Symulacja cieek klinicznych w rodowisku PowerDesigner i SIMUL8

Transkrypt

1 Symulacja w Badaniach i Rozwoju Vol. 1, No. 2/2010 Marta LIGNOWSKA Wojskowa Akademia Techniczna, ul. Kaliskiego 2, Warszawa marta.lignowska@wat.edu.pl Symulacja cieek klinicznych w rodowisku PowerDesigner i SIMUL8 1 Wstp Głównym przedmiotem rozwaa bdzie modelowane oraz symulowane działania wytycznych i cieek klinicznych. Wytyczne (guidlines) to systematycznie opracowywane zbiory rekomendacji dotyczce okrelonego problemu zdrowotnego, które stanowi narzdzie pomocne w procesie podejmowania decyzji. Pozwalaj one na racjonalizacj postpowania dotyczcego diagnostyki, leczenia i profilaktyki; s te narzdziem zapewniania wysokiej jakoci wiadcze zdrowotnych. Dokumenty wytycznych s te czsto wykorzystywane przez studentów oraz nauczycieli akademickich w celach dydaktycznych. Opracowywane s zgodnie z zasadami EBM przez profesjonalne organizacje oraz wiodce orodki i czołowych specjalistów, zajmujcych si danym problemem zdrowotnym w kraju. cieki kliniczne (clinical pathways, care paths) s rozwiniciem wytycznych postpowania medycznego. Słu one optymalizacji usług wiadczonych przez szpitale, zarówno pod wzgldem medycznym, jak i ekonomicznym. Definiuje ona szczegółowo niezbdne kroki postpowania (leczenie i pielgnacj pacjentów) rozłoone w czasie, czyli okrela, w jaki sposób naley leczy dan chorob. cieki kliniczne to swego rodzaju procesy, które mog by modelowane jako systemy klasy workflow. Workflow jest to proces przepływu informacji pomidzy obiektami biorcymi udział w jej przetwarzaniu. Systemy klasy workflow maj zastosowanie w modelowaniu funkcjonowania wielu dziedzin ycia i organizacji. Zastosowanie tych modeli w wielu rónorodnych obszarach niesie za sob to, e podejcie uyte dla jednego rozwizania nie jest podejciem dobrym dla innego. Std tak wane jest badanie własnoci stworzonych modeli systemów typu workflow, aby były one jak najlepsze dla modelowanego obiektu. Badanie własnoci systemów workflow nie jest zadaniem trywialnym, a wprowadzenie do organizacji procesu nie zbadanego pod ktem właciwoci tj. efektywno moe doprowadzi do zupełnej reorganizacji oraz podniesienia kosztów jej funkcjonowania. Z tego te powodu lepszym i mniej kosztownym rozwizaniem jest symulacyjne badanie własnoci systemów typu workflow, nim zostan wprowadzone do uytku w modelowanej organizacji. Std te do badania własnoci cieek klinicznych zostało wybrane podejcie symulacyjne zaprezentowane w dalszej czci opracowania. 159

2 '% 2 Metodyka symulacyjnego badania własnoci cieek klinicznych jako systemów klasy WorkFlow Metodyka symulacyjnego badania własnoci systemów typu workflow, w tym te tych zastosowanych do badania cieek klinicznych powinna by procesem składajcym si z nastpujcych kroków: Rys. 1. Schemat metodyki symulacyjnego badania systemów klasy Workflow Fig. 1. Diagram of simulation research methodology of Workflow systems 3 Okrelenie problemu do rozwizania Metodyka zaczyna si od kroku, w którym nastpuje okrelenie problemu do rozwizania, w przypadku cieki klinicznej okrelenie kroków wchodzcych w proces leczenia okrelonej jednostki chorobowej. Jest to krok niezwykle wany, poniewa bez okrelenia co powinno by zamodelowane i jakie efekty przynie nie mona bada czy spełnione s wczeniejsze załoenia dla danej cieki klinicznej. Po okreleniu załoe mona przej do modelowania cieki klinicznej jako procesu systemu workflow. 160

3 @. B 50 C1A& 4 Budowa modelu systemu klasy WorkFlow (okrelenie obiektów i powiza midzy nimi) Budowa modelu systemu typu workflow jest kolejnym krokiem procesu. W tym kroku powinny zosta okrelone jakie obiekty cieki klinicznej (wizyty u lekarzy, badania, lekarze, pielgniarki itp.) bd wchodziły w skład workflow i jakie bd powizania pomidzy nimi. W proponowanej metodzie do tworzenia tego typu modelu biznesowego została uyta aplikacja Sybase PowerDesigner Version Model utworzony za jaj pomoc ma nastpujc posta: Rys. 2. Model systemu klasy WorkFlow stworzony za pomoc PowerDesigner a Fig. 2. WorkFlow system model created in PowerDesigner 5 Utworzenie modelu symulacyjnego W proponowanej metodzie utworzenie modelu symulacyjnego jest zadaniem niezwykle prostym. Prostota tego rozwizania polega na tym, e majc model systemu utworzony za pomoc PowerDesignera mona wyeksportowa go do modelu symulacyjnego za pomoc wbudowanych funkcji programu znajdujcych si w zakładce Tools- >Simulation->Eksport SIMUL8 Files. Model wyeksportowany do formatu aplikacji SIMUL8 Version 14.0 ma nastpujc posta: 161

4 '% Rys. 3. Model systemu klasy WorkFlow po wyeskportowaniu do SIMUL8 Fig. 3. WorkFlow system model exported to SIMUL8 6 Okrelenie danych wejciowych i parametrów symulacyjnych kadego z obiektów Za pomoc aplikacji SIMUL8 mona w prosty sposób okreli dane wejciowe i parametry symulacyjne dla kadego z zamodelowanych obiektów. Klikajc na wybrany obiekt modelu mona przej do panelu właciwoci za pomoc których mona definiowa właciwoci obiektu. Dla kadego rodzaju obiektów wystpujcych w modelu panel ten wyglda nieco inaczej. Charakterystyka wybranych elementów paneli przedstawiona jest w dalszej czci opracowania. Element pocztkowy (Work Entry Point) Panel właciwoci elementu pocztkowego wyglda nastpujco: 162

5 @. B 50 C1A& Rys. 4. Panel właciwoci dla Work Entry Point Fig. 4. Work Entry Point Properties Panel ten słuy do definiowania jak ma wyglda strumie napływu zada do systemu, jaki ma by redni czas pomidzy zgłoszeniami i z jakim rozkładem maj by one generowane, w panelu tym mona okreli take koszty wykonywania zada oraz wiele innych parametrów. Krok procesu/blok decyzyjny (Work Center) Panel za pomoc którego mona definiowa parametry kroku procesu oraz bloku decyzyjny jest taki sam. 163

6 '% Rys. 5. Panel właciwoci dla Work Center Fig. 5. Work Center Properties Definiowa mona w nim parametry dla poszczególnych kroków procesu, takie jak dane wejciowe i wyjciowe, efektywno przetwarzania napływajcych zada, ich priorytety i wiele innych. Z punktu widzenia bloku decyzyjnego, który na wyjciu ma czsto wicej ni jedn ciek, któr moe zosta wysłane zadanie wane jest ustawienie na wyjciu tego bloku w któr ciek zostanie pokierowane zadanie do dalszego przetwarzania. Mona to definiowa za pomoc nastpujcego bloku: Rys. 6. Panel definicji parametrów wejciowych dla Work Center Fig. 6. WorkCenter input parameters panel 164

7 @. B 50 C1A& Kolejka zada do procesu (Storage bin) Poniej przedstawiony jest panel słucy do definiowania danych kolejki, czyli obiektu, który znajduje si przed wejciem do kadego z kroków procesu, nie bdcego blokiem decyzyjnym. Za pomoc tego panelu mona definiowa parametry kolejki takie jak: pojemno kolejki, czas oczekiwania, rodzaj kolejki (LIFO, Priorytetowa itp.). Rys. 7. Panel właciwoci dla Storage Bin Fig. 7. Storage Bin Properties Element kocowy (Work Complete) Panel elementy kocowego nie posiada zbyt wielu opcji, które mona definiowa. Mona za jego pomoc ustawi koszty wejcia do tego elementu oraz typy kolejek wyjciowych. Widok przedstawiajcy ten element znajduje si poniej: Rys. 8. Panel właciwoci dla Work Complete Fig. 8. Work Complete Properties 165

8 '% Zegar symulacji (Clock) Niezwykle wane z punktu widzenia symulacji jest ustawienie zegara symulacji, gdzie mona wybra jednostk czasu w jakiej bdzie przeprowadzana symulacja, sposób wywietlania czasu, czy te zakres godzinowy czasu w jakim ma si odbywa symulacja. Ustawienia te s wane, poniewa dziki nim symulacja moe odbywa si w bardziej zblionych do rzeczywistych warunkach. Poniej znajduje si panel słucy do definiowania parametrów zegara. Rys. 9. Panel właciwoci dla Clock Fig. 9. Clock Properties 7 Przeprowadzenie serii eksperymentów dla utworzonego modelu Majc zaimportowany w SIMUL8 model z PowerDesigner a, a take zdefiniowane dane wejciowe oraz parametry symulacyjne, w kolejnym kroku przeprowadza si eksperymenty symulacyjne. W aplikacji SIMUL8 jest kilka opcji uruchomienia symulacji: Run uruchomienie pojedynczego eksperymentu, Run with new random numbers, Trial (multiple runs)- uruchomienie serii eksperymentów, z których potem liczone s statystyki, Run max speed to full time. Za pomoc dostpnego w aplikacji suwaka Speed mona regulowa prdkoci symulacji. Przy najmniejszej prdkoci mona dokładnie zaobserwowa jakimi ciekami poruszaj si kolejne zadania. 166

9 @. B 50 C1A& 8 Analiza wyników i sformułowanie wniosków Po przeprowadzeniu serii eksperymentów symulacyjnych w programie SIMUL8 mona w prosty sposób obejrze wyniki symulacji dla kadego obiektu oddzielnie oraz statystyki i wykresy dla wszystkich elementów. W panelach słucych do definiowania parametrów kadego z elementów znajduje si przycisk Result po uyciu którego widoczne s ekrany z wynikami dla poszczególnych elementów modelu: Rys. 10. Widok wyników symulacji dla Work Entry Fig. 10. Work EntryResults Rys. 11. Widok wyników symulacji dla Work Complete Fig. 11. Work Complete Results 167

10 '% Rys. 12. Widok wyników symulacji dla Work Center Fig. 12. Work Center Results W tych polach wida ile elementów weszło do systemu, ile wyj zakoczyło si sukcesem a ile porak, ile zada po zakoczeniu symulacji pozostało w systemie nie zakoczonych, jakie były czasy przebywania zada w systemie, jakie były stany danego kroku procesu (ile czasu pracował, ile oczekiwał na zadanie, ile zada które weszło zostało wykonanych i poszło dalej a ile zostało zablokowanych itp.). Dodatkowo mona oglda wyniki zaprezentowanie za pomoc wykresów: Rys. 13. Wykres czasów przebywania zada w systemie Fig. 13. Graph of tasks times in the system 168

11 @. B 50 C1A& Rys. 14. Wykres czasów pracy dla wybranego kroku procesu Fig. 14. Graph of work times for selected process step Na wykresach mona zobaczy m.in. jaki procent czasu dany krok procesu oczekiwał na zadania, ile pracował itp. (Rys. 14. )Mona take sprawdza jaki procent zada został wykonany w jakim rednim czasie (Rys. 13.). Poza wynikami dostpnymi z paneli poszczególnych elementów modeli w aplikacji SIMUL8 jest zakładka Result, w której zawartych jest wiele opcji obejrzenia uzyskanych wyników. Mona oglda wyniki dla wielu kroków procesu jednoczenie, analizujc ich czasy pracy rozłoone w czasie lub procentowo. Przykład takiego wykresu przedstawiony jest poniej. Rys. 15. Wykres czasów pracy dla kilku wybranych kroków procesu Fig. 15 Graph of work times for several selected process steps Dodatkowo mona oglda wyniki statystyczne dla wszystkich elementów modelu po przeprowadzonym eksperymencie. Wyniki mona obejrze dla pojedynczego eksperymentu (Rys. 16.) oraz dla serii eksperymentów, gdzie dodatkowo liczone s parametry dla wielu eksperymentów (Rys. 17.). 169

12 '% Wyniki te widoczne s na poniszych widokach. Rys. 16. Wyniki symulacji dla pojedynczego eksperymentu Fig. 16. Results summary of one experiment Rys. 17. Wyniki symulacji dla serii eksperymentów Fig. 17. Results summary of experiments' series Po zebraniu wyników symulacji i z analizie tych wyników naley zdecydowa czy uzyskane wyniki s zadowalajce, czy te nie. Jeli uzyskane wyniki nie spełniaj załoe, naley zweryfikowa cały model, jego dane wejciowe i parametry, a nastpnie 170

13 @. B 50 C1A& zmodyfikowa model i ponownie przeprowadzi eksperymenty dla nowego modelu. Proces ten naley powtarza, a do momentu uzyskania wyników zadowalajcych, czyli takich, które spełniaj załoenia dla systemu. 9 Podsumowanie Metodyka symulacyjnego badania własnoci cieek klinicznych jako systemów typu workflow przedstawiona w opracowaniu pokazuje w jaki sposób bada systemy workflow z punktu widzenia ich własnoci. Metodyka została stworzona w oparciu o oprogramowanie Sybase PowerDesigner Version oraz SIMUL8 Version Obydwie aplikacje maj wbudowane funkcjonalnoci pozwalajce na integracj rozwiza stworzonych za ich pomoc. Prowadzi to do tego, e modele stworzone w PowerDesigner s automatycznie eksportowane do SIMUL8. Dziki temu bez potrzeby przekształcania modelu, po nadaniu mu parametrów symulacyjnych oraz zdefiniowaniu danych wejciowych mona prowadzi eksperymenty symulacyjne. W przypadku uzyskania wyników niezadowalajcych w do prosty sposób mona zmieni model, a nastpnie ponownie zasymulowa jego działanie w SIMUL8. Koszty takich działa s duo nisze, anieli koszty wprowadzenia modelu do organizacji i sprawdzania jego funkcjonowania w rodowisku rzeczywistym. Mona zauway, e ogromnymi plusami zaproponowanej metodyki symulacyjnego badania systemów typu workflow s: jej prostota, która dopuszcza wprowadzanie modyfikacji modeli bez koniecznoci ich budowy od podstaw oraz to, e metoda nie wymaga tworzenia odrbnego modelu symulacyjnego, poniewa jest on automatycznie tworzony na podstawie modelu biznesowego. Dziki zastosowaniu takiego rozwizania moliwe jest odpowiednie dostosowanie i zoptymalizowanie cieek klinicznych, bez potrzeby wdraania ich w rzeczywistym wiecie. Działanie to znacznie ogranicza koszty budowy i dostosowywania cieek klinicznych do rzeczywistoci. Literatura 1. Shalliker J., Ricketts Ch.: An Introduction to SIMUL Ciszak O.: Komputerowo wspomagane modelowanie i symulacja procesów produkcyjnych. 3. Bliniuk G.: Ranking inicjatyw standaryzacyjnych i dobów zestawu standardów kluczowych do dalszych etapów realizacji projektu. Praca zrealizowana w ramach projektu POIG /08 Streszczenie Praca opisuje metod symulacyjnego badania cieek klinicznych jako systemów klasy WorkFlow. Do badania wykorzystano PowerDesigner jako narzdzie do modelowania cieek klinicznych oraz SIMUL8 jako narzdzie do symulacyjnego badania cech zamodelowanych cieek klinicznych. Praca zawiera elementy pokazujce właciwoci uywanych narzdzi jako odpowiednich do modelowania, badania cech poprzez eksperymenty oraz analizowania otrzymanych wyników. 171

14 '% Simulation of clinical pathways in PowerDesigner and SIMUL8 Summary In this work clinical pathways are describes by Workflow model. There pathways are analysed during simulation investigation. PowerDesigner environment is used for clinical pathways modeling as well as SIMUL8 is used for clinical pathways simulation. Properties of such tools as PowerDesigner and SIMUL8 for modeling and simulation are shown. The method for result obtaining and analysis is describes and evaluated. Praca zrealizowana w ramach projektu badawczo-rozwojowego pt. Modelowanie repozytorium i analiza efektywnoci informacyjnej wytycznych i cieek klinicznych w słubie zdrowia nr ref.: POIG /08 dofinansowanego ze rodków Programu Operacyjnego Innowacyjna Gospodarka. Praca naukowa czciowo finansowana ze rodków Europejskiego Funduszu Społecznego i Budetu Pastwa w ramach Zintegrowanego Programu Operacyjnego Rozwoju Regionalnego, Działania 2.6 Regionalne Strategie Innowacyjne i transfer wiedzy projektu własnego Województwa Mazowieckiego Mazowieckie Stypendium Doktoranckie 172