WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     |
|

На правах рукописи

ХОЛОДОВ АРТЕМ ЮРЬЕВИЧ

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ систем

массового обслуживания

с циклической дисциплиной

прохождения ЗАЯВОК

Специальность: 05.13.18 –

Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Астрахань 2008

Работа выполнена в Астраханском государственном университете

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор

Петрова И.Ю.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор

Ураксеев М.А.

доктор технических наук, профессор

Голованчиков А.Б.

Ведущая организация

Волгоградский государственный университет

Защита состоится «12» декабря 2008 года в 13.00 на заседании диссертационного совета ДМ 212.009.03 при Астраханском государственном университете по адресу: 414056, Астрахань, ул. Татищева, 20а, конференц-зал.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Астраханского государственного университета

Автореферат разослан «11» ноября 2008 года

Ученый секретарь диссертационного

совета, к.т.н.

Щербинина О.В.

Общая характеристика работы

Актуальность исследования. В настоящее время в большинство сфер человеческой деятельности успешно интегрируются информационные технологии, сочетающие в себе четкий математический аппарат и стохастическую природу определяемых бизнес-процессов, т.к. исключение вероятностной составляющей, приводит к идеализации систем. Таким образом, становится актуальным создание математических моделей на основе теории вероятностей, теории динамических потоков и, в частности, систем массового обслуживания (СМО). Причем, рассматривая идеализацию систем, через призму теории динамических потоков, получается четкое разделение СМО, описывающих марковские и немарковские процессы. То есть можно абсолютно точно утверждать, что марковский процесс – это определенная идеализация параметров систем, а в целом СМО описывается немарковскими процессами.

Существуют определенные организационные системы, которые можно рассматривать и, соответственно, описывать с позиций СМО с циклической дисциплиной прохождения заявок. Такие системы возникают в бизнес-процессах образования, управления качеством, здравоохранения, в частности, для последнего – бизнес-процессы диспансеризации, профессионального осмотра и дополнительной диспансеризации. Также определенные выше СМО используются для описания вычислительных систем и решения проблем распределения и коллективного доступа к вычислительным ресурсам.

Здравоохранение признано приоритетным направлением развития во всем мире. С начала 2006 года и в Российской Федерации начал реализовываться национальный проект «Здоровье», в рамках которого запланированы многочисленные мероприятия, призванные усовершенствовать и модернизировать сферу здравоохранения.

Решающую роль в снижении стоимости медицинского обслуживания при сохранении его качества и повышении эффективности играют информационные технологии. По оценкам Еврокомиссии, к 2010 году около 5% национальных бюджетов здравоохранения европейских государств будет вложено в системы и услуги электронного здоровья.

Диспансеризация – активное динамическое наблюдение за состоянием здоровья населения, включающее комплекс профилактических, диагностических и лечебно-оздоровительных мероприятий. Целью диспансеризации является формирование, сохранение и укрепление здоровья населения, профилактика заболеваний, снижение заболеваемости, инвалидности, смертности, достижение активного долголетия. Диспансеризация входит в качестве составной части в широкую систему мер по профилактике заболеваний, осуществляемых государством, обществом, здравоохранением. На эти цели в госбюджете предусматривается 6,0 млрд. рублей.

Таким образом, возникает задача качественной и оптимальной организации процесса диспансеризации всего населения, включающая обязательное обследование, как трудового населения, так и неработающего, как одного из эффективных методов улучшения здоровья нации. Качественная характеристика диспансеризации включает в себя не только высокую квалификацию медицинского персонала, но и качество обслуживания: высокую пропускную способность медицинского учреждения, минимальное время ожидания для пациентов, минимальные простои высококвалифицированного медицинского персонала и другие показатели. Количественные характеристики процесса организации диспансеризации определяются интенсивностями потока пациентов, временем осмотра пациентов специалистами лечебного учреждения.

Данная задача принадлежит к классу задач с циклической дисциплиной прохождения и не нашла достаточно полного отражения в существующих подходах к анализу СМО.

Цель и задачи исследования. Целью диссертационной работы является разработка математических моделей СМО с циклической дисциплиной прохождения заявок, соответствующих имитационных моделей, с целью проведения вычислительных экспериментов, их анализа и создания программного комплекса для принятия управленческих решений в соответствующих организационных системах.

Для достижения поставленной цели в диссертационной работе осуществляется решение следующих основных задач:

  1. Обзор и анализ существующих математических методов, применяемых для описания немарковских процессов.
  2. Анализ существующих программных реализаций ИТ-бизнес-процессов для лечебно-профилактических учреждений (ЛПУ).
  3. Разработка математических моделей СМО с циклической дисциплиной похождения заявок, описывающих различную степень детализации процесса с введением вертикали уровней абстракции.
  4. Разработка имитационных моделей с целью проверки адекватности предложенных математических моделей и анализа принятия управленческих решений.
  5. Разработка имитационной модели СМО с циклической дисциплиной похождения заявок.
  6. Создание программного комплекса определения характеристик и маршрутизации СМО с циклической дисциплиной похождения заявок и, как следствие, для функционирования бизнес-процессов диспансеризации, профессионального осмотра и дополнительной диспансеризации населения, обеспечивающего формирование управленческих решений и рациональное использование ресурсов ЛПУ.

Методы исследования. Для решения поставленных задач и достижения намеченной цели использованы методы теории вероятностей и математической статистики, операционного и функционального анализа, объектно-ориентированного программирования и имитационного моделирования в среде «AnyLoqic».

Достоверность и обоснованность работы. Обоснованность результатов обусловлена корректным применением указанных методов. Достоверность подтверждается вычислительными и имитационными экспериментами и практическим применением методов и результатов диссертационной работы, что отображено в актах внедрения.

На защиту выносятся:

  1. Математические модели СМО с циклической дисциплиной прохождения трех уровней детализации
  2. Математический метод «виртуальных очередей».
  3. Имитационная модель маршрутизации.
  4. Комплекс программ, обеспечивающий формирование управленческих решений и рациональное использование ресурсов ЛПУ при проведении диспансеризации, профосмотра и дополнительной диспансеризации.

Научная новизна:

  1. Предложены математические модели с различной степенью абстракций, описывающие этапы процесса и включающие:
  • метод реккурентного переноса нагрузки разрезов – стратегический уровень абстракции;
  • метод матриц преобразований Лапласа от плотностей распределений входного и обслуженного потоков – тактический уровень абстракции;
  • интегральный метод расчета вероятностей отказа СМО – оперативный уровень абстракции.
  1. Разработана имитационная модель СМО с циклической дисциплиной прохождения заявок в среде «AnyLogic» с целью установления адекватности предложенных математических моделей, и как результат анализа имитационных экспериментов – определен метод «виртуальных очередей», препятствующий вырождению системы в последовательную.
  2. Разработана диаграмма потоков данных для компьютерной системы, формирующей СМО с циклической дисциплиной прохождения заявок, с целью определения функциональных характеристик системы и маршрутизации заявок.

Апробация научных результатов. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на X Международной конференции «Региональная информатика – 2006» (Санкт-Петербург, 2006), Международной конференции «АСТИНТЕХ – 2007» (Астрахань, 2007), Международной конференции «ИНФОРМАЦИОННАЯ СРЕДА ВУЗА XXI века – 2008» (Петрозаводск, 2008), Всероссийской школе-конференции «Актуальные вопросы фундаментальной медицины и прикладной фармакологии – 2008» (Москва, 2008). Отдельные результаты работы используются при обучении студентов кафедры «Управление качеством» в Астраханском государственном университете и кафедр «САПР и ПК» и «ЭВМ и сети» Волгоградского государственного технического университета. Предложенные в диссертации методы и модели нашли практическое применение в виде программного комплекса проведения диспансеризации для медицинских учреждений.

Публикации. Основные положения диссертационной работы отражены в 11 опубликованных научных работах.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав основного текста, заключения, списка литературы из 94 наименований и 4 приложений. Общий объем работы 146 страниц машинописного текста, который включает 41 рисунок, 3 таблицы и 83 формулы.

Краткое содержание диссертации

Во введении обоснована актуальность темы, определены цель и задачи исследования.

В первой главе проводится обзор и анализ существующих математических методов описания немарковских процессов:

  • Система физических состояний – система дифференциальных уравнений (динамическое состояние), система алгебраических уравнений (стационарное состояние).
  • Метод вероятностных графов – описание параллельно-последовательных и простейших мостиковых вероятностных графов.
  • Использование преобразований Лапласа – правило «свертки» для установления зависимостей между характеристиками процессов.
  • Использование аппроксимационных приближений – замена различных типов вероятностных распределений показательным распределением.

Также проводится обзор, и анализ существующих информационных технологий и программных реализаций для здравоохранения и медицинского страхования, предлагаемых отечественными и иностранными разработчиками.

Для совершенствования и развития лечебно-профилактических учреждений (ЛПУ) в настоящее время используются различные методы и технологии. Применение вычислительной техники и информационных технологий помогает решить проблему эффективного использования мощных концептуальных, математических и технических средств, с целью системной реорганизации материальных, финансовых и информационных потоков, перераспределения и максимального использования различных ресурсов, ориентации на потребности клиентов (для ЛПУ – пациентов), повышения качества их обслуживания. Таким образом, речь идет об использовании совершенно новых подходов, основанных на последних достижениях информационных технологий.

Автором был проведен анализ программного обеспечения для здравоохранения и медицинского страхования, предлагаемого отечественными и иностранными разработчиками: «ЦентрИнвест Софт» (Москва), «МЕДКОР-2000» (Москва), «СоюзМедИнформ» (Москва), «Galen» (Израиль), «Orsis» (Израиль).

Всеми разработчиками предлагаются как различные независимые модули, так и некоторые комплексные решения на их основе. Поскольку существует определенная нормативная документация, описывающая структуру и формат данных, подлежащих хранению, то идет речь о создании единого информационного пространства различных служб территориальных подразделений. Но из-за унификации данных программные реализации различных разработчиков, по сути, эквивалентны и различаются лишь формой реализации и особенностями интерфейса.

По приказу Минздравсоцразвития РФ № 188 от 22.03.2006, каждого диспансерного обследуемого должны осмотреть:

– врач–терапевт (врач общей практики);

– хирург;

– эндокринолог;

– невролог;

– офтальмолог;

– гинеколог (женщин);

– уролог (мужчин).

Кроме того, каждый обследуемый должен сдать анализы (клинический анализ крови и мочи, кровь на уровень холестерина и сахара), пройти ЭКГ и флюорографию. Женщины старше 40 лет – сделать маммограмму или УЗИ молочных желез. Причем, последовательность прохождения хирурга, эндокринолога, невролога, офтальмолога, гинеколога (женщины), уролога (мужчины) не регламентируется. Таким образом, пациент может проходить специалистов в любом порядке.

Таблица 1

Сводная таблица функциональных возможностей программных комплексов, представленных выше разработчиков, применительно к сбору и обработке статистической информации и проведению диспансеризации

Pages:     |
|



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.