大型医疗设备安装流程优化的探讨 (开题报告) V-1.0

1、清华大学工程硕士学位论文开题报告书学生姓名论文题目学校导师校外导师张文豪大型医疗设备安装流程优化的探讨李乐飞开题日期：词汇】CTComputedTomography,计算机断层成像MRIMagneticResonanceImaging,核磁共振成像FEFieldEngineer,场地工程师ISInstallationSpecialist,安装专贝、选题的目的和意义随着放射技术、核磁技术以及计算机技术的发展，大型医疗设备在诊疗中的应用变得越来越广泛，比如：CT、MRI。近几年，不仅二甲以上的医院、甚至很多县级医院都配备了MRI。如何高效高质量的为客户安装这类设备，成了医疗设备制造商关注的问题。大

2、型医疗设备的安装，是一项复杂度较高工程，基本流程如下图所示：如果未达后续步骤受阻该流程的实际运作存在如下问题：客户没有准备好场地，给制造商带来很多额外的工作；工程师经常在场地等待，同时有很多安装任务因缺少工程师而阻塞；安装工程受多条子流程的交互影响，很多安装计划不能如期完成。如何解决上述问题，更省、更准时的完成安装工程，赢得更好的客户满意度，是大型医疗设备制造商树立优质服务形象的关键。本课题将以大型医疗设备安装流程为研究对象，对其中各子流程、以及子流程中不同环节的各项关键输入，进行深入研究，最终得出优化流程的方案。而本课题中提出的研究方法，也可为其它类似服务流程的优化提供借鉴。二、国内外研究现

3、状（文献综述）目前国内对医疗设备安装的研究，主要覆盖几个个方面：1）场地的准备1，主要针对医院机房的建设进行研究，关注机房的物理特性是否满足相关法规的要求，比如：对电磁辐射的屏蔽、机房改造时对房屋承重结构的保护、电源及地线的使用，等；2）安装项目的管理2，关注安装项目的实施细则，包括：项目实施前如何进行三方协调、如何确定机房准备检查表、如何记录安装过程的问题以支持最终的验收；3）安装进度计划3，把安装工程分解为机房准备、设备到货、验收、硬件安装、软件调试、设备试运行、最终验收，等活动，对活动工期进行估计、确定关键路径，其本质还是对安装项目管理的研究。上述研究的不足在于，没有从制造商的角度出发，

4、把场地准备、产品运送、安装工程师调度、关键物料的准备，等几个方面，作为一个整体来进行研究。大型医疗设备的安装，是一个多任务协调工作的结果，如果不把这些任务之间的相互影响作为一个整体来考虑，我们很难真正的认识大型医疗设备安装流程的本质，更谈不上如何去优化这个流程。换句话说，当我们打算优化大型医疗设备安装流程的时候，我们不仅要关注安装工程师到达场地后的作业流程、医院对场地的准备流程,还应该关注产品运送流程、关键辅料递交流程;不仅要关注这些流程的独立运作，还应关注这些流程的相互影响。而目前，医疗设备行业对这个话题的研究还相对较少。从整体流程的角度去研究大型医疗设备的安装，很自然的会引出流程优化的题目

5、，而这最终会归结为对流程的设计。谈到对流程的优化和设计，实验设计是我们可以参考的理论方法，并且这个方法已经很成熟了。但问题是，常用的实验设计支持的对象，多为2水平、3水平的影响因子，而在大型医疗设备的安装流程中，有些影响因子的水平数甚至会达到7，并且不同的因子水平数会不同，这就使得我们在研究中，要使用“混合水平”的思路来进行实验设计。对混合水平正交表的构造，从20世纪60年代开始，就得到了关注，而国内的相关研究也取得了一定的成绩4。这为本课题的研究提供了一个有力的条件。有了实验设计的方法，我们还需要实施具体的实验。对制造流程的实验不是什么问题，但对大型医疗设备安装流程的实验，却是一个巨大的挑战

6、。您很难想象，有哪个医院会愿意，让自己的核磁共振安装工程成为制造商的一项实验；您也很难想象，制造商应该如何去完成这样的实验：实验的某些输入在医院、某些输入在工厂、某些输入在物流公司，而且在某个实验中，需要更换物流公司，以分析物流公司对整个安装流程的影响，是否是显著的。这也是为什么关于大型医疗设备安装流程优化的研究较少的原因。克服上述困难最有效的方法就是流程仿真，近10年，随着计算机技术的快速发展，流程仿真也得到了较为广泛的应用。人们可以在流程仿真软件中，较为轻松的完成流程模型的建立5，并在建立起来的模型中，对流程的各个行动方案进行实验6(所以，很多流程仿真软件的项目文件都以doe为后缀)。国内

7、对流程仿真的研究，起步相对较晚，所以这些研究，通常会以国外的某个流程仿真软件为依托，应用得比较广泛的流程仿真软件有：Rockwell的Arena7、Siemens的PlantSimulation、ANSYS的ANSYSEKM8、SIMUL8公司的Simul8仿真软件9，同时，国内对流程仿真的研究，多集中在制造领域，对服务领域的关注较少。而国外在服务领域对流程仿真技术应用，有较为成熟的研究，尤其对于那些服务是物理产品价值实现环节的系统，如何评估服务过程各项因素，得到最终的设计方案，流程仿真提供了有力的支持10。上述国内外的各项研究，为本课题提供了很有价值的思路。参考文献储小阳、张惠明；大型医疗设

8、备安装准备工作中应注意的问题；医疗装备，2003第4期蓝文才；大型医疗设备安装项目执行及管理；医疗设备信息，21卷1期杨晓明；大型医疗设备安装进度计划；医疗装备，2010年第6期庞善起；正交表的构造方法及其应用；西安电子科技大学，博士论文10701，2003年12月5JohnRyan；Processmodelingforsimulation；ComputersinIndustry57(2006)437-506Jean-HenryFerrassea；Processoptimizationusingthecombinationofsimulationandexperimentaldesignapp

9、roach；chemicalengineeringresearchanddesign89(2011)10451055胡智超；基于Arena的装备测试流程仿真与优化；SystemSimulationTechnology&Application(Volume13)张亮峰；基于ANSYS上的焊接热过程模拟技术的研究；新技术新工艺，机械加工与自动化2002年第1期钱芝网；基于Simul8的采购配送业务流程仿真优化研究；工业工程与管理，第15卷第1期，2010年2月K.Kimita；ProcessSimulationMethodforProduct-ServiceSystemsDesign；Proced

10、iaCIRP3(2012)489494三、本课题的研究内容大型医疗设备安装的特殊性表现在：1）安装服务的递交过程需要客户完成相关任务；2）安装作业的技术细节已标准化，并无太大的改进空间；3）服务过程需要多个部门的配合；4）制造商资源有限，并不能为每一个安装工程提供无限制的人员和时间。针对这些特殊性，以及前述要解决的问题，本课题的研究大致将从以下几个方面展开：口安装服务流程模型的建立该流程将覆盖“产品制造完成T各类部件辅料的运送T安装工程的实施T客户验收”整个过程。口流程优化方案的实验流程设计方案的优劣可用指标来度量：场地工程师等待时间、差旅费、物料在场地的存放时间、单位时间（年）完成的安装工程

11、次数；影响该方案的因素有：安装任务调度策略(FCFS/SPT/EDD)、关键辅料采购策略(EOQ/战略采购)、客户工程验收不合格的应对策略(等待/离开)、场地工程师人数配置策略(充足/较充足/中等/较节省/节省)，此外，流程优化过程可能会对相关环节进行重排，这些重排方案也应分别进行实验。对实验结果的综合分析各种流程设计方案可能会有不同的侧重点，即：在某个方面表现最优，但实际工作可能会提出一个综合表现最优的要求，如何对综合表现进行分析，也将是本课题的研究内容。四、研究方法及研究实施计划安装流程应如何优化，或者说应如何设计安装流程，使得我们能在能接受的服务成本下，安全而且及时的完成所有的安装任务，

12、并赢得良好的客户满意度。为此，需要建立一个模型，对安装过程中各个环节的问题进行综合分析，最后能回答如下问题：如何选择安装任务调度策略？FCFS、SPT、LPT、还是EDD？FCFS=FirstComeFirstService，先到先服务SPT=ShortestProcessingTime，最短处理时间LPT=LongestProcessingTime，最长处理时间EDD=EarliestDueDate，最早到期时间假设对于IS(InstallationSpecialist)的检验表，我们有3个建议，如何确定哪个是最好的？为了减少EDQ(EndDeliveryQuality)问题，我们是否应该更

13、换运送服务的供应商？这对改进整个流程的绩效，是否是显著的？当产品的递交因EDQ问题受阻时，FE是否应该离开，并转入其它安装项目？针对每年的安装任务，我们应该配置多少FE，10名、20名、30名、40名、还是50名？为了回答上述问题，我们需要进行的实验有4*3*2*2*5=240个，这个实验任务基本不可能实现，所以我们首先要使用的研究方法是DOE(实验设计)，具体的说，是混合水平的正交试验,拟议把需要完成的实验减少到十几个。但即便如此，在现实中，仍然没法完成这十几个实验，因为没有哪个设备制造商愿意承受改变安装策略带来的风险和成本，因此，我们将采用流程仿真的方法,模拟大型设备的安装流程，并在这个模

14、拟环境中完成相关实验。在建立流程仿真模型时，我们基本思路是：归纳并定义安装流程中的输入变量、集合、输出变量建立各个环节之间的逻辑关系，并根据各种情况对变量进行赋值制作仿真动画，以便我们能对流程的运作进行观察运行仿真模型并对运行结果进行分析在这里，有必要解释一下，为什么不用排队论的方法直接求解该问题，而要使用系统仿真，通过实验的方法求解该问题。这是因为，(1)本课题的排队模型结构太复杂，很难用M/M/gM/D/c、等简单的模型来概括；(2)本课题中的同一个服务台可能会处理多个不同类型的任务，而不同类型的处理时间可能不一样，与此同时，服务台的故障率对队列的也是我们要研究的内容，这很难用排队论的公式

15、进行求解；(3)本课题需要考虑零件(或任务)在不同服务台之间传递的情况，比如：传输通道的限制、运送设备的调度，而排队论的模型没有涵盖这类问题。为了这些问题，我们只有使用系统仿真软件，使得建立的模型能尽可能的和真实情况接近，当然，即便如此，我们还是无法完全模拟真实情况。然而我们有必要说明，排队论是本课题所用的系统仿真软件的基础，在建立起来的仿真模型中，充斥着各种各样的队列，对这些队列的分析，使用的指标就是排队论模型的常用指标：队长、任务等待时间、服务台空闲时间等。甚至建模思路也引用排队论的概念分为两类：终态建模和稳态建模。所以，排队论是本课题的一项基础理论之一。此外，我们评价一个方案的指标可能不

16、止一个，比如：成本、起止时间、安装人员等待时间、任务延误时间等。某个方案可能对某项指标最有效，而对其它指标却不一定，为了得到一个各项指标综合效果最佳的设计方案，我们需要使用层次分析法，根据不同指标的权重进行综合的优选。概括的说，本课题将涉及的研究方法如下：方法目的排队论建立仿真模型的基本思路Arena拟采用的流程仿真软件正交试验对各项影响因素（流程的输入）进行分析的方法层次分析法对各种最优方法进行综合分析的方法研究过程将经历如下阶段：数据采集并对其进行基本的统计分析，以确定其基本分布模型对大型医疗设备安装流程进行分析，确定其基本逻辑初步建立流程模型，及简单的动画效果确定输入方式（通过系统的生成

17、实体，还是从外部数据导入实体）使用Arena提供的ProcessAnalyzer，在模型上进行正交实验分析实验结果，对模型进行优化，如此反复直至满意总结研究结论五、预期目标通过上述研究，本课题拟议实现如下目标：建立起能描述大型医疗设备安装流程的模型，作为本课题各项分析的实验环境。同时，该模型也可作为与大型医疗设备安装有关的其它方面的研究的实验环境。最终得出的流程优化方案，对实际问题的解决将有一定的参考价值，更重要的是，本课题研究的分析方法，能为在实践中寻找到真正的最优方案提供指导。本课题用到的研究方法，不仅限于大型医疗设备的安装，也适用于其他类似的服务流程，只要该流程具有多线程，线程间有相互影响，线程中的环节存在一定程度的波动，而且面对的是多目标决策，都可以运用本课题的研究方法来寻求优化的解决方案，或为优化流程提出相应的设计指