Имитационная модель работы городской поликлиники

Размещено на http://www.allbest.ru/

Имитационная модель работы городской поликлиники

Д.С. Зазулина

Аннотация

Изучается работа городской поликлиники, и строится модель, имитирующая ее деятельность для последующего определения оптимального числа работников данного учреждения. Проводится анализ для определения эффективности работы поликлиники.

Ключевые слова: имитационное моделирование, AnyLogic, городская поликлиника, пациенты, концептуальная модель, статистика

Одной из самых важных сфер деятельности человека является здравоохранение, к задачам которого относится обеспечение доступности медицинского обслуживания для населения. Базовым уровнем оказания медицинской помощи гражданам является поликлиника. От эффективности работы этого учреждения зависят скорость распространения различных заболеваний, качество и продолжительность жизни, уровень здоровья в целом.

Актуальность выбранной темы обусловлена необходимостью постоянного улучшения такой сферы деятельности, как здравоохранение, с применением современных технологий, одной из которых является имитационное моделирование.

Частый выбор имитационного моделирования систем как способа решения поставленных задач обусловлен наличием большого количества преимуществ, среди которых: возможность проводить эксперименты без участия существующей системы, высокая скорость анализа работы модели, обнаружение ошибок и проблем в работе предприятия или учреждения [1].

В здравоохранении имитационное моделирование решает множество задач [2-3]. Модель медицинского учреждения позволит эффективнее распределить ресурсы и оценить результаты различных изменений в работе персонала. Моделирование динамики распространения инфекционных заболеваний увеличивает точность эпидемиологических исследований.

Среди существующих научных работ известно немало публикаций по моделированию медицинских учреждений как на русском языке, так и на английском [4-5]. Во многих из них не учитывается неравномерная интенсивность посещений пациентов в зависимости от времени суток. В некоторых других публикациях отсутствует визуальная составляющая по статистике работы модели. В данной работе были учтены эти особенности.

Цели и задачи работы

Целью представленной работы являются создание модели городской поликлиники и выяснение оптимального числа работников, необходимых для качественного обслуживания пациентов, посещающих учреждение.

Для достижения поставленной цели необходимо выполнить следующие задачи:

изучить каждодневную работу поликлиники;

разработать имитационную модель;

провести эксперименты над моделью;

проанализировать результаты, полученные после моделирования.

Система разработки

Существует большое количество инструментальных средств для имитационного моделирования. Среди них GPSS, Arena, Plant Simulation и др. Одним из новейших инструментов моделирования является AnyLogic [6-7].

AnyLogic объединяет методы системной динамики, «процессного» дискретно-событийного и агентного моделирования в одном языке и одной среде разработки мод елей. По созданной модели можно разработать анимацию и интерактивный графический интерфейс. Также он включает в себя средства анализа данных и представления результатов моделирования: статистики, графики, диаграммы, гистограммы. AnyLogic поддерживает множество разнообразных типов экспериментов с моделями: простой прогон, сравнение прогонов, варьирование параметров, Монте-Карло, анализ чувствительности, оптимизация, калибровка, а также произвольный эксперимент по пользовательскому сценарию.

Языком для работы в системе AnyLogic является Java, который делает модели кросс-платформенными, а также позволяет публиковать их на сайтах в виде аплетов.

Большое количество перечисленных преимуществ и наличие отличительных черт данной системы, таких как агентные модели, многоподходность, мощные инструменты визуализации, позволили выбрать данный инструмент для выполнения работы.

Описание объекта моделирования

В качестве объекта для исследования была выбрана городская поликлиника № 14 г. Пенза. В результате изучения ее структуры и деятельности составлено следующее описание.

Объектом моделирования является поликлиника: регистратура, терапевтическое отделение и процедурные кабинеты, как объекты, требующие оптимизации.

Каждый рабочий день в поликлинику обращаются пациенты. Сначала они посещают регистратуру для получения справки или для записи к терапевту. Каждый пациент встает в очередь к регистратору, если нет свободных специалистов для обслуживания. Если очередь превышает допустимое значение или время ожидания превышено, то пациент покидает поликлинику, не получив обслуживания.

После этого часть пациентов направляется к терапевтам, а остальные покидают поликлинику, получив необходимое обслуживание. Придя в терапевтическое отделение, пациенты также становятся в очередь, при отсутствии свободных врачей. Они также могут покинуть поликлинику по аналогичным с работой в регистратуре условиям. Получив консультацию врача, большинство пациентов уходят обслуженными. Другие же после осмотра у терапевта направляются в процедурный кабинет.

У процедурного кабинета также образуется очередь при превышении количества пациентов относительно количества медицинских сестер. Пациенты покидают поликлинику, не получив обслуживания, при нарушении допустимых условий. После посещения процедурного кабинета пациенты покидают поликлинику. Посещение процедурного кабинета также допустимо без обращения в регистратуру и к терапевту.

Анализ объекта моделирования

Анализ работы поликлиники дал следующие результаты:

пациенты посещают поликлинику согласно составленному расписанию, так как интенсивность посещений зависит от времени суток;

обслуживание пациентов осуществляется в регистратуре, в кабинете терапевта и в процедурном кабинете;

если очередь переполнена или превышено время ожидания, то пациент покидает поликлинику без обслуживания, иначе встает в очередь;

пациент посещает следующий объект обслуживания с установленной вероятностью; имитационный городской поликлиника

время обслуживания пациента определяется случайно в указанном диапазоне.

Таким образом, работа поликлиники описана с возможными отказами и выходами

по тайм-ауту и с упорядоченным обслуживанием пациентов. Все сведения получены при анализировании процесса работы поликлиники.

Концептуальная модель

Модель работы поликлиники в системе AnyLogic была разработана с нуля. Ее схема представлена на рис. 1.

Рис. 1. Концептуальная модель поликлиники в системе AnyLogic

Верификация имитационной модели

Работа построенной модели поликлиники представлена на рис. 2.

Рис. 2. Результат работы модели

Из наблюдений за выполнением простого эксперимента следует, что алгоритм функционирования имитационной модели соответствует концептуальной модели, что свидетельствует об успешной верификации имитационной модели.

Данный вариант имитационной модели был проверен на адекватность по следующим критериям:

все существенные параметры включены в модель;

в модели нет несущественных параметров;

ограничения на значения параметров определены правильно;

модель не дает абсурдных результатов, а они соответствуют реальным показателям поликлиники.

Статистика по результатам эксперимента

Результаты работы модели визуализированы в отдельном окне «Статистика», представленном на рис. 3.

Рис. 3. Статистика по работе модели

По полученным результатам можно сделать вывод о том, что при максимальном использовании доступных ресурсов (регистраторы, терапевты, медицинские сестры) количество обслуженных пациентов существенно превышает количество пациентов, покинувших поликлинику без обслуживания. Данные представлены временным графиком.

Среднее время пребывания в поликлинике составляет 9,77 мин. На гистограмме представлено процентное распределение пациентов по времени, которое они проводят в поликлинике.

Показатели среднего количества очереди к каждому из обслуживающих ресурсов представлены столбиковой диаграммой. По представленным результатам видно, что длина очереди к терапевту превышает остальные и составляет в среднем 3,71 человека.

Выводы

В процессе выполнения работы была создана модель, организующая работу поликлиники. Была оценена правильность ее работы. Проведенный эксперимент и визуализированная статистика позволили оценить показатели работы поликлиники при максимальных ресурсах.

Список литературы

1. Березовская Е. А. Имитационное моделирование : учеб. пособие. Ростов н/Д. ; Таганрог : Изд-во Южного федерального университета, 2018. 76 с.

2. Vazquez-Serrano J. I., Peimbert-Garcia R. E., Cardenas-Barron L. E. Discrete-Event Simulation Modeling in Healthcare: A Comprehensive Review // International Journal of Environmental Research and Public Health. 2021. Vol. 18. Р. 12262. doi: 10.3390/ijerph182212262

3. Healthcare Simulation Software.

4. Бадей А. Ю., Кондрашевич А. И., Штанова В. Г. Моделирование деятельности стоматологической поликлиники в среде AnyLogic. Белорусский государственный университет.

5. Гробер Т. А., Савченко О. В. Создание имитационной модели поликлиники // Молодой исследователь Дона. 2020. № 3. С. 22-26.

6. AnyLogic: имитационное моделирование для бизнеса.

7. Боев В. Д. Компьютерное моделирование : пособие для практ. занятий, курсового и дипломного проектирования в AnyLogic 7. СПб. : ВАС, 2014. 432 с.

Размещено на Allbest.ru