门诊预约管理中基于仿真优化的联合能力计划与调度方法

This project is aimed to research the capacity allocation and scheduling theory and methods of appointment system based on simulation optimization according to the practical needs of hospital outpatient departments. The simulation optimization methods are developed to improve the resources utilization and patients satisfactions considering different environments such as patients’ preferences for doctors and appointment time, no-shows, proportion of walk-in patients, queue discipline for new and return patients, arrival rate fluctuation in different times of a session, doctor cooperation, including four types of joint capacity and scheduling methods: single-stage model considering patients’ and doctor’s behavior; two-stage model considering examination; two-stage model with patients classification, sequence and capacity reservation; two-stage, multi-period model considering indirect waiting. This research extends the original single-period, single-stage queueing model to multi-period, multi-stage simulation optimization model, facilitating the analysis of impacts of behaviors on the system efficiency. The results enrich and develop the outpatient appointment scheduling theory and methods, and provide technique supports to the appointment management and appointment system in our country.

本项研究以医院门诊预约挂号的现实需求为背景，研究基于仿真优化的门诊资源能力分配与预约调度理论和方法。综合考虑患者对就诊时间和医生偏好、患者爽约、现场挂号患者比例、初诊复诊患者并列排队、开诊周期内不同时段就诊患者数量的波动性、医生诊疗速度和时间的非一致性、医生协作等多种场景因素，建立以提高门诊资源利用率和患者就诊满意度为目标的仿真优化方法，包括：考虑医生与患者行为的单阶段联合能力计划与调度方法；考虑检查环节的两阶段联合能力计划与调度方法；考虑不同类型患者排序及能力预留策略的两阶段联合能力计划与调度方法；考虑延迟问诊的两阶段、多周期联合能力计划与调度方法。该项研究将原有仅考虑单阶段、单周期的排队模型扩展到多阶段、多周期的仿真优化模型，更有利于分析影响预约系统效率的行为因素。研究成果不仅丰富和发展医疗门诊预约调度理论与方法，也对我国医院管理者建立门诊预约管理系统，实施预约管理提供方法与技术支持。

设计良好的预约系统通过决策患者就诊时间，达到提供方便快捷的诊疗服务和平稳工作流程的目的。本项目通过实地调研和查阅文献，定量化描述患者偏好、爽约概率和临时到达概率等环境因素，围绕平衡患者候诊时间和门诊效率，分别研究动态和静态两类门诊预约系统联合能力计划与调度问题的决策方法。对于动态问题，分别在单个医生和多个医生的场景下，对一系列逐个到达的存在偏好时段的预约请求，以系统效用最大化为目标，提出存在诊疗服务公平性约束和不存在诊疗服务公平性约束两种序列预约调度算法，同时确定最优调度患者数和每个患者的调度时段。通过分析目标函数的单峰性，设计便于实时调度的优化算法。对于静态问题，分别在存在和不存在临时到达患者的场景下，以效用最大化为目标同时决策预约患者的指派时段和紧急患者的预留方案，结合目标函数的多模性和次模性设计启发式策略。本研究设计多种不确定环境因素的应对机制，丰富门诊预约调度算法，对改进医院服务流程和提高服务质量有一定现实意义和指导作用。结合本课题研究发表SCI论文4篇，中文期刊1篇，在审论文2篇。人才培养方面支持硕士研究生4人。