可重入手术系统排程优化问题研究

发布时间：2020-11-22 03:23

　　 随着国内对医疗卫生的重视程度日益加深,我国医疗市场已经出现了大医院人满为患而中小型医院尚有资源闲置的问题,医疗卫生资源供给限制与医疗服务需求膨胀之间的矛盾亟待解决。新医改以来,各种政策对医院的运营管理能力提出了更高的要求,高效分配医疗资源的重要性不言而喻,以更低的成本为患者提供更为满意的服务已成为医院立足医疗市场的有力竞争保障。手术系统作为医院的中心枢纽,包括手术相关人员、物资、器械设施等资源,是医院收入和支出的重要来源。提高手术系统运行效率已成为降低医院运营成本、提升医院综合效益和保证医疗服务质量的关键问题,而提高手术系统运作效率的重要途径则是高效的手术排程。本文将手术排程作为一个包括术前准备、术中手术与术后恢复在内的三阶段问题进行研究,其中术前和术后阶段共用床位资源。本文考虑了手术创伤和未彻底消除的麻醉影响可能导致患者病情恶化的情况,将三个阶段之间不允许等待这一限制加入了约束条件,提出了以患者的平均恢复完成时间最小化为目标的无等待可重入手术排程模型。针对该手术模型的特点,设计了基于遗传算法和变邻域搜索的混合算法GA-IVNS,并在变邻域搜索中设计了六种基于基因块的邻域结构。通过数值实验对相关算法的性能进行了对比分析,表明GA-IVNS算法求解性能更优,且根据问题特性对邻域进行策略性设计有助于算法效率的提高。为了进一步增加排程算法的实用性,本文还考虑了手术各阶段不确定服务时间及老幼年患者手术需求特性,在术中和术后阶段采用三角模糊数描述手术和恢复时长,同时考虑在术前阶段老幼年患者的恶化效应所导致的不确定准备时间。以患者的平均恢复完成时间最小化为目标建立了无等待不确定可重入手术排程模型,并且在GA-IVNS算法的基础上提出了 GA-AVNS算法。该算法不仅将基于选择概率的轮盘赌规则应用于邻域间自适应变换,并且结合新问题的特点进一步对邻域进行了策略性设计,最后通过实验比较分析验证了该算法的有效性,并且说明了在混合算法中加入自适应邻域选择机制有助于算法效率的提高。
【学位单位】：武汉大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：R197.3;TP18
【部分图文】：

手术开始时间，使得患者的平均恢复完成时间最小。??由于生产制造系统与医疗服务系统具有一定的相似性，因此越来越多的学者??将生产制造系统中的理论用于医疗服务研宄中。患者手术流程图如图３．１所示，??医院的多个手术室或多个ＰＨＵ－ＰＡＣＵ床位可视为并行加工的同种机器（其中每??个ＰＨＵ－ＰＡＣＵ床位为多功能机），每一台手术视作加工工件，手术流程中的术??前、术中、术后三阶段相当于混合流水车间加工过程中的三道工序。患者的术前??准备和术后恢复均在ＰＨＵ－ＰＡＣＵ进行，因此该手术排程问题具有可重入特点，??可近似为无等待可重入混合流水车间调度问题，而此问题是一类强ＮＰ－ｈａｒｄ优??化调度问题（Ｈａｌｌ等，２００８）。??１８??

武汉大学硕士学位论文ｔｌ?ｃｕｔ２?ｃｕｔｌ?ｃｕ”?丨丨＂丨｜?，?，?１?７?６?５?｜１０?４?８?２?９?１?父代?２?２?９?３?８?４?ｌ９?３?８：４?１?８?｜?２?Ｉ?９?Ｉ?１?ｆ代?２?２?７?６?５?１０?４二＇－．?ｉ????１??；?ｉ．．．．．．?．?ｉ?：??．．；．ｊ＾：］ｌｊ：ＴＶ８ｊ４７ｉ：７：ｉ?６?｜?５?｜ｉ〇｜?２?子代?２?２?７?－?６￣＾Ｓ?；１Ｑ?４?｜图３．５交叉操作??作??依据变异概率用其他等位基因替换个体部分现有维持种群多样性。在此采用插入变异法，具体过位ｃｆｅ／ｅ／ｅ和／？從７＊／?，将位的基因删除，然后因右移一位，最后将之前删除的基因填入／ｗｅｒｒ位ｉｎｓｅｒｔ?ｄｅｌｅｔｅ??

??图３．７所示的调度甘特图可以更直观地解释块的定义：对应患者序列为??｛６，２，１，９，５，４，１０，３，７，１１，８，１３，１２｝，分为?４?个子序列（块），分别为｛６，２，１，９，５，４，１０｝、??｛３，７｝、｛１１｝和｛８，１３，１２｝。??紫色：术前准备?黄色：术中执行?绿色：术后恢复??１０?门???１?１?１???５?７??９?－Ｓ???—?－??９?１１?１２??８??????????１?４?１３??刹?了?一?????????＿??昤?２?３?８??Ｉ?６—?ｒ—￣?＿??６?１０??｜１?ＷＩＺＩｌＺＪ「?—??５｜?、二人＂／?■?ｉ??１：?ｆ?＝?Ｈ‘?Ｉ??０?５０?１００?１５０?２００?２５０?３００?３５０?４００?４５０?５００?５５０?６００?６５０?７００?７５０?８００??时间／ｍ??图３．７调度甘特图??３．４．６．２令Ｐ域结构??与工件（在此为患者）顺序相关的邻域类型主要有三种：ｉｎｓｅｒｔｉｏｎ移动（从??一个工件序列中随机删除一个工件并将它随机插入到工件序列的其它位置上）、??ｓｗａｐ移动（随机交换工件序列中两个相邻或不相邻的工件）和ｒｅｖｅｒｓｅ移动（任??选两个工件，将这两个工件之间所有工件逆序）。结合本研究问题的特点，本文??提出以下六种基于块的邻域结构丨ｙＶｐＡ＾，７Ｖ３，ｉＶ４，Ｋ丨，其巾ｗ为当前染色体??中块的个数。六种邻域结构分别进行块内或块间移动操作，有助于使块的个数尽??ｎＪ能减少，以减少等待忠者数量和手术室纪?
【参考文献】

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本文编号：2894030