基于Anylogic的医院门诊部就诊路径优化研究与分析

张效祯 李前兵

1.南京工业大学经济与管理学院；2.淮阴工学院

引言：随着医院治疗水平不断提高，检查设施日益齐全，诊疗手续也愈发繁琐。在此背景下，医院就诊流程系统的改善迫在眉睫，直接影响了患者的就诊效率。门诊部作为医院人流量最大的部门之一，就诊布局和流程的设置尤为重要。在诸多大型医院中，初次就诊的患者常会出现迷路、重复路线的情况，这样不仅会延长就医的时间，影响第一时间就诊的速度，还会加大交叉感染的风险。目前，Anylogic作为一款专业构建离散、连续和混合行为的复杂系统，在医院部门科室流程改善中的应用研究还少之又少。本文利用Anylogic中的行人库仿真系统建立患者流微观仿真系统，寻找并分析调查医院急诊部中的拥堵区域，为后续的优化提供数据引导。

一、文献回顾

目前现有的文献中，国内外专家学者均运用Anylogic对不同的人、车、船流聚集环境开展虚拟仿真，从而进行研究与优化。V.M.Antonova等（2020）利用AnyLogic软件对某典型地铁站的客运量进行分析，以确定客运量是否存在拥堵点。Dmitri Muravev等（2020）则开发了一个基于Agent的多式联运港口码头系统的离散事件仿真模型，以宁波-舟山港为例，验证了开发方案的有效性。改进了陆港的战略规划。陈建宇（2014）通过研究城市轨道交通与铁路这两种不同交通方式的差异性及关联性，利用Anylogic对于成都火车北站的换乘系统进行仿真评价与优化；谭禹辰（2019）通过仿真模型优化了K公司物流配送中心的货物周转时间、资源利用不均和整体运货效率等参数。薛聪聪、王冰（2020）基于Anylogic对于门诊采血区的设施配置和布局进行了优化，增加了自助服务机和采血数量窗口。

上述文章的研究过程与结论为本文奠定了坚实的理论基础，并提供了重要的参考价值。然而从整体的文献数量上看，在医院部门科室相关的流程改善方面的文献还较少，且研究人员数量不多，研究时间较短，部分改善门诊空间的文章运用的方法又大多基于理论，趋于静态，极少有利用仿真模型研究的。这样往往忽略动态的突发情况与人为的移动发展。因此，将Anylogic离散模型运用至此类研究具有重要的开辟型意义。

二、医院设施能力与患者行为特性分析

（一）医院设施能力

淮安市第二人民医院位于江苏省淮安市淮海南路，始建于1892年，是一所集医疗、教学、科研、预防、保健、康复、急救于一体的三级甲等综合性医院。它的门诊部位于独栋门诊楼的一层。其中包含化验室、挂号窗口以及药房窗口三个主要的职能区域。

1.直达电梯与楼梯

直达电梯与楼梯是医院最重要的垂直升降设施，主要连接医院大楼内不同的楼层。作为高效的层间患者及医护人员的输送方式，依据我国现行《综合医院建筑设计规范》GB1039-2014，电梯的设置应符合下列规定：（1）二层医疗用房宜设电梯；三层及三层以上的医疗用房应设电梯，且不得少于2台。（2）供患者使用的电梯和污物梯，应采用病床梯。（3）医院住院部宜增设供医护人员专用的客梯、送餐和污物专用货梯。（4）电梯井道不应与有安静要求的用房贴邻。楼梯的设置则应该符合：（1）楼梯的位置应同时符合防火、疏散和功能分区的要求；（2）主楼梯宽度不得小于1.65m，踏步宽度不应小于0.28m，高度不应大于0.16m。

据调查研究，淮安市第二人民医院门诊部只设有1个直达电梯，位于门诊部大厅正面。患者在挂号流程完成过后大多乘坐直达电梯前往目的地科室。时常排队拥堵，通常年轻以及四肢较为灵活的患者选择楼梯前往上层就诊科室，而行动不便需坐轮椅的老年人往往只能选择电梯作为就诊的交通枢纽。

2.挂号窗口与取药台

在二院门诊部内，挂号主要有2种方式，一类是人工挂号窗口，一类是自动挂号机。其中，人工挂号窗口仅有2个，人工取药窗口4个，自动挂号机有5台。由于医院患者大多为老人或来自外地，不会使用自动挂号机或含有复杂因素下的排斥心理，导致多数患者选择前往人工挂号窗口。导致在医院就诊高峰期时常出现人工挂号窗口排队的现象。然而自动挂号机前虽有导医人员，但选择自动挂号机的患者仍然很稀疏，机器前基本不会出现排队的现象。

同时，人工取药窗口前的排队人数分散较为平均。由于取药台窗口相对较多，有4个人工窗口，因此不会导致长时间的排队等待现象。

根据观察，人工挂号窗口由于服务效率高，不会因为个人问题而等候很长时间，所以人工挂号窗口的排队长度会比自动挂号机的长。而自动挂号机并排而列，少有出现排队现象，因此选择自动挂号机的乘客会选择排队最短的队列。然而取药台数量较多，通常情况下不会出现长时间的排队等候时间。

3.大厅等候区域能力分析

在门诊化验区前有一片等候休息区。该区域包含20个座椅，不仅可以为化验人员提供休憩场所，还可以供其余患者休息。经调查发现，等候休息区的座椅基本鲜少有空位，大多数时间呈饱和状。休憩人员停留时间为10-30分钟不等。

（二）患者行为及尺寸分析

在人机工程学范围内，人体的形态尺寸分为静态尺寸和动态尺寸。行人在静止状态下身体所占的 空间范围叫行人尺寸，它是由身体实际所占空间和安全距离两部分组成（36）。在医院这类公共建筑场所中，人的行为数据和一般场所的有局部差异。

1.患者尺寸及自行移动速度

根据《中国成人人体尺寸》，本文拟将患者尺寸用0.4-0.5m作为模型中的行人半径这一重要参数。而在医院这种特殊公共场所中，行人的移动速度也会相对其他场所较慢，尤其是患者当中，中老年人群居多。

2.患者结伴统计

在门诊部中，由于大部分病人有家属陪同，导致结伴同行的人广泛存在，他们的行为特性与单个人的有所不同。单人前往的患者往往移动速度较快，且仅仅满足避免碰撞他人的特性即可。而有家属陪同的患者则必须多人并排同时处于一个空间内才能保持结伴状态。对于道路面积要求较高。特别是有一直需要搀扶的病患，十分容易在院内造成堵塞的情况。根据笔者在二院的调研结果可以得出，结伴行人数量约为总人数的三分之二，其中两人结伴较多，三人或三人以上结伴约较少。

三、Anylogic仿真法

（一）仿真软件及流程步骤

Anylogic是一款由俄罗斯XJ Technologies公司研发的复杂系统混合仿真建模软件。它具有超现实主义、极具逼真的动画、高层次的决策逻辑扩展等特点。其中，行人库系统的核心算法是社会力模型，可以在物理层对行人进行建模。十分适合大型复杂建筑物内的行人仿真，如医院，机场，地铁等。本次研究应用的是AnyLogic8.6.0 Professional软件。

仿真的流程步骤如下，第一步：搜集基础数据。本论文设计的数据包括：门诊部空间布局与尺寸、电梯停靠时间、电梯运输载客能力及电梯数量、挂号窗口及取药窗口数量等。

第二步：建立仿真模型。根据上述搜集好的基础设施数据及行人数据设置仿真参数，不同患者的尺寸、移动速度和结伴情况设置PedSource，并且对于一些等候服务区进行标记，设置PedSevice。

第三步：进行仿真实验。观察输出数据，分析患者流动以及门诊挂号等速率问题，从而得出解决方法。

（二）基于Anylogic仿真法的行人流模型建立

1.门诊部基础仿真数据

淮安市第二人民医院门诊部目前设定一个入口及一个出口，患者从东廊入口进入门诊部，可以选择自动挂号机或人工挂号窗口进行挂号缴费，前往二楼及以上的科室就诊。本次研究仿真中通过实地计数方式采取了患者就医的早高峰时段（7：00-10：00）的患者数据，例如患者到达人数、自动挂号机服务人数以及人工挂号窗口服务人数。

在此期间共有327名患者到达，平均到达率为1.81人/min。其中104号患者选择直接去自助挂号机进行挂号，223名患者选择去人工服务挂号窗口。基于人工挂号窗口服务人数得出其服务率为1.23人/min，基于自助挂号服务窗口得出自助挂号服务窗口服务率为0.57人/min。

根据上文所述，拟采用0.4-0.5m作为行人半径。同时为获得患者行走速率，在门诊部挂号区选取一定距离，测量患者通过时间来确定该数据。由于患者常会有家属陪伴导致门诊区患者行走速率受到一定的影响，拟采用0.5-2米每秒为平均计算参数。在到访患者中，有一定比例患者会选择乘坐电梯前往所要到达的科室，也有一定比例患者会选择安全通道走楼梯。而电梯承载量为13人每次，完成一趟完整的患者流运输计时3-5min。

2.仿真模型构建

首先利用Anylogic软件行人库中的墙体、目标线、服务区、服务线等元素简单绘制门诊部平面示意图，并规划好患者所行走的路线。其次利用软件中的PedSource、PedGoto、PedService、PedWait、PedSink等模块建立患者行走路线程序。最后根据患者行走流线，将模块与上述空间标记相对应，并根据先前研究调查所得结果设定每一个模块的基础数据。

图1.Anylogic门诊流程图

（三）仿真结果分析

由于患者行走流线较为单一，仿真过程中不考虑其余路过患者因素以及等候区域等干扰因素，仅单一从入口、挂号、乘电梯或走安全通道至各个诊室进行分析。患者密度图作为直观表现情况的图，主要反映仿真期间的空间平均密度。蓝色代表密度较小，空间内患者数量较少，黄色代表密度较大，空间内患者数量较多。由此可以发现，大多数患者仍前往人工挂号口进行挂号，而五台自动挂号机不能得到充足的利用，大多数患者选择距离入口较近的四台挂号机，距离入口最远的那台自动挂号机几近闲置。

图2.门诊部平面区域泡泡图

图3.患者行走流线密度图

就设施配置问题而言，人工挂号拿药区域以及电梯口等候区是两大拥堵区域。可以看出目前的人工挂号拿药窗口和电梯数量还有待增加。可以相对的增加一台电梯以及一个人工挂号窗口。从布局的角度来说，可以将距离入口最远的那一台自助挂号机挪动位置至人工挂号窗口旁，这样会大大增加这一台机器的利用率。同时，自助挂号机的位置不合理，没有单独的排队空间，自助挂号机前的患者流会和其他行人流产生重合，而密度图中间空白的一块区域未能得到很好的利用。

四、结语

在淮安市第二人民医院的门诊公共空间就诊流程路径的调查研究中发现，以患者的行为模式为出发点，利用Anylogic软件建立模型仿真，可以有效的发现人群密集处和拥堵处，从而改善目前该医院门诊就诊复杂拥堵的现状，帮助患者快速就医。未来，可以根据门诊公共空间设施的改善以及就诊人群的更新，继续输送数据，基于数据与模型，实时改善医院就诊环境，达到全方位人性化的医疗服务体系。