一种医疗服务分配与路径规划方法、系统、设备和介质

本发明属于医疗管理分配，具体涉及一种医疗服务分配与路径规划方法、系统、设备和介质。

背景技术：

1、本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

2、突发公共卫生事件严重危害到了人民群众的生命健康安全。在有限的医疗资源条件下，如何合理派遣检测小组，减少待检群体的等待时间，提高服务满意度，是一个重要的科学问题和现实问题。

3、提高用户或被服务群体的满意度是优化建模过程中的人性化考量的部分，也越来越多地囊括在各类优化模型中。如现有技术中卫健机构根据需求点的需求动态调整响应方案，以最大限度地减少对资源、交付时间和运输成本的未满足需求，以未满足需求最小为目标构建了混合整数规划模型。针对带有时间窗限制的医疗资源运输问题，纳入因违反交付时间而产生的惩罚成本，在追求碳排放尽可能少的情况下，确保物资的交付时间在需求点理想时间范围内。当硬时间窗和软时间窗同时并存时，针对混合时间窗下需求点对医疗资源准时到达率的满意度量化，建立了带混合时间窗的多目标冷链物流运输路径优化模型。而针对易腐品的使用寿命限制，同时考虑易腐品绿色运输和客户满意度问题，现有技术建立了易腐品的绿色车辆路径vrp配送模型，优化了资源配送过程的碳排放量，促进低碳经济发展；同步减少资源的损毁成本，提高资源利用率，增强客户满意度。

4、应急医疗服务中另一个重要的子问题是路径优化问题，确定最优服务路径，不仅可以缩短服务车辆行驶时间，减少距离成本，而且可以最大限度的满足需求点接受医疗服务时间的要求。针对有硬时间窗的多目标车辆路径问题，现有技术构建了多目标车辆路径优化模型，确定车辆最优数量配置，使服务总时间和支出总成本最低。考虑灾害预测准确性和成本支出之间的悖反关系，还构建了一个解决灾前车辆选址决策、灾后车辆路径规划和资源分配决策集成优化问题的多目标随机规划模型。针对公共卫生事件中自有车辆不足的情况，也有人提出了自有车辆和租用车辆相结合的联运模式，并建立了带有时间窗的混合车辆路径问题的多目标应急路径优化模型。在考虑用户软时间窗问题的基础上，将惩罚成本纳入了下层目标，以此获得车辆最优行驶路径。然后基于双层规划法构建以总成本最小为目标的混合整数规划模型。现有技术中提出了兼顾总成本和医疗资源时效性的车辆路径优化模型，在资源保质期、需求点时间窗和车辆最大载货量的限制下，确定用户最优服务顺序和资源最优运输路径。并针对紧急情况下的客运和包裹运输服务问题，构建了一个针对混合车队的整数线性路径规划模型，该模型旨在为同时满足乘客和包裹请求的混合出租车车队设计最佳行驶路线。还构建了灾难响应阶段的车辆路径规划模型，探索伤员从受灾点到避难所的最优疏散模式，确保车辆运送过程花费总时间最短。

5、综上所述，尽管现有技术对用户满意度以及路径优化等问题开展了丰富的研究，但在医疗服务分配与路径规划研究中没有将医疗小组服务路径、服务分配决策、服务系统工作量分配的均衡以及应对需求点时间窗需求的满意度度量等放在同一建模框架中进行综合考量，显然这会极大增加技术本身的复杂性并对决策问题的求解带来挑战。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本发明提出了一种医疗服务分配与路径规划方法、系统、设备和介质，本发明考虑各待检群体/需求点的服务时间窗需求，建立了一个以医疗小组最大时长最小化和用户总体满意度最大化为目标的医疗检测服务分配及路径规划模型。并采用动态规划算法进行求解，通过求解分析，得到各医疗小组与各需求点的服务分配关系、各医疗小组的服务路径以及到达各需求点的时间，从而计算出所有需求点的总体满意度。

2、根据一些实施例，本发明的第一方案提供了一种医疗服务分配与路径规划方法，采用如下技术方案：

3、一种医疗服务分配与路径规划方法，包括：

4、考虑需求点的期望服务时间窗，以医疗小组最大时长最小化和用户总体满意度最大化为目标，构建医疗检测服务分配及路径规划模型；

5、基于医疗小组的状态变量构造状态转移方程，并利用动态规划算法进行求解，得到各医疗小组与各需求点的服务分配关系、各医疗小组的服务路径以及到达各需求点的时间。

6、进一步地，所述医疗检测服务分配及路径规划模型，具体为：

7、；

8、；

9、s.t.

10、；

11、；

12、；

13、；

14、；

15、；

16、；

17、；

18、；

19、其中，是需求点集合，，是医疗小组集合，，是足够大的一个数，是需求点待检测人数，是在点的服务时间，其中；是医疗小组到达时间，是点j到点i的路程时间，是单位人次的服务时间，是小组g的最大工作能力，是需求点i的紧迫度，是需求点j的紧迫度，是医疗小组在j点的服务时间，代表是否有医疗小组g从点i到点j的路径，是医疗小组g是否有从点j到点i的路径，是医疗小组g到达需求点j的时间，是需求点j是否由医疗小组g负责，定义了每个医疗小组从起点出发的时间为0，是满意度评价函数。

20、进一步地，所述基于医疗小组的状态变量构造状态转移方程，具体为：

21、以小组编号、小组当前所在点()、小组可承担工作量()、所有小组中当前最大工作时间(temp、已用时间()、紧迫度()、未访问点集合()为递归变量构造状态转移方程；

22、在状态转移方程中考虑该小组是否为最后一个小组、小组是否在起点以及需求点需求能否满足其最大工作能力问题，最终返回包含n个点的小组路径及路径目标值。

23、进一步地，假定医疗小组正在需求点，具体逻辑如下：

24、当只剩下最后一个小组，即=时：

25、没有未被分配的需求点，没有需求点分配给最后一个小组，此医疗小组为空闲的状态，定义此解为不可行解；

26、有且仅有一个未被分配的需求点，首先检查该需求点待检测人数()是否超过医疗小组的最大工作能力；若不超过，调用状态转移方程计算纳入该点后的两个目标值()；然后比较和temp的大小，如果，令，否则，判定此解为不可行解；

27、有多个未被分配的需求点，依次遍历剩余需求点，当需求点待检测人数在小组可承担范围之内时，将该点纳入此小组的服务路径列表，并更新此小组最大工作能力()、到达该点时间、工作时间()以及未被分配需求点集合()，然后调用状态转移方程计算两个目标值；如若所有需求点都不在此小组工作能力范围之内，判定此解为不可行解，否则，输出最优结果。

28、进一步地，假定医疗小组正在需求点，具体逻辑如下：

29、有多个小组时：

30、首先检查剩余小组数是否多于未被分配的需求点数，若是，则证明有小组为空闲状态，判定此解为不可行解；

31、否则，分别计算：

32、更换小组情况的结果，若小组不在起点位置，则更换为医疗小组，当前所在点更新为起点，到达时间、工作时间皆置为0，调用状态转移方程计算在起点的两个目标值；若为不可行解，输出非常差的值；否则存储两个目标值；

33、否则，定义为一个不可行解；

34、不更换小组情况的结果，依次遍历剩余需求点，当需求点待检测人数在小组可承担范围之内时，将该点纳入此小组的服务路径列表，并更新此小组最大工作能力、到达该点时间、工作时间以及未被分配需求点集合，然后调用状态转移方程计算两个目标值；然后比较和temp的大小，如果，令；

35、如果在不更换小组情况下求解结果集合为空，则说明该小组不能为任何一个需求点服务：若该小组此时不在起点，输出更换小组的结果；否则，定义此解为不可行解；

36、如果在不更换小组情况下求解集合非空，比较更换小组和不更换小组的求解结果，输出最优解。

37、根据一些实施例，本发明的第二方案提供了一种医疗服务分配与路径规划系统，采用如下技术方案：

38、一种医疗服务分配系统，包括：

39、模型构建模块，被配置为考虑需求点的期望服务时间窗，以医疗小组最大时长最小化和用户总体满意度最大化为目标，构建医疗检测服务分配及路径规划模型；

40、目标函数求解模块，被配置为基于医疗小组的状态变量构造状态转移方程，并利用动态规划算法进行求解，得到各医疗小组与各需求点的服务分配关系、各医疗小组的服务路径以及到达各需求点的时间。

41、根据一些实施例，本发明的第三方案提供了一种计算机可读存储介质。

42、一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上述第一个方面所述的一种医疗服务分配与路径规划方法中的步骤。

43、根据一些实施例，本发明的第四方案提供了一种计算机设备。

44、一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述第一个方面所述的一种医疗服务分配与路径规划方法中的步骤。

45、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

46、本发明考虑各需求点接受检测的理想时间窗，同时，将需求紧迫度纳入相关服务策略方面的研究也需要进一步深化，在此结合各需求点的总人数、区域确诊人数、疑似病例人数和同时空人数四项指标，首先利用熵权法明确各需求点等待采样服务的紧迫度，以此建立了一个以医疗小组最大时长最小化和用户总体满意度最大化为目标的医疗检测服务分配及路径规划模型，探寻在“派遣多个医疗小组至连续的多个待检测点/需求点进行检测服务”模式下最优的医学检测服务策略；并采用精确算法动态规划进行求解，确保所求解为最优解，即所得服务分配方案和路径规划策略皆为最优；通过求解分析，得到各医疗小组与各需求点的服务分配关系、各医疗小组的服务路径以及到达各需求点的时间，从而计算出所有需求点的总体满意度，最终所得服务分配方案和路径规划策略能够同时兼顾工作时长和满意度两指标，既考虑了需求点的服务需求，又考虑医疗小组之间工作强度均衡，在兼顾两方的“利益”下为决策者提供辅助决策参考。

47、本发明从医疗服务系统的运营效率、待检群体的满意度以及医疗小组工作容量的均衡三个方面进行综合考虑，建立了多目标规划模型，既保障医疗资源的高效利用，也可以更好地兼顾待检群体的个体需求以及医护人员的利益，从而可以获得更为高效和人性化的医疗服务分配方案。针对现实中待检群体个体需求的差异（如希望接受检测的时间窗需求），以及群体类别差异（如确诊、疑似、同时空、常态等），采用分段度量满意度的方式（医疗小组早到达、时间窗内到达以及晚到达），通过最小化待检群体所承受的自身利益的损失，来确保最终的医疗服务分配方案能够最大程度地保障待检群体的利益需求。

48、本发明通过度量每个医疗小组到达连续多个需求点/待检群体完成检测的总时长，并引入最小最大化问题实现医疗小组最大时长最小化，以此确保在每个医疗小组有限的工作能力条件下，最优的医疗服务分配方案不仅能够充分利用医疗资源，同时也能够使得各医疗小组的工作容量实现均衡；在经典的路径-服务分配问题的基础上，进一步细致捕捉行为主体（即医疗小组）到达每个网络节点的时间，该时间是上游节点一系列服务分配决策的结果体现；当前网络节点的服务分配决策亦会对下游节点的到达时间计算造成直接影响，进而影响到医疗小组的到达时间与节点上待检群体的时间窗需求的匹配情况以及待检群体的满意度结果。将这些技术难点囊括在同一建模框架下，追踪每个医疗小组的服务路径与到达时间，能够实现时间窗需求限制下的路径-服务分配整体优化。

49、本发明建立了一个双目标非线性结构模型，采用精确算法动态规划对该模型进行求解，以达到所求解为最优解的目的，即探究医疗小组与需求点之间的最优服务分配关系及医疗小组最优服务路径；采用动态规划优化算法求解模型，不仅能够确保最终得到可信的精确解（相比于经典的nsga-ii算法），而且能够具有较高的运算效率（相比于ɛ-约束算法）。