基于离散事件系统仿真的县级公立医院资源优化配置研究——以超声科为例

段桂敏

（成都中医药大学管理学院，四川成都611137）

基于离散事件系统仿真的县级公立医院资源优化配置研究
——以超声科为例

段桂敏

（成都中医药大学管理学院，四川成都611137）

目的以成都某县级公立医院为研究对象，以超声科为例，识别服务流程及资源配置的瓶颈，并提出相应的资源配置建议。方法采用离散事件系统仿真技术，对超声科现有服务流程进行仿真，识别流程中资源配置的瓶颈、运用穷举法得出备选方案；通过仿真结果对比，选择最佳方案。结果彩超检查、B超检查和取报告的等待时间均接近或超过半个小时，接近或突破国家卫计委规定的阈限，仿真结果显示上下午的人员配置失衡是导致拥堵的直接原因。结论将住院部进行超声检查的患者统一安排至下午，并增加下午14：00～18：00之间B超检查和彩超检查的资源配置，即下午时段增加B超检查和彩超检查医生各一名，流程各个节点和全天各时段的患者平均等待时间均明显缩短。

仿生学； 超声； 卫生资源； 医院，县； 医院管理

“十二五”医改规划提出，要把县级医院改革放在突出位置，作为公立医院改革的重点任务全面推进，提升县级医院服务能力，是贯彻落实“保基本、强基层”的必然要求。因此，运用仿真方法优化资源配置、提升医院服务效率，对提升县级医院服务能力具有重要意义。医技科室作为辅助诊断和技术支持部门，在医院科室中具有重要地位，其检查、检验流程是否顺畅、患者等候时间是否合理对患者满意度具有重要影响。患者无法忍受长时间的等待[1]，排队等候时间过长会导致感知服务质量降低[2]，忍受超过病情本身带来的两倍痛苦[3]。超声科是医院的重要的医技科室之一，为医院其他科室提供强大的技术支持，所以资源的合理利用显得尤为重要。本研究以成都某县级公立医院超声科为研究对象，以离散事件系统仿真理论和优化决策理论为基础，通过现场调查法、观察法，获取超声科就诊流程、资源配置、患者到达分布数据，建立超声科系统仿真模型，分析影响服务效率的瓶颈，结合穷举法，对患者检查时间调度和资源配置进行优化，为医技部门流程优化与资源配置提供依据。

1 资料与方法

1.1 一般资料 本研究以成都某县级公立医院超声科就诊流程为研究对象，该医院于1952年成立，是成都市首批国家“二级甲等”综合性公立医院，医院设有18个科室，现编制床位600张，实际开放床位623张，2014年门诊量突破4万人，较上年增长20.84%，在当地医疗市场中发挥着重要作用。超声科是该医院的核心医技科室，在辅助诊断方面发挥着重要作用，目前拥有12位医务人员，其中9名医生，3名打字员。该科室共有6台超声设备，其中，B超机2台，彩超机4台。

经过深入的实地调研，详细了解该医院超声科就诊流程，如图1所示。患者到达超声科后，需要持缴费凭证和检查单到超声科窗口预约排号处领取排号签。排号处护士根据患者检查项目，确定B超室流向还是彩超室流向，并书写排号签，包括：号码和检查室。患者拿到排号签在超声科等候区等候，待医生喊到号码后，进入检查室检查。检查完毕后，在超声科等候区等待取报告，然后离开。

图1 超声科就诊流程

1.2 方法 本研究采用离散事件系统仿真技术，对超声科现有服务流程进行仿真，识别流程中的瓶颈、针对提出的新的资源配置方案进行进一步仿真，通过仿真结果对比，选择最佳方案。仿真的目标包含3个方面：第一，对超声科现有服务流程进行仿真，通过调整参数，使得仿真结果符合实情；第二，识别拥堵瓶颈，探究优化方案；第三，检验优化策略的有效性，选择最优策略。具体步骤如下。（1）步骤1：识别瓶颈——现实系统分析。根据超声科现实系统的特征，建立仿真模型，通过调整参数使得仿真模型与现实系统一致，根据仿真系统运算出的预约排号、检查、领取报告等环节的等待时间和等待人数数据，识别出超声科服务流程中的瓶颈。（2）步骤2：备选方案。该步骤的目标是针对超声科服务流程中存在的瓶颈，结合文献研究、运用穷举法，制订相应的备选方案，（3）步骤3：方案选择——仿真。针对上步形成的备选方案，分别进行仿真，进行纵向和横向对比，以确定方案的有效性，从中选择最优方案。

2 结 果

2.1 仿真系统参数设置结果 研究提取了该医院信息系统中1周内患者到达时间点数据。由于绝大多数患者是在白天到达，且在上午8：00～11：00及下午14：00～15：00出现高峰，因此将仿真的时间段确定为 8：00～18：00。患者在超声科的就诊流程如图1所示。

超声科窗口预约排号处是由1名专职护士负责相关工作。排号护士主要工作内容是检查患者的就诊单，根据患者所检查的具体项目，将患者分配排号。通过对超声科2013年4月每天的检查单进行统计显示，进行B超检查的患者占34.56%，进行彩超检查的患者占65.44%。该过程诊断时间分布为7.5+GAMM（6.92，2.19）s。

B超室主要进行一些常规检查，如腹部检查。该处有2台诊断仪器（1台仪器配备1名医生），是由医生操作仪器为患者诊断，有1名打字员辅助医生。该过程诊断时间分布：上午为2.3+WEIB（4.36，1.34）min，下午为2.2+ WEIB（4.36，1.34）min。

彩超室主要进行心脏、四肢血管及浅表类等复杂的检查。该处有4台检查仪器，2名打字员辅助医生。该过程诊断时间分布：上午为-0.2+LOGN（8.10，5.78）min，下午为-0.3+LOGN（8.10，5.78）min。

发报告工作由1名护士负责，由于每隔30分钟左右发放一次报告，该处经常出现排队现象。运用现场观察法，以30 min为一个时间段，记录报告打印结束的各个时间节点，计算各个时间节点与30 min后时间点的差值，来模拟患者的等候时间。该过程患者等候时间分布为3.1×BETA（1.19，1.13）min。

2.2 瓶颈识别：资源利用率过高、拥堵严重 仿真结果显示上午8：00～12：00 B超检查平均等待时间为0.33h，等待人数约为7人；彩超检查平均等待时间为0.68 h，平均等待人数约为20人；取报告平均等待时间为半小时，等待人数约为12人。负责B超和彩超检查的医生及发放报告的护士的资源利用率均超过95%。虽然负责排号的护士的资源利用率为31%，但该护士除了负责排号之外，还需要将患者信息录入至信息系统，同时负责咨询工作，其工作饱和度较高。

14：00～18：00时段，做B超检查的患者平均等待时间为0.78 h，平均等待人数为5人；做彩超检查的患者平均等待时间为0.40 h，平均等待人数为3人；取报告处等候时间为0.83 h，平均等待人数为5人。取报告处的等待时间长的原因是上午有部分患者没有拿到报告，所以影响了下午的报告发放速度。负责B超和彩超检查的医生及发放报告的护士的资源利用率介于50%～70%。虽然负责排号的护士的资源利用率为10%，但该护士除了负责排号之外，还需要将患者信息录用信息系统，并且负责咨询工作，其工作饱和度依然较高。

从超声科系统仿真模型运行结果看，彩超检查、B超检查和取报告的等待时间均接近或超过半个小时，根据卫生部（现中华人民共和国国家卫生和计划生育委员会）的要求，影像常规检查项目从开始检查到取到报告的时间不超过半小时，由此可见，该医院的拥堵情况较为严重，具体情况如表1。2.3 备选方案建立结果 由于上午的资源已经处于满负荷的状态，没有多余的资源可供增加，因此仅从优化资源配置的角度去改善拥堵问题不具有可行性。由于超声科就诊的患者，除了门诊患者，还包括住院患者，住院患者对检查时间的要求没有门诊患者高。基于此，将上午的住院患者调整至下午检查，从而减少上午的患者流量，另外下午的资源并没有处于满负荷状态，可以通过增加资源配置来缓解下午拥堵状况。现场调研显示，上午进行超声检查的住院患者的数量约占一天中总患者人数的18.4%。将这部分患者安排在下午进行检查，这样上午的患者流量将会减少。

表1 现实系统仿真结果

下午的时间段是从14：00～18：00，在新模型中患者量会比以前多，除了原有的患者外还会有来自上午住院部18.4%的患者。在新的患者到达分布规律下，需要对资源配置进行重新设置，以达到优化的目标。在原模型中，资源配置方案为B超室医生1名，彩超室医生2名，由于两个资源都有上限，为了求得资源配置最优解，本研究采取穷举法解决该问题，即在全部解集内逐一测试，直到找出符合问题要求的解。已有研究表明，穷举法具有简单快速准确等特点，并验证了该方法的有效性（石玉英，2003）。运用穷举法，列出了可以组合的5种新的资源配置方案，如表2所示。

表2 下午时段资源配置组合方案

3 讨 论

由于将上午进行超声检查的住院患者安排在下午进行检查，上午的患者流量将会减少。在新的患者到达分布规律下，保持其他参数不变运行模型，运行结果显示：8：00～12：00就诊时段，B超和彩超患者的平均等待时间降低至0.06 h和0.02 h，取报告的平均等待时间降低至0.09 h。B超和彩超医生的资源占用率分别将至59%和71%。

针对下午就诊时段，在新的患者到达分布规律下，需要对资源配置进行重新设置，以达到优化的目标。在原模型中，资源配置方案为B超室医生1名，彩超室医生2名，由于两个资源都有上限，为了求得资源配置最优解，本研究采取穷举法解决该问题，针对5种资源配置方案分别进行仿真，在新的参数条件下，分别进行仿真，运行结果如表3所示。

表3 新方案下的平均等待时间（h）

从表3可以看出，虽然方案五的能将B超和彩超处的平均等待时间都降到最低，但由于方案五是资源的满负荷运作状态，如果考虑系统的资源成本，方案四则更加合适。与方案五相比，方案四中B超检查的平均等待时间相近，均为6～7 min，而彩超处的平均等待时间约为12 min，患者是可以接受的。另外，将方案四和方案五的资源利用率进行比较，如表4所示：方案五中彩超医生的资源利用率仅有27%，低于方案四中的57%的资源利用率（从其他文献中可获知50%以上的资源利用率是比较理想），会出现浪费医生资源的现象。基于以上分析，选择方案四作为下午14：00～18：00检查时段的资源配置方案，即在原来下午资源配置的基础上，增加1名B超医生和1名彩超医生。

表4 方案四和五的资源利用率（%）

最终，将优化后B超和彩超处的平均等待时间汇总在表5中，各个阶段和时段的患者平均等待时间较均明显缩短。

表5 优化前后患者平均等待时间对比（h）

拥堵是大中型公立医院普遍存在的问题，拥堵的原因包括较低的员工（医生和护士）利用率、医院空间的狭小、仪器设备的匮乏等因素，但医护人员的利用不合理是造成拥挤的主要原因[4-5]。针对该问题，许多相关领域的学者提出了各种可能的解决方法，包括遗传算法和电脑仿真[6-8]、全面质量管理[9]、冗余建模方法[10]、广义线性模型[11]、医护人员轮班与休息时间分配的混杂系统方法[12]、紧急搜索和策略交替运用技术[13]，其中电脑仿真作为新型的工具，在研究医院科室复杂问题时是最为有效的工具，能有效改善服务质量[6]。

目前，关于医院服务流程与资源配置优化的研究主要针对于大型医院。由于大型医院与县级公立医院服务对象以及其医疗资源的差异，已有研究表明对缺乏适用性。且已有研究的对象聚焦于急诊服务、门诊全过程服务、检验科，而对超声科的关注较少。但在中国，众多医院均反映超声科是患者拥堵较为突出的科室。该研究以成都某县级公立医院为研究对象，基于离散事件系统仿真思想和优化决策理论，通过现场调查法、访谈法收集数据，建立了超声科患者就诊仿真模型，运用Arena软件对模型进行分时段仿真，通过观测各环节的平均等待时间和排队人数，识别影响服务效率的瓶颈。运用专家法提出将住院部进行超声检查的患者统一安排至下午，并增加下午14：00～18：00之间B超检查和彩超检查的资源配置，提升服务系统响应效率。通过穷举法将备选的新方案分别进行仿真，效果比对得出：下午时段增加B超检查和彩超检查医生各一名，即可降低B超检查和彩超检查处的患者平均等候时间。该研究显示，离散事件仿真技术在识别拥堵问题、客观反应资源利用率方面具有可行性，其前提条件是能从医院信息管理系统中提出患者排队数据，并且观测医务人员的工作效率。

该研究采用的仿真技术及优化过程对其他医院超声科开展服务流程优化提供了借鉴。与传统的优化方法，如全面质量管理、冗余建模等方法相比，仿真技术能更为精准的反应患者流情况和资源利用率[6]，识别拥堵问题，并能对备选方案的运转情况进行仿真预测，从而选择最优方案，避免了人工选择的主观性。该研究也存在一定的局限性。首先，在观测医务人员工作效率时，没有根据检查项目进行细分，由于不同检查项目所需的时间有所差异，因此可能会影响仿真结果。其次，优化方案中，将上午的住院患者全部安排至下午检查，而在现实系统中，有些住院患者，如做腹部B超检查的患者，需要在上午完成需要对这部分患者的比率进行进一步计算。

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10.3969/j.issn.1009-5519.2015.20.065

B

1009-5519（2015）20-3191-04

2015-07-27）

国家社会科学基金青年项目（15CGL070）；教育部人文社科规划项目青年基金（14YJC630028）。

段桂敏（1980-），女，河北青县人，博士研究生，副教授，主要从事医院管理研究工作；E-mail：1639359@qq.com。