زمان بندي اتاق عمل پس از وقوع يک اختلال در مورد ظرفيت بخش بازيابي

STUDENT

DEGREE

YEAR

Iiring from the operating room scheduling problem considering limited capacity of the postanesthesia care unit (PACU), the two-machine flow shop scheduling problem with blocking, multi-task flexibility of the first machine, preemption, and makespan criterion is initially investigated in this thesis. The first and second machines represent the operating room (OR) and the PACU, respectively. After finishing the surgery of a patient, if there is not a free capacity in the PACU, it blocks the OR but due to multi-task flexibility of the OR, its recovery is started in the OR. When there is a free capacity in the PACU, the recovery of the patient can be preempted and continued in the PACU. Three mathematical models are proposed for optimally solving the small-sized instances. Furthermore, a dynamic variable neighborhood search algorithm, which does not need tuning for the shaking phase, is presented to find high quality solutions for large-sized instances. Computational results reveal the superiority of this algorithm than others for large-sized instances. The real problem of operating room scheduling with limited capacity of the PACU is then considered in the thesis. The PACU beds and nurses mainly determine the capacity of this unit. The baseline capacities of PACU beds and nurses are determined. Then, the characteristics of some situations with less capacity than the baseline are investigated. Because of some short term restrictions or some sudden disruptions, the usable number of PACU beds may become much less than what actually is needed. We investigate the OR scheduling with the criterion of minimization of case cancellations when there are few PACU beds. First, a lower bound and a mixed integer programming model are developed for this problem. The model can solve all instances with 4 ORs and any number of PACU beds, but not with 6 ORs and few number of PACU beds. Second, for instances with up to 10 ORs and any number of PACU beds, efficient solutions are obtained heuristically by hybridizing a modified variable neighborhood search algorithm with the decomposition of each instance into some small-sized solvable sub-instances. The simultaneous OR and PACU nurses scheduling when the capacity of the PACU nurses are less than the baseline is investigated. The minimization of a combination of the number of cancellations and the sum of the blocking times is considered as the objective function. Furthermore, the recoveries of patients are assumed to be started while they are blocked in ORs. A piecewise demand to the PACU nurses is also considered for each patient. A mathematical model is developed for the problem that can solve the instances with up to 6 ORs efficiently. For tackling with larger-sized instances, a hybrid heuristic is proposed in which different ways of decomposition of each instance into some small-sized ones are searched in order to find a high-quality solution.

با توجه به افزايش روزافزون نياز به خدمات درماني و همچنين بالا بودن گردش مالي حوز? سلامت، بحث بهينهسازي سيستمهاي سلامت در سالهاي اخير مورد توجه بسياري از محققان قرار گرفته است. يکي از معروفترين مسائل مطرح در اين مبحث، مسئل? زمانبندي اتاق عمل ميباشد. به طور کلي، هر بيمار پس از عمل جراحي در اتاق عمل، براي بازيابي به بخشي با همين نام منتقل ميشود. برخي محدوديت‍هاي بيمارستانها يا برخي اختلالات پيشبيني نشده ميتواند موجب گلوگاه شدن بخش بازيابي شود. در اين شرايط، امکان بازيابي بيمار در اتاق عمل نيز وجود دارد. در اين رساله، ابتدا فرمولبندي کلاسيک مرتبط با اين مسئله که عبارت است از زمانبندي کارگاه گردش کاري ترکيبي دو مرحلهاي با وجود مسدود شدن، چندکاره بودن منبع مرحل? اول و انقطاع، شناسايي و معرفي شده است. سپس براي درک بهتر ويژگيهاي مسئله، ابتدا يک حالت خاص از اين مسئله که در حوز? مسائل زمانبندي سلولهاي رباتيک و برخي ديگر از سيستمهاي توليدي و خدماتي نيز کاربرد دارد و تاکنون در ادبيات موضوع مشاهده نشده است، واکاوي شده است. اين بررسي شامل ارائ? لمها و قضيههايي در مورد ويژگيهاي مسئله، توسع? سه مدل رياضي و ارائ? روشهاي ابتکاري و فرا ابتکاري براي حل آن ميباشد. مدلهاي رياضي، موفق به حل بهين? برخي نمونه مسائل تا انداز? 22 کار شده و الگوريتمهاي ابتکاري و فرا ابتکاري نيز براي نمونه مسائل با انداز? بزرگ تا 200 کار، کارايي قابلقبولي دارد. يکي از الگوريتمهاي فرا ابتکاري ارائه شده، تعميمي از الگوريتم جستجوي همسايگي است که در آن، بخش تنظيم ترتيب روشهاي همسايهسازي به صورت پويا و در حين حل انجام ميشود و نيازي به انجام اين امر قبل از حل نيست. در ادام? اين رساله، با توجه به اين که تختها و پرستاران بخش بازيابي مهمترين منابع تأثيرگذار بر ظرفيت اين بخش هستند، براي يک سري داد? تصادفي با تعداد اتاقهاي عمل مختلف، تعداد تختهاي بازيابي و برنام? پرستاران براي حالت پايه تعيين ميشود. همچنين، مصداقهاي واقعي از اختلالاتي که باعث کاهش پيشبيني نشد? ظرفيت بخش بازيابي ميشود، بيان ميشود. به علاوه، تأثير اين کاهش ظرفيت بر جريان بيماران بين اتاقهاي عمل و بخش بازيابي مورد بررسي قرار ميگيرد. سپس، مسئل? زمانبندي اتاق عمل پس از يک کاهش پيشبيني نشده در تعداد تختهاي بخش بازيابي به علت يک اختلال، با هدف کمينهسازي تعداد بيماران کنسلي مورد بررسي قرار ميگيرد. به همين منظور، ابتدا برخي از ويژگيهاي اين مسئله با ارائ? چند لم بيان ميشود. همچنين، يک حد پايين و يک مدل رياضي براي مسئله توسعه داده ميشود. اين مدل موفق به حل بهين? هم? مسائل با 4 اتاق عمل، حدود 12 بيمار و تعداد تختهاي مختلف بازيابي ميشود. براي حل مسائل با انداز? بزرگ‍تر، يک روش ابتکاري با ترکيب مفهوم تفکيک مسئله به چند زيرمسئله و الگوريتم جستجوي همسايگي ارائه ميشود. اين روش ترکيبي نتايج بسيار خوبي بهدست ميآورد طوري که در هم? نمونه مسائل توليد شده، در مدت زمان کمتر، جوابهاي بهتر يا برابري نسبت به حد بالاي مدل رياضي ايجاد ميکند. در نهايت، مسئل? زمانبندي بيماران و پرستاران بخش بازيابي در هنگام کم بودن ظرفيت پرستاران بخش بازيابي نسبت به حالت پايه، مورد بررسي قرار ميگيرد. تابع هدف اين مسئله شامل دو معيار کمينهسازي تعداد بيماران کنسلي و کمينهسازي مجموع مدت زمانهاي مسدود شدن بيماران در اتاقهاي عمل ميباشد. يک مدل رياضي براي اين مسئله ارائه ميشود که توان حل مسائل با حداکثر 6 اتاق عمل را دارد. سپس، براي حل مسائل با انداز? بزرگتر، يک روش ابتکاري ترکيبي ارائه ميشود که کارايي خوبي در حل مسائل تا انداز? 10 اتاق عمل از خود نشان ميدهد.