供需不确定下考虑调剂和替代的成分血制备—库存系统动态优化研究

With the prevailing practice of blood component therapy in clinic, one of the central tasks of blood banks is to control the production and inventory of blood components to optimally match supply and demand. However, the existing research mostly considers the independent inventory control of whole blood or one or several kinds of blood products, and rarely considers the decision problem in blood component production, which is a key process in blood collection and supply. That is, the extant literature ignores the fact that there is relevance in terms of variety and quantity of blood components produced from the same raw materials (whole blood) by using different production schemes. Therefore, this study aims at the integrated optimization of production-inventory system for blood components. First, we will comprehensively analyze the characteristics of production-inventory system for blood components, e.g., the different fixed shelf life of blood products, the uncertainty in the supply of whole blood and demand for blood products, the complex substitution possibilities among different blood groups for each of the blood products, and emergency transshipments from other blood banks are allowed. Then, we will consider four practical scenarios according to potential combinations of blood transshipments and blood group substitutions, i.e., without transshipment and substitution, transshipments-only, substitutions-only, and combined transshipment and substitution. For each of the scenarios, we will develop a dynamic optimization model for production-inventory system for blood components and design an effective solution method. The research achievements are expected to provide scientific theory and methods for the optimal decision-making of production-inventory system for blood components.

随着成分输血在临床上的广泛应用，血站的中心任务之一是进行成分血的制备和库存控制，以尽量实现供需平衡。然而，现有研究大多考虑全血、某一种或几种成分血各自独立的库存管理，且很少考虑成分血制备这一采供血关键环节的决策问题，忽略了绝大多数全血是被制备成成分血再用于临床以及由全血这一原料采用不同方案制得成分血在品种和数量方面存在关联性这一事实。为此，本项目拟研究成分血制备—库存系统集成优化问题，分析该系统的显著特性（如不同血液制剂有各自的固定有效期、各血型全血采集和各种血液制剂需求的不确定性、每种血液制剂不同血型间具有复杂替代关系、允许从其它血站调剂血液等），并考虑实际中血液调剂和血型替代策略的不同组合，针对无调剂和替代、只有调剂、只有替代、同时有调剂和替代这四种情形，分别建立供需不确定下成分血制备—库存系统动态优化模型，并研制有效的求解方法，以期为成分血制备—库存系统优化决策提供科学的理论和方法。

血液是关系国家安全和社会稳定的重要战略资源和稀缺资源，随着成分输血成为输血的主流形式，成分血制备—库存系统优化问题的重要性不言而喻。血站的中心任务之一就是进行成分血制备和库存控制，以尽量实现供需平衡。然而，现有研究大多考虑全血、某一种或几种血液制剂各自独立的库存管理，且很少考虑成分血制备这一采供血关键环节的决策问题，忽略了绝大多数全血是被制备成成分血再用于临床以及由全血这一原料采用不同方案制得成分血在品种和数量方面存在关联性这一事实。为此，本项目针对成分血制备—库存系统集成优化问题，分析了该系统的一些显著特性（例如不同血液制剂有各自的固定有效期、全血采集和各种血液制剂需求的不确定性、每种血液制剂不同血型间具有复杂替代关系、允许从其它血站紧急调剂血液等），并考虑实际中血液调剂和血型替代策略的不同组合，分别建立供需不确定下成分血制备—库存系统动态优化模型，并研制有效的求解方法，具体包括：供需随机环境下成分血制备—库存系统动态优化模型及算法、供需随机环境下考虑生产和需求替代的成分血制备—库存系统动态优化模型及算法、供需随机环境下具有后备血站的血小板库存控制策略、双源供应和供需随机条件下的血小板制备—库存系统动态优化模型及算法、随机需求和产出下血小板供应链库存协同控制策略。研究成果可为成分血制备—库存系统优化问题提供科学的理论和方法，并有助于提升血站的采供血运作管理水平，在提高临床用血需求保障能力的同时，尽量减少血液资源浪费和系统运营成本。