結(jié)合Hadoop技術(shù)的部隊(duì)醫(yī)院HRP系統(tǒng)建設(shè)與應(yīng)用

聯(lián)勤保障部隊(duì)第九四〇醫(yī)院 信息科，甘肅 蘭州 730000

引言

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，醫(yī)院信息化技術(shù)的發(fā)展成為部隊(duì)醫(yī)院保障打贏、服務(wù)地方的重要支撐環(huán)節(jié)，同時(shí)由于醫(yī)院業(yè)務(wù)規(guī)模持續(xù)增長(zhǎng)，業(yè)務(wù)類別不斷增加，各種信息化子系統(tǒng)層出不窮，為醫(yī)院管理水平的提高帶來了巨大的機(jī)遇。然而，當(dāng)前大部分醫(yī)院HRP系統(tǒng)獨(dú)立于HIS、LIS，采用接口的方式獲取數(shù)據(jù)，這就使信息孤島化，各類信息歸口不一致；其次，當(dāng)前流行的醫(yī)院HRP系統(tǒng)缺少必要的安全備份措施，容易造成數(shù)據(jù)丟失；尤為重要的是當(dāng)前大部分醫(yī)院的HEP系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)不規(guī)范，各種數(shù)據(jù)來源不一，數(shù)據(jù)不統(tǒng)一，使醫(yī)院管理缺乏明確的量化指標(biāo)，人員獎(jiǎng)金績(jī)效分配無法量化，對(duì)人員穩(wěn)定及醫(yī)院發(fā)展帶來了一定負(fù)面影響。鑒于此，本文提出結(jié)合Hadoop分布式存儲(chǔ)技術(shù)的醫(yī)院HRP系統(tǒng)[1-3]，該系統(tǒng)不僅實(shí)現(xiàn)原有HRP系統(tǒng)功能，更重要地是打造了信息共享的Hadoop大數(shù)據(jù)平臺(tái)，有效地避免了信息孤島化，并且通過分布式文件系統(tǒng)將醫(yī)療數(shù)據(jù)進(jìn)行安全備份，對(duì)醫(yī)療數(shù)據(jù)安全及醫(yī)院安全運(yùn)行提供了更高的保障，促進(jìn)了醫(yī)院管理體系[4-5]、管理能力現(xiàn)代化，進(jìn)而打造部隊(duì)醫(yī)院獨(dú)具特色的核心競(jìng)爭(zhēng)體系。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)與規(guī)劃

本文通過分析結(jié)合Hadoop技術(shù)的部隊(duì)醫(yī)院HRP系統(tǒng)建設(shè)和Hadoop大數(shù)據(jù)技術(shù)，使公立醫(yī)院尤其是部隊(duì)醫(yī)院醫(yī)療數(shù)據(jù)安全性得到了保障；并且基于Hadoop平臺(tái)建立的HRP系統(tǒng)數(shù)據(jù)歸口統(tǒng)一，數(shù)據(jù)查詢、檢索更加方便快捷；最后通過該平臺(tái)能記錄工作人員操作流程，并且能夠進(jìn)行回溯，使醫(yī)院管理體系管理能力進(jìn)一步提高。

（1）平臺(tái)及架構(gòu)：該系統(tǒng)將HRP系統(tǒng)底層搭建在Hadoop分布式平臺(tái)上，通過HIS、LIS、PACS等醫(yī)院內(nèi)部系統(tǒng)提供接口，整合數(shù)據(jù)形成數(shù)據(jù)集，并將數(shù)據(jù)集存儲(chǔ)在HDFS中。該平臺(tái)采用多個(gè)機(jī)器節(jié)點(diǎn)組成的服務(wù)器集群，來構(gòu)建分布式的存儲(chǔ)系統(tǒng)，通過萬兆網(wǎng)卡實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)間的高速數(shù)據(jù)交換。平臺(tái)共有3種角色節(jié)點(diǎn)，分別為：NameNode、CMNode和 DataNode，其中 NameNode負(fù)責(zé)任務(wù)調(diào)度和元數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，CMNode負(fù)責(zé)基群監(jiān)控和管理，DataNode負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和計(jì)算。為了保證系統(tǒng)的高可用性，NameNode采用2臺(tái)機(jī)器進(jìn)行主從備份，CMNode采用1臺(tái)機(jī)器，即使宕機(jī)也不影響集群使用，其他節(jié)點(diǎn)作為DataNode，可進(jìn)行數(shù)據(jù)冗余存儲(chǔ)和分布式計(jì)算。通過NameNode中心服務(wù)器對(duì)DataNode等節(jié)點(diǎn)進(jìn)行訪問管理，之后通過MapReduce對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分布式處理分析，并返回結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。具體實(shí)現(xiàn)架構(gòu)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)圖

（2）系統(tǒng)功能：基于Hadoop平臺(tái)的HRP系統(tǒng)，首先，通過HDFS分布式文件系統(tǒng)將各類醫(yī)療數(shù)據(jù)進(jìn)行安全備份，通過組成平臺(tái)的35個(gè)節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)全院醫(yī)療數(shù)據(jù)的備份存儲(chǔ)；其次，通過該平臺(tái)提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)歸口，提高全院數(shù)據(jù)共享程度，提升醫(yī)院管理水平；再次，通過MAP-REDUCE（并行計(jì)算框架），HRP系統(tǒng)查詢、檢索速率得到極大提升；最后，利用Sqoop（Hadoop數(shù)據(jù)庫(kù)中間件）組件采集醫(yī)療數(shù)據(jù)，加速了數(shù)據(jù)采集速度，將結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)統(tǒng)一采集并存儲(chǔ)在Hbase（分布式數(shù)據(jù)庫(kù)）中為HRP系統(tǒng)提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)來源。

2 方法與改進(jìn)

本文通過Hadoop分布式平臺(tái)為醫(yī)院HRP系統(tǒng)建設(shè)提供助力，為部隊(duì)醫(yī)院數(shù)據(jù)安全提供保障，為醫(yī)院數(shù)據(jù)去中心化提供可行性方案，Hadoop是一個(gè)能夠?qū)Υ罅繑?shù)據(jù)以一種可靠、高效、可伸縮的方式進(jìn)行分布式處理的軟件框架。用戶可以輕松地在Hadoop上開發(fā)和運(yùn)行處理數(shù)據(jù)的應(yīng)用程序。此外，Hadoop可利用成本比較低的中低端PC級(jí)服務(wù)器集群輕松存儲(chǔ)和分析PB級(jí)別的海量數(shù)據(jù)。

2.1 Hadoop實(shí)現(xiàn)平臺(tái)及流程

基于醫(yī)院現(xiàn)有的軍衛(wèi)一號(hào)、軍隊(duì)財(cái)經(jīng)系統(tǒng)、人力資源管理系統(tǒng)等系統(tǒng)為基礎(chǔ)，結(jié)合Hadoop分布式架構(gòu)[6]，將數(shù)據(jù)集存儲(chǔ)在HDFS文件系統(tǒng)中[7]，對(duì)于軍隊(duì)醫(yī)院數(shù)據(jù)安全性[8]與保密性的提升具有良好的效果 。

分布式文件系統(tǒng)（HDFS）是運(yùn)行在通用硬件上的分布式文件系統(tǒng)。HDFS提供了一個(gè)高度容錯(cuò)性和高吞吐量的海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)解決方案。HDFS已在各種大型在線服務(wù)和大型存儲(chǔ)系統(tǒng)[9]中得到廣泛應(yīng)用，已成為海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)[10]的實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)。隨著信息系統(tǒng)的快速發(fā)展，海量的信息需要可靠存儲(chǔ)的同時(shí)，還能被大量的使用者快速地訪問。

整個(gè)系統(tǒng)主要包括HRP人力資源管理、HRP財(cái)務(wù)資源系統(tǒng)、HRP物資資源管理系統(tǒng)、HRP設(shè)備資源管理系統(tǒng)等四個(gè)應(yīng)用模塊，利用HDFS存儲(chǔ)數(shù)據(jù)集，并對(duì)醫(yī)院數(shù)據(jù)進(jìn)行歸口統(tǒng)一量化處理，首先用戶提出查詢需求，Hadoop集群中NameNode管理節(jié)點(diǎn)接受查詢需求，之后通過DataNode節(jié)點(diǎn)進(jìn)行處理。

2.2 基于Hadoop平臺(tái)的HRP系統(tǒng)

2.2.1 物資管理系統(tǒng)

實(shí)現(xiàn)藥品、耗材等醫(yī)療物資的采購(gòu)、消耗、調(diào)配、轉(zhuǎn)科、報(bào)廢等賬務(wù)處理，加強(qiáng)了醫(yī)院對(duì)流動(dòng)資產(chǎn)的控制與管理[11]。實(shí)現(xiàn)物資的計(jì)劃管理、合同管理、質(zhì)量管理、計(jì)量管理、動(dòng)態(tài)查詢[12]等功能。幫助物資管理人員從計(jì)劃、合同、質(zhì)量、盤點(diǎn)等多方面進(jìn)行管理，提高醫(yī)療用品的管理效率[13]，及時(shí)掌握醫(yī)療物資的質(zhì)量狀況和經(jīng)濟(jì)效益情況?；贖adoop大數(shù)據(jù)平臺(tái)的物資管理系統(tǒng)利用專業(yè)的solr結(jié)構(gòu)化檢索方式，使該系統(tǒng)能夠更加方便快捷地檢索[14]設(shè)備各種信息，為領(lǐng)導(dǎo)層了解醫(yī)療情況提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。Hadoop平臺(tái)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)如下：

信息更加透明、數(shù)據(jù)共享更加便捷：物資的管理涉及了多個(gè)科室、部門，對(duì)物資信息的維護(hù)涉及基本信息、庫(kù)存信息、采購(gòu)信息、供應(yīng)商的信息等，系統(tǒng)對(duì)物資的信息維護(hù)能夠利用Hadoop大數(shù)據(jù)平臺(tái)分布式文件存儲(chǔ)系統(tǒng)對(duì)物資設(shè)備等信息做到全面、分層，共享信息可以面向所有工作人員，與部門相關(guān)的信息必須經(jīng)過授權(quán)才可以查詢、修改。

高效協(xié)同：集成的后勤管理在確保各個(gè)科室部門職責(zé)分明權(quán)限清晰的前提下，理順各個(gè)業(yè)務(wù)流程，使各個(gè)環(huán)節(jié)的管理更加精細(xì)化，提高了各個(gè)部門之間的協(xié)同。同時(shí)全程批次質(zhì)量監(jiān)控，從藥品、耗材入庫(kù)，使用、消耗全程跟蹤，高值耗材跟蹤到使用的患者；針對(duì)問題藥品耗材，及時(shí)采取控制手段，預(yù)防醫(yī)療事故的發(fā)生如圖2所示。

圖2 物資管理流程圖

合理的庫(kù)存水平：采購(gòu)計(jì)劃控制可以根據(jù)Hadoop系統(tǒng)對(duì)院內(nèi)需求進(jìn)行統(tǒng)一消耗預(yù)測(cè)，避免信息孤島化，系統(tǒng)支持自動(dòng)、手工方式生成物資需求計(jì)劃。對(duì)于物資需求計(jì)劃，系統(tǒng)提供多種計(jì)劃模型，指導(dǎo)采購(gòu)，降低庫(kù)存水平，提高庫(kù)存周轉(zhuǎn)率如圖3所示。

圖3 醫(yī)院庫(kù)存管理圖

2.2.2 設(shè)備管理系統(tǒng)

對(duì)于醫(yī)療設(shè)備的監(jiān)測(cè)，可以監(jiān)控的信息就是日志信息。日志隨時(shí)都在產(chǎn)生，且數(shù)量巨大。只依靠人工處理這些海量數(shù)據(jù)顯然不太可能，且速度達(dá)不到系統(tǒng)維護(hù)的要求?；贖adoop平臺(tái)的大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，將會(huì)幫助設(shè)備維護(hù)人員實(shí)時(shí)了解通訊設(shè)備運(yùn)行情況，并且在已有數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，通過并行運(yùn)算，快速得到工作人員需要的設(shè)備數(shù)據(jù)，推測(cè)設(shè)備可能出現(xiàn)或已經(jīng)出現(xiàn)的問題。依靠科學(xué)的數(shù)據(jù)，對(duì)通訊設(shè)備出現(xiàn)的問題提供較優(yōu)的改善，并對(duì)可能出現(xiàn)的狀況做出一定預(yù)測(cè)。對(duì)醫(yī)院設(shè)備的購(gòu)置、使用、維修、報(bào)廢等流程加強(qiáng)了醫(yī)院對(duì)醫(yī)療器械的控制。實(shí)現(xiàn)設(shè)備的購(gòu)置計(jì)劃管理、合同管理、維修管理、狀態(tài)管理、動(dòng)態(tài)查詢等功能。利用Hadoop大數(shù)據(jù)技術(shù)從多方面對(duì)設(shè)備的全生命周期進(jìn)行管理，對(duì)設(shè)備運(yùn)行情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)督，提高工作效率，及時(shí)掌握設(shè)備的質(zhì)量狀況和經(jīng)濟(jì)效益情況，方便快速地檢索設(shè)備各種信息，為領(lǐng)導(dǎo)層了解設(shè)備情況提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。設(shè)備管理流程如圖4所示。

圖4 設(shè)備管理流程圖

設(shè)備購(gòu)置的聯(lián)動(dòng)管理：在醫(yī)院設(shè)備采購(gòu)的過程中，除了組織招標(biāo)、論證外，還需要物資采購(gòu)部門進(jìn)行采購(gòu)、收發(fā)貨等活動(dòng)。在系統(tǒng)中通過序列號(hào)將采購(gòu)訂單與設(shè)備相關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備采購(gòu)歷史信息的追溯功能[15]，可查看當(dāng)前設(shè)備的價(jià)格、批次等信息，并能將采購(gòu)過程的論證文檔電子化[16]，便于查詢管理。

設(shè)備信息概況報(bào)表和分析：對(duì)于設(shè)備的基本信息，系統(tǒng)能夠簡(jiǎn)單、靈活地出具各類信息報(bào)表，針對(duì)某一類型的設(shè)備或者單機(jī)設(shè)備，系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)從醫(yī)療信息到維護(hù)和維修信息的全程數(shù)據(jù)追溯管理[17]，滿足醫(yī)院管理個(gè)性化的決策和分析的需求，同時(shí)也可滿足根據(jù)衛(wèi)生部或上級(jí)部門要求提交的有關(guān)報(bào)表的需求。

2.2.3 財(cái)務(wù)管理系統(tǒng)

醫(yī)院財(cái)務(wù)管理系統(tǒng)從功能上涵蓋了醫(yī)院財(cái)務(wù)可能涉及的所有方面，主要包括醫(yī)院日常賬務(wù)處理的總賬、應(yīng)收、應(yīng)付、資產(chǎn)會(huì)計(jì)，醫(yī)院成本核算的管理會(huì)計(jì)，醫(yī)院成本控制的預(yù)算管理，醫(yī)院資金使用合理健康與否的資金管理，以及醫(yī)院戰(zhàn)略與績(jī)效分析的績(jī)效管理[18]等。系統(tǒng)從層級(jí)上涵蓋了醫(yī)院各個(gè)層面，包括高層戰(zhàn)略分析，中層醫(yī)院管理，以及底層工作人員的日常財(cái)務(wù)操作。本系統(tǒng)主要整合財(cái)務(wù)會(huì)計(jì)處理模塊和管理會(huì)計(jì)處理模塊從而建成財(cái)務(wù)集中管理系統(tǒng)如圖5所示。

圖5 財(cái)務(wù)集中管理系統(tǒng)

2.2.4 人事管理系統(tǒng)

建立基于Hadoop平臺(tái)的全院統(tǒng)一的人力資源管理平臺(tái)，提高信息共享度，通過分布式文件存儲(chǔ)可以防止人力信息丟失，并且可以對(duì)操作過程進(jìn)行回溯和與財(cái)務(wù)等其他系統(tǒng)的無縫集成，全面支持人事管理業(yè)務(wù)[19]。

支撐現(xiàn)有人事管理系統(tǒng)：HRP人力資源管理系統(tǒng)是涵蓋全院?jiǎn)T工的統(tǒng)一的人事信息管理平臺(tái)，用于支撐全院日常人事管理業(yè)務(wù)。通過報(bào)表或接口方式支持干部綜合信息庫(kù)和員工信息庫(kù)的統(tǒng)計(jì)和上報(bào)功能。

可視化的全院組織機(jī)構(gòu)和崗位管理：組織管理重點(diǎn)突出組織機(jī)構(gòu)管理、職位管理和職務(wù)管理三個(gè)部分。實(shí)現(xiàn)對(duì)全院各級(jí)組織機(jī)構(gòu)和崗位的動(dòng)態(tài)管理并及時(shí)準(zhǔn)確掌握組織機(jī)構(gòu)、崗位設(shè)置等信息，為成本核算、績(jī)效考核和結(jié)構(gòu)化調(diào)整提供決策支持依據(jù)。

3 分布式平臺(tái)改造后效果

數(shù)據(jù)歸口統(tǒng)一，極大助力醫(yī)院決策分析：該系統(tǒng)底層基于Hadoop大數(shù)據(jù)技術(shù)并且集成了物資管理系統(tǒng)、設(shè)備管理系統(tǒng)、財(cái)務(wù)管理系統(tǒng)、人事管理系統(tǒng)等四個(gè)系統(tǒng)，同時(shí)利用了部隊(duì)醫(yī)院通用的軍衛(wèi)一號(hào)系統(tǒng)、軍隊(duì)財(cái)經(jīng)系統(tǒng)等，統(tǒng)一了醫(yī)療數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)流程，滿足了不同物資管理需求，搭建了設(shè)備全生命周期管理體系，實(shí)現(xiàn)了全成本核算，滿足了全過程、全要素、全時(shí)限的財(cái)務(wù)需求，建立了全院統(tǒng)一、集中的人力資源管理體系，搭建了績(jī)效考核歸集展示平臺(tái)，助力醫(yī)院決策分析（圖6）。

圖6 藥品采購(gòu)決策分析

去中心化，使負(fù)載更加均衡：該系統(tǒng)通過底層搭建Hadoop集群，將數(shù)據(jù)集存儲(chǔ)在分布式文件管理系統(tǒng)中，加快了數(shù)據(jù)處理速率，為部隊(duì)醫(yī)院實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)安全、數(shù)據(jù)保密提供了保障，同時(shí)對(duì)于當(dāng)前公立醫(yī)院中心數(shù)據(jù)庫(kù)業(yè)務(wù)臃腫具有很好的改善效果，實(shí)現(xiàn)了去中心化，使醫(yī)院部分業(yè)務(wù)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了負(fù)載均衡。該平臺(tái)采用多個(gè)機(jī)器節(jié)點(diǎn)組成的Hadoop大數(shù)據(jù)服務(wù)器集群，來構(gòu)建分布式的存儲(chǔ)系統(tǒng)，構(gòu)建一個(gè)可橫向擴(kuò)展的數(shù)據(jù)集群，后期當(dāng)磁盤空間不足時(shí)，直接添加服務(wù)器磁盤即可進(jìn)行動(dòng)態(tài)擴(kuò)容，當(dāng)計(jì)算性能不足時(shí)，直接增加服務(wù)器節(jié)點(diǎn)，即可動(dòng)態(tài)增加CPU和內(nèi)存資源。

醫(yī)療數(shù)據(jù)安全性極大增強(qiáng)：HDFS通過MapReduce分布式算法，將數(shù)據(jù)的訪問和存儲(chǔ)分布在大量服務(wù)器之中，在可靠地多備份存儲(chǔ)的同時(shí)還能將訪問分布在集群中的各個(gè)服務(wù)器之上，該分布式文件存儲(chǔ)系統(tǒng)能夠自我修復(fù)，具有高可擴(kuò)展性，無需停機(jī)動(dòng)態(tài)擴(kuò)容；高可靠性，數(shù)據(jù)能夠自動(dòng)檢測(cè)和復(fù)制；高吞吐量訪問，消除了訪問瓶頸，是傳統(tǒng)存儲(chǔ)構(gòu)架的一個(gè)顛覆性發(fā)展。

4 結(jié)論

本文通過Hadoop分布式平臺(tái)搭建軍隊(duì)中心醫(yī)院HRP系統(tǒng)，通過分布式存儲(chǔ)、并行計(jì)算等技術(shù)使醫(yī)院數(shù)據(jù)安全性、保密性更高，同時(shí)利用Hadoop技術(shù)實(shí)現(xiàn)了異地備份，部分實(shí)現(xiàn)了醫(yī)院信息化去中心化的愿景，提供高質(zhì)量醫(yī)療服務(wù)的同時(shí)，講求成本效益，引入了競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制，用較少的投入取得了較好的醫(yī)療服務(wù)效果。提高了醫(yī)院自身的生存與發(fā)展能力，增強(qiáng)了內(nèi)部控制和抵御風(fēng)險(xiǎn)能力。然而，本系統(tǒng)雖然在醫(yī)療數(shù)據(jù)安全性，業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)采集速率上有了較大提升，且使醫(yī)院網(wǎng)絡(luò)去中心化，負(fù)載更加均衡，但該系統(tǒng)在數(shù)據(jù)采集效率上仍有提升空間，未來準(zhǔn)備將Spark并行計(jì)算引入該平臺(tái)，進(jìn)一步加快數(shù)據(jù)處理效率，同時(shí)引入?yún)^(qū)塊鏈技術(shù)，使醫(yī)療數(shù)據(jù)安全性更高。