数字化药房分拣系统建模及仿真硕士研究生学位论文Word格式文档下载.docx
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Mechanical&
ElectronicEngineering
Supervisor:
ProfessorShenMinde
ShandongPolytechnicUniversity,Jinan,China
June,2011
学位论文独创性声明
本人声明,所呈交的学位论文系在导师指导下本人独立完成的研究成果。
文中引用他人的成果,均已做出明确标注或得到许可。
论文内容未包含法律意义上已属于他人的任何形式的研究成果,也不包含本人已用于其他学位申请的论文或成果,与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。
论文作者签名:
日期:
年月日
学位论文知识产权权属声明
本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品,知识产权归属山东轻工业学院。
山东轻工业学院享有以任何方式发表、复制、公开阅览、借阅以及申请专利等权利,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时,署名单位仍然为山东轻工业学院。
导师签名:
目录
摘要I
ABSTRACTI
第1章绪论1
1.1引言1
1.2数字化药房国内外研究和应用现状2
1.2.1国外研究和应用现状2
1.2.2国内研究及应用现状5
1.3数字化药房分拣系统仿真的必要性7
1.4本文研究内容及结构9
第2章药房分拣系统规划内容11
2.1医院药房相关知识11
2.1.1数字化药房11
2.1.2医院药库管理12
2.1.3医院药房管理规定13
2.1.4医院药房工作流程15
2.2药房分拣系统规划设计的必要性16
2.3基于EIQ-ABC的分析方法17
2.3.1EIQ分析法17
2.3.2ABC分析法18
2.3.3EIQ-ABC分析法19
2.4药房分拣系统分析19
2.4.1分拣单位19
2.4.2分拣基本模式19
2.4.3分拣策略21
2.4.4分拣设备22
2.5本章小结24
第3章药房处方资料分析及分拣系统规划25
3.1处方样品的选取25
3.2处方订单EIQ分析26
3.2.1处方订单发药量(EQ)分析26
3.2.2处方品项数(EN)分析27
3.2.3品项数量(IQ)分析28
3.2.4品项受订次数(IK)分析29
3.3药品分拣系统规划30
3.3.1药品分拣方式及分拣策略选择30
3.3.2药品分拣设备选择31
3.4本章小结32
第4章数字化药房分拣系统模型的建立33
4.1引言33
4.2离散事件建模的一些基本理论34
4.2.1离散事件系统34
4.2.2离散事件系统常用概念34
4.3离散事件系统的建模方法35
4.3.1Petri网建模方法简介35
4.3.2建模方法确定35
4.4数字化药房分拣系统建模37
第5章基于Flexsim的分拣系统仿真41
5.1Flexsim系统仿真软件41
5.1.1Flexsim软件简介41
5.1.2Flexsim运行的软硬件环境41
5.2系统仿真步骤42
5.3仿真过程42
5.3.1仿真设备参数设置43
5.3.2仿真过程44
5.4结论48
第6章总结与展望49
参考文献51
致谢55
在学期间主要科研成果57
一、发表学术论文57
二、其它研究成果57
摘要
随着自动化技术的不断进步以及医疗保障体系的逐渐完善,国外的许多数字化药房产品已推向市场。
我国药房数字化的应用属于起步阶段。
传统药房的服务模式是“取药治病”,主要以人工为主。
对于患者而言,需要排很长时间的队才能够拿到药品,效率低,容易引起医患矛盾;
对于医院而言,药房设备设施陈旧、工作环境差、占用人员多、工作强度大,这是目前大多数医院药房普遍的状况及存在的问题。
因此,药房分拣系统的规划设计对提高药房工作效率有十分重要的现实意义。
本文通过对某三甲医院药房处方资料的分析,了解了药房的发药需求以及变化情况。
并在此基础上建立了医院药房药品分拣系统的模型并对其仿真。
主要对药房药品分拣方式、策略以及分拣设备选择进行了分析,旨在为药房分拣系统规划提供决策依据,进而提高药房分拣系统的运行效率,缩短取药等待时间。
主要工作包括以下几个方面。
首先,分析了数字化药房国内外研究现状,提出了数字化药房分拣系统设计的必要性和仿真的必要性。
其次,对医院药房的一些相关知识进行了简单的介绍,运用物流系统中所涉及到的有关方法和理论知识,对药房分拣系统的基本组成进行了简单的分析。
搜集了某三甲医院一个月的处方资料,运用EIQ和ABC分析工具,对处方订单进行了订单量(EQ)、品项数(EN)、品项数量(IQ)、品项受订次数(IK)的统计分析。
根据以上分析结果,了解了医院药房药品的物流特性,进行了数字化药房分拣系统的规划,确定了药品分拣方式、分拣策略和两种分拣设备,以及不同种类的药品在这两种分拣设备下各自的作业方式。
最后,基于该医院的处方订单,运用Petri网建模,描述了两种分拣设备的分拣方式以及订单合并流程。
并运用Flexsim仿真软件将所建的Petri网模型转换为Flexsim的三维模型并对其进行仿真,为数字化药房分拣系统的规划改进提供决策的依据。
数字化医院药房分拣系统规划是一个比较复杂的工程,用传统的数理工具很难预测其规划过程中所出现的各种瓶颈。
Flexsim作为离散物流系统建模仿真的软件平台,是数字化药房分拣系统仿真研究的理想选择。
通过对药房分拣系统的建模及仿真,为系统规划改进提供决策依据,从而为提高药品分拣率,降低分拣出错率,减轻药房工作人员劳动量,减少患者取药排队等待时间提供了保障。
关键字:
数字化;
医院药房;
分拣系统;
petri网;
Flexsim仿真
ABSTRACT
Withthecontinuousprogressofautomationtechnologyandgradualimprovementmedicalsecuritysystem,manyofthedigitalpharmacyproductsabroadhavealreadytomarket.Ourdigitalapplicationbelongstotheinitialstage.Traditionalpharmacyservicemodelis"
takepills"
mainlyinmanual-based.Forpatients,theyneedtospendalongtimetobeabletogetthedrugs,lowefficiency,easytocausethedoctor-patientconflicts;
forhospitals,pharmacyobsoletefacilitiesandpoorworkingenvironment,takeupmorepersonnel,highlaborintensity,whichisthemostcommonsituationofhospitalpharmacyandexistingproblems.Therefore,thatthroughthepharmacysortingsystemplanningdesigntoimprovetheworkingefficiencyofpharmacyhasaveryimportantpracticalsignificance.
Inthispaper,throughtheanalysisoftheprescriptiondataofhospitalpharmacy,wecanunderstandtheneedsofpharmacyanddispensingchangeanddeterminemodelingandsimulationofthepharmacysortingsystem.Wemainlystudythesortingway,sortingstrategyandtheequipmentselection.Thepurposeistoprovidesystemanalyzationsanddecisionsforpharmacysortingsystemplanning,andthenimprovestheoperationefficiencyofpharmacysortingsystem;
shortenthewaitingtimetogetthemedicine.Mainworkincludesthefollowingrespects.
First,itanalysisthecurrentresearchstatusofdigitalpharmacyathomeandabroad,proposeddesignandsimulationnecessityofthedigitalpharmacysortingsystem.
Second,itsimplyintroducessomerelevantknowledgeofhospitalpharmacy,andanalysisthepharmacysortingsystemthroughusingthetheoryandmethodoflogisticssystem.Wegettheprescriptionsdataonamonthof3gradeAhospital,analyzetheorderoftheamountofprescriptionorders(EQ),thenumberofitems(EN),thenumberofitems(IQ),setbythenumberofitems(IK)StatisticalanalysisusingEIQandABCtools.Basedontheaboveanalysis,weunderstandthepharmaceuticallogisticscharacteristicsofhospitalpharmacyandprogramsortingsystemofthepharmacydigital,identifythedrugsortingway,sortingstrategiesandtwodifferentsortingequipments.
Finally,basedonthehospital'
sprescriptionorder,aPetri-netmodelisbuiltwhichwasusedtodescribetwodifferentsortingprocessesandordermergerprocess.TransformingPetri-netintoflexsimthree-dimensionalmodelusingflexsimsimulationsoftwareandthensimulate,itcanprovidedecision-makingbasisforsortingsystemplanningofdigitalpharmacy.
DigitalHospitalpharmacysortingsystemplanningisamorecomplexproject,itisdifficulttopredictbottle-necksintheprocessusingmathematicalmethods.Flexsimcanbeusedtobuildupthediscretelogisticssystem.Itisanidealchoiceorthesimulationofdigitalpharmacysortingsystem.Throughmodelingandsimulationofthepharmacysortingsystem,wecanevaluatethesystemandthenprovidedecision-making,andthenimprovethesortingefficiency,decreasetheamountofworkerlaborandreducetheerrorrateandreducethewaitingtimeandimprovepatientsatisfaction.
KeyWords:
digital,hospitalpharmacy,sortingsystem,Petri-net,flexsimsimulation
第1章绪论
1.1引言
当前,随着经济的迅速发展,医药物流在全国迅速发展,在社会经济发展中的作用日益显现。
近年来,伴随着国内国民经济的迅猛发展以及人们生活水平的不断提高,人口逐步呈现出老龄化趋势,同时,由于医疗体制也逐步得到了完善,使得人们对于药品的需求量以每年12%以上的速度在递增。
据统计,我国在2007年的药品需求量为5991亿元人民币,到2010年这种需求量已经达到了600亿美元,而且预计到2020年将会达到1200亿美元,从而超过美国,成为全球最大的药品市场。
药品的消费必定带动医药物流的需求。
然而,在界医药行业蓬勃发展的背后,我国的医药物流技术却相对落后。
而且由于经济体制和医疗体制的限制,国内医药商业形势严峻,医药流通行业的利润在持续下滑,其中,我国境内的药品批发行业最为显著。
例如,在这一行的整个销售过程中,药品的平均毛利率仅为12.6%,但是其费用却占到将近12.5%。
就拿2007年前三季度来说,在我国的医药行业中,药品销售的纯利润率仅为0.66%,但在美国,就在此阶段,此行业的平均毛利率为4.5%,并且费用率只有2.9%,因此,药品销售的纯利润率可达1.55%。
所以,我国医药行业的发展问题已经迫在眉睫。
将医药物流的发展作为首要目标,通过降低其流通成本,最终使医药行业实现现代化、建设战略性医药物流系统,是医药行业发展的首要问题。
以医院为代表的大型医疗机构是药品批发企业的终端客户,同时又是药品消费流通的重要枢纽,面对广大的患者起到承上启下的作用,其药品年销售额动辄以上亿元计。
但是,目前各大中型医院药房都面临一个突出问题:
医院该采取何种措施对这些药品进行有效的管理,从而通过降低其管理成本,来达到缩减药品资金流动的时间。
在当前国内各级医院正迅速朝向现代化管理迈进的进程中,现代物流技术在医院药品流通管理中的应用已成为摆在我们面前亟待解决的课题。
在我国,将自动化应用于医院药房的技术才刚刚起步,药房建设并没有受到太多的关注。
医院药房还是遵循其传统的工作模式,以人工为主,属于简单的“取药治病”模式。
对于医院而言,药房设备设施陈旧、工作环境差、占用人员多、人工成本高、工作强度大,这是目前大多数医院药房普遍的状况及存在的问题。
改革开放以来,社会不断发展与进步,世界各国之间的交流也在不断增加,这种先进的药房理念和药房数字化设备不断的引起了国人的重视,被人们逐步的了解。
而且,随着经济的发展和人们生活水平的不断提高,人们对于健康的需求也在日益提升,这些都使得医院对药房的改革和现代化建设提出了迫切需求。
目前,许多药房和药店为了提供给客户更为方便快捷的药品服务和廉价的药品,采取各种措施来降低其经营成本。
许多物流自动化技术已经逐步被引入到药品流通行业当中,主要负责药品的采购、发放和管理[1][2]。
对医院药房进行全面自动化革新,使之实现数字化管理将是未来医院药房发展的新方向。
1.2数字化药房国内外研究和应用现状
1.2.1国外研究和应用现状
国外的医疗制度与我国有所不同。
在欧美等发达国家,医疗和药品是分开的,医院一般不设立专门的门诊药房,因此,多数自动化医药设备都在零售药店应用。
在对药品进行现代化管理理念的指导下,一些发达国家,例如美国、德国、日本等,于上世纪90年代,已经开始了对药房进行数字化管理的研究,并且取得的一些进展,研制出了不少与它们国家相配套的数字化医院药房设备系统[3]。
随着现代技术的不断发展和医疗体系的进一步完善,许多对药品进行自动化管理、调剂和发放的技术在国外得到了飞速发展[4-6]。
各种对药品进行存储、发放以及管理的新型数字化系统不断被研发出来,一些成熟的数字化药房产品已经在市场上被销售[7]。
这些数字化药房产品总体上可被归纳为下面四种。
(1)机械手式数字化药房
机械手式数字化药房,如图1.1所示。
它的典型代表是:
德国ROWA公司的数字化药房和以世界著名物流系统供应商Swisslog集团为代表的Boxpick数字化药房等。
图1.1机械手式数字化药房
ROWA公司成立于1996年,被誉为“欧洲第一”的药房数字化品牌,目前销售超过1000台。
这种数字化药房的核心技术是通过真空吸附和机械夹持药盒协调动作来完成。
它由一个机械手搬运药盒,在一个三维的空间平台里根据管理软件的指令自动运作,可以从送药的窗口取药仓储,然后转360度,取药送往出药口,同时对药盒的密集存储和数量进行管理。
这种分拣机一般只能应用于处方量相对较小的国外医院或者药品分拣不集中的一些药店。
对于国内的许多大中型医院药房,由于药品发放比较密集,因此不太适用。
因为机械手每次仅能拣取一盒药品,而且药品的出、入库没法同时进行,所以工作效率相对来说不高。
以世界物流系统供应商Swisslog集团为代表的机械手式数字化药房同样也采用机械手搬运药盒,但这种系统不是针对医院处方的,每一个医生都要求对症下药,而它却要求每个药盒内的药品品种和包装必须是相同的。
显然这种设备虽然标准规范,但它却不适用于医院药房,仅适用于一些医药公司。
(2)适用于盒装药品的储药槽式数字化药房
储药槽式数字化药房(如图1.2所示)是为了弥补机械手式数字化药房的不足所推出的。
目前,国内外盒装药品自动发药系统的主流产品是储药槽式数字化药房,该类药房的典型产品有德国ROWA公司、法国APOTEKA公司[8]的数字化药房。
图1.2储药槽式数字化药房
这种类型药房的工作原理是:
采用重力落药。
将药盒按照规则摆放在储药槽上,储药槽倾斜,与水平方向有夹角,储药槽在货架上呈现多层密集排列,每个储药槽的低端为出药口,装有出药动作机构,控制药盒出库。
这种药品分拣机靠增加出药动作机构来保证出药效率,增加储药槽的数量来加大药盒存储量,因此系统制造成本较高。
在国内医院药房,由于药品品种较多,数量较大,因此此类设备难以被应用。
除此之外,在药品缺少的情况下,此类设备不能使药品自动入库,因此,如果药房药品储药量很大,相对而言人工上药将会变得比较麻烦,导致药品入库速度远远跟不上药品出库速度。
在中国,医院药房的处方量巨大,这种设备依然存在上面介绍的机械手式数字化药房中效率较低这一缺点。
(3)药品分包机数字化药房
药品分包机数字化药房(如图1.3所示)的典型产品有英国MISSion公司的seriptProRobot系列数字化药房,美国Parata公司的ParataRDS数字化药房,日本株式会社汤山制作所的YUYAMA全自动片剂摆药机和日本TOSHO公司的全自动单剂量锭剂分包机。
图1.3药品分包机数字化药房
这类产品以单片药片为单位进行分拣,实现药品自动灌装、封口和自动贴标签。
其工作原理是将药片或胶囊散装在特制的罐体中,罐体的底部有转动的闸板控制药片的漏出,每台设备上可安装上百个罐体,储藏上百种药品。
通过对每个罐体底部闸板的控制就可以实现药片的自动分拣。
分拣出的药片可以自动装入塑封袋封口并贴上标签。
这种设备适合于病房药房按病床分发药品,并可实现按每次服药的品种数量分包,方便患者服用。
当前,这种类型的数字化药房正迎合了国外数字化药房的发展趋势及需要,因为国外医药体制实行医与药分离。
而在国内,零售药店和医院门诊药房的药品采用散片分包形式销售的情况不多,大多数大中型医院仍以盒装药品发放为主,因此这类型设备的使用受到限制。
今后随着我国医药制度改革的逐渐深入,医院对患者用药提供更为细化的服务,药片分包机也许会得到越来越广泛的使用。
(4)智能药柜药房
该类药房的典型代表是德国Hanel公司的数控回转柜式数字化药房和江苏迅捷装具科技有限公司的智能药房。
该设备能够与医院的HIS系统联机进行运作。
当系统接收到处方信息后自动识别检索出需要发放的药品,按最优路径回转到出药口,目标药盒自动弹出或远红外闪烁,提示工作人员取药。
工作人员取完所需药品后确认完毕,设备自动执行下个处方或进入待机状态。
智能药柜专门用于门诊药房存储药品的自动化系统,特别适用于异形包装药品的存储。
该设备采用人性化设计,与医院HIS系统无缝连接,实现了从以往“人找药品”到现在“药品找人”的模式转换。
智能药柜的示意图如下图1.4所示。
图1.4智能药柜
这类型数字化药房的特点是:
此类设备能够放置各种包装类型的药品,但是不管出药量多与少,即使在出药量很少的情况下,也需要使设备进行整体运动,并且运动速度受到传动链速度的影响,因此,此类设备中药品的出入库效率也比较低。
1.2.2国内研究及应用现状
相较于欧美一些发达国家,在数字化和信息化方面,国内医院药房在设计理念方面的起步也不算慢,其中,最早的设计理念是,航天工业部第三研究院在1988年开发设计的专利“微机控制自动发药机”[9]。
此专利执行较早,但是由于国内大多数医院的经济技术发展比较
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