大規(guī)模預(yù)防接種點概念模型設(shè)計

富 涵，祖正虎，王長軍

2001年美國炭疽郵件事件發(fā)生后，各國開始全面加強反生物恐怖能力建設(shè)?？焖匍_展大規(guī)模疫苗接種行動,是防控天花等生物恐怖襲擊最有效的公共衛(wèi)生手段。為實現(xiàn)有限資源在短時間內(nèi)發(fā)揮最大保護作用，首先需要規(guī)范應(yīng)急疫苗接種設(shè)施的運行邏輯和資源配置標準，而我國現(xiàn)行的《中華人民共和國疫苗管理法》和《預(yù)防接種工作規(guī)范》等法律法規(guī)中的相關(guān)方案尚不足以應(yīng)對此類生物恐怖襲擊事件[1-2]。

國外研究人員建立了一系列大規(guī)模預(yù)防決策模型和工具。例如，生物恐怖與流行病暴發(fā)響應(yīng)模型(BERM)[3]和臨床資源規(guī)劃模型生成器(CPMG)[4]等用電子表格呈現(xiàn)的工具，Maxi-Vac[5]和RealOpt[6]等結(jié)合仿真模型進行規(guī)劃的工具，以及動態(tài)分配點模擬器(D-PODS)[7]等評估不同規(guī)劃對行動效率影響的工具。這些研究均以公共衛(wèi)生應(yīng)急準備計劃為依據(jù)，建立了適用于大規(guī)?，F(xiàn)場預(yù)防接種和抗生素發(fā)放等應(yīng)用場景的模型算法，為本研究提供了方法借鑒。

當前，我國疾病預(yù)防控制體系的網(wǎng)底是社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)中心[8]。但是，充分發(fā)揮社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)中心應(yīng)急隊伍的應(yīng)急功能，仍面臨任務(wù)不明確、流程不清晰、資源配置合理性欠缺等現(xiàn)實難題。為此，本研究運用業(yè)務(wù)流程管理的相關(guān)技術(shù)分析大規(guī)模預(yù)防接種業(yè)務(wù)需求，提出一種基于社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)中心的，以業(yè)務(wù)流程和人員物資配置為主要內(nèi)容的大規(guī)模預(yù)防接種行動的概念模型，并以天花生物恐怖襲擊背景下的大規(guī)模應(yīng)急接種為想定案例，驗證概念模型的可用性，為我國大規(guī)模預(yù)防接種提供參考。

1 大規(guī)模預(yù)防接種行動業(yè)務(wù)需求分析

業(yè)務(wù)流程建模之前，本研究進行了大量的文獻調(diào)研，對中英文數(shù)據(jù)庫和政府網(wǎng)站的大規(guī)模預(yù)防接種行動相關(guān)內(nèi)容進行分析。根據(jù)文獻調(diào)研結(jié)果，大規(guī)模預(yù)防接種的核心業(yè)務(wù)需求包括預(yù)檢分診、接種登記、接種教育、醫(yī)學評估、醫(yī)學咨詢、疫苗接種、留觀、表單收集、癥狀檢查、應(yīng)急處置和轉(zhuǎn)院11個部分[9]。核心業(yè)務(wù)構(gòu)成了接種點運行的主體部分，囊括了居民預(yù)防接種可能通過的主要環(huán)節(jié)，需要大量的專業(yè)人員和物資；這些核心業(yè)務(wù)所需資源的籌措效率和配置的合理性直接影響接種點的運行效率[9]。

2 大規(guī)模預(yù)防接種行動流程設(shè)計

通過上述業(yè)務(wù)需求分析確定的大規(guī)模預(yù)防接種行動概念模型，包括行動業(yè)務(wù)流程和資源需求測算兩個部分。行動業(yè)務(wù)流程模型是通過分析大規(guī)模預(yù)防行動業(yè)務(wù)時序邏輯，使用業(yè)務(wù)流程建模語言BPMN對核心業(yè)務(wù)流程進行的規(guī)范化描述[10-11]。模型見圖1，主要包括3個方面：任務(wù)、執(zhí)行任務(wù)的主體以及任務(wù)之間的關(guān)聯(lián)。任務(wù)對應(yīng)預(yù)檢分診、接種登記等全部11個核心業(yè)務(wù)；執(zhí)行任務(wù)的主體對應(yīng)關(guān)鍵人力資源，包括預(yù)檢分診組、接種登記組、接種教育組、醫(yī)學評估組、接種組、留觀組和應(yīng)急處置組，共7個任務(wù)組，每個任務(wù)組與模型的1個泳道對應(yīng)，其職責是執(zhí)行該泳道中的任務(wù)；任務(wù)與任務(wù)之間以執(zhí)行的先后順序依次連接，序列流中插入的網(wǎng)關(guān)表示關(guān)鍵的決策點，決定了任務(wù)流程的走向、居民流向和資源需求數(shù)量。

圖1 大規(guī)模預(yù)防接種行動任務(wù)流程

3 大規(guī)模預(yù)防接種行動人力資源需求測算

考慮到生物恐怖等事件發(fā)生率低，缺乏預(yù)測人數(shù)激增的數(shù)據(jù)，以及實際行動中的人流控制等因素，可采用“接種點運行效率”作為平均人流速度的合理假設(shè)，表示接種點運行時居民以恒定速率到達和離開[9]。本研究基于此假設(shè)，采用以下資源決策邏輯確定資源測算方法：決策人員首先制定接種目標以確定接種點運行效率，然后選擇預(yù)先為接種點設(shè)計的接種流程和分流比例估計每個任務(wù)的總運行效率需求，最后使用經(jīng)驗性或統(tǒng)計性工作效率數(shù)據(jù)，考慮輪班和人員損耗確定最終資源需求。

3.1 接種點運行效率 接種點運行效率Robject即接種點內(nèi)人群的總體流速，由目標人數(shù)P、運行天數(shù)T、每日運行時長H和接種點數(shù)量N4個變量決定[9]，計算方法為：

3.2 任務(wù)運行效率 任務(wù)運行效率RTaskn，即在確定的接種點運行效率下經(jīng)過核心任務(wù)n的人群流速，是關(guān)于接種點運行效率Robject和到達該任務(wù)的居民比例Pn兩個變量的函數(shù)。到達任務(wù)n的居民比例Pn，是由行動任務(wù)流程決定的，通過匯總通向任務(wù)n的路徑的分流比例進行計算，以Pnij表示從第1項任務(wù)至第n項任務(wù)的第i條路徑中在任務(wù)j處的人群分流比例，以ΠPnij表示從第1項任務(wù)至第n項任務(wù)的第i條路徑中所有分流比例的乘積，即由第i條路徑進入任務(wù)n的居民比例，經(jīng)過所有路徑到達任務(wù)n的居民比例之和即為Pn。若規(guī)定集合A為經(jīng)由第1條路徑通向任務(wù)n的所有任務(wù)序號的集合，集合B為經(jīng)由第2條路徑通向任務(wù)n的所有任務(wù)序號的集合，以此類推，規(guī)定路徑不超過3條，則Pn的計算方法為：

RTaskn使用到達任務(wù)n的居民比例，乘以接種點的運行效率進行計算，計算方法為：

3.3 員工數(shù)量 基于“勞動效率定編法”的基本原理[12]，本研究改寫了定編人數(shù)計算公式，分別計算1個班次和總班次的員工數(shù)量。

3.3.1 特定任務(wù)一個班次的員工數(shù)量 任務(wù)n的員工需求wn，用任務(wù)n運行效率RTaskn除以員工工作效率WTaskn進行計算，計算方法為：

3.3.2 特定任務(wù)的總員工數(shù)量 任務(wù)n的總員工數(shù)量wTotaln需要考慮員工輪休和損耗，因此引入αn和βn兩個系數(shù)，αn表示任務(wù)n的員工輪班系數(shù)，定義為接種點運行時間與員工工作時間的比值，取值范圍為[1,+∞)，其計算方法為：αn=T×H÷W,其中W為員工的工作時間；βn為任務(wù)n的員工損耗系數(shù)，定義為員工實際參與工作的總時間與應(yīng)參與工作的總時間的比值，用于表示員工生病等原因無法工作造成的人員損耗，取值范圍為(0,1)，則wTotaln的計算方法為[12]：

4 大規(guī)模預(yù)防接種行動重點物資需求測算

核心任務(wù)的物資需求與員工數(shù)量、換班次數(shù)、任務(wù)需求、資源屬性等諸多因素有關(guān)，下面以個人防護裝備、疫苗、冷鏈設(shè)備和急救物資為例表示本研究的物資計算方法。

4.1 個人防護裝備 個人防護裝備的數(shù)量Nfh與接觸居民的員工數(shù)量和換班次數(shù)有關(guān)。假設(shè)每日的換班次數(shù)相同，用a表示，a與接種點運行天數(shù)T的乘積即為換班總次數(shù)，用b表示，即b=a×T；假設(shè)所有核心任務(wù)員工均需要防護用品，并規(guī)定集合M為所有需要防護物資的任務(wù)序號的集合，那么，用所有核心任務(wù)員工數(shù)量的總和乘以換班次數(shù)即可表示個人防護裝備數(shù)量，用公式表示為：

4.2 疫苗 本研究定義最低疫苗需求Nym為平均到達一個接種點的居民數(shù)量，用公式表示為：

4.3 冷鏈設(shè)備 本研究定義用于疫苗儲存的普通冰箱數(shù)量Npb為疫苗儲備數(shù)量Nym除以冰箱容量V，用公式表示為：

用于疫苗接種的臺式小冰箱數(shù)量Ntb取決于接種單元數(shù)量。若1個接種單元為1名接種員工配備1臺臺式小冰箱，wv為1個班次的接種員工數(shù)量，則：

4.4 急救物資 急救藥品等急救物資需求需要考慮藥物不良發(fā)生發(fā)生率、事件性質(zhì)引發(fā)的心理性不良反應(yīng)等因素，為此筆者用放大系數(shù)表示上述因素產(chǎn)生的影響，將其定義為，在特定事件的疫苗接種中需要急救的居民數(shù)量與常規(guī)接種門診需要急救的居民數(shù)量之比，用γ表示，取值范圍為[1,+∞)；同時，將常規(guī)接種門診的急救物資儲備數(shù)量定義為基本儲備數(shù)量Jjw，Jjw與γ的乘積即為本研究定義的應(yīng)急物資需求數(shù)量Njw，用公式表示為：

5 大規(guī)模預(yù)防接種行動資源需求測算——以天花生物恐怖為例

情景：上海某商場發(fā)生天花恐怖襲擊，6 d后發(fā)現(xiàn)需要對潛在暴露人員進行預(yù)防接種，計劃在5 d內(nèi)為50萬人接種一劑次的天花疫苗，計算資源需求。

5.1 驗證過程 本研究使用文獻調(diào)研結(jié)果假設(shè)行動目標，運用文獻中提取的模型參數(shù)進行資源需求算法驗證。第一步：決策人員確定接種點數(shù)量為50，每日運行10 h，共5 d；一天一換班，共兩班，則輪班系數(shù)為2；各崗位損耗系數(shù)均為0.99。第二步：決策人員選擇員工工作效率參數(shù)（表1）。第三步：決策人員使用預(yù)先設(shè)計的接種流程（以圖1為例）和參數(shù)初始化分流比例（圖2）[4,7]，運用公式（2）計算到達每個任務(wù)的人員比例Pn，如接種登記任務(wù)需處理的居民占所有到達接種點居民的比例為95%+5%×50%=97.5%。第四步：使用上文資源需求測算方法進行計算。筆者以R軟件對流程任務(wù)和公式進行編碼，將接種目標和表1中的參數(shù)輸入模型模擬了此計算過程。5.2 計算結(jié)果 通過上述方法驗證得到每小時接待200個居民的接種點運行5 d的人員和物資需求（表2和表3）。

圖2 接種點居民分流示意圖

表1 接種點員工工作效率參數(shù)

表2 每小時接待200個居民的接種點運行5 d的員工需求

表3 每小時接待2 00個居民的接種點運行5 d的關(guān)鍵物資需求

6 結(jié)論

本研究綜合運用文獻調(diào)研、業(yè)務(wù)流程建模和數(shù)學建模等方法，形成了以行動業(yè)務(wù)流程和資源需求測算為主要內(nèi)容的大規(guī)模預(yù)防接種行動概念模型，并以天花生物恐怖襲擊為想定情景，初步驗證了概念模型的可用性。該概念模型以BPMN為橋梁，實現(xiàn)了公共衛(wèi)生決策人員、業(yè)務(wù)需求分析人員和系統(tǒng)開發(fā)人員之間的有機聯(lián)結(jié)。通過BPMN的語言使用邏輯，將概念模型轉(zhuǎn)化為計算機語言，可直接編制計算機程序部署使用，從而實現(xiàn)快速業(yè)務(wù)展開和資源配置，有效提高我國社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)中心應(yīng)急隊伍執(zhí)行大規(guī)模預(yù)防行動任務(wù)的工作效率。

除本研究考慮到的影響業(yè)務(wù)流程建模與資源需求測算的主要因素外，在實際任務(wù)行動中，任務(wù)前人員培訓情況、資源保障條件和社會人員溝通等因素也可能影響行動效率，但目前還缺乏此類因素的定量化指標[15-16]。當前，全球正在開展新型冠狀病毒疫苗的大規(guī)模接種，我國應(yīng)以此為契機，及時關(guān)注各個國家不同疫情條件下疫苗接種行動中遇到的具體問題及有效做法，同時充分采集我國新冠疫苗接種中的各類相關(guān)數(shù)據(jù)，不斷優(yōu)化工作流程和資源配置，探索建立以社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)中心應(yīng)急隊伍為主體的大規(guī)模預(yù)防接種行動體系，為今后更加嚴峻的事態(tài)下，更大規(guī)模的公共衛(wèi)生應(yīng)急響應(yīng)打基礎(chǔ)、做準備。