bernard aleksy 1, agnès barrier 1, michelle chabrol 2, michel gourgand 2, sophie rodier 2 1. chu de...
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Bernard ALEKSY1, Agnès BARRIER1, Michelle CHABROL2, Michel GOURGAND2, Sophie RODIER2
1. CHU de Clermont-Ferrand 2. LIMOS CNRS UMR 6158
1GISEH 20102-4 septembre 2010, Clermont-Ferrand
Modélisation des systèmes Modélisation des systèmes hospitaliers : du générique au hospitaliers : du générique au
spécifique. Application à une unité spécifique. Application à une unité de soins de médecine digestivede soins de médecine digestive
Contexte et problématiques◦ Contexte◦ Problématiques◦ Objectifs◦ État de l'Art◦ Démarche proposée
Présentation de notre démarche et de sa mise en œuvre◦ Utilisation de la méthodologie ASCI appliquée au sous-domaine
des unités de soins◦ Conception d’un outil d’aide à la décision pour le sous-domaine
basé sur un modèle de simulation à événements discrets
Instanciation de notre démarche et mise en œuvre de notre outil sur un système dédié
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3
Contexte et Contexte et ProblématiquesProblématiques
Les unités de soins
◦ Peuvent être nombreuses dans une même structure hospitalière
◦ Sont généralement découpées en secteurs qui peuvent varier selon : les fonctions des ressources humaines voire les
ressources humaines elles-mêmes les plannings horaires
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Nécessité pour les managers hospitaliers de connaître et comprendre leurs systèmes pour décider
« Managers hospitaliers » = interlocuteurs multiples (directeur d'établissement, médecin chef de service, cadre supérieur de santé…)
Systèmes hospitaliers reconnus comme des systèmes complexes
Besoin de méthodes et d'outils pour appréhender cette complexité
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L’objectif principal de ces outils est de pouvoir agir :
◦ en amont sur le dimensionnement de la structure en termes d’effectif, sur la mise en place et la comparaison de règles d’organisation en termes de planning et d’affectation des ressources, de gestions des flux (humains, matériel, d’information) ;
◦ pendant le fonctionnement du système pour faire évoluer et adapter les règles d’organisation et d’affectation des ressources et réagir aux événements aléatoires ;
◦ en aval pour évaluer la performance du système.
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Différentes méthodes issues de la recherche opérationnelle pour apporter des solutions aux principales problématiques liées aux unités de soins :◦ l’analyse statistique, principalement utilisée pour la planification des lits (Gorunescu
et al., 2002; Nguyen et al., 2005)◦ la simulation (Ridge et al., 1998; Ashbi et al., 2008; Chauvet et al., 2008; Wang et al.,
2009) ◦ la théorie des réseaux de files d'attente (Gorunescu et al., 2002)◦ la modélisation mathématique (Akcali et al., 2006; Burke et al., 2008)◦ une combinaison entre plusieurs de ces méthodes (Bretthauer et Côté, 1998; Kim et
al., 1999; McManus et al., 2004; Tutuncu et Nexlands, 2009)
Le niveau de finesse de la modélisation varie selon les entités considérées (ressources, activité, patient) mais ne dépasse qu’exceptionnellement le niveau mesoscopique, se contentant la plupart du temps du niveau le plus agrégé (macroscopique) pour la décomposition de l’activité
Les ressources humaines sont rarement prises en compte
Les approches et les outils sont généralement dédiés à un système
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Méthodologie de modélisation ASCI
(Analyse, Spécification, Conception, Implémentation)
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Utilisation de la méthodologie de modélisation appliquée aux Systèmes Hospitaliers (ASCI-SH):◦ Conception d'un modèle de connaissance générique pour le
sous-domaine des unités de soins◦ Création d'une bibliothèque de composants logiciels pour le
sous domaine◦ Proposition d'un modèle de résultats pour le sous domaine
Conception d'un outil d'aide à la décision pour le sous-domaine basé sur un modèle de simulation à événements discrets
Instanciation de notre démarche et mise en œuvre de notre outil sur un système
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11
Utilisation de la Utilisation de la méthodologie de méthodologie de
modélisation ASCI modélisation ASCI appliquée au sous-domaine appliquée au sous-domaine
des unités de soinsdes unités de soins
Découpage du sous-domaine en trois sous-systèmes :◦ Sous-système physique (SSP)◦ Sous-système logique (SSL)◦ Sous-système décisionnel (SSD) Aspect statique : diagramme de classes UML
Modélisation des principales entités au niveau microscopique :◦ les ressources matérielles◦ les ressources humaines◦ le patient◦ l'activité
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Introduction de concepts permettant de faire varier le niveau de finesse de la modélisation :
◦ Les classes « Ressource » « Type de ressource matérielle » et « Fonction de ressource humaine » pour les ressourcesLa classe « Zone » pour la localisation des ressources humaines et matérielles
◦ La classe « Parcours » permet de faire varier le niveau de modélisation choisi pour le patient
◦ Les classes « Activité » et « Traitement élémentaire » et les attributs utilisés font varier le niveau de modélisation de l’activité
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+Sous-type+Capacité
Ressource Matérielle+Spécialité+Expertise
Ressource Humaine
+Identifiant patient+Pathologie patient+Entrée patient+Sortie patient+Lourdeur
Patient
+Identifiant type+Nom type+Quantité type
Type Ressource Matérielle
+Identifiant fonction+Nom fonction+Quantité fonction
Fonction Ressource Humaine
+Calculer état() : Integer
+Identifiant planning+Nom planning+Horaires+Poste+Dépassement
Planning+Identifiant ressource+Nom ressource+Type ressource+Quantité minimum
Ressource
+Identifiant parcours+Nom parcours+Proportion
Parcours Patient
1..*
1
est localisé >
suit >
utilise >
*1
0..1
1..*
1
1..*
+Identifiant activité+Nom activité+Tour patient+Début activité+Fin activité
Activité
0..1
1..*
1
*
+Identifiant équipe+Nom équipe
Equipe
**
+Identifiant zone+Nom zone
Zone
+Identifiant secteur+Nom secteur
Secteur
1..*
1..*
est affectée >
est localisée >
1 *
intervient >
1
***1..*
1..*
1..*
mobilise >
*
*
1..* 1
1
11..*
Lieu
est rattachée >
0..1
est rattachée >
est ratachée >
*
1..*
1..*
*
*
*
+Identifiant chemin+Nom chemin
Chemin
*
correspond >
*
*
1
*1..*
1
0..1
0..1
+Mesurer() : Decimal
+Identifiant capteur+Nom capteur+Type capteur+Elément capteur+Type de mesure
Capteur
1*
0..1
*0..1
1..**
bénéficie de >
+Estimer la duree()+Calculer les statistiques()
+Identifiant traitement+Nom traitement+Type traitement+Spécialité+N° tour patient+Début traitement+Fin traitement+Retard autorisé+Type de durée+Paramètres durée+Niveau de priorité+Niveau de préemption+Autorisation avt prempt+Temps supplémentaire+Facultatif+Précédence+Partage de ressource+Toutes ressources+Facteur temps+Temps avant mobilisation+Temps avant préempt+Probabilité de réalisation
Traitement élémentaire
ContrainteRègle
Contrainte Positivité
ContraintePrécédence
Priorisationdes traitements
Préemption des ressources
Intervention des ressources
* * *
*
Gestion des stocks
*
*** *
** **
ContrainteCapacité
*
SSD
SSL
SSP
Diagramme de classes d’analyse
Spécification du comportement des entités◦ Parcours patients◦ Fonction des acteurs◦ Activités aléatoires
Aspect dynamique : Chaînes de Processus Événementielles (CPE) et arbres de fonction ARIS complétés par :
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les règles de composition des équipes (opérateurs « et », « ou », « ou exclusif »…)
les attributs de la classe « Traitement élémentaire » associés à chaque fonction
Spécification des règles de gestion
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Ex : Règles de gestion liées à l’intervention des ressources humaines
Règle n°1
Les ressources interviennent prioritairement dans leur secteur d’affectation. Elles peuvent ensuite éventuellement intervenir dans des zones ne faisant pas partie de leur secteur d’affectation.
Règle n°2
Si des ressources humaines disponibles sont appelées dans un autre secteur que leur secteur d’affectation, l’opération i appelle les ressources par ordre de proximité de leur localisation. Si plusieurs équipes de ressources distinctes peuvent être appelées pour réaliser le traitement, c’est la dernière équipe de ressources (qui correspond souvent à la plus « allégée ») qui est appelée.
Règle n°3
Pour qu’un traitement élémentaire i puisse préempter les ressources occupées sur un autre traitement k, il faut :
que la priorité de i soit élevée ([Traitement élémentaire].Niveau de priorité) ;
que le traitement k autorise la préemption ([Traitement élémentaire].Niveau de préemption) ;
que l’écart de priorité entre les deux traitements pour lequel k accepte d’être préempté, soit atteint ([Traitement élémentaire].Niveau de préemption).
Règle n°4
Si des ressources humaines, occupées sur un traitement i, sont préemptées pour intervenir prioritairement sur un traitement k, le traitement k qui préempte les ressources appelle prioritairement les ressources utilisées dans des zones de soins non directes (c’est à dire sans patient : bureau, locaux techniques...) puis il appelle les ressources par ordre de proximité de leur zone d’occupation. Si plusieurs équipes de ressources distinctes peuvent être appelées pour réaliser le traitement, c’est la dernière équipe de ressources qui est appelée.
Dérivation du diagramme de classes d'analyse en diagramme de classes de conception
Conception de la bibliothèque de composants logiciels pour le sous-domaine des unités de soins
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Méthodes localesClasse de conception
Méthodes (composants logiciels)
Trait_el Priorisation des traitements en attente et en cours Accompagnement des patients par les ressources
humaines Changement dynamique de la priorité d’une activité Estimation de la durée des traitements élémentaires
Resultats_Trait Calcul et mise en forme des résultats sur les traitements élémentaires et les patients
Resultats_RessH Calcul et mise en forme des résultats sur les ressources humaines
Resultats_RessM Calcul et mise en forme des résultats sur les ressources matérielles
Méthodes globales (composants logiciels concernent plusieurs classes) Constitution des combinaisons de ressources pour la réalisation des traitements
élémentaires Calendrier d’arrivée des patients Affectation des patients aux lieux et aux jours Réalisation des plannings horaires des ressources Affectation des ressources aux plannings et secteurs Recherche de la ressource humaine la plus proche du lieu d’exécution d’un
traitement élémentaire Préemption des ressources Recueil et mise en forme de la trace du système
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+id_Act : Integer+nom_Act : String+tourOp_Act : Integer+deb_Act : Integer+fin_Act : Integer+trait_Act : Collection (Trait_el)+chemin_Act : Chemin_
Activite_ +Contrainte_Capacite()
+id_RessH : Integer+nom_RessH : String+type_RessH : Integer+qtemin_RessH : Integer+spec_RessH : Integer+expert_RessH : Integer+fct_RessH : Fonction_RH+serv_RessH : <non spécifié>_+lieu_RessH : Lieu_+sect_RessH : Secteur_+zone_RessH : Collection (Zone_)+planning_RessH : Table (Planning_)+eq_RessH : Collection (Equipe_)+capt_RessH : Collection (Capteur_)
Ress_h
+id_Pat : Integer+patho_Pat : String+input_Pat : Integer+output_Pat : Integer+lourdeur_Pat : Decimal+parc_Pat : Parc_Pat+Trait_Pat : Collection (Trait_el)
Patient_
+id_Parc : Integer+nom_Parc : String+proportion_Parc : Decimal+chem_Parc : Collection (Chemin_)+patient_Parc : Collection (Patient_)
Parc_Pat
+id_Chem : Integer+nom_chem : String+activite_Chem : Collection (Activite_)-parcours_Chem : Parc_Pat
Chemin_
+Priorisation_Traitement()+Intervention_Ressources()+Preemption_Ressource()+Contrainte_Precedence()+Estimer_Duree()
+id_Trait : Integer+nom_Trait : String+type_Trait : Integer+spec_Trait : Integer+parc_Trait : Integer+tour_Trait : Integer+debut_Trait : Integer+fin_Trait : Integer+retard_Trait : Integer+typeDuree_Trait : String+duree_Trait : Vecteur (Integer)+prio_Trait : Integer+preempt_Trait : Integer+autorisation_Trait : Integer+tpsSupp_Trait : Integer+facultatif_Trait : Boolean+precedence_Trait : Vecteur (Integer)+partageEqRessH_Trait : Integer+toutesRessH_Trait : Boolean+muliTps_Trait : Vecteur (Decimal)+tpsAvMobi_Trait : Integer+tpsAvPreempt_Trait : Integer+proba_Trait : Decimal+patient_Trait : Collection (Patient_)+nbEqRessH_Trait : Integer+combiEqRessH_Trait : Collection (Ress_h)+nbRessM_Trait : Integer+ressM_Trait : Collection (Ress_h)+lieu_Trait : Lieu_+activite_Trait : Activite_+evaluer_Trait : Collection (<non spécifié>)
Trait_el
+Contrainte_Capacite()+trait_Lieu : Colllection (Trait_el)
Lieu_
+id_Capt : Integer+nom_Capt : String+type_Capt : String+elt_Capt : Integer+indice_Capt : String+trait_Capt : Collection (Trait_el)+ress_Capt : Collection (Ress_h)
Capteur_
+Mesurer()+Calculer_Statistiques()
+id_ResultT : Integer+id_Capt : Integer+id_Trait : Integer+txt_ResultT : String+num_ResultT : Decimal
Resultat_Trait
+Mesurer()+Calculer_Statistiques()
+id_ResultRH : Integer+id_Capt : Integer+id_Trait : Integer+txt_ResultRH : String+num_ResultRH : Decimal
Resultat_RessH
+id_Sect : Integer+nom_Sect : String+zone_Sect : Collection (Zone_)+ressH_Sect : Collection (Ress_h)
Secteur_
+id_Zone : Integer+nom_Zone : String+sect_Zone : Collection (Secteur_)+ressH_Zone : Collection (Ress_h)+ressM_Zone : Collection (Ress_m)
Zone_
+id_Eq : Integer+nom_Eq : String+ressH_Eq : Collection (Ress_h)+trait_Eq : Collection (Trait_el)
Equipe_
+Contrainte_Positivite()
+id_FctRH : Integer+nom_FctRH : String+qte_FctRH : String+ressH_FctRH : Colllection (Ress_h)
Fonction_RH
+Contrainte_Positivite()
+id_TypeRM : Integer+nom_TypeRM : String+qte_TypeRM : Integer+ressM_TypeRM : Collection (Ress_m)
Type_RM
+Calculer_Etat()
+id_Plan : Integer+nom_Plan : String+horaires_Plan : Table (Integer)+poste_Plan : String-depass_Plan : Table (Integer)+ressH_Plan : Collection (Ress_h)+ressM_Plan : Collection (Ress_m)
Planning_
+Contrainte_Capacite()
+id_RessM : Integer+nom_RessM : String+type_RessM : Integer+qtemin_RessM : Integer+sstype_RessM : Integer+capacite_RessM : Integer+type_RessM : Type_RM+serv_RessM : <non spécifié>_+lieu_RessM : Lieu_+zone_RessM : Collection (Zone_)+planning_RessM : Table (Planning_)+capt_RessM : Collection (Capteur_)
Ress_m
+Mesurer()+Calculer_Statistiques()
+id_ResultRM : Integer+id_Capt : Integer+id_Trait : Integer+txt_ResultRM : String+num_ResultRM : Decimal
Resultat_RessM
Dia
gram
me
de C
lass
es d
e Con
cept
ion
19
20
Conception d’un outil d’aide à la Conception d’un outil d’aide à la décision pour le sous-domaine décision pour le sous-domaine
basé sur un modèle de basé sur un modèle de simulation à événements discretssimulation à événements discrets
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Objet UML ARIS / Structure de données
WITNESS
Patient CPE AttributSecteur Attribut
d’opération élémentaire
Module
Ressources matérielles
Ressources Stock/Machine
Ressources humaines
Ressources Opérateur
Traitement élémentaire
Opération élémentaire
Article
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Modèle d’action WitnessUnité de Soins
Types d’article 1
Types de machines différentes 1
Nombre total de machines 196
Cycle de production par machine (maximum) 1
Types de stock 1
Nombre total de stocks 196
Types d‘opérateurs 10
Variables 63
Fonctions 20
Lignes de code(commentaires compris)
3 360
Ressources humaines4. Planning des ressources5. Découpage en secteurs6. Affectation des ressources aux plannings et
secteurs
Activités1. Fonctions des acteurs2. Parcours patient3. Activités aléatoires
Charge du système
Déplacements
7. Affectation des patients aux lits et aux jours
1
2
3
4 8. Matrice de routage
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◦ Résultats globaux : occupation des lieux (lits) et des différents types de
ressources humaines ; nombres d’activités réalisées, non réalisées, en retard ; le temps de retard des activités par rapport à leur heure
de début/ de fin prévue.
◦ Résultats détaillés : pour chaque lieu : les temps et taux d’occupation et le
nombre de prises en charge ; pour chaque type de ressource humaine et chaque
ressource humaine : les temps et taux d’occupation par lieu, par opération élémentaire ;
pour chaque patient : les temps de traitement et les temps d’attente globaux, par lieu ou par opération élémentaire.
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25
Instanciation de notre démarche et mise en
œuvre de notre outil sur un sur un système dédié
Sélection des entités considérées dans le diagramme de classes d’analyse
Spécification des règles de gestion
Spécification du comportement des entités
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Fonctions des acteurs, parcours patient, activités aléatoires
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Plannings des ressources, découpage en secteurs, affectation des ressources aux plannings et secteurs
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Affectation des patients aux lits et aux jours
29
Matrice de routage
30
31
Résultats obtenus à partir du paramétrage, avant le lancement de la simulation◦ Occupation de l'unité de soins◦ Répartition des patients par parcours◦ Répartition de la charge entre tours
patients et selon les secteurs
◦ Répartition de la charge par jour et par lieu
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Résultats obtenus par la simulation◦ Résultats globaux sur les activités
33
◦ Résultats détaillés sur les activités
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◦ Occupation des ressources humaines taux d’occupation global des ressources par type de ressource ; taux d’occupation global et détaillé des ressources par planning ; taux d’occupation global et détaillé des ressources par secteur…
◦ Trace de la simulation
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Taux d'occupation des ressources
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
AS ASH IDE
4
3
2
Jour (Tous) Binf Sect (Tous) BsupSect (Tous)
Moyenne de Tx d'occupation
Type Ind
Plannings
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Méthodologie ASCI-SH a permis de concevoir un modèle de connaissance générique du sous-domaine des unités de soins instanciable sur tout système du sous-domaine
Conception d'un outil d'aide à la décision totalement paramétrable et couvrant l'ensemble des horizons temporels
Démarche générique permettant également de prendre en compte les spécificités du sous-domaine
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Eléments pris en compte
Activités programmées (fonctions des acteurs, parcours patients)
Activité aléatoires
Combinaisons de ressources humaines
Règles de priorités
Préemption des ressources
Variabilité des secteurs
Déplacement des ressources
37
Merci de votre attention
38 MOSIM’10 10 au 12 mai 2010 - Hammamet - Tunisie