的顺序及时间做出定量安排。本研究创新之处在于:利用元胞自动机算法模拟排队动力学模型,结合调查所得资料,直接利用Matlab7.0软件编程模拟产生每个人的体检项目、体检顺序及其相应的时间,实现了对受检人员体检排队的定性描述及量化分析。 4 可制作产品化的排队系统 按照所建立的数学模型,具体应用时只需输入原始数据,即到达体检中心的顺序、预期参与的项目,即可得到相应安排,操作简便易行。在此基础上,可深入探讨,构建可视化操作平台,制作辅助排队系统,使之产品化。 5 医院、个人利益同时达到最优化 应用本模型可提高医院体检中心的设备利用率、降低受检人员等待时间,对个人体检排队顺序做出最优安排。同时明确标出受检人员需要的等待时间,方便其在一定范围内自由安排时间,从而降低其抱怨度。 6 有一定的推广价值 本模型不仅适用于体检中心、医院门诊等处的排队系统,而且在火车飞机等售票处、银行窗口、公用电话亭、游乐场的游乐项目等涉及排队的场所均有较强的实用性。

作品专业信息

撰写目的和基本思路

目的:构建体检排队系统的优化模型,旨在提高设备利用率、减少受检人员等待时间。 基本思路: (1)收集原始资料。深入某院健康体检中心调研收集资料。 (2)构建数学模型。运用图论知识、元胞自动机算法,建立以体检时间、路途时间及排队时间之和最小为目标函数的排队动力学模型。(3)模型求解,结合临床予以分析。利用Matlab7.0软件编程计算得到受检人员的最优体检安排。

科学性、先进性及独特之处

科学性: (1)数据来源真实可靠(2)数学方法正确合理 图论、元胞自动机、Matlab软件编程均为国内外科学家公认。 先进性: (1)采用数学方法解决医院的实际问题(2)排队安排快速而具体(3)可制作产品化的排队系统 独特之处:(1)对受检人员体检进行定性分析和定量安排(2)分别解决个人、团体体检排队问题(3)医院、个人利益同时达到最优化

应用价值和现实意义

(1)可直接应用于医院的体检排队顺序迅速安排。 (2)能提高医院体检效益。兼顾了提高设备利用率,使得各项体检设备都得以发挥其最大效用。使得患者等待成本和医院服务成本之和最小。 (3)能实现医院体检的产品化排队系统。深入探讨可构建可视化操作平台,制作辅助排队系统,使之产品化。 (4)有一定的推广价值。在售票处、银行窗口、公用电话亭、游乐场的游乐项目等涉及排队的场所均有较强的实用性。

学术论文摘要

本研究讨论的是如何安排受检人员的体检顺序,以提高设备利用率、降低受检人员等待时间的问题。 本文讨论的是如何安排受检人员的体检顺序,以提高设备利用率、降低受检人员等待时间的问题。 本文依据受检人员的到达时间符合非时间齐次Possion过程,建立了以体检时间、路途时间及排队时间之和最小为目标函数的非线性规划模型,即排队动力学模型。将对原目标函数的求解转化为求最短路问题,从而运用图论原理、Matlab7.0软件编程对个人的体检顺序做出定性分析和定量安排,并代入数据予以检验。 在此基础上,我们将团体体检分为将团体视为一个整体、将团体的各队员全部分开、分组体检等三种情况予以讨论。对于分组体检,又引入了抱怨度 ,运用图论知识予以定性分析。建立以完成检查的总时间最短为目标函数、各体检者的等待时间最短为约束条件的非线性规划模型,利用元胞自动机模拟求解,并以某院体检中心为例予以分析讨论。最终得到每个个体的体检项目、体检顺序及相应时间安排。实现对受检人员体检排队的定性描述及量化分析,以提高设备利用率、减少受检人员等待时间。

获奖情况

本作品主要内容于2008年11月在《解放军医院管理杂志》以论著形式刊登,该期刊为国家科技部中国科技论文统计源期刊(核心期刊)、全军优秀医学期刊,其2008年的影响因子为0.515。利用数学建模所作相关论文及获奖情况在此一并列出。 1. 黄英辉,李立奇,何婷,罗万春. 元胞自动机算法在医院个人体检排队中的应用. 解放军医院管理杂志,2008,15(11): 1070-1072.(Article, IF 0.515) 2. 黄英辉,李立奇,罗万春. 支持向量机在临床疾病诊断中的应用[J] 数学的实践与认识,2008,38(23):101-103.(Article, IF 0.133) 3. 罗万春,刘岭,龚利红,黄英辉,李立奇,易东. 基于感知器的临床疾病诊断模型. 实用诊断与治疗杂志,2008,(5): (Article, IF 0.997) 4. 黄英辉,何婷,李华君等. 饮料罐体的优化设计方案. 宁波职业技术学院学报,2009,(录用,已交版面费,2009年10月刊登)。 5. 全国大学生数学建模竞赛 全国一等奖, 2006.

鉴定结果

参考文献

1. 马琳.疗养院体健中心动态排队系统[J].中国数字医学,2007,1(1):23-25. 2. 茆诗松.统计手册[M].北京:科学出版社,2003. 3. 于鑫等.基于元胞自动机的流行病传播模型及模拟[J].计算机工程与应用,2005.2:205-206. 4. Dayan B, Leiba, Weiss, et a1.Waiting time is a major predictor of patient satisfaction in a primary military clinic.Mil Med,2002,167:842-845. 5. 吴昊,刘国祥,任家顺等.业务流程重组在数字化医院建设中的应用[J].中华医院管理杂志,2004,20:556-559. 6. 周庆逸,梁万年.以病人为中心优化门诊流程[J].中华医院管理杂志,2004,20:491-493. 7. 赵育新,谢峻.建模与仿真技术在医院伤病员救治排队系统中的应用[J].解放军医院管理杂志,2005,12(5):463-464. 8. 张鹭鹭,医疗卫生服务系统建模方法学研究[J].解放军医院管理杂志,2007,3(3):237.

同类课题研究水平概述

排队论模型,是通过数学方法定量地、对一个客观复杂的排队系统的结构和行为进行动态模拟研究,科学、准确地描述排队系统的概率规律。在医院管理中,利用排队论对医院门诊、诊室的排队系统的结构和行为进行科学的模拟和系统的研究。可以对诊室和医生安排进行最优设计,以获得反映其系统本质特征的数量指标结果,满足患者及其家属需求的同时,将有效避免资源浪费。具体构建排队论的数学模型有: 1 Markov排队模型 进行定量分析和讨论,利用此模型可以解决医院服务系统中人员的安排配置问题,为医院管理提供可靠的决策依据,但是未能对诸多设备、项目做出统筹安排。其应用面较窄,临床难以推广应用。 2 网络排队系统 利用单片机开发环境等构建医院网络排队系统。将工业用单片机技术与微型机技术在医院管理服务中巧妙结合,开辟了工业技术、民用技术与商业相结合的一条新路。虽较好地解决了医院诊室内部问题,却难以应用于健康体检中心这一特殊科室。 3 随机模型 运用离散事件系统建模,利用计算机仿真模拟排队,可以对医院的手术室等提供优质服务,如建一个规模相同的手术室是否合理等实际问题。但是难以解决体检中心的综合排队问题。当有文献做定量分析和讨论时则往往是针对单一科室而言,如医院B 超检查患者排队系统的统计调查与分析等;或与现有HIS(Hospital Information System)系统驳接,故未能从整体上做出统筹安排。 4 未应用数学模型 国内外较多研究针对医院排队情况进行定性分析,从全局角度把握。此类研究虽有一定的理论价值,但实用性相对欠缺,有待进一步提高。 5 未有研究者利用元胞自动机算法构建数学模型,对医院体检排队进行安排。在满足受检人员等待时间最短的基础上,同时兼顾提高设备利用率,使得各项体检设备都得以发挥其最大效用。患者等待成本和医院服务成本之和最小,即可达到节约社会资源的目标,故既往模型在这方面有待进一步改进。 本作品从内部结构着手,利用元胞自动机算法构建体检排队系统的优化模型,旨在提高设备利用率、降低受检人员等待时间,对体检顺序、相应时间迅速做出最优安排,进而为各项体检规则的制定提供更有效的理论依据和前瞻性研究。
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