浅谈云计算技术在医院资产管理系统的应用

上海交通大学医学院附属仁济医院资产管理办(上海，200127)

0 引言

随着“互联网+”时代的到来，大数据背景下的医疗设备的信息化管理水平已经逐渐成为衡量医院医疗水平和发展程度的重要因素。越来越多的具有较高现代管理水平的医院，聚焦资产信息管理系统的开发与应用，投入资金与人力，并开始取得成效。作为国内业界具有领先地位及前瞻意识的仁济医院，2014年开始在医院大型设备(放射科)尝试运用资产管理系统对设备进行维修管理及绩效管理，运用丰富数据实现了精细化管理。在获得成功体验的基础上，我院进一步完善资产管理系统，扩充运用范围，在一些重要科室相继开展应用，充分发挥其效能。随着资产管理系统在医院更多科室与领域的广泛运用，该系统已成为医院管理的关键系统，其产生的影响已不限于局部，若系统出现故障导致停机等问题，将严重影响医院的正常运营； 而未来将有更多的科室采用该系统成为显而易见的趋势，用户数与访问量会大量增加。在此背景下，原有的 IT架构已不能满足需求，系统升级刻不容缓。

1 架构改造

1.1 新架构需满足的要求

通过对新的用户使用模式分析，提出新的架构必须满足以下要求：

第一，多用户并发操作。由于我院手术室有近百间，而且安排紧密，因此同时使用系统的用户可能超过百人，要求多用户同时在线时，系统运转稳定，不允许出现“死机”等故障问题。

第二，系统响应速度快。由于手术过程节奏紧凑，各环节之间要求无缝衔接，手术中医护人员进行数据调取或输入等相关系统操作工作，需在极短时间内完成，因此要求操作界面简捷，一目了然，并且系统在最短时间内做出正确响应。

第三，多设备﹑跨平台支持。随着系统功能不断增加，用户要求操作更加便捷，可随时登录系统进行工作，因此访问系统的设备除了传统的电脑，也需要支持手机﹑平板电脑，访问方式除了局域网，还需要支持微信，因此新的架构需要支持多平台多操作系统。

1.2 三层架构的概念

为了满足这些要求，我们将系统从传统的客户端/服务器架构升级到了分布式﹑面向服务的架构，逻辑上采用了分层服务的框架，将整个系统分为三层，即“三层架构”。

通常，三层架构是将整个业务应用划分为： 表示层(UI)﹑业务逻辑层(BLL)﹑数据访问层(DAL)。区分层次的目的是为了实现“高内聚，低耦合”的思想(内聚是指一个模块内各个元素彼此结合的紧密程度； 耦合是指一个软件结构内不同模块之间互连程度的度量)。具体阐释如下：

表示层(UI)： 通俗地讲就是展现给用户的界面，即用户在使用一个系统的时候他的所见所得。用户通过界面输入数据﹑获取数据。界面同时也提供一定的安全性，确保用户不用看到不必要的机密信息。

业务逻辑层(BLL)： 用于实现具体的功能和业务逻辑。同时也是界面层和数据层的桥梁，它响应界面层的用户请求，执行任务并从数据层抓取数据，并将必要的数据传送给界面层。

数据访问层(DAL)： 用于直接操作数据库，针对数据的增添﹑删除﹑修改﹑更新﹑查找等。数据层定义﹑维护数据的完整性﹑安全性，它响应逻辑层的请求，访问数据。这一层通常由大型的数据库服务器实现，如Oracle、Sybase、MS SQL Server等。

1.3 三层架构的优势

从开发角度和应用角度来看，三层架构比双层或单层结构都有更大的优势。

首先，三层结构适合于大型软件的群体开发，每人可以有不同的分工，发挥各自的专长，协同工作使效率倍增。而开发双层或单层应用时，每个开发人员都应对系统有较深的理解，能力要求很高。

其次，三层架构属于瘦客户的模式，用户端对硬件的要求不高，就可以获得不错的性能。而且可以针对不同的平台硬件/系统开发不同的客户端应用，相比之下，单层或胖客户对客户端设备的要求比较高。

第三，三层架构可以更好地支持分布式计算环境。逻辑层的应用程序可以在多个机器上运行，充分利用网络的计算功能，更好地响应大用户量并发的请求。

最后，三层架构的最大优点是它的安全性。用户端只可以通过逻辑层来访问数据层，减少了入口点，把很多危险的系统功能都屏蔽了。

新构架示意图见图1所示。

1.4 资产管理系统的三层架构改造

根据三层架构的模型和我院的实际需求，我们将系统做了如下改造，形成了我们资产管理系统的三层架构。

1.4.1业务数据及后台服务

为了提高系统处理大量并发请求的能力，我们将数据服务与业务逻辑和前端服务相互分离。业务数据和后台服务主要是负责存储资产管理系统的业务数据(包括资产及资产相关的数据，业务记录等)，它是系统后台的核心服务，并负责和外部系统——“望海资产信息系统”的定时同步服务。

1.4.2模块化的业务逻辑层

将每个业务功能以API服务方式模块化，比如基础模块，手术模块等，以及对外部麻醉护理系统的接口服务模块。

1.4.3前端服务

• 前端web服务： 提供web 服务给客户端浏览器及微信客户端；

• API网关： 将业务逻辑层各模块提供的服务以统一的访问方式提供给前端调用；

• OAuth认证模块： 以OAuth 2.0认证方式为整个分布式系统提供统一的用户身份认证机制；

• 监控模块： 统一监控业务逻辑层各API模块的状态；

• 集中配置模块： 集中化管理各API模块的运行配置。

图1 新构架示意图Fig.1 New frame diagram

2 多种云计算技术在资产管理系统中的应用

在本次升级改造中，为了更好地满足多用户、快响应、跨平台的要求，我们应用了多种云计算技术。

2.1 虚拟化和Docker技术

在系统的部署架构上我们采用了虚拟化和Docker技术。

Docker是一种轻量级的虚拟化技术，应用Docker部署API模块及系统中的大部分功能模块，可以提供系统的可靠性，各模块处于独立的容器中，自己独占资源，不影响其他服务，易于管理和部署。

2.2 微服务架构

微服务是指开发一个单个小型的但有业务功能的服务，每个服务都有自己的处理和轻量通讯机制，可以部署在单个或多个服务器上。微服务也指一种松耦合的、有一定的有界上下文的面向服务架构。通过RestFul API向外提供服务，具有以下特点：

• 模块热插拔；

• 可支持冗余服务，实现极高的可靠性服务；

• 易于部署；

• 开发快速；

• 业务隔离。

2.3 分布式认证授权框架

OAuth 2.0： 分布式的认证授权框架——OAuth(Open Authorization开放授权)是一个开放标准，为桌面﹑手机或web应用提供了一种简单的，标准的方式去访问需要用户授权的API服务。该服务允许用户提供一个令牌，而不是用户名和密码来访问他们存放在特定服务提供者的数据，而无需将用户名和密码提供给第三方应用。院的资产管理系统中以此实现PC客户端﹑手机微信端的用户身份认证。

3 资产管理系统改造后的成效

通过以上的升级改造，目前我院资产管理系统已经可以很好地满足现阶段我院用户的需求： 访问量虽然从原来的每天10次左右增加到近400次，但是在访问高峰时期系统仍然能够迅速响应，满足了用户尤其是手术护士在术中记录数据时对系统响应的要求。

在设备种类复杂﹑数量繁多﹑使用频率高的大型手术室运用该系统进行数据采集和管理，改变了以往手术室信息管理粗放化，缺少设备在手术过程中的详尽数据及信息管理狭窄化，手术室的信息化管理多局限于手术麻醉与护理的局限与不足，使手术室设备在维修保养﹑综合使用﹑手术间资源配置等方面体现出明显优势。而微信报修功能的开发运用更增加了设备管理的便捷性与及时性。通过引入全新的设备信息化管理系统，手术室所有设备得到统一的标准化管理，同时它将其他数据平台有效连接在一起，使得零散数据得以集中化﹑大数据化。

通过运用资产管理系统，实现大数据可视化分析，让购置决策更加科学。大数据分析平台能够对设备的相关数据进行可视化分析，生成各种数据报表，这些报表让使用者和管理者都能对设备的绩效水平一目了然，在设备定期巡检﹑做好预防性保养工作的同时，做出更科学的﹑符合医院实际情况的资产配置决策。