[發明專利]用于手術病例調度的多目標柔性元啟發式優化方法及系統

有效

• 申請號: 202110407106.3
• 申請日: 2021-04-15
• 公開（公告）號: CN113345559B
• 公開（公告）日: 2023-04-18
• 發明（設計）人: 于輝;李俊青
• 申請（專利權）人: 山東師范大學
• 主分類號: G16H40/20
• 分類號: G16H40/20
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 閆圣娟

1.一種用于手術病例調度的多目標柔性元啟發式優化方法，其特征在于，包括：

獲取病人信息、手術資源信息以及病人手術階段；

確定手術病例調度的相關約束，以最小化病人手術完成時間以及總的醫療成本為目標，基于所述約束條件構建問題模型；其中，所述問題模型將手術病例調度問題轉化為柔性車間調度問題，將病人映射為工作，將手術資源映射為機器，將手術階段映射為操作；

利用改進的多目標帝國競爭算法對所述問題模型進行優化求解，獲得手術病例調度結果；

醫療總成本TMC主要由以下幾個模塊組成：手術過程的醫療費用SM、病人轉換過程中的醫療費用SPM、病人準備過程中的醫療費用PPM；

SM可以通過確定患者占用的手術資源類型并乘以單位時間醫療成本和第k個手術資源上的O_i,j的處理時間來計算，如公式(1)所示：

通過判斷患者所占用的手術資源類型，并將轉換過程的單位時間醫療成本乘以患者i從第k個手術資源到第k個手術資源的轉換時間，可以計算出SPM，其表達式為公式(2)；

PPM可以通過判斷患者所占用的手術資源類型，將準備過程的單位時間醫療費用乘以第k個手術資源的準備時間O_i,j來計算，PPM可以用公式(3)來計算；

TMC由SM、SPM和PPM組成，因此，TMC可以用公式(4)來計算；

TMC＝SM+SPM+PPM?????????????????????????????????????????(4)

根據問題描述，調度優化的目標是最小化完工時間和TMC，因此，基于序列的MILP模型公式如下：

min?C_max(5)

min?TMC＝SM+SPM+PPM????(6)

Subject?to

X_k,i',j',i,j,Y_i,j,k,k'≥0????(28)

第一個目標(5)是最小化完工時間，第二個目標(6)是最小化總醫療成本，約束(7)和(8)保證每個手術階段被分配一種類型的手術資源來處理，對于每個手術階段，都有一組可用的手術資源類型來處理；因此，定義約束(9)和(10)確保每個手術階段占用的一類手術資源是從可用的手術資源類型中選擇的；根據決策變量Y_i,j,k,k'，約束(11)和(12)保證O_i,j-1由第k’個手術資源處理，O_i,j由第k類手術資源處理；約束(13)-(14)確保在前一階段完成之前，患者不會進行下一階段的手術；約束(15)和(22)強制每種類型的手術資源一次僅由一個手術階段占用；約束(23)-(28)強制變量為正；

手術病例調度中使用的符號如下：

。

2.如權利要求1所述的一種用于手術病例調度的多目標柔性元啟發式優化方法，其特征在于，所述手術病例調度的相關約束，具體包括：所有病人在零時刻均準備完成；手術一旦執行，則完成前不能中斷；僅在前一手術階段完成后，病人進入下一階段；每個手術具有特定的手術階段，每個手術階段必須從可用的手術資源類型中選擇至少一種類型的手術資源進行手術；考慮手術過程、手術準備和手術切換的時間和成本。