医院排队论模型.pptx

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1、医院排队论模型医院排队论模型 医院就医排队是一种经常遇见的非常熟悉的现象医院就医排队是一种经常遇见的非常熟悉的现象.它每天以这样或那样的形式出现在我们面前它每天以这样或那样的形式出现在我们面前.例如例如,患患者到医院就医者到医院就医,患者到药房配药、患者到输液室输液等患者到药房配药、患者到输液室输液等,往往需要排队等待接受某种效劳往往需要排队等待接受某种效劳.这里这里,护士台、收费窗口、输液护士台及其效劳人护士台、收费窗口、输液护士台及其效劳人员都是效劳机构或效劳设备员都是效劳机构或效劳设备.而患者与商店的患者一样而患者与商店的患者一样,统称为患者统称为患者.以上排队都是有形的以上排队都是有形

2、的,还有些排队是无形的还有些排队是无形的.由于患由于患者到达的随机性者到达的随机性,所以排队现象是不可防止的所以排队现象是不可防止的.第一页，共二十一页。排队系统模拟排队系统模拟 所谓排队系统模拟所谓排队系统模拟,就是利用计算机对一个客观就是利用计算机对一个客观复杂的排队系统的结构和行为进行动态模拟复杂的排队系统的结构和行为进行动态模拟,以获得以获得反映其系统本质特征的数量指标结果反映其系统本质特征的数量指标结果,进而预测、分进而预测、分析或评价该系统的行为效果析或评价该系统的行为效果,为决策者提供决策依据为决策者提供决策依据.第二页，共二十一页。如果医院增添效劳人员和设备如果医院增添效劳人员

3、和设备,就要增加投资或就要增加投资或发生空闲浪费发生空闲浪费;如果减少效劳设备如果减少效劳设备,排队等待时间太排队等待时间太长长,对患者和社会都会带来不良影响对患者和社会都会带来不良影响.因此因此,医院管理人员要考虑如何在这两者之间取得医院管理人员要考虑如何在这两者之间取得平衡平衡,以便提高效劳质量以便提高效劳质量,降低效劳费用降低效劳费用.医院排队论医院排队论,就是为了解决上述问题而开展起来就是为了解决上述问题而开展起来的一门科学的一门科学.它是运筹学的重要分支之一它是运筹学的重要分支之一.在排队论中在排队论中,患者和提供各种形式效劳的效劳机构组患者和提供各种形式效劳的效劳机构组成一个排队系

4、统成一个排队系统,称为随机效劳系统称为随机效劳系统.这些系统可以是具体的这些系统可以是具体的,也可以是抽象的也可以是抽象的.排队系统模型已广泛应用于各种管理系统排队系统模型已广泛应用于各种管理系统.如手术如手术管理、输液管理、医疗效劳、医技业务、分诊效劳管理、输液管理、医疗效劳、医技业务、分诊效劳,等等等等.第三页，共二十一页。医院排队系统的组成医院排队系统的组成 排队系统的根本结构由四个局部构成：来到过排队系统的根本结构由四个局部构成：来到过 程输入、效劳时间、效劳窗口和排队程输入、效劳时间、效劳窗口和排队规那么规那么.1 1、来到过程输入是指不同类型的患者按照各、来到过程输入是指不同类型的

5、患者按照各种种 规律来到医院规律来到医院.2 2、效劳时间是指患者接收效劳的时间规律、效劳时间是指患者接收效劳的时间规律.3 3、效劳窗口那么说明可开放多少效劳窗口来、效劳窗口那么说明可开放多少效劳窗口来接纳患者接纳患者.4 4、排队规那么确定到达的患者按照某种一定的次、排队规那么确定到达的患者按照某种一定的次序接序接 受效劳受效劳.第四页，共二十一页。来到过程来到过程 常见的来到过程有定长输入、泊松常见的来到过程有定长输入、泊松(Poisson)输入、埃尔朗输入、埃尔朗(A.K.Erlang)输入等输入等,其中泊松输入在排队系统中的应用最为广泛其中泊松输入在排队系统中的应用最为广泛.所谓泊松

6、输入即满足以下所谓泊松输入即满足以下4 4个条件的输入：个条件的输入：平稳性：在某一时间区间内到达的患者数的概率只与这段平稳性：在某一时间区间内到达的患者数的概率只与这段 时间的长度和患者数有关；时间的长度和患者数有关；无后效性：不相交的时间区间内到达的患者数是相互独立无后效性：不相交的时间区间内到达的患者数是相互独立 的；的；普通性：在同时间点上就诊或手术最多到达普通性：在同时间点上就诊或手术最多到达1 1个患者个患者,不不 存在同时到达存在同时到达2 2个以上患者的情况；个以上患者的情况；有限性：在有限的时间区间内只能到达有限个患者有限性：在有限的时间区间内只能到达有限个患者,不可不可 能

7、有无限个患者到达能有无限个患者到达.第五页，共二十一页。患者的总体可以是无限的也可以是有限的；患者的总体可以是无限的也可以是有限的；患者到来方式可以是单个的，也可以是成批的；患者到来方式可以是单个的，也可以是成批的；相继到达的间隔时间可以是确定的，也可是随机的；相继到达的间隔时间可以是确定的，也可是随机的；患者的到达可以是相互独立的，也可以是关联；患者的到达可以是相互独立的，也可以是关联；到来的过程可以是平稳的，也可是非平稳的；到来的过程可以是平稳的，也可是非平稳的；第六页，共二十一页。效劳时间效劳时间 患者接受效劳的时间规律往往也是通过概率分患者接受效劳的时间规律往往也是通过概率分布描述的布

8、描述的.常见的效劳时间分布有定长分布、负指常见的效劳时间分布有定长分布、负指数分布和埃尔朗分布数分布和埃尔朗分布.一般来说一般来说,简单的排队系统的效劳时间往往服从负简单的排队系统的效劳时间往往服从负指数分布指数分布,即每位患者接受效劳的时间是独立同分布的即每位患者接受效劳的时间是独立同分布的,其分布函数为其分布函数为B(t)=1-e-B(t)=1-e-t(t 0).t(t 0).其中其中0 0为一常数为一常数,代表单位时间的平均效劳率代表单位时间的平均效劳率.而而1/1/那么是平均效劳时间那么是平均效劳时间.第七页，共二十一页。效劳窗口效劳窗口 效劳窗口的主要属性是效劳台的个数效劳窗口的主要

9、属性是效劳台的个数.其类型有：其类型有：单效劳台、多效劳台单效劳台、多效劳台.多效劳台又分并联、串联和混合型三种多效劳台又分并联、串联和混合型三种.最根最根本的类型为多效劳台并联本的类型为多效劳台并联.第八页，共二十一页。排队规那排队规那么么 分为三类：损失制、等待制、混合制分为三类：损失制、等待制、混合制.损失制：患者到达时损失制：患者到达时,如果所有效劳台都没有空如果所有效劳台都没有空闲闲,该患者不该患者不 愿等待，就随即从系统消失愿等待，就随即从系统消失.等待制：患者到达时等待制：患者到达时,如果所有效劳台都没有空闲如果所有效劳台都没有空闲,他们就排他们就排 队等待队等待.等待效劳的次等

10、待效劳的次序又有各种不同的规那么：序又有各种不同的规那么：先到先效劳先到先效劳,如就诊、排队取药等；如就诊、排队取药等；后到先效劳后到先效劳,如医院处理急症病人；如医院处理急症病人；随机效劳随机效劳,效劳台空闲时效劳台空闲时,随机挑选等待随机挑选等待的患者进行效劳；的患者进行效劳；优先权效劳优先权效劳,如照顾号如照顾号.混合制：既有等待又有损失的情况混合制：既有等待又有损失的情况,如患者等待时如患者等待时考虑排队的考虑排队的 队长、等待时间的长短等因素而决定去留队长、等待时间的长短等因素而决定去留.队列的数目可是单列，也可是多列的；队列的数目可是单列，也可是多列的；容量可能是有限的，也可能是无

11、限的容量可能是有限的，也可能是无限的 第九页，共二十一页。排队系统的分类排队系统的分类 排队系统模型主要可以由输入过程排队系统模型主要可以由输入过程(患者到达时间患者到达时间间隔分布间隔分布)、效劳时间分布、效劳台个数特征来描述、效劳时间分布、效劳台个数特征来描述.根据这些特征根据这些特征,可用符号进行分类可用符号进行分类,用以表示用以表示不同的模型不同的模型.例如例如,利用一定的符号规那么将上述利用一定的符号规那么将上述特征按顺序用符号列出特征按顺序用符号列出,并用竖线隔开并用竖线隔开,即即输入过程输入过程|效劳分布效劳分布|效劳台个数效劳台个数 例如例如,M|M|S,M|M|S表示输入过程

12、为泊松输入、效劳时间服表示输入过程为泊松输入、效劳时间服从负指数分布、从负指数分布、S S个效劳台的排队系统模型个效劳台的排队系统模型;M|G|1;M|G|1那么那么表示泊松输入、一般效劳分布、单个效劳台的排队系统表示泊松输入、一般效劳分布、单个效劳台的排队系统.第十页，共二十一页。排队系统的主要数量指标排队系统的主要数量指标 评价和优化排队系统评价和优化排队系统,需要通过一定的数量指标来反需要通过一定的数量指标来反映映.建立排队系统模型的主要数量指标有三个：等待时建立排队系统模型的主要数量指标有三个：等待时间、忙期与队长间、忙期与队长.等待时间等待时间 指患者从到达系统时起到开始接指患者从到

13、达系统时起到开始接受效劳时止这一段时间受效劳时止这一段时间.显然患者希望等待时间越显然患者希望等待时间越短越好短越好.用用Wq Wq 表示患者在系统中的平均等待时间表示患者在系统中的平均等待时间.假设考假设考虑到效劳时间虑到效劳时间,那么用那么用Ws Ws 表示患者在系统中的平均逗表示患者在系统中的平均逗留时间留时间(包括等待时间和效劳时间包括等待时间和效劳时间).).第十一页，共二十一页。忙期忙期 指效劳台连续繁忙的时间长度指效劳台连续繁忙的时间长度.该指标反映效劳台的工作强度和利用程度该指标反映效劳台的工作强度和利用程度.用用B B表示忙期的平均长度表示忙期的平均长度.与忙期相应的是闲期与

14、忙期相应的是闲期,闲期是指效劳台一直空闲期是指效劳台一直空闲的时间长度闲的时间长度.用用I I 表示闲期的平均长度表示闲期的平均长度.队长队长 指系统中的患者数指系统中的患者数(包括排队等候的和包括排队等候的和正在接受效劳的所有患者正在接受效劳的所有患者).).用用LsLs表示平均队长表示平均队长.假设不考虑接受效劳的患者假设不考虑接受效劳的患者,那么将系统中排队等候的患者数称为队列长那么将系统中排队等候的患者数称为队列长.用用LqLq表表示平均队列长示平均队列长.此外此外,用用 表示效劳强度表示效劳强度,其值为有效的平均到其值为有效的平均到达率达率与平均效劳率与平均效劳率 之比之比,即即=/

15、.第十二页，共二十一页。M|M|1 模型模型 M|M|1 M|M|1模型是输入过程为泊松输入模型是输入过程为泊松输入,效劳时间为效劳时间为负指数分布并具有单效劳台的等待制排队系统模型负指数分布并具有单效劳台的等待制排队系统模型,这是最简单的排队系统模型这是最简单的排队系统模型.假定系统的患者源和容量都是无限的假定系统的患者源和容量都是无限的,患者单患者单队排列队排列,排队规那么是先到先效劳排队规那么是先到先效劳.设在任意时刻设在任意时刻t t系统中有系统中有n n个患者的概率个患者的概率Pn(t).Pn(t).当系统到达稳定状态后当系统到达稳定状态后,Pn(t),Pn(t)趋于平衡趋于平衡Pn

16、Pn且与且与t t无无关关.此时此时,称系统处于统计平衡状态称系统处于统计平衡状态,并称并称PnPn为统计为统计平衡状态下的稳态概率平衡状态下的稳态概率.Pn=(1-Pn=(1-)n,n=0,1,2,.n,n=0,1,2,.其中其中=/表示有效的平均到达率表示有效的平均到达率与平均效与平均效劳率劳率 之比之比(0(0 1).1).第十三页，共二十一页。M|M|1 模型模型的几个主要指标的几个主要指标 在系统中的平均患者数在系统中的平均患者数(平均队长平均队长)Ls 在队列中等待的平均患者数在队列中等待的平均患者数(平均队列长平均队列长)Lq 患者在系统中平均逗留时间患者在系统中平均逗留时间Ws

17、 第十四页，共二十一页。患者在队列中平均等待时间患者在队列中平均等待时间Wq 闲期的平均长度闲期的平均长度I 忙期的平均长度忙期的平均长度B第十五页，共二十一页。例例 某某MRIMRI室配有一位专业医师室配有一位专业医师,负责核磁共振负责核磁共振拍摄工作拍摄工作.能看出每天平均有能看出每天平均有6 6名患者前来名患者前来,每人平每人平均时间为均时间为1 1小时小时,前来的患者按泊松分布到达前来的患者按泊松分布到达,效劳效劳时间服从负指数分布时间服从负指数分布,每天按每天按8 8小时计小时计.试求：试求：医师工作空闲的概率；医师工作空闲的概率；MRI MRI室有两台患者同时到达的概率；室有两台患

18、者同时到达的概率；MRI MRI室至少有室至少有1 1人来的概率；人来的概率；MRI MRI室逗留的患者的平均人数；室逗留的患者的平均人数；患者在患者在MRIMRI室的平均逗留时间；室的平均逗留时间；MRI MRI室等待患者的平均人数；室等待患者的平均人数；待拍摄的患者平均等待时间；待拍摄的患者平均等待时间；MRI MRI室忙期的平均长度室忙期的平均长度.解解 平均到达率平均到达率=6/8=0.75=6/8=0.75人人/小时小时,平均平均效劳率效劳率=1=1人人/小时小时,效劳强度效劳强度=0.75/1=0.75/1=0.75.0.75.第十六页，共二十一页。MRI室室没有拍摄患者的概率为没

19、有拍摄患者的概率为P0=1-=1-0.75=0.25.即工作人员有即工作人员有25%25%的时间空闲的时间空闲.MRI室室有有2 2名等候患者的概率为名等候患者的概率为P2=(1-)2=0.14.MRI室室至少有至少有1 1等候患者的概率为等候患者的概率为P=P(n1)=1-P0=1-(1-)=0.75.即有即有75%75%的时间的时间,MRI室室至少有至少有1 1名等候患者名等候患者.MRI室室逗留的患者的平均人数为逗留的患者的平均人数为 第十七页，共二十一页。M|M|C模型模型 M|M|C(C2)M|M|C(C2)是多效劳台的等待制排队系统是多效劳台的等待制排队系统,它的各它的各种特征的规

20、定和假设与种特征的规定和假设与M|M|1M|M|1模型根本相同模型根本相同.并假定并假定C C 个个效劳台并联排列效劳台并联排列,各效劳台独立工作各效劳台独立工作,其平均效劳率相同其平均效劳率相同,即即 1=1=1=1=C =C =.因此因此,该系统的平该系统的平均效劳率为均效劳率为C C.在统计平衡状态下在统计平衡状态下,服务强度服务强度此时此时,系统的稳态概率为系统的稳态概率为 第十八页，共二十一页。M|M|C模型模型主要指标为：主要指标为：平均队列长平均队列长Lq 第十九页，共二十一页。平均队长平均队长Ls Ls=Lq+C .患者在系统中平均逗留时间患者在系统中平均逗留时间Ws 患者在队列中平均等待时间患者在队列中平均等待时间Wq 第二十页，共二十一页。内容总结医院排队论模型。相继到达的间隔时间可以是确定的，也可是随机的。到来的过程可以是平稳的，也可是非平稳的。患者接受效劳的时间规律往往也是通过概率分布描述的.常见的效劳时间分布有定长分布、负指数分布和埃尔朗分布.。一般来说,简单的排队系统的效劳时间往往服从负指数分布,即每位患者接受效劳的时间是独立同分布的,其分布函数为。MRI室逗留的患者的平均人数。MRI室逗留的患者的平均人数为第二十一页，共二十一页。