Проблема с расписанием медсестер - Nurse scheduling problem

В проблема с расписанием медсестры (NSP), также называемый проблема набора медсестры (NRP), это исследование операций проблема поиска оптимального способа распределения медсестер по сменам, обычно с набором жесткие ограничения которому должны следовать все действительные решения, и набор мягких ограничений, которые определяют относительное качество допустимых решений.[1] Решения задачи планирования медсестры могут быть применены к задачам планирования с ограничениями в других областях.[2][3]

Проблема планирования медсестер изучалась еще до 1969 г.[4] и, как известно, NP-жесткий сложность.[1]

Общее описание

Проблема расписания медсестры включает в себя распределение смен и отпусков для медсестры. У каждой медсестры свои пожелания и ограничения, как и у больницы. Проблема описывается как поиск графика, который учитывает ограничения медсестер и выполняет задачи больницы. Обычно медсестра может работать в 3 смены, потому что медсестра сменная работа:

  • дневная смена
  • ночная смена
  • поздняя ночная смена

В этой проблеме мы должны искать решение, удовлетворяющее как можно больше желаний, но не ставящее под угрозу потребности больницы.

Ограничения

Есть два типа ограничений:

  • жесткие ограничения: если это ограничение не выполняется, то все расписание недействительно.
  • мягкие ограничения: желательно, чтобы эти ограничения выполнялись, но их несоблюдение не делает расписание недействительным.

Вот некоторые примеры ограничений:

  • Медсестра не работает в дневную, ночную и ночную смены в один и тот же день (по понятным причинам).
  • Медсестра может уехать в отпуск и не будет работать посменно в это время.
  • Медсестра не работает в ночную смену, а на следующий день - в дневную.
  • Две медсестры не любят друг друга и по этой причине не могут работать в одну смену.
  • Одна медсестра ленива и должна работать в паре с работягой.
  • Для смены требуется старшая медсестра.

Жесткие ограничения обычно включают определение смен (например, утром, днем ​​и ночью), что каждая медсестра должна работать не более одной смены в день и что все пациенты должны иметь медицинское страхование.[1] Различия в квалификации медсестер также создают серьезные ограничения.[5] Мягкие ограничения могут включать минимальное и максимальное количество смен, назначенных данной медсестре в данную неделю, количество рабочих часов в неделю, количество дней, отработанных последовательно, количество выходных дней подряд и т. Д.[1] Сменные предпочтения отдельных медсестер можно рассматривать как мягкое ограничение.[6] или как жесткое ограничение.[7]

Решения

Для решения проблемы используются различные методы, включая как математически точные решения.[6] и множество эвристических решений с использованием разложение,[4] параллельные вычисления,[4][8] стохастическая оптимизация,[1] генетические алгоритмы,[6] оптимизация колонии,[6] имитация отжига,[6] квантовый отжиг [9] Табу поиск,[6] и координатный спуск.[8][10]

Берк и другие. (2004)[11] резюмировал состояние академических исследований проблемы составления списков медсестер, включая краткое введение различных опубликованных на тот момент решений.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б c d е Солос, Иоаннис; Тассопулос, Иоаннис; Белигианнис, Григориос (21 мая 2013 г.). «Общий двухфазный стохастический подход с переменным окружением для эффективного решения проблемы набора медсестер». Алгоритмы. 6 (2): 278–308. Дои:10.3390 / a6020278.
  2. ^ Айкелин, Уве; Доусленд, Кэтрин А. (2004). «Косвенный генетический алгоритм для проблемы планирования медсестер». Компьютеры и исследования операций. 31 (5): 761–778. arXiv:0803.2969. Дои:10.1016 / s0305-0548 (03) 00034-0.
  3. ^ Беддо, Гарет; Петрович, Саня (2003). «Новый подход к поиску реальных решений проблем с подбором персонала» (PDF). Саванна, Джорджия: Материалы 14-й ежегодной конференции Общества управления производством и операциями: 1–13. Получено 20 марта 2014. Цитировать журнал требует | журнал = (помощь)
  4. ^ а б c Лагати, Рубен; Хаспеслаг, Стефаан; Де Causmaecker, Патрик (2009). «Протоколы переговоров для распределенного реестра медсестер» (PDF). Эйндховенский технологический университет Департамент компьютерных наук. Получено 14 февраля 2014. Цитировать журнал требует | журнал = (помощь)
  5. ^ Айкелин, Уве; Белый, Пол (2004). «Построение лучших алгоритмов планирования медсестер». Анналы исследований операций. 128 (1–4): 159–177. arXiv:0803.2967. Дои:10.1023 / b: anor.0000019103.31340.a6.
  6. ^ а б c d е ж Гудман, Мелисса Д .; Dowsland, Kathryn A .; Томпсон, Джонатан М. (2007). "Рюкзак-рюкзак для решения задачи медсестры и расписания" (PDF). Спрингер: 1–29. Получено 20 июн 2020. Цитировать журнал требует | журнал = (помощь)
  7. ^ Уинстэнли, Грэм. «Гибридный подход к планированию персонала: инструмент распределения работы персонала (SWAT)» (PDF). Брайтон: Университет Брайтона Школа вычислительной техники, инженерии и математики: 1–12. Архивировано из оригинал (PDF) 20 марта 2014 г.. Получено 20 марта 2014. Цитировать журнал требует | журнал = (помощь)
  8. ^ а б Боймелт, Зденек; Дворжак, Ян; Шуча, Пршемысл; Hanzálek, Zdeněk (2016). «Новый подход к переналадке медсестер на основе параллельного алгоритма». Европейский журнал операционных исследований. Эльзевир. 251 (2): 624–639. Дои:10.1016 / j.ejor.2015.11.022.
  9. ^ Скромный, Трэвис С .; Накамура, Юма; Икеда, Кадзуки (27.04.2019). «Применение квантового отжига к задаче планирования медсестер». Научные отчеты. 9 (1): 12837. arXiv:1904.12139. Bibcode:2019НатСР ... 912837И. Дои:10.1038 / s41598-019-49172-3. ЧВК  6731278. PMID  31492936.
  10. ^ Августин, Лиззи; Фаер, Морган; Кавунцис, Андреас; Патель, Реема (15 декабря 2009 г.). "Краткое исследование проблемы планирования медсестер (NSP)" (PDF). Питтсбург: Школа компьютерных наук Карнеги-Меллона: 1–11. Получено 20 марта 2014. Цитировать журнал требует | журнал = (помощь)
  11. ^ Берк, Эдмунд; Де Каусмэккер, Патрик; Берге, приветствуй Вандена; Ван Ландегхем, Хендрик (2004). «Современное состояние медсестер». Журнал планирования. 7 (6): 441–499. Дои:10.1023 / B: JOSH.0000046076.75950.0b. Получено 10 января 2016.

внешняя ссылка