基于層次分析法開展醫(yī)院大型醫(yī)療設(shè)備用能評(píng)價(jià)及對(duì)策探討

徐 恒，時(shí)晨希，徐艷芳，薛曉琦，劉振臨，許 鋒

（北京大學(xué)第三醫(yī)院醫(yī)學(xué)工程處，北京100191）

0 引言

隨著科技的飛速發(fā)展以及人民群眾對(duì)健康醫(yī)療需求的持續(xù)增加，大量技術(shù)先進(jìn)、功能強(qiáng)大、設(shè)計(jì)精密的醫(yī)療設(shè)備在醫(yī)院中廣泛應(yīng)用。其中，大型醫(yī)療設(shè)備因其技術(shù)含量高、功能綜合度強(qiáng)、維護(hù)難度大、能量消耗大等因素成為了醫(yī)院能耗管理的重點(diǎn)和難點(diǎn)。同時(shí)，2016年12月，國務(wù)院印發(fā)的《“十三五”節(jié)能減排綜合工作方案的通知》中明確提出應(yīng)強(qiáng)化重點(diǎn)用能設(shè)備節(jié)能管理，全面提升重點(diǎn)用能設(shè)備能效水平。因此，醫(yī)院加強(qiáng)在用大型醫(yī)療設(shè)備的能量監(jiān)測(cè)、用能分析，開展能耗的精細(xì)化管理迫在眉睫。首先，醫(yī)院能耗管理應(yīng)符合政府部門能源管理的要求，符合節(jié)能減排的社會(huì)發(fā)展趨勢(shì)；其次，醫(yī)院有降低能耗以及人力資源成本來減少運(yùn)行成本的需求；再次，傳統(tǒng)的粗放型能耗管理方式與醫(yī)院快速、高效的發(fā)展日益脫節(jié)，且科技發(fā)展也促使醫(yī)院的管理方式必須發(fā)生改變[1-2]。

層次分析法具有高度的邏輯性、系統(tǒng)性、科學(xué)性，適用于解決影響因素較多的系統(tǒng)決策問題。本文采用層次分析法對(duì)大型醫(yī)療設(shè)備的用能特點(diǎn)進(jìn)行研究、分析與評(píng)價(jià)，可為大型醫(yī)療設(shè)備的能耗管理提供評(píng)價(jià)依據(jù)，方便區(qū)分醫(yī)療設(shè)備能耗管理的層次及重點(diǎn)，從而為醫(yī)療設(shè)備的精細(xì)化管理提供科學(xué)支撐。

1 評(píng)價(jià)對(duì)象及內(nèi)容

大型醫(yī)療設(shè)備的范圍主要涵蓋《國家衛(wèi)生健康委員會(huì)關(guān)于發(fā)布大型醫(yī)用設(shè)備配置許可管理目錄（2018年）的通知》（國衛(wèi)規(guī)劃發(fā)〔2018〕5號(hào)）中的設(shè)備，包含但不限于納入甲、乙類配置管理范疇內(nèi)的設(shè)備，即64排及以上X射線計(jì)算機(jī)斷層掃描儀（64排及以上CT）、1.5 T及以上磁共振成像設(shè)備（1.5 T及以上MR）、X射線正電子發(fā)射斷層掃描儀（含PET）、內(nèi)窺鏡手術(shù)器械控制系統(tǒng)（手術(shù)機(jī)器人）、直線加速器（含X刀，不包括列入甲類管理目錄的放射治療設(shè)備）、伽馬射線立體定向放射治療系統(tǒng)（包括用于頭部、體部和全身的系統(tǒng)）、首次配置的單臺(tái)（套）價(jià)格在1 000萬元～3 000萬元的大型醫(yī)療器械、重離子放射治療系統(tǒng)、質(zhì)子放射治療系統(tǒng)、正電子發(fā)射型磁共振成像系統(tǒng)（PET/MR）、高端放射治療設(shè)備、首次配置的單臺(tái)（套）價(jià)格在3 000萬元人民幣及以上的大型醫(yī)療器械等。

評(píng)價(jià)指標(biāo)主要涵蓋大型醫(yī)療設(shè)備及配套設(shè)備的數(shù)量情況、設(shè)備參數(shù)、運(yùn)行狀態(tài)等基本情況，具體指標(biāo)包括醫(yī)療設(shè)備的類型、投入使用年份、額定功率、待機(jī)功率、年度運(yùn)行時(shí)間等。

2 大型醫(yī)療設(shè)備用能特點(diǎn)

本次調(diào)研的醫(yī)院為三級(jí)甲等醫(yī)院，床位1 890余張，年門急診人次430余萬，年手術(shù)人次6.3萬。本次評(píng)價(jià)的大型醫(yī)療設(shè)備包括6臺(tái)CT機(jī)、6臺(tái)MR儀和2臺(tái)直線加速器（LA）。收集、整理本研究中大型醫(yī)療設(shè)備的用能數(shù)據(jù)，詳見表1。

表1 大型醫(yī)療設(shè)備單臺(tái)運(yùn)行參數(shù)統(tǒng)計(jì)單位：kW

由表1可知，設(shè)備的待機(jī)功率、最大瞬時(shí)功率及總散熱量3個(gè)指標(biāo)的峰值和平均值較大，說明設(shè)備整體能耗較高。同時(shí)還應(yīng)明確的是，上述運(yùn)行參數(shù)僅僅是設(shè)備本身的能耗，不包括外循環(huán)制冷、處理數(shù)據(jù)用工作站等配套設(shè)備的能耗。

通過對(duì)本次調(diào)研醫(yī)院的設(shè)備數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，該院所有大型醫(yī)療設(shè)備的年平均工作時(shí)間為4 470 h，每臺(tái)大型醫(yī)療設(shè)備的年平均待機(jī)電量為1.04×105kW·h，年最大瞬時(shí)電量平均值為3.97×105kW·h，年散熱電量為1.30×105kW·h。分析大型醫(yī)療設(shè)備月平均耗能曲線（如圖1所示）和隨使用年限的能耗曲線（如圖2所示）有助于醫(yī)院能耗管理部門和設(shè)備維護(hù)部門有針對(duì)性地制訂年度管理計(jì)劃。

圖1 大型醫(yī)療設(shè)備月平均耗能曲線

圖2 大型醫(yī)療設(shè)備隨使用年限耗能曲線

由圖1可以看出，大型醫(yī)療設(shè)備耗能曲線的拐點(diǎn)主要集中在季節(jié)轉(zhuǎn)換期間。每年的11月至次年的2月以及5—6月為典型的過渡季，醫(yī)療設(shè)備及其配套設(shè)備的能耗相對(duì)較低；而每年的3—4月和7—10月為典型的空調(diào)季，醫(yī)療設(shè)備整體能耗較高，在夏季的8—9月達(dá)到高峰。

由圖2可知，大型醫(yī)療設(shè)備隨使用年限的能耗曲線為U形曲線，說明設(shè)備從安裝調(diào)試到性能穩(wěn)定的磨合期內(nèi)，設(shè)備能耗逐步下降；穩(wěn)定期內(nèi)設(shè)備性能相對(duì)穩(wěn)定，故障率低，能耗數(shù)據(jù)相對(duì)平穩(wěn)；進(jìn)入損耗期后，設(shè)備性能退化，能耗隨之逐步上升。

3 利用層次分析法分析用能特點(diǎn)

3.1 建立評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

通過梳理大型醫(yī)療設(shè)備的使用特點(diǎn)和全生命周期內(nèi)的管理流程，并與大型醫(yī)療設(shè)備的臨床維護(hù)工程師、能耗監(jiān)測(cè)與管理人員、臨床使用和操作人員等深入溝通，建立評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。該體系共分為組織架構(gòu)、設(shè)備屬性、使用質(zhì)量、維護(hù)保障4個(gè)一級(jí)指標(biāo)，以及專人專職管理、管理制度、計(jì)量管理、瞬時(shí)功率、待機(jī)功率、功率因素、熱容量、年檢查人次、運(yùn)行時(shí)間、年耗能量、投入年份、維保人員配備、巡檢制度、定期質(zhì)控等二級(jí)指標(biāo)，如圖3所示。

圖3 大型醫(yī)療設(shè)備用能特點(diǎn)和能耗管理的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

3.2 構(gòu)建判斷矩陣并確定權(quán)重

記各一級(jí)指標(biāo)為Ui（i=1，2，3，4），則第i個(gè)一級(jí)指標(biāo)下的二級(jí)指標(biāo)為Uij（j=1，2，...，in），n為各一級(jí)指標(biāo)下對(duì)應(yīng)的二級(jí)指標(biāo)個(gè)數(shù)。

由于各指標(biāo)對(duì)設(shè)備整體能耗的影響程度不同，所以對(duì)設(shè)備能耗進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)首先需要確定各指標(biāo)的權(quán)重。權(quán)重值越大，說明影響程度越高。假設(shè)4個(gè)一級(jí)指標(biāo)Ui對(duì)應(yīng)的權(quán)重為λi，對(duì)應(yīng)的二級(jí)指標(biāo)Uij的權(quán)重為ωij，其中

基于對(duì)大型醫(yī)療設(shè)備實(shí)際使用情況的分析，對(duì)影響大型醫(yī)療設(shè)備能耗的4個(gè)一級(jí)指標(biāo)和14個(gè)二級(jí)指標(biāo)進(jìn)行討論后，確定了各因素的重要程度并予以量化，從而構(gòu)建一級(jí)指標(biāo)對(duì)應(yīng)的兩兩判斷矩陣，其中標(biāo)度采用5/5～9/1標(biāo)度，構(gòu)建的判斷矩陣T如下：

通過計(jì)算可知，判斷矩陣T的最大特征值為4.072 4，其對(duì)應(yīng)的特征向量為（0.206 5，0.788 4，0.446 9，0.368 9），標(biāo)準(zhǔn)化后的特征向量為（0.114 1，0.435 4，0.246 8，0.203 7），其一致性指標(biāo)為0.024＜0.1，通過一致性檢驗(yàn)，說明此判斷矩陣合理有效。因此，4個(gè)一級(jí)指標(biāo)Ui的權(quán)重為（λ1，λ2，λ3，λ4）=（0.114 1，0.435 4，0.246 8，0.203 7），故一級(jí)指標(biāo)中對(duì)評(píng)價(jià)模型起主要作用的因素是設(shè)備屬性。

同理，構(gòu)建各個(gè)一級(jí)指標(biāo)對(duì)應(yīng)的二級(jí)指標(biāo)的判斷矩陣B1～B4。

計(jì)算各判斷矩陣的特征值、特征向量及一致性比率（CR）值，結(jié)果詳見表2。

表2 二級(jí)指標(biāo)的判斷矩陣B1～B4計(jì)算結(jié)果

各二級(jí)指標(biāo)的判斷矩陣均通過一致性檢驗(yàn)，說明這4個(gè)判斷矩陣合理有效。經(jīng)歸一化處理后可得到對(duì)應(yīng)二級(jí)指標(biāo)的權(quán)重：ω1j權(quán)重為（ω11，ω12，ω13）=（0.526 6，0.335 8，0.137 6），ω2j權(quán)重為（ω21，ω22，ω23，ω24）=（0.382 3，0.232 8，0.139 2，0.245 7），ω3j權(quán)重為（ω31，ω32，ω33，ω34）=（0.383 1，0.257 8，0.224 5，0.134 6），ω4j權(quán)重為（ω41，ω42，ω43）=（0.132 7，0.279 3，0.588 0）。

由判斷矩陣T可知，在評(píng)價(jià)指標(biāo)體系中，對(duì)能耗管理影響較大的關(guān)鍵指標(biāo)是設(shè)備屬性和使用質(zhì)量。因此，設(shè)備使用過程中，尤其是在設(shè)備購置階段應(yīng)注重設(shè)備屬性，即物理性能。應(yīng)結(jié)合設(shè)備的使用情況，在滿足臨床診斷要求的前提下，盡量選用功率因數(shù)高、熱容量小、待機(jī)功率低的設(shè)備。

由各二級(jí)指標(biāo)權(quán)重可知，二級(jí)指標(biāo)中對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系起主要作用的指標(biāo)有專人專職管理、瞬時(shí)功率、年檢查人次數(shù)和定期質(zhì)控等。

4 管理對(duì)策與建議

在當(dāng)前資源緊張，國家倡導(dǎo)綠色環(huán)保、節(jié)能減排的形勢(shì)下，根據(jù)大型醫(yī)療設(shè)備的用能特點(diǎn)，針對(duì)性地提出降低能耗的節(jié)能措施有著極其重要的現(xiàn)實(shí)意義。

4.1 建章立制，向管理要效益

醫(yī)院應(yīng)建立涵蓋大型醫(yī)療設(shè)備全生命周期的規(guī)章制度，做到專人專職負(fù)責(zé)相應(yīng)設(shè)備，崗責(zé)明確，預(yù)防為主，有備應(yīng)對(duì)。具體如下：

（1）設(shè)立駐點(diǎn)工程師制度并制訂設(shè)備維護(hù)管理計(jì)劃，掌握設(shè)備狀態(tài)。

（2）定期開展針對(duì)臨床使用及操作人員的技術(shù)培訓(xùn)，注重使用過程及日常維護(hù)要點(diǎn)的講解。

（3）開展能量計(jì)量管理。加強(qiáng)節(jié)能改造，杜絕“跑、冒、滴、漏”現(xiàn)象發(fā)生。

（4）加強(qiáng)節(jié)能宣傳，提高員工的節(jié)能意識(shí)和“主人翁”意識(shí)。同時(shí)加強(qiáng)監(jiān)管，改進(jìn)工作流程和管理模式[3]。

4.2 配套齊全，保證設(shè)備處于最佳工作狀態(tài)

為了提高設(shè)備的使用質(zhì)量、降低能耗，相關(guān)管理人員還應(yīng)注意配套設(shè)備的狀態(tài)。大型醫(yī)療設(shè)備的運(yùn)行通常需要配套的水電條件，且對(duì)工作環(huán)境的溫度、濕度有具體要求。因此，醫(yī)院在配置大型醫(yī)療設(shè)備前，應(yīng)根據(jù)設(shè)備的場(chǎng)地安裝文件做好環(huán)境及相應(yīng)配套設(shè)施的準(zhǔn)備工作，確保設(shè)備在最利于其發(fā)揮性能的環(huán)境中運(yùn)行。

4.3 配置合理，提高設(shè)備使用效率，降低能耗

大型醫(yī)療設(shè)備的配置應(yīng)根據(jù)醫(yī)院的實(shí)際工作量和任務(wù)負(fù)荷進(jìn)行科學(xué)決策，做到既不超配，也不低配，設(shè)備既不過分超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，又不空置待機(jī)[4]，以減少不必要的能耗。整體上，設(shè)備配置應(yīng)與醫(yī)院擔(dān)負(fù)的醫(yī)療、科研、教學(xué)等任務(wù)相符，與醫(yī)院所在地區(qū)的醫(yī)療衛(wèi)生供求關(guān)系、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平相匹配。

4.4 定期開展設(shè)備質(zhì)控工作

為解決“維護(hù)保障”方面的問題，醫(yī)院應(yīng)加強(qiáng)大型醫(yī)療設(shè)備的日常維護(hù)保養(yǎng)工作，所有設(shè)備除開展計(jì)量檢測(cè)（在強(qiáng)制檢定目錄內(nèi)的設(shè)備）、廠家例行檢查外，還應(yīng)包括安全性能監(jiān)測(cè)和預(yù)防性維護(hù)措施，具體包括外觀檢查、除塵清潔、機(jī)械部件潤滑、電源及制動(dòng)系統(tǒng)檢查等方面[5]，具體內(nèi)容詳見表3。

同時(shí)，臨床使用部門還應(yīng)做好使用中維護(hù)，開展日檢、周檢等質(zhì)控措施，發(fā)現(xiàn)設(shè)備過熱、報(bào)警異常等情況時(shí)及時(shí)停機(jī)并上報(bào)。

大型醫(yī)療設(shè)備的能耗和使用狀態(tài)息息相關(guān)。使用狀態(tài)越佳、配套設(shè)備越完善，能耗就相應(yīng)越低[6-8]。醫(yī)院需要全面分析后，綜合考慮資金、人力成本、工作人員技術(shù)水平等因素，采取科學(xué)合理、經(jīng)濟(jì)適用的方式來改善醫(yī)院的用能狀況[9]。

5 結(jié)語

表3 設(shè)備開展質(zhì)控工作的內(nèi)容

如何加強(qiáng)大型醫(yī)療設(shè)備的精細(xì)化管理，降低設(shè)備能耗和運(yùn)行成本，是醫(yī)院管理者急需解決的問題之一。本研究通過層次分析法，可全面掌握醫(yī)院大型醫(yī)療設(shè)備用能特點(diǎn)和能源管理現(xiàn)狀的難點(diǎn)與重點(diǎn)，方便針對(duì)性地提出多種措施來降低設(shè)備能耗，從而有效提高設(shè)備的工作效率，降低醫(yī)院的運(yùn)行成本并提高經(jīng)濟(jì)效益[10-11]，為醫(yī)院開展精細(xì)化設(shè)備管理工作提供決策依據(jù)。