数学建模B题眼科病床的合理安排模型论文.pdf
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1、眼科病床的合理安排摘要本文针对当前医院FC FS安排病人的拥挤情况,建立了满意度评价指标体 系,对FC FS安排准则进行了评价;建立优先规则模型,给出了在周六周日不做手术和 做手术两种情况下的安排方案,对预测结果进行了评价,并给出了在病人门诊时出住院 时间区间的估计;此外,还基于排队论最优化模型对于各类病人占用病床比例进行了计 算分析。针对问题一:建立满意度评级指标体系,目标满意度函数(0满意度1),满意度=a*1-等待时间 j 手术准备时间)最大等待时间J I-最大手术准备时间J(力为权重系数),再对FC FS安排规则进行评价,满意度为0.29,并讨论其优缺点。针对问题二:建立优先规则安排模
2、型(周六日做手术),病人住院时间越短,优先 级越高,同类病人根据序号顺序安排住院,然后得出安排方案,并用满意度指标评价,得出该模型满意度0.43,优于FC FS安排规则满意度0.29。针对问题三:方案一是利用已出院各类病人等待时间的均值作为门诊病人的预测等 待时间,再根据病人门诊时间估计出入院时间区间;方案二是利用问题二中已安排各类 病人等待时间的均值作为门诊病人的预测等待时间,再根据病人门诊时间估计出入院时 间区间。针对问题四:在周六周日不做手术情况下,利用问题二中的优先规则模型得出安排 方案,并用满意度指标体系评价,得出满意度为0.3 7,优于FC FS安排规则。针对问题五:建立排队论最优
3、化模型,单独考虑每类病人,分别计算出各类病人的最优病床数邑,$3,$4,得出各类病人占用病床比例为安排比例为:4:$2:$3:$4。最后,还对关键词满意度函数;优先规则;FC FS规则;排队论11.问题重述医院眼科门诊每天开放,住院部共有病床79张。该医院主要做白内障、视网膜疾 病、青光眼和外伤四类眼科手术。白内障手术没有急症。目前该院每周一、三做白内障手术,此类病人的术前准备时 间需1、2天。做双眼是周一先做一只,周三再做另一只。外伤疾病通常属于急症,病床有空时立即安排住院,住院后第一天便会安排手术。其他眼科疾病比较复杂(不考虑其中急症情况),大致住院以后2-3天内接受手术,术后的观察时间较
4、长。这类疾病一般不安排在周一、周三。医院眼科手术条件比较充分,在考虑病床安排时可不考虑手术条件的限制,但考虑 到手术医生的安排问题,通常情况下白内障手术与其他眼科手术(急症除外)不安排在 同一天做。当前该住院部对全体非急症病人是按照FC FS规则安排住院,但等待住院病 人队列却越来越长。用一种方法合理安排医院病床,以提高对医院资源的有效利用。需要解决以下问题:问题一:确定合理的评价指标体系,评价该问题的病床安排模型的优劣。问题二:建立合理的病床安排模型,根据第二天拟出院病人数来安排第二天住院病 人。用问题一中的指标体系对模型做出评价。问题三:根据当时住院病人及等待住院病人的统计情况,在病人门诊
5、时即告知其大 致入住时间区间。问题四:若该住院部周六、周日不安排手术,重新回答问题二,并判断医院的手术 时间安排是否应调整。问题五:为了便于管理,根据各类病人占用病床的比例大建立使得所有病人在系统 内的平均逗留时间(含等待入院及住院时间)最短的病床比例分配模型。2.模型假设(1)不考虑外伤和急症病人住院;(2)假设门诊时间、入院时间、第一次手术时间、出院时间都为当天上午8点;(3)假设医院手术条件充分;(4)假设病人观察时间等于出院模型与第一次手术时间之差;(5)假设病人手术准备好后由于星期的限制而耽误手术,那么耽误时间仍算作手术 准备时间。3.符号说明表1病人类型i12345类型白内障(单眼
6、)白内障(双眼)青光眼视网膜疾病外伤4:第i种病人等待时间 i=l,2,3,4(单位:天);24:第i种病病人平均等待时间,(单位:天);(等待时间即为入院时间与门诊时间的差值)z,-:第i种病人的平均手术准备时间,(单位:天)(手术准备时间即为第一次手术时间与入院时间的差值)z#第i种病人手术准备时间,(单位:天);叫:第i种病人的住院时间,1=1,5(单位:天);(住院时间即为出院时间和入院时间差)”.:第i种病人的平均住院时间,i=(单位:天);&.:第i种病人的观察时间,4(单位:天);(观察时间即为出院时间与第一次手术时间之差)gz:第i种病人的平均观察时间,力=1,.”4(单位:天
7、);吗:第i种病人数所占总人数比重,;d0:所有病人等待时间的数学期望(单位:天);%:所有病人手术准备时间的数学期望(单位:天)。4.模型建立与求解4.1 问题一4.1.1 问题分析在现今社会对医院住院部病床安排情况的评价指标主要有床位使用率、平均床位工 作日、床位周转率等指标。考虑实际,就本题来说,我们可以明显看到,医院有大量接 受过诊断而在等待床位的眼科患者,也就是说床位利用“比较充分”,因此床位利用率 这一指标来评价该眼科病床安排模型的优劣是不合理的,因为本身床位不够却由于病人 相对较多使得床位显得使用率很高,这样有床位利用率来评价结果将会有较大偏差,因 而我们考虑用四类病人(白内障患
8、者(单眼)、白内障患者(双眼)、青光眼患者、视网 膜疾病患者)的满意度来评价病床安排的优劣与否,满意度函数会随着等待时间和手术 准备时间的增加而减小。对病人满意度指标来说,当然是从门诊到入院所等待时间和手 术准备时间越短越好,如果病人等待时间短,也可以从侧面说明病床周转率较高,从而 说明病床安排较合理。否则,病床安排则不合理。4.1.2 评价指标模型建立建立满意度函数,自变量为等待时间和手术准备时间,具体形式如下满意度=。*1-等待时间,最大等待时间J手术准备时间最大手术准备时间J(。力为权重系数)。3由于a,力未知,我们参阅了相关资料,得出对于等待时间和手术准备时间,病人更关注等待时间,等待
9、时间对满意度影响更大,因此估算出。力的值,。=0.8,b=0.2。4.1.3 利用评价指标评价医院FC FS安排规则由于不考虑外伤病人,我们统计了(349-55+79-8)=365个病人(已出院和正在住 院的,不包括外伤病人)等待时间和手术准备时间。各类病人(已出院)等待时间和手 术准备时间统计结果如表2(见附录)所示。有关量的计算方法如下:第i种病人平均等待时间4第i种病人总等待时间 第i种病人数第i种病人平均手术准备时间与第i种病人总手术准备时间 第i种病人数第i种病人数所占总人数比重叱(权值)二第升中病总人数 患者总数(i=I,-.,4),病人等待时间的数学期望4=闻,i=病人手术准备时
10、间的数学期望z=t吗4。i=根据表2的统计结果和以上计算公式,所得结果见表3 o表3各类变量计算结果白内障(单眼)白内障(双眼)青光眼视网膜疾病平均手术准备时间Zj2.383.632.422.37平均等待时间I12.6912.6812.3 112.72患者人数7910448134权重吗0.220.280.130.37加权手术准备时间吗*40.521.040.320.87加权等待时间吗2.753.611.624.674等待时间期望必12.65手术准备时间期望Z。2.74最大等待时间16最大手术准备时间7由表3结果,计算出医院FC FS安排规则的满意度(0满意度41)为满意度=4*1-等待时则于殛
11、街时aj 最大等待时间)(最大手术准备时间)=0(1 凯久心)0.8(1-詈)+0.2。一手)=0.29满意度指标检验:计算出FC FS安排规则的满意度为0.29,由于0W满意度2918,以说FC FS安排规则有一定的缺陷。4.2.问题二4.2.1 问题分析5在问题一中,已经确定了评价指标体系,对医院目前按照FC FS的安排住院规则进 行评价,得到当前FC FS安排住院方法不理想,因此需要建立新的病床安排模型优 先规则模型,该模型是基于病人住院时间越短优先级越高的原则建立的。然后用问题一 中的评价指标进行评价,再与当前FC FS安排规则进行比较。4.2.2 模型建立与预测首先对已出院349个病
12、人的住院时间进行统计,然后进行分类汇总,得出各类病人 住院时间叫,见表4-8所示。表4白内障(单眼)病人住院时间统计序号(天)序号加1(天)序号mx(天)序号加(天)3689618962694104905200529171839452035301623395420443026243974207531462861007209331553551069211331965071108216432145471137222732355981156223832476461216228732756661226231732956961266244533057151284247433257251485253533
13、43773150526143354823152326453374885181826643404表5白内障(双眼)病人住院时间统计序号加2(天)序号m2(天)序号m2(天)序号m2(天)序号m2(天)775691615226102841096608169102271128510127707171102291028610137796172112329289920680617710239829310251283618392466298930128461859248729973212851218882527300838109811190825963066639101059195826263097421
14、1117719772636310643911981997265631274411127720862731331784591327212727512320747111417213122761349101467217112771155815462181127811表6青光眼病人住院时间统计序号加3(天)序号m3(天)序号m3(天)5111201017010148123918491991251118610221013311205927101361023414419139112421151914210249116310145132561267141491327410871215782821192111
15、5962921110210160929414111101651231811表7视网膜疾病人住院时间统计序号加4(天)序号m4(天)序号m4(天)序号加4(天)序号冽4(天)2146811144112028267174107512147152061626812616761415110210122701281191131581421513271111113991216217219132721115131011416414220132799161010311166162211628010171610413168172249283102113107161731022511287132613108121
16、74923511288103113109151781523716290133314112121791123815295103413114918013240829711361011614182142417303127371211812187112431430710469129131911124512313125212131141921425413322957131341619315255185814138161941225796171401519611258186210143152011326015表8外伤病人住院时间统计序号m5(天)序号m5(天)序号m5(天)序号m5(天)序号m5(天)15
17、938175730410338529596617663055339740101245198830873416487130821483114342953613582308316834396551377233432511344107381531123653265345974715562509328534667871566251733153476815163828193331134868651678296733683496根据表4-表8统计出各类病人的平均住院时间,为了预测出正在住院的79个病人 的出院时间,可以对平均住院时间进行进位处理,由于外伤平均住院时间非常接近7,不进位,近似看作7,结果见表
18、9。表9各类病人平均住院时间与近似住院时间白内障(单眼)白内障(双眼)青光眼视网膜疾病外伤平均住院时间叫5.248.5610.4912.547.04近似住院时间6911137根据当前79位病人入院时间预测出其出院时间,预测方法为先把这79位病人分类,然后把每类病人的入院时间加上这类病人的近似住院时间,得出的时间就是出院时间,结果见表10o表10已住院79位病人出院时间预测序号类型入院时间近似住 院时间(天)出院时间序号类型入院时间近似住 院时间(天)出院时间813白内障(单眼)2008-9-462008-9-105视网膜 疾病2008-9-1132008-9-1443白内障(单眼)2008-9
19、-762008-9-136视网膜 疾病2008-9-1132008-9-1448白内障(单眼)2008-9-862008-9-148视网膜 疾病2008-9-2132008-9-1552白内障(单眼)2008-9-962008-9-159视网膜 疾病2008-9-3132008-9-1665白内障(单眼)2008-9-1162008-9-1712视网膜 疾病2008-9-3132008-9-1667白内障(单眼)2008-9-1162008-9-1714视网膜 疾病2008-9-4132008-9-1770白内障(单眼)2008-9-1162008-9-1715视网膜 疾病2008-9-413
20、2008-9-173白内障(双眼)2008-9-192008-9-1016视网膜 疾病2008-9-4132008-9-177白内障(双眼)2008-9-192008-9-1017视网膜 疾病2008-9-4132008-9-1710白内障(双眼)2008-9-392008-9-1218视网膜 疾病2008-9-4132008-9-1711白内障(双眼)2008-9-392008-9-1220视网膜 疾病2008-9-5132008-9-1819白内障(双眼)2008-9-492008-9-1323视网膜 疾病2008-9-5132008-9-1821白内障(双眼)2008-9-592008-
21、9-1427视网膜 疾病2008-9-6132008-9-1922白内障(双眼)2008-9-592008-9-1431视网膜 疾病2008-9-6132008-9-1926白内障(双眼)2008-9-592008-9-1433视网膜 疾病2008-9-6132008-9-1928白内障(双眼)2008-9-692008-9-1534视网膜 疾病2008-9-6132008-9-1929白内障(双眼)2008-9-692008-9-1537视网膜 疾病2008-9-6132008-9-1932白内障(双眼)2008-9-692008-9-1538视网膜 疾病2008-9-6132008-9-1
22、935白内障(双眼)2008-9-692008-9-1542视网膜 疾病2008-9-7132008-9-2040白内障(双眼)2008-9-692008-9-1545视网膜 疾病2008-9-7132008-9-2041白内障(双眼)2008-9-792008-9-1646视网膜 疾病2008-9-8132008-9-21944白内障(双眼)2008-9-792008-9-1647视网膜 疾病2008-9-8132008-9-2150白内障(双眼)2008-9-992008-9-1849视网膜 疾病2008-9-8132008-9-2153白内障(双眼)2008-9-1092008-9-19
23、51视网膜 疾病2008-9-9132008-9-2257白内障(双眼)2008-9-1092008-9-1954视网膜 疾病2008-9-10132008-9-2358白内障(双眼)2008-9-1092008-9-1955视网膜 疾病2008-9-10132008-9-2363白内障(双眼)2008-9-1092008-9-1956视网膜 疾病2008-9-10132008-9-2366白内障(双眼)2008-9-1192008-9-2061视网膜 疾病2008-9-10132008-9-2368白内障(双眼)2008-9-1192008-9-2064视网膜 疾病2008-9-101320
24、08-9-234青光眼2008-9-1112008-9-1269视网膜 疾病2008-9-11132008-9-2424青光眼2008-9-5112008-9-1671视网膜 疾病2008-9-11132008-9-2425青光眼2008-9-5112008-9-1672外伤2008-9-572008-9-1230青光眼2008-9-6112008-9-1773外伤2008-9-672008-9-1336青光眼2008-9-6112008-9-1774外伤2008-9-672008-9-1339青光眼2008-9-6112008-9-1775外伤2008-9-672008-9-1359青光眼2
25、008-9-9112008-9-2076外伤2008-9-772008-9-1460青光眼2008-9-10112008-9-2177外伤2008-9-972008-9-1662青光眼2008-9-10112008-9-2178外伤2008-9-1072008-9-171视网膜 疾病2008-8-29132008-9-1179外伤2008-9-1072008-9-172视网膜 疾病2008-8-29132008-9-11由表10又得出了当前79个病人出院日期区间为2009年9月10日到2009年9月 24日,具体每一天出院人数统计结果见表11。表11从2009-9-10到2009-9-24出院
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