基于離散事件系統(tǒng)仿真的縣級公立醫(yī)院資源優(yōu)化配置研究
——以超聲科為例

段桂敏

（成都中醫(yī)藥大學(xué)管理學(xué)院，四川成都611137）

基于離散事件系統(tǒng)仿真的縣級公立醫(yī)院資源優(yōu)化配置研究
——以超聲科為例

段桂敏

（成都中醫(yī)藥大學(xué)管理學(xué)院，四川成都611137）

目的以成都某縣級公立醫(yī)院為研究對象，以超聲科為例，識別服務(wù)流程及資源配置的瓶頸，并提出相應(yīng)的資源配置建議。方法采用離散事件系統(tǒng)仿真技術(shù)，對超聲科現(xiàn)有服務(wù)流程進行仿真，識別流程中資源配置的瓶頸、運用窮舉法得出備選方案；通過仿真結(jié)果對比，選擇最佳方案。結(jié)果彩超檢查、B超檢查和取報告的等待時間均接近或超過半個小時，接近或突破國家衛(wèi)計委規(guī)定的閾限，仿真結(jié)果顯示上下午的人員配置失衡是導(dǎo)致?lián)矶碌闹苯釉?。結(jié)論將住院部進行超聲檢查的患者統(tǒng)一安排至下午，并增加下午14：00～18：00之間B超檢查和彩超檢查的資源配置，即下午時段增加B超檢查和彩超檢查醫(yī)生各一名，流程各個節(jié)點和全天各時段的患者平均等待時間均明顯縮短。

仿生學(xué)； 超聲； 衛(wèi)生資源； 醫(yī)院，縣； 醫(yī)院管理

“十二五”醫(yī)改規(guī)劃提出，要把縣級醫(yī)院改革放在突出位置，作為公立醫(yī)院改革的重點任務(wù)全面推進，提升縣級醫(yī)院服務(wù)能力，是貫徹落實“?；?、強基層”的必然要求。因此，運用仿真方法優(yōu)化資源配置、提升醫(yī)院服務(wù)效率，對提升縣級醫(yī)院服務(wù)能力具有重要意義。醫(yī)技科室作為輔助診斷和技術(shù)支持部門，在醫(yī)院科室中具有重要地位，其檢查、檢驗流程是否順暢、患者等候時間是否合理對患者滿意度具有重要影響?；颊邿o法忍受長時間的等待[1]，排隊等候時間過長會導(dǎo)致感知服務(wù)質(zhì)量降低[2]，忍受超過病情本身帶來的兩倍痛苦[3]。超聲科是醫(yī)院的重要的醫(yī)技科室之一，為醫(yī)院其他科室提供強大的技術(shù)支持，所以資源的合理利用顯得尤為重要。本研究以成都某縣級公立醫(yī)院超聲科為研究對象，以離散事件系統(tǒng)仿真理論和優(yōu)化決策理論為基礎(chǔ)，通過現(xiàn)場調(diào)查法、觀察法，獲取超聲科就診流程、資源配置、患者到達分布數(shù)據(jù)，建立超聲科系統(tǒng)仿真模型，分析影響服務(wù)效率的瓶頸，結(jié)合窮舉法，對患者檢查時間調(diào)度和資源配置進行優(yōu)化，為醫(yī)技部門流程優(yōu)化與資源配置提供依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 一般資料 本研究以成都某縣級公立醫(yī)院超聲科就診流程為研究對象，該醫(yī)院于1952年成立，是成都市首批國家“二級甲等”綜合性公立醫(yī)院，醫(yī)院設(shè)有18個科室，現(xiàn)編制床位600張，實際開放床位623張，2014年門診量突破4萬人，較上年增長20.84%，在當(dāng)?shù)蒯t(yī)療市場中發(fā)揮著重要作用。超聲科是該醫(yī)院的核心醫(yī)技科室，在輔助診斷方面發(fā)揮著重要作用，目前擁有12位醫(yī)務(wù)人員，其中9名醫(yī)生，3名打字員。該科室共有6臺超聲設(shè)備，其中，B超機2臺，彩超機4臺。

經(jīng)過深入的實地調(diào)研，詳細(xì)了解該醫(yī)院超聲科就診流程，如圖1所示?；颊叩竭_超聲科后，需要持繳費憑證和檢查單到超聲科窗口預(yù)約排號處領(lǐng)取排號簽。排號處護士根據(jù)患者檢查項目，確定B超室流向還是彩超室流向，并書寫排號簽，包括：號碼和檢查室?；颊吣玫脚盘柡炘诔暱频群騾^(qū)等候，待醫(yī)生喊到號碼后，進入檢查室檢查。檢查完畢后，在超聲科等候區(qū)等待取報告，然后離開。

圖1 超聲科就診流程

1.2 方法 本研究采用離散事件系統(tǒng)仿真技術(shù)，對超聲科現(xiàn)有服務(wù)流程進行仿真，識別流程中的瓶頸、針對提出的新的資源配置方案進行進一步仿真，通過仿真結(jié)果對比，選擇最佳方案。仿真的目標(biāo)包含3個方面：第一，對超聲科現(xiàn)有服務(wù)流程進行仿真，通過調(diào)整參數(shù)，使得仿真結(jié)果符合實情；第二，識別擁堵瓶頸，探究優(yōu)化方案；第三，檢驗優(yōu)化策略的有效性，選擇最優(yōu)策略。具體步驟如下。（1）步驟1：識別瓶頸——現(xiàn)實系統(tǒng)分析。根據(jù)超聲科現(xiàn)實系統(tǒng)的特征，建立仿真模型，通過調(diào)整參數(shù)使得仿真模型與現(xiàn)實系統(tǒng)一致，根據(jù)仿真系統(tǒng)運算出的預(yù)約排號、檢查、領(lǐng)取報告等環(huán)節(jié)的等待時間和等待人數(shù)數(shù)據(jù)，識別出超聲科服務(wù)流程中的瓶頸。（2）步驟2：備選方案。該步驟的目標(biāo)是針對超聲科服務(wù)流程中存在的瓶頸，結(jié)合文獻研究、運用窮舉法，制訂相應(yīng)的備選方案，（3）步驟3：方案選擇——仿真。針對上步形成的備選方案，分別進行仿真，進行縱向和橫向?qū)Ρ?，以確定方案的有效性，從中選擇最優(yōu)方案。

2 結(jié) 果

2.1 仿真系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置結(jié)果 研究提取了該醫(yī)院信息系統(tǒng)中1周內(nèi)患者到達時間點數(shù)據(jù)。由于絕大多數(shù)患者是在白天到達，且在上午8：00～11：00及下午14：00～15：00出現(xiàn)高峰，因此將仿真的時間段確定為 8：00～18：00?；颊咴诔暱频木驮\流程如圖1所示。

超聲科窗口預(yù)約排號處是由1名專職護士負(fù)責(zé)相關(guān)工作。排號護士主要工作內(nèi)容是檢查患者的就診單，根據(jù)患者所檢查的具體項目，將患者分配排號。通過對超聲科2013年4月每天的檢查單進行統(tǒng)計顯示，進行B超檢查的患者占34.56%，進行彩超檢查的患者占65.44%。該過程診斷時間分布為7.5+GAMM（6.92，2.19）s。

B超室主要進行一些常規(guī)檢查，如腹部檢查。該處有2臺診斷儀器（1臺儀器配備1名醫(yī)生），是由醫(yī)生操作儀器為患者診斷，有1名打字員輔助醫(yī)生。該過程診斷時間分布：上午為2.3+WEIB（4.36，1.34）min，下午為2.2+ WEIB（4.36，1.34）min。

彩超室主要進行心臟、四肢血管及淺表類等復(fù)雜的檢查。該處有4臺檢查儀器，2名打字員輔助醫(yī)生。該過程診斷時間分布：上午為-0.2+LOGN（8.10，5.78）min，下午為-0.3+LOGN（8.10，5.78）min。

發(fā)報告工作由1名護士負(fù)責(zé)，由于每隔30分鐘左右發(fā)放一次報告，該處經(jīng)常出現(xiàn)排隊現(xiàn)象。運用現(xiàn)場觀察法，以30 min為一個時間段，記錄報告打印結(jié)束的各個時間節(jié)點，計算各個時間節(jié)點與30 min后時間點的差值，來模擬患者的等候時間。該過程患者等候時間分布為3.1×BETA（1.19，1.13）min。

2.2 瓶頸識別：資源利用率過高、擁堵嚴(yán)重 仿真結(jié)果顯示上午8：00～12：00 B超檢查平均等待時間為0.33h，等待人數(shù)約為7人；彩超檢查平均等待時間為0.68 h，平均等待人數(shù)約為20人；取報告平均等待時間為半小時，等待人數(shù)約為12人。負(fù)責(zé)B超和彩超檢查的醫(yī)生及發(fā)放報告的護士的資源利用率均超過95%。雖然負(fù)責(zé)排號的護士的資源利用率為31%，但該護士除了負(fù)責(zé)排號之外，還需要將患者信息錄入至信息系統(tǒng)，同時負(fù)責(zé)咨詢工作，其工作飽和度較高。

14：00～18：00時段，做B超檢查的患者平均等待時間為0.78 h，平均等待人數(shù)為5人；做彩超檢查的患者平均等待時間為0.40 h，平均等待人數(shù)為3人；取報告處等候時間為0.83 h，平均等待人數(shù)為5人。取報告處的等待時間長的原因是上午有部分患者沒有拿到報告，所以影響了下午的報告發(fā)放速度。負(fù)責(zé)B超和彩超檢查的醫(yī)生及發(fā)放報告的護士的資源利用率介于50%～70%。雖然負(fù)責(zé)排號的護士的資源利用率為10%，但該護士除了負(fù)責(zé)排號之外，還需要將患者信息錄用信息系統(tǒng)，并且負(fù)責(zé)咨詢工作，其工作飽和度依然較高。

從超聲科系統(tǒng)仿真模型運行結(jié)果看，彩超檢查、B超檢查和取報告的等待時間均接近或超過半個小時，根據(jù)衛(wèi)生部（現(xiàn)中華人民共和國國家衛(wèi)生和計劃生育委員會）的要求，影像常規(guī)檢查項目從開始檢查到取到報告的時間不超過半小時，由此可見，該醫(yī)院的擁堵情況較為嚴(yán)重，具體情況如表1。2.3 備選方案建立結(jié)果 由于上午的資源已經(jīng)處于滿負(fù)荷的狀態(tài)，沒有多余的資源可供增加，因此僅從優(yōu)化資源配置的角度去改善擁堵問題不具有可行性。由于超聲科就診的患者，除了門診患者，還包括住院患者，住院患者對檢查時間的要求沒有門診患者高?；诖?，將上午的住院患者調(diào)整至下午檢查，從而減少上午的患者流量，另外下午的資源并沒有處于滿負(fù)荷狀態(tài)，可以通過增加資源配置來緩解下午擁堵狀況?，F(xiàn)場調(diào)研顯示，上午進行超聲檢查的住院患者的數(shù)量約占一天中總患者人數(shù)的18.4%。將這部分患者安排在下午進行檢查，這樣上午的患者流量將會減少。

表1 現(xiàn)實系統(tǒng)仿真結(jié)果

下午的時間段是從14：00～18：00，在新模型中患者量會比以前多，除了原有的患者外還會有來自上午住院部18.4%的患者。在新的患者到達分布規(guī)律下，需要對資源配置進行重新設(shè)置，以達到優(yōu)化的目標(biāo)。在原模型中，資源配置方案為B超室醫(yī)生1名，彩超室醫(yī)生2名，由于兩個資源都有上限，為了求得資源配置最優(yōu)解，本研究采取窮舉法解決該問題，即在全部解集內(nèi)逐一測試，直到找出符合問題要求的解。已有研究表明，窮舉法具有簡單快速準(zhǔn)確等特點，并驗證了該方法的有效性（石玉英，2003）。運用窮舉法，列出了可以組合的5種新的資源配置方案，如表2所示。

表2 下午時段資源配置組合方案

3 討 論

由于將上午進行超聲檢查的住院患者安排在下午進行檢查，上午的患者流量將會減少。在新的患者到達分布規(guī)律下，保持其他參數(shù)不變運行模型，運行結(jié)果顯示：8：00～12：00就診時段，B超和彩超患者的平均等待時間降低至0.06 h和0.02 h，取報告的平均等待時間降低至0.09 h。B超和彩超醫(yī)生的資源占用率分別將至59%和71%。

針對下午就診時段，在新的患者到達分布規(guī)律下，需要對資源配置進行重新設(shè)置，以達到優(yōu)化的目標(biāo)。在原模型中，資源配置方案為B超室醫(yī)生1名，彩超室醫(yī)生2名，由于兩個資源都有上限，為了求得資源配置最優(yōu)解，本研究采取窮舉法解決該問題，針對5種資源配置方案分別進行仿真，在新的參數(shù)條件下，分別進行仿真，運行結(jié)果如表3所示。

表3 新方案下的平均等待時間（h）

從表3可以看出，雖然方案五的能將B超和彩超處的平均等待時間都降到最低，但由于方案五是資源的滿負(fù)荷運作狀態(tài)，如果考慮系統(tǒng)的資源成本，方案四則更加合適。與方案五相比，方案四中B超檢查的平均等待時間相近，均為6～7 min，而彩超處的平均等待時間約為12 min，患者是可以接受的。另外，將方案四和方案五的資源利用率進行比較，如表4所示：方案五中彩超醫(yī)生的資源利用率僅有27%，低于方案四中的57%的資源利用率（從其他文獻中可獲知50%以上的資源利用率是比較理想），會出現(xiàn)浪費醫(yī)生資源的現(xiàn)象?；谝陨戏治?，選擇方案四作為下午14：00～18：00檢查時段的資源配置方案，即在原來下午資源配置的基礎(chǔ)上，增加1名B超醫(yī)生和1名彩超醫(yī)生。

表4 方案四和五的資源利用率（%）

最終，將優(yōu)化后B超和彩超處的平均等待時間匯總在表5中，各個階段和時段的患者平均等待時間較均明顯縮短。

表5 優(yōu)化前后患者平均等待時間對比（h）

擁堵是大中型公立醫(yī)院普遍存在的問題，擁堵的原因包括較低的員工（醫(yī)生和護士）利用率、醫(yī)院空間的狹小、儀器設(shè)備的匱乏等因素，但醫(yī)護人員的利用不合理是造成擁擠的主要原因[4-5]。針對該問題，許多相關(guān)領(lǐng)域的學(xué)者提出了各種可能的解決方法，包括遺傳算法和電腦仿真[6-8]、全面質(zhì)量管理[9]、冗余建模方法[10]、廣義線性模型[11]、醫(yī)護人員輪班與休息時間分配的混雜系統(tǒng)方法[12]、緊急搜索和策略交替運用技術(shù)[13]，其中電腦仿真作為新型的工具，在研究醫(yī)院科室復(fù)雜問題時是最為有效的工具，能有效改善服務(wù)質(zhì)量[6]。

目前，關(guān)于醫(yī)院服務(wù)流程與資源配置優(yōu)化的研究主要針對于大型醫(yī)院。由于大型醫(yī)院與縣級公立醫(yī)院服務(wù)對象以及其醫(yī)療資源的差異，已有研究表明對缺乏適用性。且已有研究的對象聚焦于急診服務(wù)、門診全過程服務(wù)、檢驗科，而對超聲科的關(guān)注較少。但在中國，眾多醫(yī)院均反映超聲科是患者擁堵較為突出的科室。該研究以成都某縣級公立醫(yī)院為研究對象，基于離散事件系統(tǒng)仿真思想和優(yōu)化決策理論，通過現(xiàn)場調(diào)查法、訪談法收集數(shù)據(jù)，建立了超聲科患者就診仿真模型，運用Arena軟件對模型進行分時段仿真，通過觀測各環(huán)節(jié)的平均等待時間和排隊人數(shù)，識別影響服務(wù)效率的瓶頸。運用專家法提出將住院部進行超聲檢查的患者統(tǒng)一安排至下午，并增加下午14：00～18：00之間B超檢查和彩超檢查的資源配置，提升服務(wù)系統(tǒng)響應(yīng)效率。通過窮舉法將備選的新方案分別進行仿真，效果比對得出：下午時段增加B超檢查和彩超檢查醫(yī)生各一名，即可降低B超檢查和彩超檢查處的患者平均等候時間。該研究顯示，離散事件仿真技術(shù)在識別擁堵問題、客觀反應(yīng)資源利用率方面具有可行性，其前提條件是能從醫(yī)院信息管理系統(tǒng)中提出患者排隊數(shù)據(jù)，并且觀測醫(yī)務(wù)人員的工作效率。

該研究采用的仿真技術(shù)及優(yōu)化過程對其他醫(yī)院超聲科開展服務(wù)流程優(yōu)化提供了借鑒。與傳統(tǒng)的優(yōu)化方法，如全面質(zhì)量管理、冗余建模等方法相比，仿真技術(shù)能更為精準(zhǔn)的反應(yīng)患者流情況和資源利用率[6]，識別擁堵問題，并能對備選方案的運轉(zhuǎn)情況進行仿真預(yù)測，從而選擇最優(yōu)方案，避免了人工選擇的主觀性。該研究也存在一定的局限性。首先，在觀測醫(yī)務(wù)人員工作效率時，沒有根據(jù)檢查項目進行細(xì)分，由于不同檢查項目所需的時間有所差異，因此可能會影響仿真結(jié)果。其次，優(yōu)化方案中，將上午的住院患者全部安排至下午檢查，而在現(xiàn)實系統(tǒng)中，有些住院患者，如做腹部B超檢查的患者，需要在上午完成需要對這部分患者的比率進行進一步計算。

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10.3969/j.issn.1009-5519.2015.20.065

B

1009-5519（2015）20-3191-04

2015-07-27）

國家社會科學(xué)基金青年項目（15CGL070）；教育部人文社科規(guī)劃項目青年基金（14YJC630028）。

段桂敏（1980-），女，河北青縣人，博士研究生，副教授，主要從事醫(yī)院管理研究工作；E-mail：1639359@qq.com。