基本信息
- 项目名称：
- 基于元胞自动机算法的医院体检排队模型
- 来源：
- 第十一届“挑战杯”国赛作品
- 小类：
- 生命科学
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 目的 构建体检排队系统的优化模型，实现对受检人员体检排队的定性描述及量化分析，以提高设备利用率、减少受检人员等待时间。 方法 建立以体检时间、路途时间及排队时间之和最小为目标函数的非线性规划模型，根据元胞自动机算法，利用Matlab7.0软件编程模拟求解。 结果 得到每位受检人员的最佳体检顺序及相应时间安排，为医院医疗资源合理配置提供决策依据。 结论 利用该算法只需输入原始数据即可得到相应的结果，操作简便易行，适用于医院体检排队的安排。
- 详细介绍：
- 我国历时20余年的卫生改革成绩有目共睹，但是在某些方面政策还不够完善，表现出以“看病难，看病贵”为突出症状的一系列社会问题，国家对此进行的系列卫生政策改革似乎收效甚微，提示我国医疗卫生服务系统(HDS)存在内部结构与功能缺陷，很难运用系统外部政策使之扭转。即HDS内部结构及其演化既是系统功能与行为规律的决定因素，也是外部政策的作用靶点。本研究从内部结构着手，结合实际情况为健康体检中心提供了行之有效的具体操作方法，从而为各项体检规则的制定提供更有效的理论依据和前瞻性研究。 1 采用数学方法解决医院的实际问题 构建数学模型，巧妙地将排队时间视为两点之间的权值，将对原目标函数的求解转化为求最短路，从而运用图论原理对个人的体检顺序做出定性分析。根据元胞自动机算法，利用Matlab7.0软件编程作出所有受检人员的体检安排，可较大地改善体检的服务质量和工作效率。尤其在团队体检讨论过程中，我们创造性地引入抱怨度α这一概念刻画受检人员的心理，使得该模型更加人性化。 2 排队安排快速而具体 我们根据某军队三级甲等医院健康体检中心调查所得资料，利用Matlab7.0软件编程对每位受检人员的到达时间、体检顺序、相应的时间安排以及结束时间等迅速作出具体安排，使得医疗服务更加及时、细致而全面。 3 对受检人员体检进行定性分析和定量安排 既往研究对体检排队多是做定性分析，而很少对个人体检的顺序及时间做出定量安排。本研究创新之处在于：利用元胞自动机算法模拟排队动力学模型，结合调查所得资料，直接利用Matlab7.0软件编程模拟产生每个人的体检项目、体检顺序及其相应的时间，实现了对受检人员体检排队的定性描述及量化分析。 4 可制作产品化的排队系统 按照所建立的数学模型，具体应用时只需输入原始数据，即到达体检中心的顺序、预期参与的项目，即可得到相应安排，操作简便易行。在此基础上，可深入探讨，构建可视化操作平台，制作辅助排队系统，使之产品化。 5 医院、个人利益同时达到最优化 应用本模型可提高医院体检中心的设备利用率、降低受检人员等待时间，对个人体检排队顺序做出最优安排。同时明确标出受检人员需要的等待时间，方便其在一定范围内自由安排时间，从而降低其抱怨度。 6 有一定的推广价值 本模型不仅适用于体检中心、医院门诊等处的排队系统，而且在火车飞机等售票处、银行窗口、公用电话亭、游乐场的游乐项目等涉及排队的场所均有较强的实用性。
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 目的：构建体检排队系统的优化模型，旨在提高设备利用率、减少受检人员等待时间。 基本思路： （1）收集原始资料。深入某院健康体检中心调研收集资料。 （2）构建数学模型。运用图论知识、元胞自动机算法，建立以体检时间、路途时间及排队时间之和最小为目标函数的排队动力学模型。（3）模型求解，结合临床予以分析。利用Matlab7.0软件编程计算得到受检人员的最优体检安排。
科学性、先进性及独特之处
- 科学性： (1)数据来源真实可靠(2)数学方法正确合理 图论、元胞自动机、Matlab软件编程均为国内外科学家公认。 先进性： (1)采用数学方法解决医院的实际问题(2)排队安排快速而具体(3)可制作产品化的排队系统 独特之处：(1)对受检人员体检进行定性分析和定量安排(2)分别解决个人、团体体检排队问题(3)医院、个人利益同时达到最优化
应用价值和现实意义
- （1）可直接应用于医院的体检排队顺序迅速安排。 （2）能提高医院体检效益。兼顾了提高设备利用率，使得各项体检设备都得以发挥其最大效用。使得患者等待成本和医院服务成本之和最小。 （3）能实现医院体检的产品化排队系统。深入探讨可构建可视化操作平台，制作辅助排队系统，使之产品化。 （4）有一定的推广价值。在售票处、银行窗口、公用电话亭、游乐场的游乐项目等涉及排队的场所均有较强的实用性。
学术论文摘要
- 本研究讨论的是如何安排受检人员的体检顺序，以提高设备利用率、降低受检人员等待时间的问题。 本文讨论的是如何安排受检人员的体检顺序，以提高设备利用率、降低受检人员等待时间的问题。 本文依据受检人员的到达时间符合非时间齐次Possion过程，建立了以体检时间、路途时间及排队时间之和最小为目标函数的非线性规划模型，即排队动力学模型。将对原目标函数的求解转化为求最短路问题，从而运用图论原理、Matlab7.0软件编程对个人的体检顺序做出定性分析和定量安排，并代入数据予以检验。 在此基础上，我们将团体体检分为将团体视为一个整体、将团体的各队员全部分开、分组体检等三种情况予以讨论。对于分组体检，又引入了抱怨度 ，运用图论知识予以定性分析。建立以完成检查的总时间最短为目标函数、各体检者的等待时间最短为约束条件的非线性规划模型，利用元胞自动机模拟求解，并以某院体检中心为例予以分析讨论。最终得到每个个体的体检项目、体检顺序及相应时间安排。实现对受检人员体检排队的定性描述及量化分析，以提高设备利用率、减少受检人员等待时间。
获奖情况
- 本作品主要内容于2008年11月在《解放军医院管理杂志》以论著形式刊登，该期刊为国家科技部中国科技论文统计源期刊（核心期刊）、全军优秀医学期刊，其2008年的影响因子为0.515。利用数学建模所作相关论文及获奖情况在此一并列出。 1. 黄英辉，李立奇，何婷，罗万春. 元胞自动机算法在医院个人体检排队中的应用. 解放军医院管理杂志，2008,15(11): 1070-1072.（Article, IF 0.515） 2. 黄英辉，李立奇，罗万春. 支持向量机在临床疾病诊断中的应用[J] 数学的实践与认识，2008,38(23):101-103.(Article, IF 0.133) 3. 罗万春，刘岭，龚利红，黄英辉，李立奇，易东. 基于感知器的临床疾病诊断模型. 实用诊断与治疗杂志，2008,(5): (Article, IF 0.997) 4. 黄英辉，何婷，李华君等. 饮料罐体的优化设计方案. 宁波职业技术学院学报，2009，（录用，已交版面费，2009年10月刊登）。 5. 全国大学生数学建模竞赛 全国一等奖, 2006.
鉴定结果
- 无
参考文献
- 1. 马琳.疗养院体健中心动态排队系统[J].中国数字医学,2007,1（1）:23-25. 2. 茆诗松.统计手册[M].北京:科学出版社,2003. 3. 于鑫等.基于元胞自动机的流行病传播模型及模拟[J].计算机工程与应用,2005.2:205-206. 4. Dayan B, Leiba, Weiss, et a1.Waiting time is a major predictor of patient satisfaction in a primary military clinic．Mil Med,2002,167:842-845． 5. 吴昊，刘国祥，任家顺等.业务流程重组在数字化医院建设中的应用[J].中华医院管理杂志，2004，20：556-559. 6. 周庆逸，梁万年.以病人为中心优化门诊流程[J].中华医院管理杂志，2004，20：491-493. 7. 赵育新,谢峻.建模与仿真技术在医院伤病员救治排队系统中的应用[J].解放军医院管理杂志，2005,12（5）:463-464. 8. 张鹭鹭,医疗卫生服务系统建模方法学研究[J].解放军医院管理杂志,2007,3（3）：237.
同类课题研究水平概述
- 排队论模型,是通过数学方法定量地、对一个客观复杂的排队系统的结构和行为进行动态模拟研究，科学、准确地描述排队系统的概率规律。在医院管理中,利用排队论对医院门诊、诊室的排队系统的结构和行为进行科学的模拟和系统的研究。可以对诊室和医生安排进行最优设计,以获得反映其系统本质特征的数量指标结果,满足患者及其家属需求的同时,将有效避免资源浪费。具体构建排队论的数学模型有： 1 Markov排队模型 进行定量分析和讨论，利用此模型可以解决医院服务系统中人员的安排配置问题,为医院管理提供可靠的决策依据，但是未能对诸多设备、项目做出统筹安排。其应用面较窄，临床难以推广应用。 2 网络排队系统 利用单片机开发环境等构建医院网络排队系统。将工业用单片机技术与微型机技术在医院管理服务中巧妙结合,开辟了工业技术、民用技术与商业相结合的一条新路。虽较好地解决了医院诊室内部问题，却难以应用于健康体检中心这一特殊科室。 3 随机模型 运用离散事件系统建模，利用计算机仿真模拟排队，可以对医院的手术室等提供优质服务，如建一个规模相同的手术室是否合理等实际问题。但是难以解决体检中心的综合排队问题。当有文献做定量分析和讨论时则往往是针对单一科室而言，如医院B 超检查患者排队系统的统计调查与分析等；或与现有HIS(Hospital Information System)系统驳接，故未能从整体上做出统筹安排。 4 未应用数学模型 国内外较多研究针对医院排队情况进行定性分析，从全局角度把握。此类研究虽有一定的理论价值，但实用性相对欠缺，有待进一步提高。 5 未有研究者利用元胞自动机算法构建数学模型，对医院体检排队进行安排。在满足受检人员等待时间最短的基础上，同时兼顾提高设备利用率，使得各项体检设备都得以发挥其最大效用。患者等待成本和医院服务成本之和最小，即可达到节约社会资源的目标，故既往模型在这方面有待进一步改进。 本作品从内部结构着手，利用元胞自动机算法构建体检排队系统的优化模型，旨在提高设备利用率、降低受检人员等待时间，对体检顺序、相应时间迅速做出最优安排，进而为各项体检规则的制定提供更有效的理论依据和前瞻性研究。
