数据下的多目标门诊预约调度研究毕业论文

2020-02-18 00:46:28

摘要

线上门诊预约的推广，大大减少了患者的等待时间，提高了医院服务效率，但其也存在患者重复挂号、爽约造成医院资源浪费等问题。本文针对门诊预约服务患者可能出现到达不准时，甚至爽约的情况，提出有关超订的静态预约模型，确定使医院期望收益最大的最优预约患者人数，其次当提出预约请求的患者大于医院最优服务人数时，根据患者行为特征评估各自就诊时的到达不准时率、爽约率，建立动态预约模型选择使医院期望收益最大的患者集，用模拟退火算法对模型进行求解，其得到的患者集使医院获得的期望收益大于传统先到先得的预约方式带来的期望收益，最后本文针对现有预约服务流程做出优化。

关键词：门诊预约；爽约；静态预约；动态预约

Abstract

The promotion of online outpatient appointments has greatly reduced the waiting time of patients and improved the efficiency of hospital services. However, there are also problems such as repeated registration of patients and waste of hospital resources. In this paper, for the outpatient appointment service, the patient may arrive at the time of inaccurate or even cool, and propose a static reservation model for overbooking to determine the optimal number of patients to make the hospital's expected return maximum. Secondly, the patient who made the appointment request is larger than the hospital. When serving the number of patients, the arrival rate of the patients at the time of the visit was evaluated according to the characteristics of the patient's behavior, and the rate of the appointment was determined. The dynamic reservation model was selected to maximize the expected benefit of the hospital. The simulated annealing algorithm was used to solve the model, and the patient collection was obtained. The expected return from the hospital is greater than the expected return from the traditional first-come, first-served appointment method. Finally, this paper optimizes the existing appointment service process.

Key Words：Outpatient Appointment; No shows; Static Appointment; Dynamic Appointment

摘要 I

Abstract II

第1章绪论 1

1.1 研究背景 1

1.2 国内外研究现状 1

1.3 研究内容 3

第2章静态预约模型 4

2.1 模型问题分析 4

2.2 符号说明与模型构建 4

2.3 数值实验分析 5

第3章动态预约模型 8

3.1 模型问题分析 8

3.2 符号说明与模型构建 8

3.3 算法理论及其数值实验 9

第4章预约流程优化对策 17

4.1 现有预约服务流程 17

4.2 大数据下预约服务流程优化 18

4.3 减少患者爽约的措施 19

第5章总结 20

致谢 22

第1章绪论

1.1 研究背景

“看病难，看病贵”是我国居民就诊时经常面临的问题。门诊预约作为就诊的第一阶段，其服务质量与服务效率对患者问诊体验起着至关重要的作用。传统的门诊预约方式即现场挂号服务运作效率低下，造成了患者长时间等待以及医疗资源利用率低下。随着智慧医疗的兴起，全国各地大小医院都在积极推行线上预约与线下预约相结合的方式。目前我国医院主要的线上预约挂号方式有两种：一是医院自主建立预约平台；二是利用第三方服务平台，如微信小程序、支付宝等。不同的医院其采取的预约模式也不同，现阶段，国内主要有三种预约挂号模式：“其一是患者自主选择预约就诊时间；其二是患者自主选择预约就诊序号，其三是医院仅给予患者就诊资格，按照患者挂号顺序给予就诊序号”^[1]。为进一步加强医疗服务质量改进，提升患者就医体验感，深化医疗改革，国家卫生和计划生育委员会发布了《进一步改善医疗服务行动计划》，其对预约诊疗制度明确提出：“三级医院应进一步增加预约诊疗服务比例，大力推行分时段预约诊疗和集中预约检查检验，预约时段精确到1小时”^[2]。除此以外，国务院在《关于促进“互联网医疗健康”发展的意见》指出：三级医院要在2020年前实现院内医疗服务信息互通共享，二级以上医院普遍提供分时段预约诊疗、智能导医分诊、候诊提醒、检验检查结果查询等线上服务。

线上预约服务的提出使得患者节省了排队挂号的时间，缩短其候诊时间，提升了患者就诊满意度，但也存在相应的问题：预约提前期过短，会让患者没有充分的时间安排，不利于慢性病复诊患者，预约提前期过长则不可预测因素变多，停诊和爽约的发生率上升^[3]；线上预约服务不能从根本上抵制号贩，传统的直接倒卖号源也可能会变成代理挂号服务^[4]。

现阶段门诊预约存在的问题导致的结果有：因预约患者未按时就诊，导致其他患者等待就诊时间过长；甚至预约患者出现爽约的情况，使得医疗资源处于闲置状态、医院服务率低下、限制了医院可接受患者数量等^[4]。如何制定高效的门诊预约调度策略，以达到提升患者就诊满意度、提高医疗资源利用效率的目的，是当今门诊预约研究的关注点。

1.2 国内外研究现状

目前，门诊预约调度在国外已得到了较为广泛的研究,其研究方向主要分为以下三类：

第一类是基于患者选择偏好：不同的患者对就诊时间与就诊医生具有不同的选择倾向^[5],因此在实施预约调度策略充分考虑患者的选择偏好对于提高患者就诊满意度以及到达率是非常有效的。Jin Wang等人使用“完整集”的概念描述提供给患者的最优预约时间集合，在Diwakar Gupta的研究基础上优化动态预约模型^[6]。Chongjun Yan等人在综合考虑患者偏好与服务公平，以平衡医院收益和患者的满意度为目标，确定最佳预约患者人数和预约时间^[7]。

第二类是考虑患者到达不准时性：Bowen Jiang等人通过考虑患者到达的不准时性构建随机动态模型，以患者等待时间成本、医生空闲时间成本以及加班时间成本三者总体最小为目标函数，从而得到患者之间最优预约时间间隔^[8]。O. Jouini 和S. Benjaafar通过计算患者K到达时前面还有N个患者排队导致不同等待时间的概率，从而做出最优调度策略^[9]。Carrie Ka Yuk Lin等人提出一个基于两阶段模拟的启发式算法，以达到减少医生加班、患者等待时间，等待区拥挤的目标^[10]。Kenneth J. Klassen在考虑患者到达不准时性的基础上，还考虑了医生迟到、医生就诊中断等因素，来确定患者最优预约就诊时间间隔^[11]。

第三类是考虑患者爽约或取消预约：Matthias Deceuninck等人基于离散时间框架中的改进Lindley递归，获得患者等待时间以及医生空闲时间和加班时间的准确预测^[12]。患者爽约会造成医疗资源处于闲置的状态，针对这一现象，大多数研究采取的措施是超订^[13]，相较于单一医疗机构预约模型，Moh’d El-Sharo等人提出了一个针对多个医疗机构的超订排程模型，以优化超订病患数量，并最大化预期利润^[14]。

相较于国外，国内学者对门诊预约调度的研究主要从提前预约患者可能出现取消预约或爽约的角度出发确定医院最优预约患者人数。如曹萍萍等人以医院的期望收益最大作为决策目标，将预约提前期划分成多个阶段，根据每一阶段患者爽约率的不同建立超额预订的马尔可夫过程模型^[15]。周奇对国内医院的全预约模式与部分预约模式进行对比分析，进一步建立序惯性分时段预约模型^[16]。罗利^{[17 ]}等人运用动态规划的思想建立医疗检查设备的预约优化模型，考虑门诊患者、急诊患者、住院患者的需求，确定其最优预约策略。潘越从静态和动态两个角度讨论医院如何制定合理的预约超定水平，其中静态预约模型从期望收益理论出发，借鉴运筹学里的报童问题思想，而动态预约模型则是将患者根据预约时间分为长期病人和普通病人，考虑两种病人的失约率确定各自需求^[18]。针对带有失约的门诊预约问题，陶继平等人^[19]提出基于拉格朗日松弛的预约调度模型，经实验证明，当预约段数较大时，其算法能得到较优的预约人数结果。除此以外，也有部分学者提出基于前景理论中的价值函数，将患者分为“医生敏感型”和“时段敏感型”两类，根据两类预约患者对医生和时段不同的敏感度和偏好排序，为其安排就诊医生与时段，以提高患者总体满意度^[20][21]。田原子将单医生门诊预约系统扩展为多医生，对考虑患者偏好的多医生的门诊预约系统进行建模与数值实验，证明使系统收益最大的预约人数^[22]。张文思等人针对服务时间不同的异质患者，研究患者动态到达且存在取消预约和爽约行为的门诊预约策略^[23]。朱相鹏^[24]根据门诊数据的特点，提出贝叶斯模型对患者到达情况进行准确预测，并将其与指数平滑预测方法进行比较，其次对患者预约就诊业务流程进行分析优化。王旭东^[25]综合考虑患者信息和医院资源信息，如患者的等待时间成本、医生空闲成本等系统综合成本，提出静态和动态多时段预约模型。

无论是考虑患者到达不准时性，还是基于患者爽约的可能，现有的研究都是对门诊预约中的某一阶段做出优化，如确定患者之间最优预约时间间隔、医院最优预约患者人数。但提出预约请求的患者是多于当天医院正常服务时间内可服务患者的，因此总有可能存在被挤掉的患者，如何在超订的条件下选择使医院总的期望收益最大的患者集则是本文研究的重点。

1.3 研究内容

现实情况中，影响门诊预约的因素具有多样性、复杂性，除患者可能出现取消预约或爽约的情形，患者实际到达医院的时间与预约时间具有一定差异，这也会影响整个服务流程的效率。上述研究多注重计划层面即确定合理的超定范围，较少地考虑决策层面即如何判断是否接受单个具体患者的预约请求。本文在总结分析上述研究的基础上，充分考虑医院预约实际过程，分别构建静态预约模型和动态预约模型，其中静态预约模型为超定策略，以医院当天期望收益最大为目标，确定存在患者未按时就诊情况下的最优预约人数，动态预约模型则在静态预约模型确定最优预约人数的基础上，当提出预约请求的患者大于医院最优预约患者数时，考虑每个预约患者的行为特征，计算其给医院带来的期望收益，从而确定医院预约系统是否接受该患者预约请求。其次分析现有预约服务流程与患者爽约的原因，提出相应的改进措施。

第2章静态预约模型

现实生活中，医院预约挂号实行先到先得以及分时段预约挂号，预约患者数量固定，约满即止。但由于天气、病情等因素，患者实际就诊人数少于预约患者人数，即出现更改预约时间或爽约的情况，为减少医院资源闲置，可采取超定策略。静态预约模型是在考虑一定时期内患者未按时就诊的平均概率以及爽约率的情况下，确定最优预约患者数。

2.1 模型问题分析

假设医院接收的患者全为线上提前预约患者，即不考虑线下挂号患者，对于医院已接受预约请求的患者可能出现未按时就诊的情况，其可能采取的措施为：一更换预约时间；二是直接爽约，直接爽约的患者不会为医院带来服务收益，且会造成医院资源闲置，为补偿医院损失其需支付一定的违约费，因此为保证医院预期收益可以采取超订策略。

当预约患者实际就诊人数大于医生正常工作时间内可服务患者数时，即有一部分患者被挤掉，不能在正常服务时间内被服务，针对此类患者采取两种措施：一是患者愿意接受将其预约时间归入到下一阶段的预约时间段内，此时对医院收益无任何负面影响，二是患者愿意接受等待，医生在正常服务时间结束后继续服务此类患者，此时对医院收益产生负面影响，即需支付医生加班费用，且会降低患者服务满意度。当预约患者实际就诊人数小于医生正常工作日内可服务患者数时，则医生在正常工作时间内会处于闲置状态，产生等待时间成本，医院收益减少。未按时就诊的预约患者人数是随机的，因此可构建医院期望收益模型，确定最佳预约人数，使得医院利润最大。