胡玲，韋洋，涂小峰，曾繁麗，王曉婷

基于器械包改進的消毒器械物流系統(tǒng)智能優(yōu)化研究

胡玲1，韋洋1，涂小峰1，曾繁麗2，王曉婷3

（1.重慶市中醫(yī)院，重慶 400021；2.重慶市人民醫(yī)院，重慶 401147； 3.重慶品勝科技有限公司，重慶 401123）

利用物聯(lián)網(wǎng)技術改進器械包并優(yōu)化消毒器械物流系統(tǒng)，開發(fā)出污染風險低、回收率與追溯率高的消毒器械智能化物流系統(tǒng)。通過文獻分析法確定器械污染獨立影響因子，運用射頻識別技術（RFID）改進器械包，利用智能設備優(yōu)化原物流系統(tǒng)；根據(jù)動態(tài)規(guī)劃與貝葉斯風險原理構建消毒器械污染風險函數(shù)，在有限預算下測算出風險最低的建設方案，對比分析優(yōu)化前后器械回收率與污染率，檢驗優(yōu)化效果。算例結果得到，相較于原系統(tǒng)，優(yōu)化后的智能物流系統(tǒng)器械回收率提高了79.82%，污染追溯率提高了81.18%，器械污染風險率降低了86.33%。結合器械污染風險函數(shù)運算結果表明，在一定預算條件下，該模型能測算出污染風險最小的系統(tǒng)優(yōu)化方案，幫助管理者做出決策。說明合理運用物聯(lián)網(wǎng)技術提高消毒器械物流系統(tǒng)數(shù)字化水平，不僅能提高器械數(shù)據(jù)采集率，還能有效提高器械回收率與污染追溯率，降低器械污染風險。

消毒器械物流系統(tǒng)；器械包；智能化；器械污染風險函數(shù)；污染因子追溯

隨著醫(yī)療技術的迅猛發(fā)展，醫(yī)院的業(yè)務量不斷增加，傳統(tǒng)的醫(yī)療器械物流系統(tǒng)管理方式弊端也逐漸凸顯，人工作業(yè)的不穩(wěn)定性也易導致器械發(fā)生各類交叉污染，而消毒器械物流系統(tǒng)的污染防控質量直接影響著醫(yī)療與護理安全[1]，器械污染防控的提高，能有效減少患者發(fā)生感染的概率[2]。

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術的飛速發(fā)展，已有不少學者開始探究智能包裝技術在各領域中的創(chuàng)新應用[3]，有研究發(fā)現(xiàn)智能包裝技術目前主要應用于食品、藥品、生活用品等領域，例如：食品生鮮[4-5]、藥物樣本[6]、運動器械[7]、藝術藏品[8]、煙酒副食[9]等，這類物品都有應用數(shù)字標識、傳感器等設備改進產(chǎn)品包裝，通過信息化手段以包裝為媒介實現(xiàn)對物資的智能化管理，提高物資管理與應用效率。信息型智能包裝普遍運用射頻識別技術（RFID）或二維碼技術，能自動記錄或反饋被包裝產(chǎn)品信息，且具有柔性、環(huán)保與低成本等顯著優(yōu)點[10]。目前，已有不少大型港口將RFID技術應用于港口集裝箱管理，將數(shù)字標簽與集裝箱箱體集成起來，通過信息管理平臺實現(xiàn)對集裝箱與船用物流的自動化管理，提高對港口人員、集裝箱、船舶進出港的管理效率[11-12]。此外還有學者[13]提出將RFID技術、北斗導航技術等應用于部隊后勤物資管理，將物聯(lián)網(wǎng)技術與軍需物資包裝結合起來，這不僅有助于改善部隊后勤工作效率，還能為決策者提供及時、準確的后勤資源與保障狀態(tài)信息，進而提高部隊數(shù)字化建設水平。目前，以集成RFID技術為主要手段的智能包裝技術已然成為各個行業(yè)的改進應用熱點，且具有巨大的市場潛能[14]。

趙錄琳等[15]早在2017年就建議引入信息管理系統(tǒng)，利用智能設備搭建數(shù)字化追溯體系實現(xiàn)對消毒器械的閉環(huán)管理，從而提高工作效率與污染防控質量。在國家政策的號召下，智慧醫(yī)療體系建設進程不斷加快，高寶麗等[16]利用物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)采集設備與RFID技術，構建了一套醫(yī)療器械消毒質量追溯原型系統(tǒng)，經(jīng)運行驗證該系統(tǒng)確實具有較強的魯棒性和協(xié)同性，說明在消毒器械領域實現(xiàn)信息化管理建設是具有可行性的。有醫(yī)院優(yōu)化了手術器械包配置后，有效縮短了器械清點和整理時間，尤其是術后的清洗時長[17]。器械包作為消毒器械的載體與保護層，能很好地將器械與外界隔離，從而降低器械污染概率。標識作為包裝的一部分，承載著消毒器械信息，因此改進包裝技術，降低污染風險，提高系統(tǒng)工作效率，是消毒器械物流系統(tǒng)優(yōu)化進程中的必然趨勢。如何利用RFID標識技術改進消毒器械包，利用物聯(lián)網(wǎng)技術優(yōu)化消毒器械物流系統(tǒng)，將是醫(yī)院器械污染防控能力優(yōu)化的關鍵要素[18]。

綜上所述，我國對消毒器械物流系統(tǒng)的數(shù)字化建設研究仍處于初期，若采用物聯(lián)網(wǎng)技術優(yōu)化消毒器械物流系統(tǒng)，需要充分考慮RFID標識與器械包集成后，器械包在流轉搬運過程中的交接環(huán)境與處理方法等[19-20]，故文中旨在構建以降低器械污染風險，提高器械回收率與工作效率為目標的消毒器械污染風險防控模型。在預算成本有限的情況下，利用RFID標識技術優(yōu)化器械包裝，為物流系統(tǒng)的關鍵場所配置智能設備，再根據(jù)器械數(shù)據(jù)采集率測算出消毒器械智慧物流系統(tǒng)的最優(yōu)改進方案，最后運用統(tǒng)計分析法[21]對比優(yōu)化前后的器械污染率、追溯率以及回收率，驗證優(yōu)化效果。

1 器械污染風險防控模型

1.1 消毒器械物流系統(tǒng)優(yōu)化設計

1.1.1 原消毒器械物流系統(tǒng)

根據(jù)醫(yī)院現(xiàn)場調研，在原消毒器械物流系統(tǒng)中，新購入器械經(jīng)過預處理后將送至消毒供應中心，人工交接后進行消毒處理，消毒處理過程與結果，均以手寫方式記錄；裝配打包環(huán)節(jié)，工作人員多憑經(jīng)驗識別器械進行分組操作，當認知不足時需花費一定時間翻閱裝配指南；打包后貼上手寫簽單，分發(fā)至各科室，交接也為人工清點，再以手帳記錄；術前綁定病患、術后清點、更新器械簽單以及器械預處理都是人工操作。因此，在原消毒器械物流系統(tǒng)下易出現(xiàn)器械漏點、復點等情況，且器械回收率偏低，數(shù)量龐大時手賬記錄易出現(xiàn)錯誤；查詢指南時間過長也易導致器械在空氣暴露時間過長從而被污染；同時賬冊存放不規(guī)范，存在丟失、字跡污染等問題，器械信息記錄不全；根據(jù)手賬記錄追溯器械污染原因工作量大，數(shù)據(jù)不全時易導致追溯偏差。

原消毒器械物流系統(tǒng)如圖1所示。

圖1 原消毒器械物流系統(tǒng)

1.1.2 智能化物流系統(tǒng)設計

為提高器械數(shù)據(jù)采集率、規(guī)范操作流程、降低交叉污染風險，結合調研資料采用RFID優(yōu)化器械包搭配智能設備優(yōu)化消毒器械物流系統(tǒng)?？紤]到器械包多為白色紡紗方巾，質感柔和、外形不固定，因消毒器械所處物流環(huán)境需配置防水耐腐蝕耐高溫的RFID標識，因此采用外置懸掛式RFID標識，將RFID標識與每組器械對應，并配置唯一的器械包，若器械包破損需更換，可取下標識與新的器械包組配，并繼續(xù)使用原來的RFID標簽，既節(jié)約成本也無須二次錄入數(shù)據(jù)。

在購入新器械時根據(jù)規(guī)定分組打包，數(shù)據(jù)錄入RFID標識后配備至對應的器械包。接著為器械物流的關鍵交接場所配置天線、讀寫器或手持PDA等智能設備，用于標識數(shù)據(jù)自動采集與識別，數(shù)據(jù)將通過智能中間件傳輸至后臺服務器進行存儲，軟件解析后可通過系統(tǒng)客戶端實時監(jiān)管消毒器械。

根據(jù)圖1可知消毒器械物流系統(tǒng)的預處理、消毒室交接與報廢處理、消毒后清點、科室交接、術前清點等環(huán)節(jié)需要大量器械，以上場所配備智能設備可大幅度提高工作效率，而術后清點環(huán)節(jié)因手術環(huán)境和器械清點要求，仍保留為人工清點方式。

消毒器械智能化物流系統(tǒng)如圖2所示。

圖2 消毒器械智能化物流系統(tǒng)

對比原消毒器械物流系統(tǒng)（圖1），改進后的消毒器械智能化物流系統(tǒng)（圖2）的優(yōu)點如下：

1）采用了RFID器械包，為消毒器械賦予唯一“數(shù)字身份”，建立起消毒器械智能化管理的“數(shù)據(jù)基石”。

2）為物流系統(tǒng)各關鍵場所（環(huán)節(jié)）配置物聯(lián)網(wǎng)感知設備，從而實現(xiàn)標識數(shù)據(jù)的自動采集，可大幅提高工作效率，也能避免人工作業(yè)造成的數(shù)據(jù)誤差。

3）利用物聯(lián)網(wǎng)技術與智能中間件構建信息流轉渠道，再通過標識解析軟件與云計算實現(xiàn)對標識數(shù)據(jù)的解析與加工，減少人工作業(yè)，提高標簽利用率，降低綜合成本。

4）為系統(tǒng)搭載客戶端平臺，配置實時跟蹤、流程審批、交接盤點、違規(guī)警報等功能，工作人員可以通過大數(shù)據(jù)管理平臺實時態(tài)勢感知器械流轉狀態(tài)，實現(xiàn)遠程管理。

1.2 污染風險防控模型假設

在消毒器械物流系統(tǒng)中，被優(yōu)化的器械包越多，布置標識數(shù)據(jù)采集設備的場所越多，數(shù)據(jù)采集率就越高。根據(jù)圖2簡化消毒器械智能化物流系統(tǒng)，簡化后如圖3所示。

圖3 簡化后的消毒器械智能化物流系統(tǒng)

因各醫(yī)院具體實施環(huán)境、功能需求及預算成本不同，智能設備布點處可參考圖3中布點場所進行拆分或合并，配備RFID標簽的消毒器械數(shù)量也可根據(jù)實際進行調整。現(xiàn)實情況下大多數(shù)醫(yī)院升級消毒系統(tǒng)時預算成本是有限的，完全的數(shù)字化建設很難一步到位，選擇性布點優(yōu)化是常態(tài)，因此，為貼合實際假設預算成本為，且預算成本無法讓消毒器械物流系統(tǒng)實現(xiàn)100%的智能化升級。經(jīng)調研，設醫(yī)院器械分為類，需配置智能設備場所共處。為貼合實際情況，管理者決策設為(,)，即為（0＜≤）類器械的器械包配置RFID標簽，在（0＜≤）處場所配置智能設備。受成本限制，當=時，≠；當=時，≠，即0＜＜。另根據(jù)先驗概率定義，結合以往數(shù)字化升級經(jīng)驗及相關歷史數(shù)據(jù)分析得出決策(,)下的消毒器械物流系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集率設為(0＜＜1)。為將優(yōu)化后的消毒器械物流系統(tǒng)污染風險降到最低，文中主要研究消毒器械污染因子對物流系統(tǒng)造成的損失，并針對該物流過程進行建模。

設消毒器械物流系統(tǒng)污染損失函數(shù)為，預算成本一定時，其對應的一系列決策集為{(,)}，根據(jù)貝葉斯風險函數(shù)理論，在先驗概率下，采取決策*(,)優(yōu)化原系統(tǒng)，若使得器械污染風險函數(shù)滿足式（1），則稱*(,)為滿足預算成本的決策集{(,)}的最優(yōu)決策，此時污染風險最小，管理者也將采取決策*(,)對應的建設方案來優(yōu)化原消毒器械物流系統(tǒng)。

1.3 構建器械污染風險函數(shù)

1.3.1 參數(shù)標準化

根據(jù)相關文獻[22-24]，確定造成器械污染的4大獨立影響因子分別為：操作流程不規(guī)范、預處理不規(guī)范、人員認知不足和二次污染，而物流系統(tǒng)優(yōu)化效果需根據(jù)統(tǒng)計樣本對優(yōu)化效果進行驗證，因此設第類影響因子造成的污染率為x(=1,2,3,4)。其中=1時表示操作流程不規(guī)范影響因子，=2時表示預處理不規(guī)范影響因子，=3時表示人員認知不足影響因子，=4時表示二次污染影響因子。因存在數(shù)據(jù)缺失，設被污染器械中不可追溯器械占比為，并假設4大獨立影響因子在不可追溯污染器械中的占比服從樣本分布。

目前大多數(shù)消毒器械污染風險計算模型中[22-24]采用污染因子參數(shù)較少，且多為靜態(tài)評估方式，計算結果與實際偏差較大。故此根據(jù)動態(tài)規(guī)劃原理[25]，搭建以4大獨立影響因子為參數(shù)，且包含了不可追溯器械以及系統(tǒng)誤差的消毒器械物流系統(tǒng)污染損失函數(shù)：

根據(jù)凸集理論，消毒器械物流系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集率(0<<1)取值在一定范圍內，的數(shù)值越高器械污染造成的損失就越低，因此，在決策(,)下，消毒器械物流系統(tǒng)污染損失函數(shù)見式（3）。

根據(jù)式（2）可得消毒器械物流系統(tǒng)貝葉斯風險函數(shù)：

1.3.2 模型求解

為提高函數(shù)模型計算結果準確度，采用泊松分布計算誤差，設誤差因子造成的污染器械例數(shù)期望值等于，其污染率期望值為()：

式中：為在單位時間內單個樣本中誤差因子造成的污染器械例數(shù)；為樣本量；為對應樣本中誤差因子造成的污染率；e為自然常數(shù)。

將式（3）、（5）聯(lián)立得：

聯(lián)立式（4）、（6）化簡得到消毒器械污染風險函數(shù)：

2 應用分析

2.1 背景材料

根據(jù)某醫(yī)院實際情況，消毒醫(yī)療器械可分為3大類，標識數(shù)據(jù)智能采集設備可布置于5處（預處理、報廢與消毒前清點、消毒后清點、科室交接、手術前清點），即=3、=5，根據(jù)該醫(yī)院預算成本為，分析后發(fā)現(xiàn)無法實現(xiàn)100%數(shù)字化建設，因此選擇性布點升級，此時可供選擇的建設方案共有2種：=2、=5表示標識2類器械包，5處均布置智能設備，對應決策為(2,5)；=3、=3表示標識3類器械包，3處場地布置智能設備，對應決策為(3,3)。

數(shù)字化解決方案專家根據(jù)已有實際案例與大數(shù)據(jù)池數(shù)據(jù)，實地調研醫(yī)院原消毒器械物流系統(tǒng)中各環(huán)節(jié)人工操作數(shù)據(jù)采集率，運用統(tǒng)計分析法測算出當決策為(2,5)時，=0.87；當決策為(3,3)時，=0.82。

經(jīng)醫(yī)院消毒供應中心專家分析論證，誤差因子期望值=4。采用德爾菲法編制調查問卷，讓醫(yī)院消毒供應中心5位專家對4大獨立影響因子與誤差因子進行匿名打分，經(jīng)過4輪的整理、歸納、統(tǒng)計、再反饋、再打分，最終得出各影響因子造成的器械污染損失影響權重，見表1。

表1 影響因子權重

Tab.1 Weight of influence factor

隨機抽取原有消毒器械物流系統(tǒng)下3 301例消毒器械包為樣本1，器械回收率為97.82%，共有913例被污染，總污染率為27.66%。

經(jīng)追溯分析：操作流程不規(guī)范占13.78%，預處理不規(guī)范占2.61%，人員認知不足占8.18%，二次污染占2.12%，不可追溯器械占0.85%，誤差因子占0.12%。

樣本1追溯分析結果見表2。

表2 樣本1追溯分析結果

Tab.2 Retrospective analysis results of sample 1

2.2 計算過程與結果

將表1、表2數(shù)據(jù)代入式（5）、（7）得：

滿足決策條件式（1），故選取方案(2,5)，即給2類消毒器械包配置RFID標識，給5處場所均布置智能設備。未配置RFID標識的器械依舊采用人工清點的方式，數(shù)據(jù)通過客戶端錄入數(shù)據(jù)庫。實施物流系統(tǒng)優(yōu)化建設后，隨機抽取3 177例器械包作為樣本2，器械回收率提升至99.56%，共有120例被污染，總污染率降低至3.78%。

經(jīng)追溯分析：操作流程不規(guī)范占0.35%，預處理不規(guī)范占1.48%，人員認知不足占0.72%，二次污染占0.94%，不可追溯器械占0.16%，誤差因子占0.13%。

樣本2追溯分析結果見表3。

表3 樣本2追溯分析結果

Tab.3 Retrospective analysis results of sample 2

根據(jù)統(tǒng)計結果與損失函數(shù)計算結果可知，該系統(tǒng)優(yōu)化后4大獨立影響因子造成的器械污染明顯減少，器械回收率與追溯率也有了明顯增加。

通過計算可知，器械污染率降低了86.33%，器械追溯率提高了79.79%，器械回收率提升了79.82%。原有消毒器械物流系統(tǒng)經(jīng)智能化設備優(yōu)化后效果顯著。

2.3 結果分析

該算例結果表明，在建設成本有限的情況下，面對多個決策方案時，根據(jù)先驗器械數(shù)據(jù)采集率，運用貝葉斯污染風險函數(shù)就可測算出各決策下的污染風險值，比較分析后確定器械污染風險最小的方案。這也說明器械數(shù)據(jù)采集率越高，器械回收率與污染追溯率越高，污染風險越低。

由此可知，在消毒器械物流系統(tǒng)改進升級的過程中，若能充分運用物聯(lián)網(wǎng)技術對物流設施設備進行改造，不僅能大幅提高消毒器械物流系統(tǒng)數(shù)字化程度，有效提升醫(yī)院消毒系統(tǒng)整體工作效率與質量，還能從源頭上降低病患感染風險，改善醫(yī)患關系。

3 結語

研究主要針對醫(yī)院目前的消毒器械物流系統(tǒng)優(yōu)化進行分析，旨在合理的預算成本內采用最優(yōu)的建設方案。在消毒器械包外采用懸式RFID標簽，不僅能避免標識與器械直接接觸，降低污染風險，還能通過物流節(jié)點場所布置的物聯(lián)網(wǎng)智能設備自動獲取標識數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對消毒器械信息的全生命周期管理。就研究前景而言，消毒器械物流系統(tǒng)的數(shù)字化升級，將不斷朝器械供應鏈前后端發(fā)展，從供應商到醫(yī)院、病患以及報廢處理，都由統(tǒng)一的“數(shù)字身份”在后臺服務器中記錄器械全生命周期的信息。未來，也將開發(fā)出更優(yōu)質、安全的智能器械包裝，以及消毒器械管理系統(tǒng)。從發(fā)展前景來看，隨著中國數(shù)字化建設的不斷加速，智能包裝技術與智慧物流技術的發(fā)展也將搭上“數(shù)字快車”，相信隨著技術水平的提升，生產(chǎn)成本的降低，將會有更多的領域被這一技術惠及，提高物資基礎數(shù)據(jù)采集率，實現(xiàn)真正的智能化作業(yè)與數(shù)字化管理，從根本上解放人力，提高社會生產(chǎn)效率。

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Intelligent Optimization of Logistics System for Disinfection Equipment Based on Equipment Set Improvement

HU Ling1, WEI Yang1, TU Xiao-feng1, ZENG Fan-li2, WANG Xiao-ting3

(1. Chongqing Traditional Chinese Medicine Hospital, Chongqing 400021, China; 2. Chongqing People's Hospital, Chongqing 401147, China; 3. Chongqing Pin Sheng Technology Co., Ltd., Chongqing 401123, China)

The work aims to make use of IoT technology to improve equipment set and optimize the logistics system of disinfection equipment, in order to develop an intelligent logistics system of disinfection equipment with low pollution risk, high recovery and traceability rate. The independent influence factors of equipment pollution were determined by literature analysis. The equipment set was improved by radio frequency identification technology (RFID). The original logistics system was optimized through intelligent equipment. According to dynamic programming and Bayesian risk principle, the pollution risk function of disinfection equipment was constructed, then the lowest risk construction scheme under limited budget was calculated. The recovery rate and contamination rate of optimization before & after optimization were comparative analyzed. The optimization effect was verified. The calculation results showed that compared with the original system, the intelligent logistics system's equipment recovery rate was increased by 79.82%, the pollution traceability rate was increased by 81.18%, and the equipment pollution risk rate was reduced by 86.33%. Combined with the calculation results of instrument pollution risk function, it is concluded that under a certain budget condition, the model can calculate out an optimization scheme with the minimum pollution risk, and help managers to make decisions. It indicates that reasonable use of IoT technology to realize digital upgrade of disinfection equipment logistics system can not only improve data collection rate effectively but also improve the recovery rate and pollution traceability rate of equipment, and thus reduce the risk of equipment pollution.

logistics system for disinfection equipment; equipment set; intelligent; instrument contamination risk function; contamination factor traceability

TB489；R955

A

1001-3563(2023)05-0230-08

10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.05.029

2022?04?25

重慶市2021年科衛(wèi)聯(lián)合醫(yī)學科研項目（2021MSXM232）

胡玲（1980—），女，學士，副主任護師，主要研究方向為護理管理、消毒器械管理、衛(wèi)生學等。

王曉婷（1992—），女，碩士，中級工程師，主要研究方向為智慧物流、智能倉儲、工業(yè)工程等。

責任編輯：曾鈺嬋