Проектування інтелектуальної інформаційно-аналітичної системи донорства крові

Размещено на http://www.Allbest.Ru/

Донецький національний університет

Кафедра інформаційних технологій

Військовий інститут телекомунікацій та інформатизації імені Героїв Крут

Факультет інформаційних технологій

Проектування інтелектуальної інформаційно-аналітичної системи донорства крові

Зелінська О.В., к.т.н., доцент

Гавліцький В.Ф., майор

Якубич К.О., магістр

м.м. Київ, Вінниця



Анотація

Ця робота присвячена дослідженню та проектуванню інтелектуальної інформаційно-аналітичної системи процесу донорства крові. У світлі сучасних вимог до систем охорони здоров'я та розвитку технологій, що революціонізують сферу медицини, стає важливим розробка і впровадження інноваційних підходів до управління донорськими ресурсами.

Проаналізовано сучасний стан систем донорства крові та виявлено проблеми, що існують у цій сфері. Зокрема, акцентується увага на проблемах взаємодії між потенційними донорами, медичними установами та іншими зацікавленими сторонами. Проводиться розгляд аналогів існуючих систем в галузі донорства крові, аналізуючи їхні сильні та слабкі сторони. Порівняльний огляд сприяє виокремленню кращих практик та використанню досвіду успішних проектів для поліпшення нової інтелектуальної системи.

Основна частина статті присвячена розробці інтелектуальної інформаційно-аналітичної системи для вирішення зазначених проблем. Детально розглядаються ключові етапи проектування, включаючи визначення функціональності системи, вибір технологічних рішень. Також розглядаються ключові аспекти проектування системи, включаючи збір та аналіз даних про донорів, медичну інформацію, потребу в крові та географічну інформацію. Інтелектуальна інформаційно-аналітична система також надає можливість ведення реєстрації донорів, планування донорських сеансів та надсилання нагадувань користувачам.

Розглянуто методи, які використовуються для збору та аналізу даних донорів. Проводиться класифікації донорів, досліджено зв'язки між різними характеристиками (наприклад, вік, група крові) та донорською активністю, прогнозування кількості доступних донорів у певний період, прогнозування потреб у крові, виявлення взаємодії між різними учасниками системи, групування донорів та медичних закладів на основі схожих характеристик. Наведені методи стають не лише технологічними інструментами, але і стратегічними рішеннями для оптимізації системи донорства крові. Впровадження інтелектуальної системи на їхній основі дозволить досягти високого рівня ефективності, безпеки та взаємодії з донорами, що є критичними для успіху таких медичних ініціатив.

Загалом, публікація висвітлює важливість використання інноваційних підходів у сфері донорства крові та пропонує інтелектуальну інформаційно-аналітичну систему для цього важливого соціального процесу.

Ключові слова: інтелектуальна інформаційно-аналітична система, донорство крові, збір та аналіз даних, проектування системи.



Annotation

Design of an intelligent information and analytical blood donation system

Zelinska O.V., C. Tech. Sci., ass.professor; K.O. Yakubych, master's degree; Department of Information Technologies, Donetsk National University, Vinnytsia,

V.F. Havlitskyi, major, Faculty of Information Technologies, Military Institute of Telecommunications and Informatization named after Heroes of Krut, Kyiv

This work is dedicated to the exploration and design of an intelligent information-analytical system for the blood donation process. In light of modern healthcare system requirements and advancements in medical technology revolutionizing the field, the development and implementation of innovative approaches to manage donor resources become crucial.

The article begins with an overview of the current state of blood donation systems and identifies challenges existing in this field. Special attention is given to issues in the interaction between potential donors, non-systematic medical institutions, and other stakeholders. The article reviews analogs of existing systems in the blood donation field, analyzing their strengths and weaknesses. Comparative analysis facilitates the identification of best practices and the utilization of successful project experiences to enhance the proposed intelligent system.

The main part of the article is devoted to the development of an intelligent information-analytical system to address the identified challenges. The key stages of design are thoroughly examined, including defining the system's functionality and selecting technological solutions. The work explores essential aspects of system design, such as collecting and analyzing donor data, medical information, blood needs, and geographical information. The intelligent information-analytical system also allows donor registration, planning of donor sessions, and sending reminders to users.

The concluding section of the article focuses on methods used for data collection and analysis of donor information. Donor classifications, establishing connections between different characteristics (e.g., age, blood type), donor activity forecasting, blood demand prediction, identifying interactions among system participants, and grouping donors and medical institutions based on similar characteristics are discussed. These methods are not only technological tools but also strategic solutions for optimizing the blood donation system. Implementing an intelligent system based on these methods will achieve high levels of efficiency, safety, and interaction with donors, critical for the success of such medical initiatives.

In summary, the article highlights the importance of utilizing innovative approaches in the field of blood donation and proposes an intelligent information- analytical system for this vital social process.

Keywords: intelligent information-analytical system, blood donation, data collection and analysis, system design.



Постановка проблеми

В Україні дефіцит донорської крові був завжди. Проблема полягає в тому, що в Україні донорство є спонтанним або ситуативним. Фахівці роблять висновки, що в Україні люди йдуть здавати кров у випадках, коли хтось із їхніх близьких потрапляє у лікарню, або у разі надзвичайних подій, такі як війна. В країні немає культури донорства, коли кожна здорова людина розуміє, що вона хоча би два - три рази на рік регулярно на постійній основі здає кров. Тому в нас виникають такі ситуативні дефіцити.

Особливо зараз в період війни важливо поповнювати запаси крові стабільно. Кілька перших місяців повномасштабного вторгнення, люди масово ходили в Центри крові здавати кров. Але це було буквально два-три місяці, коли було достатньо, навіть трішки в надлишку, компонентів донорської крові.

Було створено стратегічний запас, а також реєстр донорів, але з часом люди звикли до війни і активність знизилася.

Під час війни, донорська кров є чи не єдиним способом врятувати життя людини, яка зазнала важкого поранення з подальшою крововтратою. І головна задача українців, які знаходяться в тилу, - зробити все можливе задля збереження життя тих, хто постраждав внаслідок російського вторгнення. Зокрема, те, що найбільш потрібними є рідкісні групи - міф. Адже чим більша кількість людей, зокрема військових, має одну групу крові, тим більше вона потрібна. Важливо поповнювати запаси крові стабільно, бо вона має термін придатності, залежно від матеріалу здачі. Цільна кров зберігається 30 діб, тромбоцити - до 5 діб, свіжа плазма крові - не більше 3 днів [1].

Окрім людського фактору існують технічні проблеми, які ускладнюють ефективне управління цим процесом. Багато систем донорства крові використовують застарілі методи управління та обліку донорів, що може призводити до неконтрольованих ризиків і недостачі крові. Взяти за приклад Вінницький центр крові, де немає налагодженої системи сповіщень донорів і при терміновій потребі у крові працівники витрачають багато часу для того, щоб знайти і обдзвонити потенційних донорів.

Ефективне управління системою донорства крові вимагає аналізу даних, прогнозування потреб та інших аналітичних функцій. Але існуючі системи не завжди надають такі можливості. Наявність централізованої системи управління донорством крові може покращити координацію та запобігти помилкам в процесі.

Створення інтелектуальної інформаційно - аналітичної системи для донорства крові - це важливий крок у поліпшенні цього процесу. Успішне проектування та реалізація цієї системи вимагає ретельного планування та проектування бази даних, яка забезпечить ефективну роботу системи та вирішення актуальних проблем у сфері донорства крові.

Аналіз останніх досліджень і публікацій. В Україні сьогодні існують декілька інтелектуальних інформаційно-аналітичних систем для забезпечення кров'ю та координації донорських сеансів. Деякі з цих систем використовуються окремими медичними закладами або організаціями, тоді як інші функціонують як національні платформи. Ось декілька прикладів таких аналогів інформаційно-аналітичних систем донорства крові в Україні.

Платформа "Донор.ua" - це національний ресурс для організації донорства крові в Україні. Вона надає відомості про донорські центри, акції та потреби в крові. Ця система дозволяє особам, які бажають стати донорами, реєструватися, записуватися на процедуру, отримувати нагадування щодо надходження на наступний сеанс донорства та доступ до статистичної інформації.

"МедДонор" - це система управління донорством крові, що інтегрована в роботу деяких медичних закладів в Україні. Вона дозволяє медичному персоналу вести облік донорів, планувати сеанси донорства, аналізувати потребу у крові та відстежувати рівень запасів [2].

Ці інтегровані системи донорства крові в Україні вже активно впроваджені та використовуються для поліпшення організації та координації процесу донорства крові.

Також Набрала чинності постанова Кабінету Міністрів України від 17 лютого 2023 р. №143, якою, зокрема затверджено Положення про інформаційно-комунікаційний комплекс системи крові - сукупність процесів та механізмів обробки даних у сфері донорства крові та компонентів крові, функціонування системи крові, що здійснюються з використанням інформаційно-комунікаційних систем з метою забезпечення виконання функцій, пов'язаних із донорством крові та компонентів крові, які встановлені Законом України «Про безпеку та якість донорської крові та компонентів крові».

Передбачено, шо до інформаційно-комунікаційних систем, які використовуються в інформаційно-комунікаційному комплексі системи крові, належать система єКров та електронна система охорони здоров'я, які знаходяться на етапі проекту.

Система єКров призначена для обробки даних та забезпечення суб'єктів інформаційно-комунікаційного комплексу системи крові інформацією відповідно до їх повноважень та функцій у сфері донорства крові та компонентів крові, функціонування системи крові [3].

Завданнями інформаційно-комунікаційного комплексу системи крові є:

1) забезпечення суб'єктів інформаційно-комунікаційного комплексу системи крові інформацією відповідно до їх повноважень та функцій у сфері донорства крові та компонентів крові, функціонування системи крові;

2) обробка даних щодо суб'єктів донорського фонду, осіб, які потребують трансфузії, та реципієнтів, а також процесів донацій та трансфузій;

3) інформаційне та аналітичне забезпечення процесів, таких як планування, обліку, моніторингу, контролю використання залишків крові, компонентів крові і задоволення потреб у крові та компонентах крові на загальнодержавному, регіональному та госпітальному рівні, заохочення до донорства крові та компонентів крові.

Кожна з цих систем має свої унікальні особливості та функціональність, спрямовану на підтримку медичних закладів, донорів і організацій, що займаються донорством крові. Ці системи представляють важливий крок у напрямку автоматизації та оптимізації процесу донорства крові, що в свою чергу сприяє збереженню людських життів.

Але вони також мають свої недоліки, такі як незручність, доступність, або немає можливості підлаштовувати для конкретного центру. Наприклад, платформа "Донор.ua" містить малу або не повну базу даних донорів, що зменшує ефективність знаходження потенційних донорів, а також не має можливості реального запису до центру, а лише нагадування донору про заплановану донацію.

Отже, проаналізувавши всі аналоги, запропоновано та спроектовано зручну інтелектуальну інформаційно - аналітичну систему для донорства крові.

Метою статті є проектування інформаційно-аналітичної системи для донорства крові та висвітлення інноваційного підходу до управління донорами та запасами крові. Робота спрямована на розкриття функціональних можливостей системи, вивчення її переваг та потенціалу для покращення процесу донорства крові, а також виявлення факторів, що впливають на ефективність та успішність впровадження такої системи.

інноваційний інформаційний аналітичний донорство кров



Виклад основного матеріалу

Дослідивши створення інтелектуальної інформаційно-аналітичної системи для донорства крові можна виділити наступні ключові елементи. Система повинна мати здатність вести централізовану базу даних донорів, яка включає інформацію про їх медичний стан, історію донорства, контактні дані та доступність для наступних донорських сеансів. Система повинна забезпечувати автоматичне попередження донорів про можливість здати кров, нагадування про наступні сеанси донорства та розклад планування.

Інтелектуальна інформаційно-аналітична система повинна включати алгоритми для планування сеансів донорства, враховуючи існуючих донорів, їхню групу крові і потреби медичних закладів та пацієнтів. Система має здійснювати оптимальний розподіл донорів на сеанси, враховуючи особисті вподобання та обмеження донорів, такі як робочий графік і місцеположення.

Також система повинна мати можливість аналізувати дані щодо історії попиту на кров, лікування та процедур, які передбачають трансфузію, а також зовнішні впливи, такі як природні катастрофи або надзвичайні ситуації. На основі цих даних система може робити прогнози щодо майбутніх потреб у крові та рекомендувати відповідні заходи для забезпечення належного рівня запасів крові.

Забезпечуватиме створення аналітичних звітів, статистики та графіків, які сприятимуть ухваленню обґрунтованих рішень медичними установами, організаціями донорства та адміністраторами системи. Це включає в себе інформацію про ефективність рекламних кампаній, кількість нових донорів, тенденції в попиті на кров, стан запасів та інші ключові показники. Також необхідно подбати про високий рівень захисту особистих даних донорів, медичної інформації та інших конфіденційних даних, дотримуючись сучасних стандартів забезпечення безпеки і мати механізми контролю доступу до цих даних [4-7].

Інтелектуальна інформаційно-аналітична система має бути інтегрованою з існуючими медичними інформаційними системами та базами даних, які використовуються медичними установами та банками крові. Ця інтеграція дозволить обмінюватися даними, уникаючи дублювання інформації та сприятиме взаємодії між різними сторонами.

Система може збирати основні особисті дані потенційних донорів. Ці дані допомагають у створенні бази даних донорів. Система повинна збирати дані про потребу в крові з лікарень та інших медичних установ. Ця інформація включає групу крові, кількість необхідних одиниць, час доби та інші характеристики запиту. Відстеження географічного розташування донорів крові та медичних установ є важливим для ефективного розподілу крові. Географічні дані можна збирати за допомогою GPS або вводити вручну.

Інтелектуальна інформаційно-аналітична система донорства крові містить такі компоненти:

• У систему надходять вхідні дані, які можуть включати інформацію про донорів, а саме ПІБ, дата народження, місто проживання, стать, ріст, вага, номер телефону, група крові та резус фактор. Також система містить медичні записи, результати аналізів донорів та інформацію про наявні запаси крові у центрах.

• Система проводить обробку та аналіз вхідних даних за допомогою різних алгоритмів і методів. Цей процес може включати класифікацію донорів за конкретними характеристиками, прогнозування попиту на кров, виявлення потенційних донорів тощо.

• Дані зберігаються у базі даних, що дозволяє ефективно управляти та отримувати доступ до інформації про донорів, медичні записи, розклади збору крові та інші важливі дані.

• Система надає веб-інтерфейс для взаємодії з користувачами. Це надає можливість реєстрації нових донорів, перегляду та оновлення особистої інформації, перегляд розкладу збору крові, отримання консультацій з медичним персоналом.

• Також система може рекомендувати користувачам можливості для донорства крові на основі їхніх характеристик та історичного аналізу. Крім того, вона може надсилати нагадування користувачам про заплановані збори крові або інформацію про термінову потребу у конкретній групі крові.

• Є можливість генерувати звіти та проводити аналіз даних, що допомагає оцінити ефективність системи донорства крові, відстежувати тенденції та робити обґрунтовані рішення для поліпшення процесу. На рисунку 1 наведена модель інтелектуальної інформаційно-аналітичної системи донорства крові [8-12].

Рис. 1. Модель інтелектуальної інформаційно-аналітичної системи донорства крові

Для аналізу даних в інтелектуальній інформаційно-аналітичній системі донорства крові використано такі методи:

• Кластерний аналіз: групування донорів та медичних закладів на основі схожих характеристик. Це допомагає виявляти схожі патерни та групи, що полегшує управління донорською базою.

• Аналіз асоціацій: виявлення зв'язків між різними характеристиками (наприклад, вік, група крові) та донорською активністю. Це дозволяє виявляти фактори, що впливають на активність донорів та прогнозувати можливі донорські тенденції.

• Моделі прогнозування: прогнозування кількості доступних донорів у певний період. Це допомагає управляти запасами крові та забезпечувати, що ресурси використовуються максимально ефективно.

• Графовий аналіз: виявлення взаємодії між різними учасниками системи (лікарні, донори, лабораторії). Це допомагає оптимізувати ланцюг постачання та виявляти можливі точки оптимізації.



Висновок

У підсумку цієї роботи можна зазначити, що розробка та впровадження інтелектуальної інформаційно-аналітичної системи для процесів донорства крові є важливим кроком у сучасній медицині. Аналіз сучасних систем донорства виявив ряд проблем, які можна вирішити за допомогою нової інтелектуальної системи. Проектування системи було зосереджено на використанні інноваційних технологій, таких як аналітика даних, що дозволяє не лише поліпшити управління донорськими ресурсами, але й сприяти ефективній взаємодії з донорською спільнотою.

Загалом, структура інтелектуальної інформаційно-аналітичної системи для донорства крові включає компоненти, що об'єднують вхідні дані, обробку та аналіз, базу даних, веб-інтерфейс, рекомендації та сповіщення, а також забезпечує генерацію звітів та проведення аналітики. Ця структура дозволяє ефективно керувати процесом донорства крові, сприяє збору та аналізу необхідної інформації, а також створює зручний інтерфейс для взаємодії користувачів з системою.

Запропонована інтелектуальна інформаційно-аналітична система вирішує ключові аспекти, такі як збір та аналіз даних про донорів, виявлення потреб у крові та планування донорських сеансів, що вирішує низку проблем, що існують у сучасних системах донорства. Впровадження цієї системи не лише сприятиме оптимізації процесів донорства крові, але і підвищить безпеку, ефективність та взаємодію з донорами.



Література

1. Якубич К.О., Зелінська О.В. Інформаційно-аналітична система донорства крові: матеріали IV Всеукраїнської науково-практичної конференції студентів, аспірантів та молодих вчених «Прикладні інформаційні технології». Вінниця: ДонНУ імені Василя Стуса. 2023. С. 202-204.

2. ДонорUA: Всеукраїнська система рекрутингу донорів крові [Електронний ресурс]

3. Постанова від 17 лютого 2023 р. №143 Київ «Про створення інформаційно-комунікаційного комплексу системи кров» [Електронний ресурс]

4. Зелінська О.В., Потапова Н.А., Волонтир Л.О. Інформаційні системи та технології в галузі: навчальний посібник. Вінниця: ВНАУ. 2020. 263 с.

5. Суханов А.О., Зелінська О.В. Використання сучасних інтелектуальних інформаційних технології. Комп'ютерні технології обробки даних: матеріали II Всеукраїнської науково-практичної конференції. Вінниця: ДонНУ імені Василя Стуса. 2021. С. 154-155.

6. Якубич К.О. Використання математичних моделей для прогнозування та оптимізації роботи інформаційних систем: матеріали IV Всеукраїнської науково-практичної конференції студентів, аспірантів та молодих вчених «Прикладні інформаційні технології». Вінниця: ДонНУ імені Василя Стуса. 2023. С. 321-322.

7. Литвин В.В., Пасічник В.В., Шаховська Н.Б. Проектування інформаційних систем: навчальний посібник. Львів. 2021. 380 с.

8. Чіома Е.В., Зелінська О.В. Інформаційна система управління особистими фінансами. Прикладні аспекти сучасних міждисциплінарних досліджень: матеріали І Всеукраїнської науково-практичної конференції. Вінниця: ДонНУ імені Василя Стуса. 2021. С. 121-123.

9. Марченко А.В. Проектування інформаційних систем: навчальний посібник. Київ. 2016. 89 с.

10. Грицунов О.В. Інформаційні системи та технології: навчальний посібник. Харків : ХНАМГ. 2010. 222 с.

11. Бахрушин В.Є. Методи аналізу даних: навчальний посібник. Запоріжжя: Класичний приватний університет. 2011. 267 с.

12. Пономаренко В.С. Проектування інформаційних систем: посібник. Київ. 2002. 488 с.



References

1. Informacijno-analitychna systema donorstva krovi [Informational and analytical system of blood donation]. Proceedings from AIT '23: IV Vseukrajinsjka naukovo-praktychna konferencija studentiv, aspirantiv ta molodykh vchenykh «Prykladni informacijni tekhnologhiji» - The fourth All-Ukrainian scientific and practical conference of students, postgraduates and young scientists «Applied information technologies». (pp. 202-204). Vinnytsia: DonNU named after Vasyl Stus [in Ukrainian].

2. Sait DonorUA: Vseukrajinsjka systema rekrutynghu donoriv krovi [Site DonorUA: All-Ukrainian blood donor recruiting system] donor.ua.

3. Postanova №143 Kyjiv «Pro stvorennja informacijno-komunikacijnogho kompleksu systemy krov» [Resolution №143 Kyiv «On the creation of an information and communication complex of the blood system»]. (2023).

4. Zelinsjka, O.V. & Potapova, N.A. & Volontyr, L.O. (2020). Informacijni systemy ta tekhnologhiji v ghaluzi [Information systems and technologies in the industry]. Vinnytsia: VNAU [in Ukrainian].

5. Vykorystannja suchasnykh intelektualjnykh informacijnykh tekhnologhiji. [Use of modern intelligent information technology]. Proceedings from CTDP '21: Komp'juterni tekhnologhiji obrobky danykh: II Vseukrajinsjka naukovo-praktychna konferencija - Computer technologies of data processing: The second All-Ukrainian scientific and practical conference. (pp. 154-155). Vinnytsia: DonNU named after Vasyl Stus [in Ukrainian].

6. Vykorystannja matematychnykh modelej dlja proghnozuvannja ta optymizaciji roboty informacijnykh system [Use of mathematical models for forecasting and optimization of information systems]. Proceedings from AIT 23: IV Vseukrajinsjka naukovo-praktychna konferencija studentiv, aspirantiv ta molodykh vchenykh «Prykladni informacijni tekhnologhiji» - The fourth All-Ukrainian scientific and practical conference of students, postgraduates and young scientists «Applied information technologies». (pp. 321-322). Vinnytsia: DonNU named after Vasyl Stus [in Ukrainian].

7. Lytvyn, V.V. & Pasichnyk, V.V. & Shakhovsjka, N.B. (2021) Proektuvannja informacijnykh system [Information systems design]. Lviv [in Ukrainian].

8. Informacijna systema upravlinnja osoby stymy finansamy [Personal finance management information system]. Proceedings from AAMITR '21: Prykladni aspekty suchasnykh mizhdyscyplinarnykh doslidzhenj: I Vseukrajinsjka naukovo-praktychna konferencija - Applied aspects of modern interdisciplinary research: the first All-Ukrainian scientific and practical conference. (pp. 121-123). Vinnytsia: DonNU named after Vasyl Stus [in Ukrainian].

9. Marchenko, A.V. (2016). Proektuvannja informacijnykh system [Information systems design]. Kyiv [in Ukrainian].

10. Ghrycunov, O.V. (2010). Informacijni systemy ta tekhnologhiji [Information systems and technologies]. Kharkiv: KhNAMG [in Ukrainian].

11. Bakhrushyn, V.Je. (2011). Metody analizu danykh [Methods of data analysis]. Zaporizhzhia: Classical Private University [in Ukrainian].

12. Ponomarenko, V.S. (2002). Proektuvannja informacijnykh system [Information systems design]. Kyiv [in Ukrainian].

Размещено на Allbest.Ru

...